應華：增材制造的“四個階段論”
時間：2019-01-28 22:59 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：次
近日，筆者和德迪智能的創始人應華進行了一次深入交流，收獲很大，尤其是應總提出的增材制造必須面對的四個發展階段的觀點，讓人印象深刻，特將其整理出來，同時加上了筆者的一些理解，分享給行業內外人士，供大家參考。
第一個階段：舊瓶裝新酒。
增材制造作為傳統制造的一種補充，進行技術導入和應用嘗試，雖然新穎，但是應用面還非常窄，其成本和效益優勢尚不明顯，甚至在很多方面根本無法和傳統制造相比。很多人已經聽說過了增材制造或者3D打印，但是距離人們的生活還很遙遠。就像一個兒童，它的未來走向有無數種可能，但是現在它還干不成多少事情。
這個階段相當漫長，從20世紀80年代增材制造技術誕生到現在，已經走過了30多年，目前正進入尾聲，或者說正處于走向第二階段的過渡期。這個階段的應用場景主要以研發打樣驗證，即快速成型應用為主。
第二個階段：零部件組合優化。
通過第一階段的不斷嘗試、碰壁，增材制造的應用開始細化，在某一細分領域進行深度鉆研。所謂的從小事做起，日積月累，才能做成大事。這個時候，對產品的零部件在結構形貌方面做一些組合優化，產生與傳統結構差異較大的產品。這種優化通過材料的重新布局和選擇，形成全新的結構，使產品具有等強度、等剛性、剛柔并濟、隨力應變等特性，對當前產品的各項指標產生跨量級的正面影響，就有可能顛覆大量工業行業。從已完成的許多產品看，在維持原裝備性能、不改變制造材料的前提下，通過零部件組合優化，普遍可以實現零部件15%~60%的減重。
在這個階段，增材制造對一個企業的供應鏈、生產組織和維保全鏈條等生產層面都會有較大的影響，供應鏈的縮短變化則帶來了制造業的商業關系巨變。Carbon公司制造的阿迪達斯中鞋底，GE公司制造的發動機燃料噴嘴都是這個階段的著名案例。各類原材料公司也紛紛摩拳擦掌準備更一步靠近終端用戶。
這個階段的應用場景開始注重復雜構件的一體化生產，強調材料及結構的性能連續性突破，在原有產品設計的基礎上優化和更新了很多組件。
第三個階段：工業再設計。
再設計是一種全新的工程設計思想和方法，就是讓研發設計回歸市場客戶需求本源，重新審視原有的設計，以最自然的方式來探索設計的本質，效法自然。再設計是基于仿真和精密制造（3D打印和精密鑄造）的工業再設計，就是利用工程仿真手段和精密制造工藝創新對現有傳統工業品的設計過程和工藝過程進行優化、完善與升級，本質核心是工業仿真應用的升華，是工業仿真與精密制造工藝的結合。由此帶來至少兩個收獲：（1）通過不斷提高的產品品質和新增功能，持續吸引客戶，擴大產品市場份額；（2）可以充分應用技術進步和工藝改進等，降低產品成本，擴大產品的利潤空間。
增材制造是一種更精確和精細的制造技術，以此相配就需要有更精準和細致的設計內容。CAE顯然是目前最成熟適用的工具手段。
案例：衛星的結構支架，采用了拓撲優化工業再設計模式，重量減輕了30%，成本降低了30%。
在這個階段，增材制造已經與減材制造并駕齊驅，甚至成為了一個企業增值增效的核心競爭力，各項生產要素、組織架構、人才體系等都要發生巨大的變革。著名的XEV電動汽車就是這個階段的標桿。
此階段的應用場景由正向設計為切入，開始出現各類基于增材工藝特征的新型產品。
第四個階段：創成式設計與智造。
無論是單個零部件，還是整個大產品，通過再設計和增材思維，把結構、功能與美學融為一體，將創新設計與集成設計完美融合，再借助先進的3D打印技術，達到了“無論多復雜都能制造、制造出來就是頂級產品”的科幻級制造能力，讓想象中的智能制造變為現實。
在這個階段，增材制造已經影響的不僅僅是某個具體公司，而是各行各業和全社會，并重新構建起一整套生產方式和生產關系。理想的應用場景是設計至用戶的端到端直連。除了生物界天然有的基因外，人工建立了龐大的產品“物種基因”庫，系統工具會根據不同的個性化需求，在已有的“物種基因”庫中自動設計派生出所需內容，并制造實現。
對于這四個階段的提法，不知道您是怎么看待的？歡迎留言互動。
增材制造作為傳統制造的一種補充，進行技術導入和應用嘗試，雖然新穎，但是應用面還非常窄，其成本和效益優勢尚不明顯，甚至在很多方面根本無法和傳統制造相比。很多人已經聽說過了增材制造或者3D打印，但是距離人們的生活還很遙遠。就像一個兒童，它的未來走向有無數種可能，但是現在它還干不成多少事情。
這個階段相當漫長，從20世紀80年代增材制造技術誕生到現在，已經走過了30多年，目前正進入尾聲，或者說正處于走向第二階段的過渡期。這個階段的應用場景主要以研發打樣驗證，即快速成型應用為主。
第二個階段：零部件組合優化。
通過第一階段的不斷嘗試、碰壁，增材制造的應用開始細化，在某一細分領域進行深度鉆研。所謂的從小事做起，日積月累，才能做成大事。這個時候，對產品的零部件在結構形貌方面做一些組合優化，產生與傳統結構差異較大的產品。這種優化通過材料的重新布局和選擇，形成全新的結構，使產品具有等強度、等剛性、剛柔并濟、隨力應變等特性，對當前產品的各項指標產生跨量級的正面影響，就有可能顛覆大量工業行業。從已完成的許多產品看，在維持原裝備性能、不改變制造材料的前提下，通過零部件組合優化，普遍可以實現零部件15%~60%的減重。
在這個階段，增材制造對一個企業的供應鏈、生產組織和維保全鏈條等生產層面都會有較大的影響，供應鏈的縮短變化則帶來了制造業的商業關系巨變。Carbon公司制造的阿迪達斯中鞋底，GE公司制造的發動機燃料噴嘴都是這個階段的著名案例。各類原材料公司也紛紛摩拳擦掌準備更一步靠近終端用戶。
這個階段的應用場景開始注重復雜構件的一體化生產，強調材料及結構的性能連續性突破，在原有產品設計的基礎上優化和更新了很多組件。
第三個階段：工業再設計。
再設計是一種全新的工程設計思想和方法，就是讓研發設計回歸市場客戶需求本源，重新審視原有的設計，以最自然的方式來探索設計的本質，效法自然。再設計是基于仿真和精密制造（3D打印和精密鑄造）的工業再設計，就是利用工程仿真手段和精密制造工藝創新對現有傳統工業品的設計過程和工藝過程進行優化、完善與升級，本質核心是工業仿真應用的升華，是工業仿真與精密制造工藝的結合。由此帶來至少兩個收獲：（1）通過不斷提高的產品品質和新增功能，持續吸引客戶，擴大產品市場份額；（2）可以充分應用技術進步和工藝改進等，降低產品成本，擴大產品的利潤空間。
增材制造是一種更精確和精細的制造技術，以此相配就需要有更精準和細致的設計內容。CAE顯然是目前最成熟適用的工具手段。
案例：衛星的結構支架，采用了拓撲優化工業再設計模式，重量減輕了30%，成本降低了30%。
在這個階段，增材制造已經與減材制造并駕齊驅，甚至成為了一個企業增值增效的核心競爭力，各項生產要素、組織架構、人才體系等都要發生巨大的變革。著名的XEV電動汽車就是這個階段的標桿。
此階段的應用場景由正向設計為切入，開始出現各類基于增材工藝特征的新型產品。
第四個階段：創成式設計與智造。
無論是單個零部件，還是整個大產品，通過再設計和增材思維，把結構、功能與美學融為一體，將創新設計與集成設計完美融合，再借助先進的3D打印技術，達到了“無論多復雜都能制造、制造出來就是頂級產品”的科幻級制造能力，讓想象中的智能制造變為現實。
在這個階段，增材制造已經影響的不僅僅是某個具體公司，而是各行各業和全社會，并重新構建起一整套生產方式和生產關系。理想的應用場景是設計至用戶的端到端直連。除了生物界天然有的基因外，人工建立了龐大的產品“物種基因”庫，系統工具會根據不同的個性化需求，在已有的“物種基因”庫中自動設計派生出所需內容，并制造實現。
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(責任編輯：admin)
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