工业精神

工业4.0，智能制造系统，制造业转型升级方案工业机器人，柔性制造，工业工程Hamuel Reichenbacher
五年前，笔者提出了一个观点：当3D技术成熟后，大量传统机床制造商和自动化集成商会进入这个行业，届时3D打印机制造商将面临巨大冲击。而3D打印相关的核心技术拥有者，如关键零部件（打印喷嘴），关键工艺和材料供应商将迎来极大的发展空间。
德国弗朗霍夫激光所的最新成果，将激光熔覆工艺用于零件镀层，也是3D打印的具体应用。激光是支撑3D打印的核心技术之一，所以激光熔覆作为3D打印的一个细分市场，本质上拼的是激光器。
尽管现在还没有去调研当年蜂拥进场的3D打印机公司现在发展得如何，但是越来越多的机床和自动化公司确实已经在设备上增加了3D打印功能，特别是非金属的3D打印系统：

图为配备了树脂打印模块的加工中心
在分析一个新型产业的时候，需要先对其技术构成进行拆解，否则就会得出完全错误的结论，做出错误的决策。
相对来说，比较危险的行业是金属刀具和主轴生产商，特别是用于粗加工和超大切削量的。而全球最大的刀具供应商山特维克恰恰也在金属熔覆工艺上投入了巨资，一是对冲未来刀具业务受到3D打印的影响，另外硬质合金刀具的制备也是一种增材工艺，应该说基于粉末冶金工艺，投资研发硬质合金的3D打印技术，完全没毛病。
基于相关技术的跨界投资基本上也不会出大问题，这种以技术应用为核心的转型升级的策略值得我国中小制造企业学习。制造业企业讲究踏实，最好不要大破大立。
很多咨询公司（如麦肯锡）把3D打印技术作为制造业革命的一项重要因素，认为3D打印技术将配合互联网，新一代机器人技术等概念成为未来制造环节的重要组成部分。通常认为3D打印（增式成型）和传统机床（减式成型）技术互为补充，无法相互取代。但是如果深入分析3D技术成熟后的加工设备（机床）市场，逻辑上会发现一些有趣的结论：
第一、当3D技术成熟后，大量倒闭的不是传统机床制造商，而是3D打印机制造商自己
3D打印技术其实早在80年代就已经出现，当时叫快速原型机，实际上就是把焊接头放在一个三轴数控机床上面。其技术本质是一种快速固化设备与数控技术的集成，不同之处主要体现在沿纵向堆砌固化的方式不同。所以理论上讲，只要集成一个固化设备及配套系统，传统数控制造商可以轻松开发出工业级高精度3D打印机。因此当3D打印技术（即打印头和材料）和市场成熟后，大量传统机床厂商只需把切割头替换为打印头就可以推出工业级3D打印设备。
由于机床厂商在软硬件技术集成（如运动插补控制，精度补偿，结构刚度，驱动控制等）都有着极其丰富的经验，因此他们开发工业级3D打印设备的潜在优势要明显好于目前从事3D打印设备开发的大多数厂商。
3D打印制造商除了面临数控厂家工业级设备的威胁，还将受到打印机制造商桌面级设备的挤压。一旦市场成熟，现有打印机厂商将毫不犹豫的推出廉价3D打印（树脂材料）产品。
所以从技术战略角度讲，目前投资进入3D打印机行业是没有任何前途的。技术和市场成熟之时便是众多企业倒闭之际。如果上升到理论层面也许可以这样描述：一个新兴产业如果没有足够高的技术门槛而仅凭诸多技术的集成，那么当产品技术和市场趋于成熟时，会招致已有其他行业的强大竞争者的挑战而最终导致这个最初的行业倡导者的消亡，而受益的是行业上游的零部件，特别是关键零部件供应商。
第二、3D打印市场将成就子系统及材料供应商
由于3D打印本质上是传统成熟技术的集成和发展，当该市场成熟以后，零部件（特别是关键零部件）和材料供应商，将迎来极大的发展空间。而行业内一些相关联产品和技术的市场也将随之扩张或萎缩。
与3D打印机整机制造商的大面积倒闭形成鲜明对照的，将是诸多固化成型设备和成型工艺供应商的崛起，伴随着这些新兴领域的崛起，传统的机械加工主轴（机械主轴和电主轴）的市场份额将会大幅度缩小。理由是一旦传统数控机床制造商发现商业机会，将会大量开发3D打印设备，把原有机床的切削头换成打印头（即固化成型设备），进入3D打印市场。但是小功率高速电主轴的市场会随着3D打印技术的成熟而获得增长，原因是打印成型后往往会进行小刀具的雕刻或抛光加工，这就需要更高转速的电主轴以保证刀具边缘的线性切削速度。
一些打印技术对环境要求比较高（如等离子堆砌焊要求真空），因此一些环境系统设备供应商将获得更多机会。
在3D打印技术成熟过程中，比较确定能够获得较大商机的是材料供应商，更确切地说应该是焊料供应商。比如，3D打印建筑房屋，材料堆砌系统很简单，但是普通的水泥无法像牙膏一样挤出形状，因此需要添加一些纤维树脂之类的材料增加其粘性，所以巨型房屋3D打印没什么技术含量，但是建造材料的配方还是有些门道的。
除了材料和硬件，软件也是一个主要的竞争领域。传统CAM软件供应商可以不费吹灰之力开发出用于生成打印代码的功能模块，而且是针对不同坐标轴的算法。也就是说供应商采用车床，铣床，车铣复合床或者龙门结构都可以轻松实现3D打印。
第三、更高集成程度的柔性加工系统
本质上，3D技术理论上可以实现零件成型过程中相对低成本的绝对柔性，铸造或注塑工艺将被金属或非金属打印替代。然而任何加工技术都不是完美的，一个零件加工需要采用多种工艺。而3D打印工艺的最大优势是使得成型工艺更加简便，成型设备更加简化和紧凑，便于自动化集成。
目前RH已经在其车铣复合结构上集成了堆积焊（3D打印）功能，即先同时进行3D打印和5轴加工，目前主要应用在于高附加值零件修复和不同材料的镀层。
总之，3D打印严格意义上说并不是技术创新，而是成熟技术的自动化集成，也是特种制造技术的一大类别，实在没有必要将其拔高到技术革命的地步。
作者简介
吴昊阳 德国莱兴巴赫－哈缪公司（Reichenbacher Hamuel GmbH）亚太区商务总监，技术咨询顾问
-专用自动化（智能）制造系统的方案设计与项目实施，包括工艺设备，自动控制及工业信息化；
-针对工业4.0/中国制造2025/中国制造转型升级等概念和课题开展理论研究，并针对实际项目提供咨询服务和技术解决方案；
-企业培训课程及专题报告：《欧洲中小制造企业转型升级的工业4.0之路》（包括6大模块），《当现代设计遇到先进制造技术》，《汽车轻量化零件的先进加工技术》