當(dāng)GE的增材制造負(fù)責(zé)人Mohammad Ehteshami談到3D打印時(shí)，他用“頓悟”來形容3D打印帶來的沖擊感。他意識(shí)到增材制造將顛覆公司當(dāng)前的設(shè)計(jì)和制造方式，這既讓人感到興奮，但也感到不安。3D打印開啟了航空航天制造領(lǐng)域的全新潛力，但是這項(xiàng)技術(shù)也可以消除GE積累了多年的傳統(tǒng)加工領(lǐng)域的寶貴經(jīng)驗(yàn)，新的起跑線上，這項(xiàng)技術(shù)將給GE的財(cái)務(wù)模式帶來很大的壓力。

不僅僅是GE這樣的大型公司需要對(duì)改變做出充分的準(zhǔn)備。面向2018年，Gartner預(yù)測3D打印將在眾多應(yīng)用領(lǐng)域改變當(dāng)前的商業(yè)模式。研究突出顯示了三個(gè)行業(yè)：醫(yī)療設(shè)備、航空航天、消費(fèi)品。

  預(yù)測：到2021年，75％的新型商用和軍用飛機(jī)將搭載3D打印引擎、機(jī)身和其他部件。

航空航天業(yè)是第一批采用3D打印的行業(yè)之一，雖然原型制造仍然是所有行業(yè)3D打印的主要應(yīng)用范疇，但航空航天領(lǐng)域已經(jīng)積極地將3D打印的應(yīng)用推向模具、夾具和零件生產(chǎn)方面。例如經(jīng)過20多年的經(jīng)驗(yàn)積累，波音公司在四個(gè)國家的20個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了增材制造，在商業(yè)和國防項(xiàng)目中，有超過5萬個(gè)3D打印部件正在飛行。

GE航空新型先進(jìn)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)將855個(gè)常規(guī)制造零件減少至12個(gè)3D打印零件，并且功率增加10％，節(jié)省20％的燃料，縮短開發(fā)周期并降低設(shè)計(jì)成本。

圖：GE航空公司的先進(jìn)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)

  預(yù)測：到2021年，25％的外科醫(yī)生將在手術(shù)前在患者的3D打印模型上進(jìn)行練習(xí)。

醫(yī)院和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室提高了集成醫(yī)療成像、CAD建模和3D打印工作流程，醫(yī)院在不斷的提高3D打印硬件、軟件和服務(wù)的投資。Gartner估計(jì)近3％的大型醫(yī)院和醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)具備了在內(nèi)部的3D打印實(shí)力。

在這方面，GE醫(yī)療在探索是否能將CT掃描數(shù)據(jù)快速直接完成建模過程，并直接傳送到3D打印機(jī)，從而切斷中間手工轉(zhuǎn)換的幾個(gè)階段。

圖:兒童外部大腦物質(zhì)的3D打印外科模型，資料來源：凱瑟琳·C·科恩/波士頓兒童醫(yī)院

而不僅僅是醫(yī)療模型，3D影像VR技術(shù)也被應(yīng)用到手術(shù)練習(xí)方面。這方面，3D Systems 的虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)室（VR OR）系統(tǒng)可以幫助患者轉(zhuǎn)移對(duì)生理病痛的注意力，放松心情，從而為患者減輕壓力和疼痛。也可以通過定制的 VR 設(shè)備進(jìn)行后續(xù)的康復(fù)治療。另一方面，醫(yī)生可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程觀看資深醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)，獲取相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。

隨著3D打印技術(shù)的不斷完善和其他技術(shù)的不斷完善，3D打印技術(shù)將從教學(xué)醫(yī)院和專業(yè)中心擴(kuò)展到更廣泛的醫(yī)院系統(tǒng)。波士頓兒童醫(yī)院就是一個(gè)例子，他們采取團(tuán)隊(duì)方式進(jìn)行培訓(xùn)和手術(shù)計(jì)劃。臨床醫(yī)生、工業(yè)工程師、設(shè)計(jì)師、模擬專家、病人護(hù)理隊(duì)都參與其中。隨著更多的3D打印功能上線，Gartner希望外科醫(yī)生和醫(yī)務(wù)人員能夠以“交鑰匙”的方式提高3D打印對(duì)健康領(lǐng)域的應(yīng)用。 3D打印技術(shù)也將從隱秘的后臺(tái)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到最前沿，作為改善手術(shù)訓(xùn)練和模擬戰(zhàn)略的一部分。

圖:3D Systems的VR系統(tǒng)

 預(yù)測：到2021年，世界前100家消費(fèi)品公司中有20％將使用3D打印來制造定制化的產(chǎn)品。

快速產(chǎn)品原型是消費(fèi)品公司目前最廣泛使用3D打印技術(shù)的應(yīng)用。Fishman（吉他放大器）和聯(lián)合利華（家用產(chǎn)品）等公司已經(jīng)在通過3D打印技術(shù)來大幅縮短設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)省成本。不過快速原型并不是消費(fèi)品行業(yè)唯一相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域。

3D打印也可能對(duì)消費(fèi)品公司供應(yīng)鏈產(chǎn)生重大影響。定制化生產(chǎn)可能減少庫存，這種面向本地消費(fèi)的本地生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變將使消費(fèi)品公司能夠重新思考他們的商業(yè)模式。例如，名為Raceware的公司使用3D打印技術(shù)來創(chuàng)建自定義的自行車零件。

而阿迪達(dá)斯正在推進(jìn)運(yùn)動(dòng)鞋的數(shù)字化及制造基地離散化趨勢。早在2015年8月的時(shí)候，阿迪達(dá)斯就喊出了“2016年在德國生產(chǎn)出第一雙私人訂制運(yùn)動(dòng)鞋樣品”的口號(hào)。從那時(shí)開始Speedfactory走入了人們的視野。在阿迪達(dá)斯位于東南亞的傳統(tǒng)制造工廠里，每年生產(chǎn)大約7.2億雙鞋，但這些生產(chǎn)過程緩慢而不具備靈活性。而在阿迪達(dá)斯位于德國的“Speedfactory”速度工廠里，則可以將從模型到生產(chǎn)的時(shí)間縮短到一天。

雖然，增材制造將不可能完全取代消費(fèi)品市場的大量生產(chǎn)模式。但我們不可否認(rèn)，產(chǎn)品的批量和產(chǎn)品的生命周期正在急速縮小和縮短。事實(shí)上，就拿鞋業(yè)來說，2011年匹克關(guān)閉2000家門店，因?yàn)橐郧耙粋€(gè)貨柜能賺5萬元，而后來只剩幾千元的利潤。以前，同款式的鞋可以做20萬雙。而到2011年同款式的鞋也就兩三千雙，還要不同顏色的。

的確，消費(fèi)者變得更加自我，更加挑剔了。這倒逼著消費(fèi)品市場尋求更加靈活的生產(chǎn)方式。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，現(xiàn)在的公司必須學(xué)習(xí)如何在何時(shí)何地使用3D打印技術(shù)，從而更有意義地進(jìn)行批量與成本效益的權(quán)衡。

 預(yù)測：到2021年，20％的企業(yè)將建立內(nèi)部創(chuàng)業(yè)公司來開發(fā)新的3D打印產(chǎn)品和服務(wù)。

企業(yè)現(xiàn)在正以閃電般的速度發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步更快。已發(fā)展成熟的公司還需要不斷面臨創(chuàng)業(yè)公司和新興公司的競爭。為了與這些快速發(fā)展的公司進(jìn)行競爭，公司內(nèi)部出現(xiàn)了鼓勵(lì)內(nèi)部創(chuàng)業(yè)的情況，以快速跟蹤3D打印技術(shù)和其他創(chuàng)新技術(shù)可能會(huì)對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)產(chǎn)生的威脅。

圖：巴斯夫3D打印的熱塑性無氣輪胎概念

在過去的幾年里，空中客車、巴斯夫、通用電氣等一大批大型企業(yè)已經(jīng)建立了工業(yè)規(guī)模的3D打印內(nèi)部創(chuàng)業(yè)模式。這些公司能夠加速將3D打印集成到他們自己的制造流程中，以使用傳統(tǒng)的制造方法來制造難以實(shí)現(xiàn)或成本太高的部件。 3D打印內(nèi)部啟動(dòng)的概念正在迅速獲得重視，并將在未來幾年變得非常普遍。一家內(nèi)部創(chuàng)業(yè)的公司可以使母公司把他們最聰明的一些人的注意力集中在3D打印創(chuàng)新上，同時(shí)保護(hù)他們現(xiàn)有的收入來源不受干擾。

 預(yù)測：到2021年，40％的制造企業(yè)將建立3D打印卓越中心（COE）。

制造領(lǐng)域的很多企業(yè)已經(jīng)實(shí)施了3D打印技術(shù)。拿西門子來說，西門子通過英國林肯工廠及其收購的英國3D打印公司Materials Solutions，對(duì)SGT-400燃?xì)廨啓C(jī)的葉片進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，3D打印技術(shù)的葉片具有完全改進(jìn)的內(nèi)部冷卻幾何制造。而葉片的批量生產(chǎn)通過位于美國Worcester的工廠來完成。在這里，西門子林肯工廠就扮演了卓越中心的角色。

2017年，GKN正式在牛津郡阿賓登開設(shè)了一個(gè)新的卓越中心。新中心將致力于為GKN的汽車業(yè)務(wù)開發(fā)先進(jìn)制造技術(shù)，包括定制化的3D打印零部件、電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、復(fù)合材料等。GKN將使用3D打印技術(shù)來重新設(shè)計(jì)和制造下一代車輛的定制零件。

圖片：GKN的汽車卓越中心

奧迪與德國工業(yè)級(jí)3D打印制造商EOS 建立了伙伴關(guān)系，雙方的合作涉及到奧迪全面部署工業(yè)增材制造技術(shù)，并奧迪在英戈?duì)査顾亟⑾鄳?yīng)的3D打印卓越中心。通過這種合作關(guān)系，奧迪從EOS 獲得的支持包括：提供適合的增材制造系統(tǒng)和生產(chǎn)流程，共同進(jìn)行3D打印的應(yīng)用開發(fā)，構(gòu)建內(nèi)部的增材制造知識(shí)，將奧迪工程師培訓(xùn)成為內(nèi)部增材制造專家。

在過去幾年中，不僅僅是這些企業(yè)，大多數(shù)大型企業(yè)已經(jīng)建立了工業(yè)規(guī)模的3D打印COE（Center of Excellence)卓越中心（例如波音、強(qiáng)生、勞斯萊斯、寶馬、GE等）。在這樣做的同時(shí)，他們已經(jīng)將3D打印相關(guān)的工作流程整合到關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程中。 卓越中心的好處是能夠更好地完善現(xiàn)有的3D打印方法并為推廣3D打印技術(shù)做準(zhǔn)備，同時(shí)創(chuàng)建度量標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)改進(jìn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，健全關(guān)鍵流程標(biāo)準(zhǔn)化，并重點(diǎn)改進(jìn)質(zhì)量和檢驗(yàn)流程。 3D打印卓越中心還可以作為供應(yīng)鏈合作伙伴的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或體驗(yàn)中心，并未企業(yè)內(nèi)部的團(tuán)隊(duì)提供培訓(xùn)機(jī)會(huì)。

目前，雖然中型企業(yè)制造商開始效仿卓越中心的理念，但投資較少。這些公司傾向于將3D打印服務(wù)外包出去，因?yàn)樗璧馁Y金成本和專業(yè)勞動(dòng)力往往是一個(gè)太大的壁壘，使得這些中型企業(yè)無法自行承擔(dān)卓越中心的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。

但是3D打印卓越中心又是企業(yè)發(fā)展的加速器，長期目標(biāo)方面卓越中心可以成為設(shè)計(jì)和制造過程的無縫銜接。如果成功，卓越中心在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)中如何引入3D打印技術(shù)都具有廣泛的意義。

企業(yè)可以借助3D打印廠商的力量來進(jìn)行卓越中心的部署。在這方面，可以參考一些現(xiàn)成的做法。例如，林德集團(tuán)因EOS提供的支持在很短的時(shí)間內(nèi)成功地積累了增材制造領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)并測試了新的產(chǎn)品。通過與EOS的合作，林德集團(tuán)的競爭地位得到了顯著的提升。