【特写】商用3D打印, 重塑制造业的Mr.Right

国际金属加工网 2017年09月14日

现在,全球3D打印市场每年正以30%的速度在高速增长。有预测认为,工业级3D打印即将在2~5年内进入主流应用阶段。2016年全球3D打印市场的前四大行业是制造业、医疗健康、专业服务与零售业。制造业是驱动3D打印快速增长的最大行业。

要“加速全球制造业的数字转型”,首先得 是在“大型制造环境”下普及3D打印系统。这场变革一定不能是“一个人的战斗”,打造3D打印的朋友圈尤为重要。

正在从制造业“大国”换车道制造业“强国” 的中国,是相当难得的3D打印,尤其是工业级3D打印的潜力市场。越来越多的观点认为,中国将成为全球最大的3D打印市场,包括工业应用。

帮助中国的制造企业完成从原型制造到批量生产的过渡,这是包括惠普在内的3D市场的新入局者的野心。

这家平面打印的世界巨头,已经放出豪言:“第四次工业革命将由我们创造,全球经济中没有一个行业能比12万亿美元的制造业市场发生转型更值得让人兴奋。”在惠普公司首席执行官 Dion Weisler 看来,3D打印技术是驱动第四次工业革命的重要技术。

3D打印机本身的性能和经济性、稳定性、精度、速度、价格;材料的丰富程度和性价比;三维制图、电子图档,三维扫描,三维数据在线存储技术,3D打印专利等等,这些都曾是3D打印 技术推向规模化生产时面临的问题。当局限性被突破后,将转变成可以触摸到的未来的增长空间。

后来者

“如果应用到规模化生产里,满分是100 分的话,您会给惠普商用3D打印解决方案HPJet Fusion打多少分?”

“今天的这个步伐非常重要,而且我们也需要更长的时间。我觉得可以打98分。”面对记者的提问,Ramon Pastor 给今年6月份在中国市场正式推出的惠普首款商用3D解决方案打了一个看好未来的评分。

Pastor是惠普公司Multi Jet Fusion 3D打印解决方案副总裁兼总经理。他认为,重塑制造业是一个比较漫长的过程,不会立马产生立竿见影的效果,现在惠普的尝试只是迈出了坚实的第一步,接下来,他们要更好地了解这项先进的技术, 未来会扩展产品组合,会扩展产业链的上下游。

2015 年11月前后,惠普完成分拆,成为两家上市公司,即面向企业用户提供软件、服务和硬件的惠普企业(HP Enterprise)以及包含打印和 PC业务的惠普(HP Inc.),也就是新的惠普公 司。分拆后的惠普开始加大投入3D打印。2016 年是个转折点,惠普实现了3D打印技术的商业 化,发布了“设备+材料”的解决方案。

在市场选择上,惠普坚定地站在了2B的商用市场,而非两三年前曾热闹过的面向消费者的桌面 3D打印市场。相对而言,2C市场是普及3D打印的重要一步,2B 商用、工业级市场是3D打印厂商的“金牛”和重要利润来源。

“面向消费者的 3D 打印市场是存在的,但应该不是很大。从它的模式来看,我们不认为未来在每个消费者家中都会有一台3D打印机。就好像冲洗照片的服务一样,家里可能会有惠普打印机,但我们冲洗照片还是要到照相馆。所以我们需要 3D打印服务的供应商,未来类似照相馆冲洗服务这种模式应该更合理。”Pastor 说。

2014年,惠普宣布了Multi Jet Fusion技术(多射流熔融技术);2016 年发布新产品,当年12月份产品正式上市,主要面向北美、欧洲市场推出;2017年6月份,HP Jet Fusion 生产型商用3D打印解决方案在大中华地区推出,接下来会在亚太其他国家推出。Pastor介绍,中国是惠普非常重要的市场,他们希望能全力做好准备进 入中国市场。

根据惠普公司的官方介绍,HP Jet Fusion 3D 打印解决方案,打印高质量物理零部件的速度比当前3D打印系统快10倍,而成本只有后者的一半。HP Multi Jet Fusion技术能够在“体素” 级彻底改变色彩、质感和机械特性,为3D打印的未来平台奠定基础。3D体素相当于传统打印中的2D 像素,是一种直径仅为50微米的3D度量单位,相当于人一根头发的宽度。通过灵活使用打印材料,可以创造具备传导型、韧性、内嵌数据和半透明特性的3D打印物体。

传统的3D打印通常被用于设计、原型、个性化定制等方面,现在惠普希望将此应用到批量生产中。Pastor 介绍,以下行业将是新3D打印技术主要的应用场景:汽车行业、消费电子产品、快消行业、医疗保健行业、航空航天。在这些领域,3D打印的应用可以使得打印效率更高,满 足个性化需求,可以延长零件的使用时限,也可 以缩短上市时间。

材料的“苹果商店”

3D打印技术并不是新技术,从上世纪90年代到现在,超过30年时间,一直难以迈过“原型设计打印”到“批量生产制造”的界限,主要受限于:打印速度(打印时间),打印设备和材料的成本,材料种类。

如何丰富3D打印的材料供应,是像惠普这样的 3D打印解决方案提供商亟须解决的。惠普的做法是,2017年3月,在科瓦利斯市原有设施基础上,开放了3D打印材料与应用实验室, 宣布了 MDK(3D Material Development Kit),这是业界首个3D 材料开发套件。惠普正在召集全球材料公司,通过它们测试惠普开放平台的极限。这意味着,通过惠普开放的3D打印材料和应用实验的平台,材料合作伙伴能在这个开放式的平台上开发材料。

惠普将这个3D打印材料的开放平台类比为 “苹果商店”。Pastor 这样阐述上游的材料供应商和下游的客户与惠普的合作关系:客户可以在惠普这个材料“苹果商店”里选购不同的材料、不同的品牌。在这个过程中,比如巴斯夫要开发什么材料,价位选择都由他们自己定。在这个合作关系中,惠普是中立的。但惠普会帮助巴斯夫在开放材料平台上做材料的认证,确保材料在安全的环境下符合要求,功能发挥正常。除此以外, 惠普还会建立巴斯夫跟客户之间的联系,对他们选择什么样的材料和定价、产品定位,都起到相当的沟通和协调作用。

最新的进展是,中国石化燕山石化计划加入惠普材料生态系统,为基于 Multi Jet Fusion 技术的惠普3D 打印机开发聚烯烃粉末。目前这一生态系统已包括了阿科玛(Arkema)、巴斯夫 (BASF)、赢创(Evonik)、汉高(Henkel)、莱曼 沃斯(Lehmann & Voss)在内的众多领先品牌。“中国石化燕山石化和惠普在全球的业务覆盖和双方的共同愿景,将推动 3D打印材料市场以及全球制造业实现转型。惠普的开放平台能够帮助我们与全球客户一起实现合作共赢。”中国石化燕山石化公司副总经理焦阳表示。

惠普公司亚太及日本地区3D打印业务部销售总监章群介绍,还有其他 50 多个材料供应商都已经准备好与惠普共同开发3D材料,“这是我们重要的商业策略之一,因为3D打印解决方案最终还是由3D打印材料决定的”。

先临三维是中国3D打印服务领域重要的参与企业,其全资子公司杭州先临三维云打印技术有限公司董事长赵东来表示,先临三维云打印平台很荣幸能与惠普这样的技术创新型公司合作,将生产型3D打印解决方案推向全球最大的制造市场。

先临三维公司的负责人介绍,现在来看,国内的 3D打印技术应用已经真正“落 地”,从早期的概念已经走向了应用。3D打印的市场需求非常丰富,一个厂家的材料解决方案难以满足市场需求,先临三维将和惠普一起整合研发材料、工艺、应用,尤其是在惠普擅长的塑料材料之外,比如非金属材料、细胞材料(生物医疗材料)等。对于3D打印技术的商用而言,他们的竞争对手不是友商,而是传统加工制造环节中的注塑成型领域的公司。Pastor坦言,材料这块对于3D打印技术的应用是挑战,但他相信更是一种机遇。“在传统 的注塑工艺上,可以用到十万种以上的材料。而 当前的3D打印技术,我们用的材料和科技,只 能允许不到一百种材料的使用。所以从一百到十万,我们还有很长的路要走。”Pastor 表示, 惠普的愿景是,未来能加速引进不同的材料,加速材料的应用,使得他们的3D打印产品能有更多的应用场景。

朋友圈

3D打印的丰满理想,一定是靠和业界伙伴“联合起来”才能实现。

技术商业化,市场教育先行。如何和渠道合作,一起把3D打印商用的市场做暖?惠普已正式将“HP Partner First 3D 打印专业化”计划扩展至大中华地区。这一计划在美洲、欧洲和亚洲的会员总数增加到40多个,最新成员包括先临三维打印、无限三维、上海震旦、互盛 (Huxen)、精唯信诚和万宝科技(Wenpoo)等公司。随着惠普 3D 打印业务在大中华地区的持续壮大,更多的合作伙伴也将不断加入到该计划中来。

杭州先临三维云打印公司的愿景是构建中国最大的线上线下3D打印云制造网络。基于数据互联、个性化定制、分布式生产打造个性化定制消费生态。他们已在全国范围内成功搭 建了10 多个 3D 打印创新服务中心,并计划 3-5 年内拓展 50-100 个线下 3D 打印创新服务中心 及体验店,目前线上线下消费级注册用户已达 20 万人。

根据先临三维云打印的发展计划,他们将在中国超过50个地点部署惠普3D打印解决方案,包括北京、成都、广州、南京和上海。该公司还将加入“HP Partner First 3D 打印专业化” 经销商计划,为惠普在中国新设立的3D打印展示和体验中心提供支持,并进一步开发适合中国市场的3D 打印应用。

无疑 3D 打印技术会成为未来制造的主力, 但目前来看,它还只是主要用于加工制造、建模的部分。Pastor 认为,商用规模的量变取决于以下几个因素的成熟:3D打印产品的性能提升,包括生产率和可重复性,即被生产出来的每个零部件能保证它们的精准性;材料的范围,支持更多种类的应用;材料的成本;行业的意识、市场的普及;监管的标准;复杂的商业过程。3D打印技术的商用产业链,从一个集中式的生产,到离散制造,其中包括了很多不同的成本节约,比如物流、采购到不同材料的组装等等“。综合来说, 这样一个变革并不会明天就能实现,它需要一个 长期的过程。


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