3D打印行业产业链及影响浅析.docx

《3D打印行业产业链及影响浅析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3D打印行业产业链及影响浅析.docx（13页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、3D打印行业产业链及影响浅析1 3D打印基本界定1.13 D打印定义3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。1.14 3D打印原理日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与

2、普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建

3、部件。63D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。1.33D打印特点3D打印带来了世界性制造业革命，以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3D打印机的出现，将会颠覆这一生产思路，这使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题，任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。3D打印无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地所缩短了产品的生产周期，提高了生产率。尽管仍有待完善，但3D打印技术市场潜力巨大，势必成为未来制造业的众多突破技术之一。3D打印使得人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机，工

4、厂也在进行直接销售。科学家们表示，三维打印机的使用范围还很有限，不过在未来的某一天人们一定可以通过3D打印机打印出更实用的物品。3D打印技术对美国太空总署的太空探索任务来说至关重要，国际空间站现有的三成以上的备用部件都可由这台3D打印机制造。这台设备将使用聚合物和其他材料，利用挤压增量制造技术逐层制造物品。3D打印实验是美国太空总署未来重点研究项目之一，3D打印零部件和工具将增强太空任务的可靠性和安全性，同时由于不必从地球运输，可降低太空任务成本。1.15 3D打印优势来自各个行业、具有不同背景和专业技术水平的人用类似的方式描述，3D打印帮助他们减少主要成本、时间和复杂性障碍。优势1：制造复杂

5、物品不增加成本。就传统制造而言，物体形状越复杂，制造成本越高。对3D打印机而言，制造形状复杂的物品成本不增加，制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。制造复杂物品而不增加成本将打破传统的定价模式，并改变我们计算制造成本的方式。优势2：产品多样化不增加成本。一台3D打印机可以打印许多形状，它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少，做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本，一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。优势3：无须组装。3D打印能使部件一体化成型。传统的大规模生产建立在组装线基础上，在现

6、代工厂，机器生产出相同的零部件，然后由机器人或工人（甚至跨洲）组装。产品组成部件越多，组装耗费的时间和成本就越多。3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套钱链，不需要组装。省略组装就缩短了供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。供应链越短,污染也越少。优势4：零时间交付。3D打印机可以按需打印。即时生产减少了企业的实物库存，企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求，所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产，零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。优势5：设计空间无限。传统制造技术和工匠制造的产品形状有限，制造形状的能力受制于所使

7、用的工具。例如，传统的木制车床只能制造圆形物品，轧机只能加工用铳刀组装的部件，制模机仅能制造模铸形状。3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。优势&零技能制造。传统工匠需要当几年学徒才能掌握所需要的技能。批量生产和计算机控制的制造机器降低了对技能的要求，然而传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。3D打印机从设计文件里获得各种指示，做同样复杂的物品，3D打印机所需要的操作技能比注塑机少。非技能制造开辟了新的商业模式，并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。优势7：不占空间、便携制造。就单位生产空间而言，与传统制造机器相

8、比，3D打印机的制造能力更强。例如，注塑机只能制造比自身小很多的物品，与此相反，3D打印机可以制造和其打印台一样大的物品。3D打印机调试好后，打印设备可以自由移动，打印机可以制造比自身还要大的物品。较高的单位空间生产能力使得3D打印机适合家用或办公使用，因为它们所需的物理空间小。优势8：减少废弃副产品。与传统的金属制造技术相比，3D打印机制造金属时产生较少的副产品。传统金属加工的浪费量惊人，90%的金属原材料被丢弃在工厂车间里3D打印制造金属时浪费量减少。随着打印材料的进步,“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。优势9：材料无限组合。对当今的制造机器而言，将不同原材料结合成单一产品是件难事，

9、因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着多材料3D打印技术的发展，我们有能力将不同原材料融合在一起。以前无法混合的原料混合后将形成新的材料，这些材料色调种类繁多，具有独特的属性或功能。优势10：精确的实体复制。数字音乐文件可以被无休止地复制，音频质量并不会下降。未来，3D打印将数字精度扩展到实体世界。扫描技术和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率，我们可以扫描、编辑和复制实体对象，创建精确的副本或优化原件。1.16 3D打印与传统制造对比对比传统制造，3D打印技术有着众多优势，首先能够按照设计，随心所欲地生产，真正实现了个性化;其次

10、它可以一次成型，快速制造，省去了传统工艺的多道工序;第三，采用了增量法而非传统的减量法，节省了原料，基本上没有废弃物产生。有设计师曾说“3D打印技术对时尚市场有着极大的影响潜力，这是一个将手工业与时装设计相结合的契机，一旦我们制作的机器能够满足时装制作的要求,人们只需要站在房间里进行3D扫描，一件衣服就做成了3D打印是一场制造业的革命。目前，AdidaS和Nike都已经将3D打印应用于生产领域了。而世界上最大的三个3D打印机制造商-德国的EOS、美国的3DSystems和美国以色列合资公司Stratasys的客户名单上都已经出现了ReebokNewBalanceUnderArmourNikeA

11、didaso2 3D打印产业链分析2.13 产业链的构成3D打印产业环节较少，这也是其有别于传统制造业的地方。打印原材料和打印设备是最重要的产业链环节，为3D打印提供基础设备和产品成型原料，这两项是决定产品的重要因素；方案提供商是3D打印流程的实现者，提供设计到成型全程的运营服务。原材料：目前3D打印成熟使用的材料有限，ABS.人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料等耗材是可以使用主要的材料。不过未来可使用的材料已经越来越多，例如：XeroXPARC公司正在研发传感器、晶体管等电子产品的打印材料，一旦成功，将意味着消费者可以自行设计打印手机或者MP3等。3D打印机：随着原来的巨型机转向了桌面机，设备价

12、格也从几百万美元降到几千美元，可打印的物品精度也在逐步提高，打印机的使用价值逐渐凸显，因此，三年前尚处于技术前沿的3D打印如今已成制造业中的新兴战略领域方案服务：方案提供商提供设计到成品的流程服务，包括硬件和软件。现在的模型设计以CAD软件为主，结合其他的三维建模软件，实现设计层面的服务化；而随着开源硬件的推广，方案服务商可以使用契合用户购买能力的方案去推送硬件服务。2.14 产业链发展难点在3D打印的现阶段发展当中，还是会遇到非常多的问题。其中主要问题有以下几点：2.15 格因素大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右，一些国内的仿制品价格可以低到60元。但是据3D打印机代理商透露，国

13、产的3D打印机虽然价格低，但质量很难保障。对于桌面级3D打印机来说，由于仅能打印塑料产品，因此使用范围非常有限，而且对于家庭用户来说，3D打印机的使用成本仍然很高。因为在打印一个物品之前，人们必须会懂得3D建模，然后将数据转换成3D打印机能够读取的格式，最后再进行打印。2、原材料3D打印不是一项高深艰难的技术。它与普通打印的区别就在于打印材料。以色列的ObjeCt是掌握最多打印材料的公司。它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。但是，这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比，还相差甚远。不仅如此，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，最

14、贵的要四万元左右。3、社会风险成本如同核反应既能发电，又能破坏一样。3D打印技术在初期就让人们看到了一系列隐忧，而未来的发展也会令不少人担心。如果什么都能彻底复制，想到什么就能制造出什么，听上去很美的同时，也着实让人恐惧。4、著名的3D打印悖论3d打印是一层层来制作物品，如果想把物品制作的更精细，则需要每层厚度减小；如果想提高打印速度，则需要增加层厚，而这势必影响产品的精度质量。若生产同样精度的产品，同传统的大规模工业生产相比，没有成本上的优势，尤其是考虑到时间成本，规模成本之后。5、整个行业没有标准，难以形成产业链21世纪3d打印机生产商是百花齐放，如战国时代。3D打印机缺乏标准，同一个3d

15、模型给不同的打印机打印，所得到的结果是大不相同的。此外，打印原材料也缺乏标准,2012-2013年3d打印机厂商都想让消费者买自己提供的打印原料，这样他们能获取稳定的收入。这样做虽然可以理解，毕竟普通打印机也走这一模式,但3d打印机生产商所用的原料一致性太差,从形式到内容千差万别，这让材料生产商很难进入，研发成本和供货风险都很大，难以形成产业链。表面上是3D打印机捆绑了3D打印材料，事实上却是材料捆绑了打印机，非常不利于降低成本和抵抗风险。6、意料之外的工序：3d打印前所需的准备工序，打印后的处理工序很多人可能以为3d打印就是电脑上设计一个模型，不管多复杂的内面，结构，掘一下按钮，3d打印机就

16、能打印一个成品。这个印象其实不正确。真正设计一个模型，特别是一个复杂的模型，需要大量的工程，结构方面的知识，需要精细的技巧，并根据具体情况进行调整。用塑料熔融打印来举例，如果在一个复杂部件内部没有设计合理的支撑，打印的结果很可能是会变形的。后期的工序也通常避免不了。媒体将3d打印描述成打印完毕就能直接使用的神器。可事实上制作完成后还需要一些后续工艺：或打磨，或烧结，或组装，或切割，这些过程通常需要大量的手工工作。7、缺乏杀手铜产品及设计都说3d打印能给人们巨大的生产自由度，能生产前所未有的东西。可直到2012年，这种“杀手”级别的产品还很少，几乎没有。做些小规模的饰品，艺术品是可以的，做逆向工

17、程也可以的，但要谈到大规模工业生产，3d打印还不能取代传统的生产方式。如果3d打印能生产别的工艺所不能生产的产品，而这种产品又能极大提高某些性能，或能极大改善生活的品质，这样或许能更快的促进3d打印机的普及。可2012-2013年3d打印机这方面并不尽如人意。2.16 产业链进入壁垒材料种类少、问题多3D打印主要由设备、软件、材料三部分组成,其中材料是不可或缺的环节。“而现在业界主要研究的是设备和软件,对材料研究还不够重视刘平说。理论上来说,所有的材料都可以用于3D打印,但目前主要以石膏、光敏树脂、塑料为主,这很难满足大众用户的需求。工业级的3D打印材料更是十分有限,目前适用的金属材料只有10

18、余种,而且只有专用的金属粉末材料才能满足金属零件的打印需要。需要用到金属粉末材料的3D打印为工业级打印机,即选择性激光烧结(SLS)和选择性激光熔化(SLM)技术。“目前在工业级打印材料方面存在的问题主要是,第一,可适用的材料成熟度跟不上3D市场的发展;第二,打印流畅性不足;第三,材料强度不够;第四,材料对人体的安全性与对环境的友好性的矛盾;第五是材料标准化及系列化规范的制定。3D打印对粉末材料的粒度分布、松装密度、氧含量、流动性等性能要求很高。但目前还没有形成一个行业性的标准,因此在材料特性的选择上前期要花很长的时间。”刘平说。价格高、研发难度大根据不同的用途,金属材料制备的工件要求强度高、

19、耐腐蚀、耐高温、比重小、具有良好的可烧结性等。同时,还要求材料无毒、环保性能要稳定,能够满足打印机持续可靠运行。功能应该是越来越丰富,例如现在已对部分材料提出了导电、水溶、耐磨等要求。另外,还有最重要的是经济性要好,简单说就是成本低,客户用得起。否则,很难在市场上大规模推广及应用。原材料价格降低的的途径只能是关键技术的突破,但这难度比较大,在一些特殊领域要求非常高。比如在医学应用领域要做到无毒无害的同时还要做到生物相容性等,技术要求非常复杂,金属粉末的制备技术,即独特的雾化工艺和雾化制粉设备也都是难点。没有大量的研发攻关很难解决。亚通公司在打印材料领域研发中已经经历了十多年时间,在雾化设备的国

20、产化、独特的雾化工艺、雾化喷嘴设计的技术上都取得了一些关键性成果。信息不对称、市场认可度低“近年来,客户需求也在不断变化,要求越来越精细化,对材料的成分、工艺性、杂质含量等都要求更高J刘平表示。亚通焊材是国内钎焊材料行业的核心企业之一,特别在粉体的制备技术上拥有独特的优势,多年担任着中国电子材料协会副理事长单位,中国标准化技术委员会钎焊分会委员单位,也是多项国家标准的主要起草单位,拥有十多项国家发明专利。但是产品如何被市场认可和接受仍然是个大问题。“主要是对国产材料的技术含量和水平不够信任J刘平说在接触过程中了解到,企业普遍担心进口的国外机器比较贵,怕用国产材料损坏机器。关于这一点，刘平认为还

21、是信息结构不对称造成的。目前国产高端材料在一定的领域已经取得了相当的成绩。歼15总设计师孙聪在两会期间透露,钛合金和MlOO钢的3D打印技术,已被广泛用于歼-15的主承力部分,包括整个前起落架。需求促使企业转型“国内的材料行业竞争激烈,利润薄,单纯地拼价格已经没有多大意义,因此，我们也面临着转型升级的挑战,必须采用高新技术占领市场。”刘平说。3D打印材料中以金属粉末应用市场最为广阔。因此,直接用金属粉末烧结成型三维零件是快速成形制造最终目标之一。由于各种金属材料的化学成分、物理性质不同,因此成型的机理也各具特征,对金属粉末的性能要求也更为严苛。目前仅德国的EOS公司能生产出有限的几种金属粉末,

22、如:不锈钢粉、铝硅粉、钛合金粉,但价格是传统粉体的10-20倍。“因此,这对于我们公司制粉研发部门来说正是一个契机,也是公司完成转型升级的一个先机。目前需要加强开展对现有材料的快速成形性相关研究,以满足快速成形技术的工业化需求。”刘平告诉记者。“我们不可能永远用国外的设备,随着我国高端制造业的升级发展,国产化将会成为趋势。随之带来的首要变化必将是材料企业向技术含量更高,产品附加值更高的水平发展J刘平显然信心十足，”而随着3D打印技术的成熟,金属材料的形态可能会越来越丰富,如粉状,丝状,带状。金属材料将在生物医学、航空航天等领域具有广阔的应用前景和生命力J3 3D打印的宏观影响分析3.13 对经

23、济模式的影响（一）3D打印技术有利于提供有效供给近年来，随着科技的进步，人们收入水平的提高，对生活中物品质量的要求也越来越高，导致了现实中出现一种经济问题即一方面企业所生产的产品严重过剩;另一方面却是消费者买不到自己想要买的产品，使产品市场中出现了供求矛盾，表面上是供过于求，实际上是供不应求，造成了稀缺资源的严重浪费。3D打印技术的出现在一定程度上会缓解上述供求矛盾，因为3D打印技术是按照消费者的个性化需求来设计和制造产品的，可以有效提供消费者所偏好的独特商品,有利于实现产品市场供求平衡的理想状态，有利于实现稀缺资源的优化配置和充分利用。(一)3D打印技术有利于培育新的经济增长点近年来，3D打

24、印技术发展迅速，很多国家都已加入到3D打印技术的研发与应用中来，其应用领域相当广泛，几乎遍及所有领域，已经成为现代模型、模具和零部件制造的有效手段，尤其在航空航天、国防军工、汽车摩托车、生物医药、家电、建筑工程、教学研究、农用工具等领域已经得到一定的应用，取得了良好的效果，从维基百科英文版文献获取数据可知:从3D打印技术市场应用份额来看，3D打印技术应用在汽车及零部件领域占37%,消费品领域占18.2%,航空航天和国防军工领域占13.7%,商业机器领域占11.2%,医疗领域占8.8%,科研领域占8.6%,可见各个经济领域应用3D打印技术的市场开发还有很大的空间，这为各国培育新的经济增长点指明了

25、未来的方向与方法，在一定程度会缓解各国目前经济发展缓慢的局势。因此，3D打印技术必将是各个领域大批量个性化的主要生产模式。3.14 对生产成本的影响3D打印有利于降低生产成本，这将是3D打印技术渗透到经济各环节的现实基础。3D打印降低生产成本的原因归纳起来有以下几个方面：(1)提高生产效率。表现为三个方面：第一，提高产品设计效率。在现有生产技术条件下，产品设计环节还难以实现标准化生产，3D打印技术的应用使制造业中快速原型环节制作效率大大提高，使产品设计环节更高效、更经济，从而大大提高生产效率。第二，缩短产品研制周期。3D打印无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，

26、从而极大地缩短产品研制周期，提高生产效率。第三，简化工艺流程。3D打印利用由三维CAD模型制造形状复杂的原型，省去了许多传统的工序。美国3DSystem公司已经把这项技术的覆盖面扩大到直接制造上，不再需要复杂的机加工和供应。第四，减少生产时间。3D打印可一步将零件加工到最终形状，制造时间降低为以前的1/10到1/5,从概念到制出成品的事件将缩短50-80%,从而加快上市时间。第五，提高劳动效率。3D打印极大地解放劳动力，一个技术工人可以看管数台打印机，从而节省大量劳动力，劳动效率数倍甚至数十倍的提高。（2）降低生产线投资。3D打印免除了对生产线投资，由于“数字化生产工厂”的出现，公司不再需要将

27、大量资金花在投资设备上。（3）减少原材料投入。3D打印运用“增材制造”技术，使企业在原材料上的投入减少，所需的原材料仅为传统制造技术的1/10左右。（4）减少废料与浪费。3D打印可以减少废料，从而大幅减少材料浪费。3.15 对生产管理的影响（1）减少库存。从制造模式来说，过去是生产线规模化生产，今后则可能更多的是个性化的定制生产,产品上市时间缩短，同时不再需要库存大量零部件，也不需要大量生产。（2）柔化供应链。3D打印更大的颠覆性在于产生了柔性供应链。在传统制造业模式中，客户提出生产需求时，须根据市场预期确定每批生产数量后开展批量生产，一旦工厂投入运作，即使供过于求或供不应求，生产线都很难再停

28、下。而3D打印则可先打印实验性产品，依据市场反馈效果后再做决定，更易于根据市场的反馈进行产品的优化升级，根据市场的需求可以随时调整产量，并通过用户的使用反馈来进一步修改设计。（3）提高价值链反应速度。3D打印可随时即开即停，降低各个环节和各业务单元的协调成本，有效地降低生产过程的刚性，提高价值链的反应速度，提高过程的连续性。3.5 对制造业的影响随着3D打印技术的不断完善，以上景象会出现在日常生活中。然而，就目前而言，3D打印技术的发展还不能完全实现以上设想。从技术上分析，3D打印技术还只能根据对物品外部扫描获得的数据或者根据CAD软件设计的物品数据来打印出产品来，还只能用来表达物品外观几何尺

29、寸、颜色等属性，无法打印产品的全部功能。至少从目前来说，3D打印还不能完全替代，而是提升和改造传统制造业，完全取代传统制造业还需经历一个漫长的过程。短期内，3D打印还只能取代生产过程中的某些工艺流程，如铸造、切削等工艺，而对冲压等工艺则影响不大，其应用领域还比较狭窄。因此，要理性看待3D打印，目前该技术尚不具备完全取代传统制造业的条件。在批量制造等方面，规模经济效应还会产生作用，低成本的传统减材制造法还具有生存空间。3.6 对世界制造业格局的影响对于3D打印能否改变世界制造业格局，有不同看法。一种看法是，3D打印将导致制造业回流发达国家，传统制造业国家将遭致巨大打击。3D打印减少制造业工人数量

30、，使低工资国家在制造业的优势荡然无存。直接从事制造业的人数减少，劳动力成本在生产成本中比例也下降。这将鼓励制造商将制造业迁回发达国家。有学者对此进行了补充，认为不能一概认为3D打印有利于发达国家,对不同发达国家的影响存在差别。美国资源丰沛且低廉、但人力资源昂贵，3D打印会对冲掉竞争者的人力成本优势，制造业回流利于美国，而直接受冲击的则是日、德等资源短缺、人力成本高的国家。另一种看法是，3D打印对世界制造业格局的影响不确定。一种想法认为3D打印是否一定会使亚洲低成本、低工资国家受冲击还不一定，因为亚洲国家也具有将3D打印运用到制造业的能力。如果3D打印技术外溢较快，中国也有望在中高端市场抢占欧美

31、的制造业份额，得失较难以衡量。事实上,3D打印技术只是制造业回流的载体之一，是为制造业回流推波助澜的手段之一，即使没有3D打印技术，制造业回流也会发生。因此，从因果关系上看，并非3D打印技术导致了制造业回流从而出现世界制造业格局的变化，而是世界制造业格局发生的变化将为3D打印技术提供更多应用领域、提供更广阔的发展空间。总体来看，3D打印技术，使人们从重复机械劳动中解放出来，提高社会劳动生产率,提高社会劳动生产率,为人们赢得更多闲暇时间，能够解决传统制造所不能解决的技术难题，能够为传统制造业的创新发展注入新鲜动力,是传统制造史上一次大的突破。在社会经济方面,3D打印有利于降低生产成本、改变生产管

32、理模式、对制造业会带来一定影响。3D打印自身发展还存在一些问题，发展过程还将带来知识产权保护问题、人才短缺与教育问题、环境污染问题。4 3D打印的微观影响分析4.1 加快产品开发周期减少在产品开发时间是3D打印技术的第一个关键影响，它能够使得产品原型构建时间从数周或数天减少到几个小时。而且随着增材制和常规制造界限的模糊，现在很多行业都有望进一步加速其产品开发周期。例如，在产品测试阶段，增材制造能够使原型产品到客户手中更快，其产品细节表现得更加充分，从而获得更详细的反馈。（这是主要受惠于打印机的分辨率提升、高清晰度的颜色、以及材料选择更加广泛），这种无模具原型开发能力，可以让企业快速测试多种配置

33、，确定客户的喜好，从而减少新产品进入市场的风险。公司甚至可以直接将3D打印的零部件投入生产环节,并开始在市场上试销，直到他们决定进行大规模生产时再转入传统的生产制造工艺。麦肯锡预计，3D打印技术将在未来十年里显著减少产品开发周期。（例如，3D打印使得日常的研发工作，如制作简单的实验室设备变得轻而易举。）随着时间的推移，由于3D打印能够提升企业通过远程合作进行众包（crowdsource）创意的能力，这将使得公司从一个更大的视野看待产品研发。对于一些公司来说，众包资源很可能有一天开始挤掉其内部的研发活动，这就对管理人员提出了更高的要求。4.2 新的制造战略和设施截至2014年，只有25%增材制造

34、参与直接生产最终产品。但是如今用3D打印直接生产最终产品成为这个行业增长最快的部分，年增长率达60%o随着成本的不断下降和3D打印机功能的不断增加，能够经济地使用3D打印技术制造的零件范围将大大拓宽。以波音公司为例，已经使用3D打印机为10种不同类型的飞机制造了约200种零部件；医疗产品公司也正在使用3D打印制造的产品，如髅关节置换。当然，并不是每一种产品都适用这项技术，并从中获得好处（降低成本、性能改进，或两者兼有）。企业应该明白这一点并有所鉴别。当前比较适合3D打印技术应用的产品包括具有高劳动力成本要素（如装配耗时及有二次加工过程）的零部件、模具要求复杂而且产量还比较低（因此高加工成本），

35、或废品率过高。增材制造技术也会影响制造设备的决策。劳动力因素对于3D打印制造而言仍然是有意义的，但事实上，它的重要性相对于传统制造降低了。或者，企业会发现的3D打印的数字化性质使得在遥远的国家产生复杂的零件的难度降低，而且对于电力和劳动力投入成本也会降低。高级管理人员应该关注的一个相关领域是3D打印材料市场的发展。未来的材料成本是不确定的，因为现在很多打印机都使用其厂商专有或授权的材料。未来如果能够制订更普遍的材料标准，将会显著降低3D打印成本。4.3 提升产品和服务附加价值的方式增材制造技术可能会改变公司提升产品和服务附加价值的方式。传统制造业的外包有助于推动像耐克这样的消费品牌公司更多地依

36、赖于他们的设计技巧。同样，3D打印技术可以减少其它种类制造方式的成本和复杂性，从而迫使公司使用别的办法来区别他们的产品，比如使其制造的产品更容易修复（因此寿命较长）,或者使用更加个性化的设计。事实上，减少对硬模具的依赖（这有利于制造数以千计的相同制品）为个性化或定制化的设计创造了机会，使其成本更低，最终扩大了消费者的选择范围。个性化正畸牙套的增材制造是这些技术所具备潜力的一个例子。随着越来越多这样的产品在技术上可行，企业必须要确定哪些有足够的吸引力和在商业上有价值。大规模定制和更加个性化的设计将会成为许多公司提高竞争力的手段，最终会对一些领域的传统制造商产生颠覆性影响。在价值链的某些部分，增材

37、制造的应用对客户的作用可能不太明显，但其实际影响可能更加深刻。在传统的售后市场供应链中有一个难点，就是对备件库库存的管理，特别是对于较旧的传统产品的备件库存。而使用3D打印机制造备件可以改变售后服务和产业结构的经济性。增材制造所需设施要求相对较低，所以完全可以取代大型地区性仓库。一些备件的供应甚至可以外包：分布更加广泛的小型加工厂可以根据厂家提供的数据现场制造所需零件。当然，零售商也可能有一天会使用这种小型工厂一一例如为客户量身定制产品，如玩具或建筑材料，以满足他们的需求。4.4 调整新型材料的特性产品设计与制造手段有着内在的联系。建筑师不能设计无法施工的房子，而工程师则不能在设计机器时不考虑

38、铸件、锻造、铳削、车削和焊接等工艺的局限性。当前围绕传统制造工艺的设计资源非常丰富，但围绕3D打印的设计资源则要少得多。麦肯锡研究人员与制造公司高管的谈话表明，许多人都知道这种差距，都在争先恐后地补充这方面的内容。所以增材制造技术的大规模应用还涉及到技术方面的挑战，其中包括设置环境参数，以防止形状失真，优化打印速度，以及调整新型材料的特性等。事实上，调整材料是相当大的挑战。塑料相对简单，金属则比较困难，而浆和凝胶(打印活组织或锌空气电池的材料)是极其困难的。最成功的竞争者会明白这些挑战。一些企业已经建立卓越中心(centersofexcellence),并聘请在增材制造方面有丰富经验的工程师。

39、4.5 减少进入市场的成本3D打印的诸多好处之一是可以减少新玩家进入市场的成本：例如，利用3D技术来降低模具成本使得它在开始生产阶段就更便宜。最终产品的直接制造可以大大简化并减少了设计师的工作。提供高度定制或合作设计产品的新企业不断出现。还有些企业则充当客户在线设计和定制产品的制造平台和销售渠道。这些企业对消费者口味的迎合程度以及与客户之间联系的密切程度将是传统的公司很难比拟的。起初,这些新的竞争者将只是细分市场玩家,在一些消费者愿意为定制设计、更复杂的几何形状、更迅速的交货支付溢价的领域运营。但是，从长远来看，他们会以意想不到的方式改变行业，将其竞争优势扩散到大批量、低成本制造以及价值链的其它领域，比如设计或拥有自己的客户网络。此外，3D打印枪支开源设计的可用性显示了这种技术制造道德和监管困境和颠覆产业的潜力。