隨著最近行業(ye) 和技術的進步，創新者們(men) 正在利用增材製造（AM）實現庫存成本的大幅削減。企業(ye) 在如何看待製造願景的重構方麵，發生了巨大的變化。增材製造在幫助全球的原始設備製造商（OEM）迎合世界各地不同行業(ye) 和市場需求的同時，已將其範圍擴展到快速原型製作之外，並且係統集成商也在致力於(yu) 幫助工程、自動化和係統的集成。這種轉變歸因於(yu) 增材製造具有製造複雜設計零件的卓越能力，降低製造材料損失的成本，減少因兼容性受限而進行的裝配以及對機械和配件的需求。

快速原型向3D打印的發展以及相關(guan) 創新正在擴展工業(ye) 模式，其範圍已超出人們(men) 的想象。如今，汽車、航空航天、建築、消費產(chan) 品、醫療保健、食品和製造業(ye) 等工業(ye) 領域，對增材製造及其應用的需求越來越大。

令人難以置信的是，自1981年日本的Hideo Kodama博士首次發表他的功能性快速原型係統報告並申請了專(zhuan) 利以來，“快速原型”已經存在了35多年了。 從(cong) 那時起，快速原型製作已成為(wei) 第四次工業(ye) 革命（工業(ye) 4.0）中最大的技術顛覆者之一。

根據市場谘詢公司Frost & Sullivan的一份研究報告顯示，增材製造從(cong) 2015年到2025年的複合年增長率（CAGR）有望達到15％。報告和數據預測，增材製造的市場價(jia) 值將從(cong) 2018年的80億(yi) 美元增長到2026年的230億(yi) 美元以上。一家總部位於(yu) 美國加州估值25億(yi) 美元的初創企業(ye) ，創建了世界上第一款通過訂閱模式部署的增材製造硬件，以幫助用戶更加輕鬆地將3D打印解決(jue) 方案應用到數字化製造中。

降低更多成本

原型設計並不是一種新出現的技術觀念，它最初的願景是最大程度地減少製造生態係統和供應鏈成本。隨著新技術對業(ye) 務轉型的幹擾，製造業(ye) 的未來依賴於(yu) 更多元化的原型應用專(zhuan) 家網絡。這樣做的目的是節省更多時間和資源，並減少誤差和缺陷。這一願景促使全球企業(ye) 專(zhuan) 注於(yu) 增材製造的概念。

美國運動服裝巨頭耐克的未來願景是將設計賣給客戶，然後客戶可以自行在家3D打印鞋子。耐克及其一些競爭(zheng) 對手，對鞋類領域增材製造的投資增加了一倍，這是麵向未來的舉(ju) 措，可以通過消除人工成本，加快產(chan) 品上市速度來提高產(chan) 量。鞋的性能將由於(yu) 使用了更輕、更透氣的材料和更少的摩擦阻力而得到提高。唯一的缺點是取決(jue) 於(yu) 執行的準確性，這可能會(hui) 增加成本，重點是精心的設計。

向增材製造的轉變

盡管多年以來，快速原型製作已成為(wei) 主流的方法，但它依賴於(yu) 傳(chuan) 統的製造工具和程序、生產(chan) 準備情況以及供應商支持。因此，這是一個(ge) 耗時且昂貴的過程。相比之下，增材製造則更側(ce) 重於(yu) 原材料的采購和生產(chan) 製造的設計方麵。3D打印機完成設計的物理過程以創建原型，這樣的自動化過程可以縮短周轉時間。

係統集成商也推動了這些自動化過程。對於(yu) 敏捷的增材製造流程，自動化執行需要集成命令。係統集成商調節增材製造的各個(ge) 組件，並自動執行原型從(cong) 設計到交付的過程。

加速發展的增材製造

在全球工業(ye) 化的各個(ge) 階段，製造業(ye) 一直是進步的動力。一般來說，產(chan) 品的生命周期包括導入、成長、成熟和衰退4個(ge) 階段。像大多數產(chan) 品一樣，增材製造在“導入”階段也受到生產(chan) 障礙、專(zhuan) 利限製以及機器成本高昂的困擾。這導致行業(ye) 初期的利潤低、市場滲透率低、成本高和質量低。

增材製造市場目前處於(yu) “成長”階段，已獲得各行業(ye) 用戶的好評。在開箱即用的思維方式時代，增材製造企業(ye) 正在尋求降低成本，同時為(wei) 用戶提供性能卓越的解決(jue) 方案。

盡管傳(chuan) 統的製造方法，需要經過一段時間才能被替換，但是這個(ge) 趨勢已經勢不可擋。增材製造是出於(yu) 加快設計可視化的需要而誕生的。由於(yu) 原型製作花費很長時間，業(ye) 界尋求一種可以減少原型開發時間的方法，同時將更多的時間投入到複雜的設計上。設計思維和可視化方麵的技術創新，減少了對供應商和支持生態係統的依賴。由於(yu) 投入到設計和組件試驗中的時間多了，精巧度增加了，周轉時間也減少了。

增材製造的另一個(ge) 值得注意的方麵，是它主要用於(yu) 開發複雜的設備組件。例如，在航空航天領域，增材製造被用於(yu) 開發燃料噴嘴之類的組件。這些是關(guan) 鍵部件，但沒有大規模生產(chan) 。在增材製造的幫助下，設計這些前沿的複雜組件變得更輕鬆，不但簡化了設計，還減輕了這些零件的重量。所有這些都可以提高性能效率並減少庫存。航空航天領域的一些領先企業(ye) ，通過使用增材製造技術使庫存成本降低了95％以上。

增材製造的關(guan) 鍵領域包括3D打印、快速成型和直接數字製造（DDM）。這些概念在包容性和協作性思想中蓬勃發展。對於(yu) 航空航天和汽車行業(ye) 來說，增材製造主要是為(wei) 了優(you) 化設計效率和減少生產(chan) 時間，而醫療設備行業(ye) 卻從(cong) 增材製造的定製功能中受益匪淺。

根據Frost＆Sullivan 2016年的報告，到2025年，汽車、航空航天和醫療設備行業(ye) ，將占據3D打印市場的51％。從(cong) 地理範圍看，在2015-2025年期間，亞(ya) 太地區（APAC）增材製造市場的複合年增長率為(wei) 18.4％。中國將占亞(ya) 太地區市場的70％。

工程應用的新範式

2017年，邁凱輪車隊與(yu) 專(zhuan) 門從(cong) 事3D打印的Stratasys公司合作，為(wei) MCL32生產(chan) 可用於(yu) 比賽的零件，以參加2017年國際汽聯一級方程式世界錦標賽。合作背後的想法是“輕量化”或拓撲優(you) 化，Stratasys公司通過這種方式為(wei) 賽車隊成功生產(chan) 出輕巧但耐用的零件。

在另一個(ge) 案例中，全球醫療設備製造Stryker公司堅定地致力於(yu) 其3D打印和製造醫療產(chan) 品的承諾。一個(ge) 價(jia) 值929萬(wan) 美元的即時（JIT）植入物項目可實現為(wei) 癌症患者生產(chan) 定製的骨植入物。

得益於(yu) 增材製造技術的發展，製造已可以完成具有複雜幾何形狀和極少浪費的獨特工藝。將精力和專(zhuan) 業(ye) 知識集中在此類智能機器上進行工程設計，將進一步改變製造業(ye) 。增材製造成功地為(wei) 各領域生產(chan) 了各種原型設備，未來，其規則或將徹底改變製造業(ye) 格局。

增材製造的獨特優(you) 勢消除了供應鏈中的許多中間步驟。越來越多地采用增材製造，將進一步改變其應用領域和行業(ye) 的發展。