重新评估价值链｜增材制造(3D打印+4D打印)：你敢说仅仅是炒作？它甚至超越了制造！

上两周，我们完成了数字化战略4R框架之R2(重新评估价值链)的第一部分“重新思考创新”，讨论的核心话题是通过实验方法开展创新和开放式创新，并以周期式创新、渐进式创新和颠覆式结束。

本周我们进入R2的第二部分：重新思考卓越运营。昨天我们聊到了工业4.0，今天来谈谈增材制造。

2 增材制造(3D打印)

2015年，机器人3D打印技术公司MX3D使用3D打印技术，在阿姆斯特丹建造了一座复杂的钢桥。2017年2月，创业公司Apis Cor使用移动3D打印机，在俄罗斯建造了一所38平方米的房子。2017年4月，麻省理工学院的研究人员仅用14小时，就3D打印出直径50英尺、高12英尺的的圆顶状结构。洛克汽车(Local Motors)制造了第一辆3D打印电动汽车Strati，从最初的设计到原型仅用了两个月。维克森林再生医学研究所(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)在3D打印机中使用人体细胞代替墨水，在一台800磅重的钢铁机器上打印细胞、骨骼甚至器官，这台机器称为ITOP(Integrated Tissue and Organ Printing System，集成组织和器官打印系统)。

过去几年，3D打印从只是满足科技人员的好奇心，已经进展到机器原型设计，并能打印大量助听器和牙科植入物，如今正在大举挺进公司的主流运营。多年之前，GE航空集团开始研究用于喷气发动机燃料喷嘴的3D打印。为了减少喷气发动机的燃油消耗和排放，GE开发了一种内部结构复杂的燃油喷嘴，其中20个不同的部件必须焊接和钎焊在一起。这些部件不仅必须具有高精度，而且必须能够在发动机运转时承受极高温度和极端天气条件。建造这种燃料喷嘴的传统制造工作反复失败，迫使GE开始研究3D技术。

GE与3D打印先驱Morris Technologies合作。Morris Technologies通过增添金属粉末薄层，成功地制造出燃料喷嘴，不仅通过了GE的严格质量测试，而且生产成本更低、重量减少了25％，还比传统喷嘴耐用5倍。GE航空惊呆了：“这技术令人难以置信！在喷气发动机的设计中，复杂就等于成本高昂。但增材制造却可以在保持复杂性的同时，大幅降低成本。这简直就是工程师的梦想。”这次成功的尝试，让可以GE大规模生产3D打印喷嘴，并将其用于12200台最畅销的喷气发动机LEAP。为了实现这一目标，GE斥资10亿多美元，收购了两家领先的工业3D打印机制造商的股权。

GE时任CEO伊梅尔特在2016年的致股东信中说道：“增材制造的长期市场潜力巨大，可达约750亿美元。我们计划2020年将增材设备与服务业务发展到10亿美元，而今天是3亿美元。”

增材制造带来了许多好处，甚至超越了制造的含义：

1. 能够生产更复杂、更好的产品

如GE案例所示，在许多情况下，传统的制造工艺无法生产出需要组合或融合多个部件的复杂产品。

此外，3D打印技术有可能生产出更好、更便宜的产品。空中客车发现，在支架上使用3D打印可将材料浪费减少25％、碳排放减少40％、飞机重量减少10公斤。

2. 定制化

2017年，美泰(Mattel)推出了售价仅300美元的3D打印机ThingMaker，让孩子们可以打印自己的玩具零件，通过球窝接头组装起来，制造出大量的乐高类玩具。不难想象，美泰只要更新设备的软件，即可不断推出新的玩具组件和设计，而无需通过零售商运送任何实体产品。

阿迪达斯正在测试一项服务，让用户可以使用智能手机扫描自己的双脚，并将信息上传到阿迪达斯网站，定制鞋子的设计和颜色。随着技术的进步，阿迪达斯可以将这项技术引入商店，让用户在店内等待的同时获得个性化3D打印鞋。

在医疗保健方面，可以通过3D打印定制假肢和外科植入物。根据Gartner的研究，在需要修复和植入的外科手术中，使用3D打印的手术在2019年将超过35％。在发达国家，高达10％的人将在身体中使用3D打印物品。

3. 按需生产

3D打印可以去中心化制造，使实际生产按需进行，并且更接近用户。3D打印成本的降低，将降低在一个地方拥有大型工厂的规模优势。在灾难救援地点、石油钻井平台、海军舰船或空间站等难以到达的地方需要产品时，按需现场生产尤其有用。

当尼泊尔地震灾区的医生难以获得基本医疗设备时，利用3D打印技术改造人道组织物流的非营利组织Field Ready提供了救援。2014年，美国海军在埃塞克斯号航空母舰上安装了3D打印机，培训水手打印所需零件和武器部件，缩短交付时间，并使远程获得关键零部件成为可能。美国宇航局还与太空制造(Made in Space)公司合作，使用3D打印建立国际空间站需要的工具。

4. 降低库存和物流成本

按需生产大大降低了库存、仓储和物流成本。对于像亚马逊这样具有很高的交付和物流成本的公司来说，这提供了极具吸引力的机会。毫不奇怪，亚马逊已经提交一项专利，使移动卡车在离客户更近的地方按需打印订单。

麻省理工学院的一项研究表明，由于运输和库存成本的大幅降低，按需打印产品有可能将供应链成本降低50~90％。

5. 设计平台

随着技术让生产自动化、并以合理成本进行定制，竞争优势可能转向设计。这也有可能引发独立设计师和小公司的竞争，从而导致平台和市场的出现。

飞利浦子公司Shapeways就是这样一个市场，它在线销售从手镯到椅子等产品的数字化设计。

3DShoes.com为设计师和时尚达人创造了一个数字化鞋市场。

6. 知识产权

2015年，全球授权零售商品销售额突破2500亿美元，其中45％来自星球大战等电影中的娱乐角色。通过减少库存、运输甚至制造成本，3D打印可以帮助迪士尼这样的公司降低销售产品的成本，让公司可以简单地向用户销售数字化设计。

然而，由于数字化设计很容易盗版，假冒产品可能会淹没市场。音乐产业面临着类似的困境，它已经转向数字化制作和发行。公司需要仔细考虑如何保护知识产权。

7. 对劳动力的影响

通过3D打印实现的去中心化制造，可能会将制造业从新兴市场带回发达经济体。这将对中国、越南和孟加拉等国家的经济产生重大影响，它们由于劳动力廉价而成为全球制造业中心。

按需生产还减少储存产品的需求，这将极大地影响零售、运输和仓储行业。

根据麦肯锡的数据，上述3D打印将在2025年对全球经济产生1800亿至4900亿美元的影响。但是，也有人批评3D打印是炒作，它并不如传统的大规模生产制造那么经济有效。这或许能够解释，接受调查的全球900家公司中，76％以上缺乏3D打印经验。

尽管汽车等产品的大批量标准化生产，不太可能在不久的将来就被3D打印取代，但随着3D打印成本的降低和技术质量的显着提高，能够以3D打印方式生产的其他产品数量将与日俱增。

增材制造的发展已经超越了3D打印。麻省理工学院正在自组装实验室中试验4D打印，其中物体可以以预编程的方式自我转换，以响应温度变化或与水接触等刺激。使用4D打印技术后，水管能够在不同温度下膨胀和收缩，以保持稳定的水流量，而汽车轮胎也能根据道路状况的变化改变胎面。在4D打印中，程序嵌入在材料本身，让材料可以自行转换形状。技术变革的步伐如此迅猛，任何产品若是忽视这一激动人心的新领域，都是短视的、也将是短命的。

微信 复制链接 X