这款3D打印冰岛鱼类处理机蕴藏着未来去全球化经济的秘密——《华尔街日报》

冰岛哈夫纳夫约杜尔镇，是一座建在熔岩原上的小镇，拥有3万居民，位于该国首都雷克雅未克以南。若有游客造访此地，多半是为参观当地"隐形居民"的居所而来——这些源自北欧童话的矮人与精灵，曾激发J.R.R.托尔金的创作灵感。

在一座不起眼的万平方英尺建筑内，藏着一家全天候运作的制造工厂，以几年前尚不可行的方式生产鱼类加工机零部件。该建筑所有者Curio公司创始人埃利迪·赫雷因松表示，他所设计的机器若采用传统工艺，有些部件将难以甚至无法制造，3D打印技术改变了这一局面。

“在冰岛，我们就像海中的孤石，无法轻易四处求援，“赫雷因松先生说，“必须掌握全流程自主生产能力。“他销往全球的机械设备中，有100多个零部件是通过7台Desktop Metal公司制造的3D打印机完成的。这种不锈钢部件打印技术跳过了传统制造的所有环节——从原型制作到铸造或注塑成型（后者通常需在亚洲完成，可能使产品从设计到交付延长数周甚至数月）。

如今，随着围绕3D打印的炒作热潮逐渐消退——不再有2010年代那种"家家配备星际迷航式复制机"的论调——这项技术正悄然发生有趣的转变。它正成为汽车、工业机械乃至食品等日常必需品制造加工方式的普及化革新，在某些领域甚至引发静默革命。更重要的是，该技术的应用方式或将重塑未来全球供应链格局。

快速回顾一下：3D打印，又称“增材制造”，通常通过逐层添加微小材料（通常是金属粉末或塑料），并使用粘合剂、激光或其他方法将其融合，从而形成物品。因此，零件是通过“生长”而非传统制造中的锻造、铸造、模压或机械加工完成的。就在十年前，这种制造方式除极少数例外，仅适用于制作原型。如今的不同之处在于，新技术使这些系统能够打印出强度足以用于成品的物体——而且速度相对较快。

例如，最近通用汽车使用3D打印技术生产了6万个防水密封件，采用塑料材质而非传统方法制造，以确保2022款雪佛兰Tahoe按时交付。即将推出的“超豪华”车型凯迪拉克Celestiq将包含100多个3D打印部件。宝马在其全系车型中广泛使用3D打印零件。水星海事则采用3D打印模具生产其最新款V12、600马力的舷外发动机。

在俄亥俄州扬斯敦，一家拥有63年历史的家族企业长期为汽车制造商生产发动机缸体等金属铸件模具，如今其下属部门已开始采用增材制造技术来制作这些模具，取代了传统的机械加工方式。

凯迪拉克Celestiq车型将包含100多个3D打印部件。图片来源：凯迪拉克汉姆敦增材制造公司采用砂型而非金属或塑料进行3D打印。这种模具应用于铸造工艺，而铸造工艺自古代埃及发明以来几乎未有改变。当然，法老时代没有计算机、CAD软件，也无法使用类似喷墨打印机的设备将特殊胶水逐层喷射到精细松散的砂块中，从而打印出复杂形状。

汉姆敦公司增材制造总监布兰登·拉蒙查表示，当他在2010年代初开始研究这项技术时，制造业对这种新型铸造方式并不接受。该公司由其祖父创立。他补充说，如今汉姆敦增材制造公司的客户每年使用多达5万个3D打印模具。这些砂型粘合剂模具用途广泛，从传统卡车发动机缸体到电动汽车电机外壳均可制造。所有产品均由Desktop Metal子公司ExOne制造的3D砂型打印机生产。与赫雷因森先生一样，拉蒙查先生也全天候24小时全力运行打印机以满足需求。

汉姆镇公司同样采用的传统砂型铸造是一种劳动密集型多步骤工艺，需要机械师或其他制造工艺制作多部件模具，人为失误空间很大。相比之下，3D打印砂铸跳过了所有这些步骤，省去了全部人力，因为它可以直接从3D模型生成最终打印模具。

用于铸造复杂金属部件的3D打印砂模。图片来源：汉姆镇增材制造公司3D打印技术正在全球范围内快速渗透传统制造业，但仍处于起步阶段。市场情报公司Context分析师克里斯·康纳利指出，全球工业增材制造市场规模已从2016年的57亿美元增长至2022年的133亿美元。该数据涵盖软件服务、材料及工业级3D打印机等硬件设备，这类打印机起价约10万美元，最高可达数百万美元。

他补充道，随着工业3D打印逐步取代传统大规模制造，未来5年增速将加快，预计2026年行业规模将达到372亿美元。

增材制造行业的龙头企业主要生产塑料打印系统，如总部位于美国的Stratasys和3D Systems，以及德国的EOS。金属打印领域由Desktop Metal占据主导地位，但Markforged等多家企业和初创公司正在崛起。惠普、通用电气和尼康等知名企业近期也通过收购布局该领域，或销售系统或内部应用该技术。

马克福吉德公司工程师特里普·伯德表示，尽管3D打印技术取得了诸多进展，但传统制造方式通常仍更具成本效益。该公司生产的金属打印机与Desktop Metal部分型号存在竞争关系。

伯德先生指出：“这项技术不应盲目应用于仓库中的所有物品，但若能明智使用，它将成为一个极其强大的工具。”

企业还可利用3D打印技术减少备件库存，其中许多备件可能在仓库货架上存放多年。例如，全球最大的工程机械制造商卡特彼勒和产量最大的石油公司沙特阿美，都在将旧零件资料库数字化，以便在那些使用寿命可能达数十年的设备出现故障时，能够按需进行3D打印。

在国内进行3D打印零件而非在境外生产，还能帮助企业规避供应链瓶颈、工厂停摆及关税问题。Desktop Metal首席执行官里克·富洛普透露，疫情期间卡特彼勒开始使用其美国工厂3D打印的零件，替代难以从印度进口的传统制造部件。项目负责人发现，考虑到所需数量及潜在延误的成本，采用3D打印所有所需零件比传统工艺更经济。

Humtown Additive位于俄亥俄州的设施。照片：Humtown Additive过去几年，3D打印零件的成本急剧下降。拉蒙查先生表示这并不令人意外，因为十年前其中一些技术甚至还未商业化。他本人与3D打印的结缘始于2012年，当时奥巴马政府资助在扬斯敦成立了国家增材制造创新研究所。随着3D打印机速度更快、体积更大，预计这些成本将继续下降，这意味着它们可以一次性生产更多零件。

目前，冰岛鱼类加工机械制造商Hreinsson先生使用的是Desktop Metal提供的最小型的3D金属打印机。随着越来越多的人学会使用这种机器，以及通常保守的制造业开始接受它们，他预见到制造业将发生变革，导致制造业及其相关产业（从鱼类加工到我们日常依赖的物品制造）的“回流”。

他补充说，以前鱼类被送到中国进行手工加工。现在，它们可以在捕捞地附近进行加工，使用的机器由他制造，而这些机器的零件曾经在亚洲生产，如果当时能够生产的话。

“现在3D打印正在做的事情是革命性的，”Hreinsson先生说。“这不再是梦想，它已经存在，而且只会不断发展。”

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联系作者克里斯托弗·米姆斯，邮箱：[email protected]

本文发表于2023年1月14日印刷版，标题为《3D打印与全球制造业的未来》。