工業(yè)精神

工業(yè)4.0，智能制造系統(tǒng)，制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級方案工業(yè)機器人，柔性制造，工業(yè)工程Hamuel Reichenbacher
五年前，筆者提出了一個觀點：當3D技術(shù)成熟后，大量傳統(tǒng)機床制造商和自動化集成商會進入這個行業(yè)，屆時3D打印機制造商將面臨巨大沖擊。而3D打印相關(guān)的核心技術(shù)擁有者，如關(guān)鍵零部件（打印噴嘴），關(guān)鍵工藝和材料供應(yīng)商將迎來極大的發(fā)展空間。
德國弗朗霍夫激光所的最新成果，將激光熔覆工藝用于零件鍍層，也是3D打印的具體應(yīng)用。激光是支撐3D打印的核心技術(shù)之一，所以激光熔覆作為3D打印的一個細分市場，本質(zhì)上拼的是激光器。
盡管現(xiàn)在還沒有去調(diào)研當年蜂擁進場的3D打印機公司現(xiàn)在發(fā)展得如何，但是越來越多的機床和自動化公司確實已經(jīng)在設(shè)備上增加了3D打印功能，特別是非金屬的3D打印系統(tǒng)：

圖為配備了樹脂打印模塊的加工中心
在分析一個新型產(chǎn)業(yè)的時候，需要先對其技術(shù)構(gòu)成進行拆解，否則就會得出完全錯誤的結(jié)論，做出錯誤的決策。
相對來說，比較危險的行業(yè)是金屬刀具和主軸生產(chǎn)商，特別是用于粗加工和超大切削量的。而全球最大的刀具供應(yīng)商山特維克恰恰也在金屬熔覆工藝上投入了巨資，一是對沖未來刀具業(yè)務(wù)受到3D打印的影響，另外硬質(zhì)合金刀具的制備也是一種增材工藝，應(yīng)該說基于粉末冶金工藝，投資研發(fā)硬質(zhì)合金的3D打印技術(shù)，完全沒毛病。
基于相關(guān)技術(shù)的跨界投資基本上也不會出大問題，這種以技術(shù)應(yīng)用為核心的轉(zhuǎn)型升級的策略值得我國中小制造企業(yè)學習。制造業(yè)企業(yè)講究踏實，最好不要大破大立。
很多咨詢公司（如麥肯錫）把3D打印技術(shù)作為制造業(yè)革命的一項重要因素，認為3D打印技術(shù)將配合互聯(lián)網(wǎng)，新一代機器人技術(shù)等概念成為未來制造環(huán)節(jié)的重要組成部分。通常認為3D打印（增式成型）和傳統(tǒng)機床（減式成型）技術(shù)互為補充，無法相互取代。但是如果深入分析3D技術(shù)成熟后的加工設(shè)備（機床）市場，邏輯上會發(fā)現(xiàn)一些有趣的結(jié)論：
第一、當3D技術(shù)成熟后，大量倒閉的不是傳統(tǒng)機床制造商，而是3D打印機制造商自己
3D打印技術(shù)其實早在80年代就已經(jīng)出現(xiàn)，當時叫快速原型機，實際上就是把焊接頭放在一個三軸數(shù)控機床上面。其技術(shù)本質(zhì)是一種快速固化設(shè)備與數(shù)控技術(shù)的集成，不同之處主要體現(xiàn)在沿縱向堆砌固化的方式不同。所以理論上講，只要集成一個固化設(shè)備及配套系統(tǒng)，傳統(tǒng)數(shù)控制造商可以輕松開發(fā)出工業(yè)級高精度3D打印機。因此當3D打印技術(shù)（即打印頭和材料）和市場成熟后，大量傳統(tǒng)機床廠商只需把切割頭替換為打印頭就可以推出工業(yè)級3D打印設(shè)備。
由于機床廠商在軟硬件技術(shù)集成（如運動插補控制，精度補償，結(jié)構(gòu)剛度，驅(qū)動控制等）都有著極其豐富的經(jīng)驗，因此他們開發(fā)工業(yè)級3D打印設(shè)備的潛在優(yōu)勢要明顯好于目前從事3D打印設(shè)備開發(fā)的大多數(shù)廠商。
3D打印制造商除了面臨數(shù)控廠家工業(yè)級設(shè)備的威脅，還將受到打印機制造商桌面級設(shè)備的擠壓。一旦市場成熟，現(xiàn)有打印機廠商將毫不猶豫的推出廉價3D打?。渲牧希┊a(chǎn)品。
所以從技術(shù)戰(zhàn)略角度講，目前投資進入3D打印機行業(yè)是沒有任何前途的。技術(shù)和市場成熟之時便是眾多企業(yè)倒閉之際。如果上升到理論層面也許可以這樣描述：一個新興產(chǎn)業(yè)如果沒有足夠高的技術(shù)門檻而僅憑諸多技術(shù)的集成，那么當產(chǎn)品技術(shù)和市場趨于成熟時，會招致已有其他行業(yè)的強大競爭者的挑戰(zhàn)而最終導(dǎo)致這個最初的行業(yè)倡導(dǎo)者的消亡，而受益的是行業(yè)上游的零部件，特別是關(guān)鍵零部件供應(yīng)商。
第二、3D打印市場將成就子系統(tǒng)及材料供應(yīng)商
由于3D打印本質(zhì)上是傳統(tǒng)成熟技術(shù)的集成和發(fā)展，當該市場成熟以后，零部件（特別是關(guān)鍵零部件）和材料供應(yīng)商，將迎來極大的發(fā)展空間。而行業(yè)內(nèi)一些相關(guān)聯(lián)產(chǎn)品和技術(shù)的市場也將隨之擴張或萎縮。
與3D打印機整機制造商的大面積倒閉形成鮮明對照的，將是諸多固化成型設(shè)備和成型工藝供應(yīng)商的崛起，伴隨著這些新興領(lǐng)域的崛起，傳統(tǒng)的機械加工主軸（機械主軸和電主軸）的市場份額將會大幅度縮小。理由是一旦傳統(tǒng)數(shù)控機床制造商發(fā)現(xiàn)商業(yè)機會，將會大量開發(fā)3D打印設(shè)備，把原有機床的切削頭換成打印頭（即固化成型設(shè)備），進入3D打印市場。但是小功率高速電主軸的市場會隨著3D打印技術(shù)的成熟而獲得增長，原因是打印成型后往往會進行小刀具的雕刻或拋光加工，這就需要更高轉(zhuǎn)速的電主軸以保證刀具邊緣的線性切削速度。
一些打印技術(shù)對環(huán)境要求比較高（如等離子堆砌焊要求真空），因此一些環(huán)境系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商將獲得更多機會。
在3D打印技術(shù)成熟過程中，比較確定能夠獲得較大商機的是材料供應(yīng)商，更確切地說應(yīng)該是焊料供應(yīng)商。比如，3D打印建筑房屋，材料堆砌系統(tǒng)很簡單，但是普通的水泥無法像牙膏一樣擠出形狀，因此需要添加一些纖維樹脂之類的材料增加其粘性，所以巨型房屋3D打印沒什么技術(shù)含量，但是建造材料的配方還是有些門道的。
除了材料和硬件，軟件也是一個主要的競爭領(lǐng)域。傳統(tǒng)CAM軟件供應(yīng)商可以不費吹灰之力開發(fā)出用于生成打印代碼的功能模塊，而且是針對不同坐標軸的算法。也就是說供應(yīng)商采用車床，銑床，車銑復(fù)合床或者龍門結(jié)構(gòu)都可以輕松實現(xiàn)3D打印。
第三、更高集成程度的柔性加工系統(tǒng)
本質(zhì)上，3D技術(shù)理論上可以實現(xiàn)零件成型過程中相對低成本的絕對柔性，鑄造或注塑工藝將被金屬或非金屬打印替代。然而任何加工技術(shù)都不是完美的，一個零件加工需要采用多種工藝。而3D打印工藝的最大優(yōu)勢是使得成型工藝更加簡便，成型設(shè)備更加簡化和緊湊，便于自動化集成。
目前RH已經(jīng)在其車銑復(fù)合結(jié)構(gòu)上集成了堆積焊（3D打?。┕δ?，即先同時進行3D打印和5軸加工，目前主要應(yīng)用在于高附加值零件修復(fù)和不同材料的鍍層。
總之，3D打印嚴格意義上說并不是技術(shù)創(chuàng)新，而是成熟技術(shù)的自動化集成，也是特種制造技術(shù)的一大類別，實在沒有必要將其拔高到技術(shù)革命的地步。
作者簡介
吳昊陽 德國萊興巴赫－哈繆公司（Reichenbacher Hamuel GmbH）亞太區(qū)商務(wù)總監(jiān)，技術(shù)咨詢顧問
-專用自動化（智能）制造系統(tǒng)的方案設(shè)計與項目實施，包括工藝設(shè)備，自動控制及工業(yè)信息化；
-針對工業(yè)4.0/中國制造2025/中國制造轉(zhuǎn)型升級等概念和課題開展理論研究，并針對實際項目提供咨詢服務(wù)和技術(shù)解決方案；
-企業(yè)培訓課程及專題報告：《歐洲中小制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的工業(yè)4.0之路》（包括6大模塊），《當現(xiàn)代設(shè)計遇到先進制造技術(shù)》，《汽車輕量化零件的先進加工技術(shù)》