2024年3D打印将如何影响供应链弹性？

     2023年底，拜登政府宣布成立一个致力于供应链弹性的工作组。一个月后，美国国防部 (DoD) 发布了首份国防工业战略，列出了与其供应链相关的目标。根据增材制造 (AM) Research 的《军事和国防增材制造》报告，仅美国国防部就有可能在 2023 年直接在增材制造上花费3 亿美元。



      这些努力标志着下一个制造业时代（即工业 4.0）的制度基础。在供应链弹性的保护下，出现了更大的可持续性问题。虽然大众认为企业和国家的努力是由利他主义驱动的，但是资源枯竭、全球变暖以及正在发生的无数其他生态危机也是影响物流的主要问题。毕竟，如果没有足够的资源来制造产品，也没有足够的化石燃料将产品运往海外，那么相关的供应链就没有真正的弹性。

因此，物流网络和生态两个问题是密切相关的。增材制造可能不是解决这些问题的灵丹妙药，但如果要维持工业社会的外观，高效生产最接近使用点的优化零件的能力可能会在解决这些问题中发挥关键作用。为了了解 3D 打印将如何在可持续地支持供应链方面发挥作用，有外媒咨询了两家该领域的专家公司：惠普和Replique。

惠普的供应链弹性
与 3D Systems 和 Stratasys 等主流企业相比，惠普在增材制造市场上相对较新，于 2016 年推出了首款系统。不过，它凭借多喷射融合 (MJF) 技术迅速占领了聚合物 3D 打印市场。

这一在增材制造领域创下的记录，加上这家科技巨头现有的成果，其处于构建支持物流网络所需的数字制造基础设施的理想位置。惠普个性化和 3D 打印全球市场推广主管 Dave Prezzano 反思了最近发生的事件对惠普自身增材制造业务的影响。

他表示：“COVID-19 暴露了传统制造方法在应对供应链中断方面的弱点。这种经验使我们更加注重提高供应链的弹性，这在推动企业从设计到大规模生产的生产过程各个方面的方式发生巨大转变。因此，革命性的工业 4.0 技术，尤其是 3D 打印，作为一种可以应用于生产过程多个阶段的整体工具，越来越受欢迎。这种重新关注将业务转移到能够承受供应链波动的业务的做法，推动了各行各业的更多企业转向 3D 打印，因为 3D 打印相对于传统工具的优势已经显现出来。因此，我们有机会与各行业的公司合作并合作，将新的、创新的 3D 打印应用变为现实。”


△John Deere与 GKN Additive (Forecast 3D) 合作，通过制造 HP Metal Jet 打印阀门来转变其农业机械供应链，即使在极端天气条件下也能实现生产力的大幅提高、环境效益和高质量的零件功能。随着制造业物流网络的弱点暴露出来，企业和政府已开始认真解决这些问题。尤其是拜登政府，表现出了对这一问题的坚定承诺。

Prezzano解释道：“白宫先进制造业国家战略的重点是重振制造业、建立强大的美国供应链、投资研发 (R&D) 以及赋予劳动力权力，该战略概述了美国在先进制造业中处于领先地位的愿景——增长经济、创造就业机会、增强环境可持续性、应对气候变化、确保国家安全和改善医疗保健。3D打印有潜力对全球制造生态系统产生巨大的积极影响，在国家的支持下，我们有动力继续成为创新的领军者，将技术和制造融为一体。”

然而，全球供应链问题的核心在于它们是全球性的，现代制造业依赖于世界各地参与者的合作，这意味着这些问题的解决也需要国际支持。对于像惠普这样几乎遍布每个大陆的公司来说，可以利用在多个国家的活动来建立更强大的生产网络。


△HP 3D 打印解决方案以一流的速度和成本促进无缝批量生产和大规模个性化，以及能够更好地控制作业到作业、打印机到打印机的新功能，彻底改变了供应链。

Prezzano 说：“CHIPS 法案的通过以及其他措施表明，美国不仅致力于优先考虑供应链的弹性，而且对利用技术在制造业领域实现新的可能性持开放态度。惠普的个性化和 3D 打印业务与其他国家合作开展这些工作，并探索提高全球供应链弹性的新方法。我们看到世界各地都在努力改变我们开发和生产商品的方式，从 3D 打印到人工智能和其他非技术工具和实践，随着越来越多的全球企业优先考虑支持供应链弹性的工具，预计将看到更多国家采用供应链优先的方法，从而更多地利用工业 4.0 技术来实现此类工作流程。”

可持续供应链
作为一家数字库存初创公司，Replique 可能不具备惠普那样的影响力，但作为化工巨头巴斯夫的衍生品，它可能拥有部分影响力。此外，它还拥有了解制造业在全球物流网络中的作用以及这些网络在生产方面的可持续性的专业知识。鉴于其对供应链数字化和备件的关注，该公司具有独特的优势，可以更全面地了解情况。

Replique 首席运营官兼联合创始人 Henrike Wonneberger 博士表示：“在 Replique，我们通过库存数字化和按需生产来推动可持续发展，确保在需要时在正确的位置以正确的数量提供零件。通过数字库存平台和互联的全球 3D 打印服务机构网络实现这一目标，使生产更接近需求点。我们相信，这种数字化生产方法对于通过共享数据并在整个价值链中实现高透明度来实现最高资源效率至关重要。“


△通过 Replique 3D 打印平台生产的金属门档

通过限制企业所依赖的实物库存，Replique 能够同时实现供应链弹性和可持续发展目标。公司可以在必要时且最接近需求点时简单地打印备件，而不是过度生产商品，从而同时减少制造和运输方面的生态足迹。

Wonneberger 解释道：“我们正在通过库存数字化来解决普遍存在的间接库存问题。这就消除了报废废弃零件的需要，这些零件占总库存的 20-30%，此外，我们的分散制造网络使公司能够在全球任何地方生产零件，从而减少运输路线和相关排放高达 90%。使用现有的合格网络进一步使公司能够利用 3D 打印，而无需在现场维护自己的打印机，从而优化整体生产能力。”

库存数字化的能力不仅限于大型制造商，因此即使是规模较小的企业也可以提供传统生产技术成本高昂的 3D 打印备件。Wonneberger 表示，这反过来又延长了精品制造商生产的产品的使用寿命。


△左侧为原始脚帽，右侧为 3D 打印重新设计的脚帽

可持续供应链中增材制造的未来
3D 打印还远未成为解决供应链中断问题的真正、可持续的解决方案。然而，随着行业及其技术的发展，它将越来越能够解决全球制造业带来的问题。

对于Replique来说，这意味着改善其生产网络，以进一步缩短‘最后一英里’，从而减少运输对环境的影响。“最后一英里”问题是在产品和用户之间真正实现响应速度更快、更有效的路线的关键因素之一。该公司还积极致力于新型可持续材料的研究，例如来自回收渔网的可打印颗粒。虽然这显然是一种对生态有益的材料选择，但回收将在制造业中发挥持续更大的作用，作为避免与资源枯竭相关的供应链中断的一种手段。

同时，惠普也将致力于以自己的方式实现分布式制造的目标。与此同时，进一步的自动化将降低 3D 打印的总体成本，使其成为一种更可行、更可扩展的制造技术。Prezzano 表示：“3D 打印是在未来十年为更多企业和行业实现本地化、按需生产的方式，这一信念已深深融入惠普的长期业务和产品战略中。除了去年针对 3D 聚合物和金属发布的先进自动化功能之外，惠普还在不断迭代其软件、硬件和固件，以使‘熄灯’工厂的概念成为现实。惠普致力于展示 3D 打印如何与自主移动机器人 (AMR) 和自动导引车 (AGV) 等其他高性能技术集成，其目标是继续降低 3D 打印技术的总拥有成本，并依靠其互补优势随着客户在美国扩大增材制造商业生产规模，工业 4.0 中的生产力优势将得到进一步提升。”

展望未来，很明显增材制造的可持续性不仅取决于技术进步，还取决于对增材制造过程每个阶段对环境影响的全面了解。该行业的可持续发展方法正在不断发展，越来越强调整个生产周期中协作努力和透明度的需要。这就是行业领导者的见解变得无价的地方。Replique 的 Wonneberger 博士提出了一个概括增材制造不断发展的前景的观点。她说：

“为了增强增材制造的可持续性，可持续性数据的透明度和可见性将发挥越来越重要的作用。为了实现这一目标，行业内的合作至关重要。通过数字连接，可以提供参与增材制造流程的每个人（从材料到打印机生产再到后处理）的可持续性数据。将这些数据集中在一个平台上可以提高透明度，并逐个改善环境影响。此外，持续研究环保材料、采用回收工艺和促进按需制造实践也是关键步骤。支持增材制造环保实践的政府激励措施和行业标准可以加速向更可持续的未来的过渡。最后，推广共享印刷资源的概念，如集中印刷服务局，可以显着优化生产能力，减少能源消耗，并最大限度地减少浪费。”

Wonneberger 博士的这一见解强调了增材制造中采用整体可持续发展方法的重要性，其中生产链的每个要素都考虑其对环境的影响。随着我们的进步，将这些原则融入增材制造实践的核心对于塑造供应链可持续和有弹性的未来至关重要。