金屬增材制造的好處可以從兩個方向來理解-一個是生產(chǎn)效益，另一個是綜合效益。生產(chǎn)效益專注于制造過程，包括減少材料消耗，縮短交貨時間，最小的模具成本，降低裝配成本和自動化的影響。而綜合效益是指在使用通過增材制造出來的產(chǎn)品的過程中，來自如減輕重量帶來的燃油效益，更高的性能和可靠性，更長的壽命收益，更快的新產(chǎn)品推出，市場相應(yīng)速度，減少庫存以及更好的適應(yīng)性和更具吸引力的產(chǎn)品附加值等等。

     而通常在談到增材制造的時候，不論是制造業(yè)還是增材制造行業(yè)本身都容易過于關(guān)注生產(chǎn)效益，而忽略了綜合效益。而增材制造的價值臺階：原型與模具，備品備件，復(fù)雜零件，創(chuàng)新產(chǎn)品，在不同的臺階中生產(chǎn)效益的價值或許相似，然而綜合效益的價值卻是隨著臺階的升高而越來越大。

臺階一：原型與模具

首先說說基礎(chǔ)臺階：原型與模具中價值的流動情況。

通過3D打印制造原型也幫助降低投資風(fēng)險，無模具的原型制造減少了機加工和刀具冷卻液的消耗是典型的低成本方法，增材制造價值的體現(xiàn)主要在生產(chǎn)效益層面。

然而，當(dāng)你通過3D打印用于制造具有成本效益的復(fù)雜模具的時候，如隨形冷卻模具。在這個層次的生產(chǎn)效益的考量因素是低的，因為模具的質(zhì)量直接決定了注塑生產(chǎn)效率，并決定由模具制造出來的最終產(chǎn)品的質(zhì)量，從而決定產(chǎn)品附加值，所以如何在最小周期時間內(nèi)，高效冷卻塑料產(chǎn)品成為隨形冷卻模具的設(shè)計與制造過程中關(guān)鍵的考量因素，而增材制造的隨形冷卻極大地優(yōu)化了冷卻效果，提高了模具壽命，提高了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。在這里，增材制造價值的體現(xiàn)主要在綜合效益層面上。

臺階二:零件替換

備品備件的生產(chǎn)效益與原型生產(chǎn)類似，由于是小批量，免機加工與模具，通過增材制造技術(shù)使得交貨期和制造成本都具有經(jīng)濟效益。

綜合效益層面上，拿航空航天領(lǐng)域來說，將來增材制造方式可以顯著改變目前航空零部件的庫存狀態(tài)。把設(shè)計圖紙輸入到打印機就可以快速制造出零部件將大大降低航空零部件的庫存。而波音就曾申請3D打印技術(shù)專利保護，通過3D打印實現(xiàn)備品備件的供應(yīng)。

并且商用飛機的使用壽命在30年，而要維護和保養(yǎng)飛機的原制造設(shè)備是非常昂貴的。更多的時候是對于舊的機型，原有的生產(chǎn)設(shè)備可能已經(jīng)報廢了，而其生產(chǎn)出來的零件還在天上服役。根據(jù)空客，通過增材制造技術(shù)，測試和替換零部件可以在2周內(nèi)完成，這些零件可以被快速運到需要維修的飛機所在地，省時省力的幫助飛機重新起飛。

另外，增材制造還使得不再需要保有大量的零部件以防飛機有維修需求，原來抱有這些大量的零部件只是為了以防萬一原來的零件發(fā)生故障需要替換，而這種方法也是十分昂貴和浪費資源的。這些都是增材制造體現(xiàn)出來的綜合效益。

圖片來源：3D科學(xué)谷

臺階三:復(fù)雜零件

減少組裝是增材制造生產(chǎn)效益的典型體現(xiàn)。拿傳統(tǒng)的散熱器來說，原來需要很多部件組成，通過增材制造的方式可以將這些部件整合在一起一次完成，不但減少了供應(yīng)商數(shù)量，減少了物流流程及工人組裝的要求，并且不需要焊接和組裝從而提升了部件的穩(wěn)定性及效率，這其中也體現(xiàn)了增材制造帶來的綜合效益。

臺階四:創(chuàng)新零件

創(chuàng)新零件是通過拓?fù)鋬?yōu)化將產(chǎn)品重新定義。典型的例子是GE通過長達(dá)10多年的探索將其噴油嘴的設(shè)計通過不斷的優(yōu)化、測試、再優(yōu)化，將噴油嘴的零件數(shù)量從20多個減少一個。綜合效益方面通過增材制造的方法不僅改善了噴油嘴容易過熱和積碳的問題，還將噴油嘴的使用壽命提高了5倍, 并且將提高LEAP發(fā)動機的性能。

另外一個例子是Altair的solidThinking Inspire、Click2Cast與HBM nCode、Voxeljet合作，為模具生產(chǎn)帶來了極其可觀的性能提升，并為小批量生產(chǎn)甚至是規(guī)模化生產(chǎn)打開了潛力之門。通過對鋁合金組件（輪架）造型的重構(gòu)，與原來設(shè)計相比，重量幾乎一樣，但其性能卻有顯著提升：在同樣的載荷工況下，剛度提升了3-5倍。

而空客的仿生學(xué)結(jié)構(gòu)機艙也顛覆了傳統(tǒng)機艙的生產(chǎn)方法和力學(xué)性能。這種名為Scalmalloy的零件的串行生產(chǎn)對減少鈦金屬的浪費將起重要的作用。

甚至連我們習(xí)以為常的航空安全帶鎖扣也有大學(xué)問。鈦合金材質(zhì)鎖扣的重量為70克，與傳統(tǒng)的重量為155克的鎖扣相比，重量減輕了85克。一架空客A380一共的座位數(shù)量在853個，全部加起來鎖扣減重72.5公斤。而對于大型飛機來說，1公斤的減重將為其服役期節(jié)約45,000升的燃油，那么這些鎖扣節(jié)約的燃油在330萬升，大約價值16.5萬歐元。

這些綜合效益雖然看不到，不如生產(chǎn)效益來得直觀，但卻對改善人類利用資源的能力起著不容忽視的作用。

(責(zé)任編輯：admin)

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