在中國制造2025推動(dòng)下，增材制造技術(shù)迎來(lái)高速發(fā)展期，技術(shù)瓶頸不斷突破，市場(chǎng)空間巨大。它是通過(guò)CAD設計數據并采用材料逐層累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對于傳統的材料去除（切削加工）技術(shù)，是一種“自下而上”的材料累加制造方法。自20世紀80年代末，增材制造技術(shù)逐步發(fā)展，期間也被稱(chēng)為“材料累加制造”、“快速原型”、“分層制造”、“實(shí)體自由制造”、“3D打印技術(shù)”等。

增材制造技術(shù)不需要傳統的刀具、夾具及多道加工工序，利用三維設計數據在一臺設備上可快速而精確地制造出任意復雜形狀的零件，從而實(shí)現“自由制造”，解決許多過(guò)去難以制造的復雜結構零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。而且越是結構復雜的產(chǎn)品，其制造的速度優(yōu)勢越明顯。

真正快速的原型制造

近二十年來(lái)，3D打印被用來(lái)把新部件或產(chǎn)品設計變成實(shí)物。這個(gè)過(guò)程常常被稱(chēng)為快速原型制造，但往往并不快，服務(wù)提供商經(jīng)常需要一周或更多時(shí)間才能交付一件產(chǎn)品。但近期在自動(dòng)化方面的突破在某些情況下實(shí)現了當日生產(chǎn)和發(fā)貨。這些變化正在劇烈打破設計循環(huán)。在原型制造階段經(jīng)過(guò)三四次設計修改原本耗時(shí)一個(gè)月，但現在只需要一周。產(chǎn)品更快地進(jìn)入市場(chǎng)，企業(yè)節省了大量的時(shí)間和金錢(qián)。

快速的設計迭代（實(shí)體產(chǎn)品的A/B測試）

3D打印已經(jīng)從原型制造擴大到第一輪生產(chǎn)，實(shí)現了真正的市場(chǎng)測試和快速的設計迭代。以福特（Ford）為例。在該公司的大部分歷史中，如果工程師想測試一款原型發(fā)動(dòng)機，他們就必須做出全新的模具。這個(gè)過(guò)程通常需要6個(gè)月時(shí)間，花費數十萬(wàn)美元。現在，福特可以用3D打印來(lái)生產(chǎn)模具，只需要4天，成本僅為4，000美元。考慮到時(shí)間和成本的大幅減少，福特最近決定不是為一款新車(chē)制造一款原型發(fā)動(dòng)機，而是同時(shí)測試多款原型發(fā)動(dòng)機。工程師們不再受到舊時(shí)工業(yè)過(guò)程的限制，能夠探索數十種設計變動(dòng)并進(jìn)行嚴格測試，改善發(fā)動(dòng)機的性能。

3D打印生產(chǎn)所取得的進(jìn)步最終將模糊原型和產(chǎn)品之間的界線(xiàn)。小公司將因為這項技術(shù)而受益匪淺，不需要付出巨大的庫存費用就可以推出創(chuàng )新產(chǎn)品。工業(yè)部件甚至消費品的多個(gè)版本可以在市場(chǎng)這個(gè)最終的焦點(diǎn)群體中接受使用測試。在數字世界里進(jìn)行的A/B測試現在可以在現實(shí)世界里進(jìn)行。

小批量生產(chǎn)

按照傳統的生產(chǎn)過(guò)程，在單個(gè)終端部件投入生產(chǎn)之前，企業(yè)必須做出工具或模具。如果模具需要5萬(wàn)美元，每生產(chǎn)一個(gè)部件需要0.5美元，那么第一個(gè)部件的成本高達50，000.5美元！如果生產(chǎn)數百萬(wàn)個(gè)部件，那么這個(gè)問(wèn)題就會(huì )迎刃而解，但如果你只生產(chǎn)500個(gè)呢？3D打印沒(méi)有任何生產(chǎn)準備成本。現在，對于1，000件以下的小批量生產(chǎn)，大多數公司都會(huì )把3D打印視為節省成本的替代方法。快進(jìn)到必然發(fā)生和不那么遙遠的未來(lái)，當3D打印生產(chǎn)的代價(jià)下降95%或更多之時(shí)，“中國制造”標簽將成為收藏家的物品。

大規模定制

以前，如果你想換掉你的膝蓋，護士會(huì )拿著(zhù)一個(gè)盒子直接走進(jìn)手術(shù)室，醫生會(huì )從五個(gè)可能的膝蓋設計中挑選出他認為與你的膝蓋最相像的那一個(gè)。如今，你的膝蓋會(huì )被掃描，然后打印出一個(gè)完美的復制品，準備用于隨后的手術(shù)。這就是大規模定制的一個(gè)例子。大規模定制是指大量生產(chǎn)一種產(chǎn)品，每個(gè)產(chǎn)品都是定制的。隱適美（Invisalign）已經(jīng)建立了一項幾百萬(wàn)美元的業(yè)務(wù)，用3D打印來(lái)生產(chǎn)牙齒矯正設備，每個(gè)矯正設備都是完全定制的。現在幾乎每家公司都在探索如何利用產(chǎn)品定制來(lái)更好地服務(wù)客戶(hù)和提高利潤。

虛擬庫存

制造企業(yè)在生產(chǎn)一款新產(chǎn)品時(shí)，通常也會(huì )生產(chǎn)大量的零部件備用，以便滿(mǎn)足10年或更長(cháng)時(shí)間的需求。但持有庫存的代價(jià)很高。成本包括生產(chǎn)庫存的費用、損失（零部件丟失或被偷）、廢棄、倉儲費、保險費、跟蹤和分配。你公司的倉儲費是多少？每年有多少次需要那些零部件？為什么不按需打印呢？依靠3D打印生產(chǎn)，你可以在你需要的時(shí)間和地點(diǎn)生產(chǎn)你需要的東西。虛擬庫存能夠幫助每一家使用制造品的公司提高效率。隨著(zhù)虛擬庫存成為主流，全球各地的庫存將很快大幅減少。

零部件長(cháng)尾

3D打印不僅顛覆了形成多年庫存的最初幾個(gè)生產(chǎn)階段，還從根本上改變了企業(yè)對產(chǎn)品生命周期結束的看法。現在，一臺使用了10年、機械運行正常但少了兩個(gè)架子或者一根密封條的冰箱很可能被當成廢品處理。在服務(wù)了10年之后，為這款冰箱生產(chǎn)的所有零部件都已耗盡。制造商會(huì )認為這款產(chǎn)品“已死”，不再提供維修服務(wù)。但依靠3D打印生產(chǎn)，你現在擁有了“零部件長(cháng)尾”。只要保留數字設計文件，你就能在需要時(shí)打印任何零部件。仍然有用的老產(chǎn)品不會(huì )變成廢品，它們的生命期不會(huì )因為大規模生產(chǎn)的限制而被預先決定。“長(cháng)尾”從根本上改變了設計者和工程師思考和安排產(chǎn)品存續的方式。

生產(chǎn)創(chuàng )新復興

3D打印的進(jìn)入門(mén)檻更低，并且使更為復雜和有用的物體成為可能，這為產(chǎn)品創(chuàng )新開(kāi)啟了一個(gè)新時(shí)代。設計可能性的大量涌現最終將促使現有公司反思他們手中的幾乎所有產(chǎn)品。企業(yè)已經(jīng)在將傳統的生產(chǎn)方式替換成3D打印生產(chǎn)，以便利用其出色的設計能力和靈活的生產(chǎn)安排。通用電氣（GE）正在使用3D金屬打印機來(lái)為噴氣式發(fā)動(dòng)機生產(chǎn)完全重新設計的燃料噴射系統，將零部件數量從21個(gè)減少到1個(gè)，并包含了其他任何生產(chǎn)方法都不可能做出來(lái)的幾何形狀，從而極大地提高了效率。隨著(zhù)企業(yè)從重新設計現有產(chǎn)品擴大到創(chuàng )造如今不可想象的新產(chǎn)品，這種創(chuàng )新復興只會(huì )越來(lái)越快。

綜上所述，增材制造（3D打印）技術(shù)為我國制造業(yè)發(fā)展和升級提供了歷史性機遇。增材制造可以快速、高效地實(shí)現新產(chǎn)品物理原型的制造，為產(chǎn)品研發(fā)提供快捷技術(shù)途徑。該技術(shù)降低了制造業(yè)的資金和人員技術(shù)門(mén)檻，有助于催生小微制造服務(wù)業(yè)，有效提高就業(yè)水平，有助于激活社會(huì )智慧和資金資源，實(shí)現制造業(yè)結構調整，促進(jìn)制造業(yè)由大變強。