2024年3D打印技术将如何影响供应链

2023年底，美国政府宣布成立一个专门负责供应链复原力的工作组。一个月后，美国国防部首次发布了《国防工业战略》，提出了与供应链相关的目标。根据Additive Manufacturing Research发布的“用于军事和国防的增材制造”报告，到2023年仅国防部就在增材制造方面直接投入了3亿美元。

这些努力为下一个制造业时代——即工业4.0，奠定了制度基础。当前，资源枯竭、全球变暖和其他生态危机都在影响着全球供应链。毕竟，如果没有足够的资源来制造产品，或者没有足够的化石燃料来将产品运往海外，那么供应链就失去了弹性。

惠普的供应链弹性
与3D Systems公司和Stratasys公司等主流企业相比，惠普（HP）是增材制造市场的新军，它在2016年才推出第一套系统。不过，惠普凭借多喷射融合（MJF）技术迅速征服了聚合物3D打印市场，并于最近发布了MetalJet新工艺。

这家科技巨头在增材制造领域的骄人成绩，加上现有传统，使其在建设支持物流网络所需的数字制造基础设施方面处于优势。惠普个性化和3D打印全球主管Dave Prezzano谈到了近期发生的事件，对惠普自身在增材制造方面的业务有何影响。

“COVID-19暴露了传统制造方法在应对供应链中断方面的弱点。这种经验促使人们更加关注提高供应链的恢复能力，这也推动了企业如何处理从设计到批量生产等生产流程各个环节的巨大变革，”Prezzano说，“因此，革命性的工业4.0技术，尤其是3D打印技术，作为一种可应用于生产流程多个阶段的整体工具，正日益受到欢迎。”随着3D打印技术相对于传统工具的优势逐渐显现，这种将业务重点转移到能够承受供应链波动的做法推动了更多企业转向3D打印。

通过与GKN Additive（Forecast 3D）合作，John Deere制造金属喷射打印阀门，改变了农业机械供应链，实现了生产率的大幅提高、环境效益以及即使在极端天气条件下也能实现的高质量零件功能

Prezzano解释说：“白宫的《国家先进制造业战略》重点关注振兴制造业、建立强大的美国供应链、投资研发（R&D）以及增强劳动力能力的需求。”该战略概述了美国引领先进制造业的愿景，发展经济、创造就业、提高环境可持续性、应对气候变化、确保国家安全和改善医疗保健。3D打印有可能对全球制造业生态系统产生巨大的积极影响，在国家的支持下，我们将继续作为创新的倡导者，将技术和制造业融为一体。”

然而，全球供应链问题的核心在于其全球性。现代制造业依赖于全球参与者的合作，这意味着解决这些问题也需要国际支持。惠普等公司的业务几乎遍布各大洲，因此可以利用多个国家的资源，来建立更强大的生产网络。

可持续的供应链
作为一家数字库存初创公司，Replique可能没有惠普那样的影响力，但作为从化工巨头巴斯夫（BASF）分拆出来的公司，它可能有机会获得一些影响力。此外，它还拥有专业知识，了解制造业在全球物流网络中的作用，以及这些网络在生产方面的可持续性。鉴于该公司专注于供应链数字化和备件领域，因此具有得天独厚的优势，能够更全面地了解全局。

公司首席运营官兼联合创始人Henrike Wonneberger博士表示：在Replique，我们通过数字化库存和按需生产来推动可持续发展，确保零件在需要时能够在正确的地点以正确的数量供应。通过数字库存平台和连接全球的3D打印服务网络实现了这一点，使生产更贴近需求点。我们相信，这种数字化生产方式通过共享数据和实现整个价值链的高透明度，对实现最高的资源效率至关重要。

惠普的3D打印解决方案促进了无缝批量生产和大规模个性化定制，具有同类最佳的速度和成本，新功能可更好地控制作业之间以及打印机之间的关系，从而彻底改变了供应链生态

通过限制企业所依赖的库存，Replique能够同时实现供应链弹性和可持续发展目标。企业无需过度生产产品，只需在必要时在最接近需求点的地方打印备件，从而减少制造和运输过程中的碳排放。

“我们正在通过数字化库存来解决普遍存在的库存过高的问题。这样就无需报废占总库存20%-30%的过时零件，”Wonneberger解释说，“此外，分散式生产网络使公司能够在全球任何地方生产零部件，从而减少了多达90%的运输路线和相关排放。利用现有的网络，企业还可以进一步利用3D打印技术，而无需在现场维护打印机，优化了整体生产能力。”

库存数字化的能力已超出了大型制造商的范围，即使是较小的企业也能提供可3D打印的备件，而如果采用传统的生产技术，这些备件的成本会很高。Wonneberger谈到，当传统方法无法满足需求时，我们可以为机器和消费品提供备件。这种按需提供的方式使产品在整个生命周期内都能得到维修。例如，Siena Garden现在就可以为花园家具提供备件，而过去这种备件在小批量生产时成本太高。这满足了消费者日益增长的巨大需求。

可持续供应链中增材制造的未来
显然，3D打印技术还远不能真正持续解决供应链的中断问题。不过，随着该行业及其技术的发展，它将越来越有能力解决全球制造带来的问题。对Replique来说，这意味着要改善生产网络，进一步缩短“最后一公里”，从而减少运输对环境的影响。“最后一公里”问题是真正实现生产与用户之间更灵敏、更有效路线的关键因素之一。

该公司还在积极开发新的可持续材料，例如用回收渔网制成的可打印颗粒。这显然是一种有益于生态的材料选择，回收利用将在制造业中发挥越来越大的作用，成为避免供应链因资源枯竭而中断的一种手段。

通过对材料和工艺的仔细鉴定，实现了3D打印部件的批量生产。这个门挡板是通过Replique的3D打印平台生产的阿尔斯通列车上的第一个3D打印金属部件
 

与此同时，惠普将致力于以自己的方式实现分布式制造的目标。Prezzano表示：3D打印技术将在未来十年内为更多企业和行业实现本地化按需生产，这一信念已深深扎根于惠普的长期业务和产品战略之中。除了去年发布的用于三维聚合物和金属的先进自动化功能外，惠普还在不断改进其软件、硬件和固件，以实现“熄灯”工厂的概念。

惠普致力于展示3D打印如何与自主移动机器人（AMR）和自动导引车（AGV）等其他高性能技术相结合，目标是继续降低3D打印技术的总成本并充分利用互补性，以便随着美国客户扩大增材制造商业生产规模，在工业4.0中增加更多层次的生产力优势。

展望未来，增材制造的可持续发展显然不仅取决于技术进步，还取决于增材制造过程对环境影响的全面了解。该行业的可持续发展方法正在不断演变，越来越强调在整个生产周期中协同努力和提高透明度的必要性。

像这样的脚帽可以让用户修理花园椅，使其保持最佳状态。左侧为原始脚帽，右侧为经3D打印重新设计的脚帽

Wonneberger表示：为了提高增材制造的可持续性，可持续性数据的透明度和可见性将发挥越来越重要的作用。要实现这一目标，行业内的合作至关重要。从材料到打印机生产再到后处理，提供来自参与增材制造过程的每个环节的可持续发展数据，通过数字连接来实现。

将这些数据集中到一个平台上，可以提高透明度并逐一改善对环境的影响。此外，持续研究环保材料、采用回收工艺和推广按需生产方式也很重要。最后，推广共享打印资源的概念，如集中式印刷服务局，可以大大优化生产能力、降低能耗，并最大限度地减少资源浪费。