想象一下，3D打印是否能实现在家里或办公室打印一部完整的功能性智能手机。3D打印(3DP)，又名增材制造(AM)，可以将未来的工厂重新定义为一个适合桌面的设备。

这个目标还有一段路要走，但是3D打印已经在制造电子产品，比如连接器，印刷电路板、射频放大器、太阳能组件、嵌入式电子设备和外壳。据一家机构称，打印技术和材料的进步帮助3D打印实现了它的工业潜力报告由在线制造平台Hubs编制。

“作为一个行业，我们肯定处于一个转折点，很多人都愿意打印最终用途的零件，Markforged3D打印机制造商，这与五年前相比有了很大的不同。”萨姆·曼宁说到。

在整个制造业中，3DP解决了很多行业特有的问题，制造商不再需要依赖海外合作伙伴进行原型设计和生产，设计可以安全直接传输到打印机，降低知识产权被盗的风险。部件可以在消费点按所需的精确数量生产。这将企业从最低订单要求和发货/交付周期中解放出来。用供应链的话来说，3DP是“及时的制造工具”。

价值 297.2 亿美元的全球 EMS 提供商 Flex 早在几年前就将 3DP 确定为其工业 4.0 战略的支柱。设计和制造团队通常对产品应该如何制造有不同的看法。3D制造通过提供即时原型和模型缩小了这一差距。随着产品的开发，3D会为流程中的每一步创建一个数字存储库，可以快速整合设计变更并构建新的3D模型。

制造商也意识到 3DP 在成本和可持续发展方面的优势。从原材料到纸板箱的浪费在很大程度上得以消除。库存不再需要在仓库中储存和维护。运输和交付成本极低。根据 Hubs 的报告，通过切片机优化、智能部件定位、批量布局和后处理，流程自动化正在提高打印速度、质量和一致性。

切片是将3D模型转换为打印机指令集的过程。

曼宁说:“工厂将不再需要每年都进行存储，以确保有合适的零件库存，或者在没有所需零件的情况下，坐以待毙。现在的模式是'拿一个，做一个'”。

越来越多的软件解决方案将 3D 打印生产链中的各个阶段联系起来并实现自动化。Markforged 开发了自己的软件。全自动工作流程实现了无人值守的 3D 打印，工厂几乎无需人工监管。

“我们的软件可以确保切片准确无误，并在打印之前对零件进行模拟，以确保拉伸强度。从那时起，你就拥有了一个数字化的零件库。”曼宁说。

3DP/AM领域由硬件(主要是打印机)、材料和软件组成。据Hubs报道，大幅面金属AM领域取得了重大进展。SLM Solutions正在为美国空军建造一个具有1.5米Z轴的激光-粉末-床-融合系统，该系统将使用多台激光器来生产大型金属零件。

大型复合材料专家Caracol正在开发一种近净形金属线电弧调幅系统，该系统使用金属线原料和机器人焊接臂来创建大型结构或修复金属零件。

迄今为止，最大的 3DP 产品是波音公司使用的修剪工具。在对波音 777x 机翼表皮进行加工和钻孔时，该工具可以固定机翼表皮。

3DP 材料包括越来越多的工程热塑性塑料和树脂、复合材料、聚合物粉末和金属粉末。在熔融堆积建模方面，非平面打印技术取得了突破性进展，其软件可以打印出弯曲的线条、消除悬臂支撑并提高垂直强度。

“我们不仅仅制造打印机”曼宁说。“我们制造材料，处理软件，当你有一个完整的生态系统一起工作，所有人都不断从人工智能和人工智能中学习，这将增加(3DP)的采用率。”

Markforged可以立即将设计发送到13000台通过ISO安全认证的连接打印机中的任何一台。“当你考虑如何解决目前的供应链问题时，你所要做的就是点击'发送'和'打印'。”曼宁说。

产品是否是智能手机或垫圈，3DP非常适合于原型制作、加工和大规模定制。原型在大规模生产之前评估产品的设计和功能。新的设计或功能可以更灵活地迭代、测试和验证。

曼宁说：“我认为，我们将看到的最大应用之一是，与其将 AM 用于快速原型设计和打印，不如在按下'打印'键之前就在云端迭代产品。你将确切地知道零件在强度和耐用性方面的规格。”

工具制造涉及为生产制造专用设备。凭借按需生产工具、夹具、固定装置和装配辅助工具的能力，3D 打印可以最大限度地减少机器停机时间，提高生产灵活性，并提供定制解决方案。丰田将 AM 用于工具制造，并将灵活性、更快的交付周期和设计自由度作为三大优势。

3D打印也为小批量制造提供了一种经济可行的方法。企业可以提供限量版产品和零部件生产，同时将成本降至最低。丰田正在使用惠普3D打印技术按需制造替换零件以及短期终端使用部件。

3DP实现了经济高效的大规模定制。CAD文件可以根据客户需求进行修改，产品可以批量打印。科技初创公司Formify利用3D打印技术，根据客户的手部图像，生产定制的符合人体工程学的电脑鼠标。

“供应链正在努力尽可能高效地运行”曼宁说。但市场上广泛出现的情况是，越来越多的人需要定制产品。因此，从本质上讲，每件产品的生产量会减少，所以运输 50 件产品会比运输 5 件产品更紧凑。3DP 能够做到的就是现场打印这五件产品。大多数企业都担心自己的底线。一旦你能进行小批量定制，更多的公司就会关注 [3DP]，并找到能让公司受益的方法。

批量生产是连续生产多个相同产品以提高效率的过程。Hubs 报道说，随着工作流程日益数字化和自动化，制造商更容易全天候生产零件。在3D打印技术中，批量生产尤其适用于小型零件，因为一次构建可以容纳多个零件。例如，Protolabs利用150台3D打印机，每年生产多达100万个零件。

制造商一直面临着提高效率和降低成本的压力，同时还要成为负责任的环境管理者。3DP 在制造商的绿色计划中发挥着主导作用。例如，与计算机数控（CNC）加工等减法制造工艺相比，3DP 产生的材料浪费更少。对于基于粉末的打印，可以重复使用和回收粉末。

3DP的功耗也更低。Markforged客户Athena Manufacturing进行无人值守制造。Athena的机器人可以移除打印床，将它们放在一边，并放在一个新的打印床上。然后第二个机器人按下“打印”按钮。曼宁说:“他们不断生产零件——不是快速原型，而是要送给客户的最终零件。”

据 Hubs 称，人工智能驱动的软件工具还能最大限度地降低打印失败的风险，优化 CAD 设计以适应打印工艺，从而帮助减少添加剂浪费。

作为一种数字化制造方法，3D打印可以在当地生产零件，无需复杂的物流和运输。分布式制造网络可以通过提供对全世界合格制造商的访问来促进本地3D打印。智能零件设计正在帮助航空航天和汽车行业实现更高的燃油效率。通过增加部件的重量，飞机和车辆可以消耗更少的燃料。据Hubs报道，将飞机重量减轻20%可以提高10%的燃油效率。

最后，像汽车和飞机可以延长它们的使用寿命。这些产品中使用的组件经常会过时。3D打印可以按需生产替换零件。备件可以在家里或办公室打印。

据Hubs称，2022年，包括3D打印系统、软件、材料和服务在内的3DP市场收入达到170亿美元，年增长率为13%。根据其预测，2023 年的复合年增长率为 17%，达到 199 亿美元。

"3D打印是工程师的另一种工"曼宁说。"它不会取代传统制造。但工程师们开始学习增材制造课程。在设计时，从增材制造的角度思考问题是非常不同的。之后的五年里，我们希望工程师们能像传统思维一样进行增材制造思维。