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3D打印能拯救美国制造吗

发布时间:2018-12-29 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    3D打印能拯救美国制造吗?作者: 朱隽   上世纪50年代,纽约是主宰世界的城市。这里也是美国制造业之都,是服装生产中心、糖加工工业和机器制造业中心,四通八达的高速路连接着城郊的大片住宅区和工场。1950年,有100多万人在这里从事制造业;而今天,这一数字已降落至区区8万,这些人受雇于家具厂、食品加工商和曼哈顿服装中心区,为专业生产商制作微不足道的日用产品。
  20世纪50年代以后,在曼哈顿兴起了LOFT生活艺术潮流。艺术家将随处可见、空空如也的废弃仓库改造、搭建成自己的艺术空间,这已经隐隐预示着纽约城作为制造业中心的衰落。而如今,这个衰退已经蔓延到整个美国,甚至所有西方老牌制造业强国。世界的制造业中心,从纽约转移到美国西部,再从美国西部转移到日本、到中国。而如今,东南亚和巴西正摩拳擦掌,随时筹备着迎接这一头衔的到来。
  2011年以来,《经济学人》接连推出数期重磅的封面报道,致力于探讨发达国家制造业的复兴。在这些专题中,有一个执着的概念逐步浮出水面——也许,惟有发生第三次家当革命,才能挽救美国制造业的颓势。
  美国制造在担心什么
  中国的制造真的比美国强吗?严格意义上来说,并不是这样。
  一百多年以来,美国一直是世界制造业的领头羊,现在以绝对实力而言,仍然与中国并驾齐驱。麻省理工学院校长苏珊·霍克菲尔德援引数据称,美国制造业的总产值与中国基本持平,而所用的劳动力仅为中国的10%。另一方面,美国制造业贡献的产值仅占到美国GDP的11%。
  不可否认的是,只管制造业产值在美国经济中并不占据主要的地位,政策的制定者却依然注重制造业的发展,美国用于研发的资金中有68%用于制造业。究其原因,无非是因为制造业既能够创造就业岗位 ,又能够遏制生产技能的外流,同时又有助于经济发展和创新。
  苏珊·霍克菲尔德同时兼任奥巴马政府的“先进制造业合作打算(AMP)”的主席,AMP是近来新创立的一个项目,旨在结合企业与高校一起创造就业岗位、提升竞争力。
  奥巴马任上尤其对“复兴制造业”表现出非常的热心。2012年3月份,这位领袖就公开提议,要投资10亿美元建立“全美制造业创新网络”,以带动制造业创新和增长。
  这一提议在8月底成为现实,白宫发表声明,表示将在俄亥俄州的扬斯敦建立一家制造业创新研讨所,研发3D打印技能。美国国防部、能源部和商务部等5家政府部门将共同出资4500万美元,剩下的4000万美元由当地的企业和社会机构募集。
  这一次,“3D打印技能”这个观念粉墨登场,在《经济学人》的数次渲染中,这个名词即将成为所谓“第三次家当革命”的核心,俨然成为提振发达国家制造业的救星。
  家当革命的可能性
  按照传统的说法,第一次家当革命开端于英国伦敦,机械取代了手工劳作,诞生了现代意义的“工场”;第二次家当革命发生在美国的西雅图,由福特开创的流水线工业生产使得规模化生产成为可能。而第三次家当革命,也许即将发生在南卡罗来纳州,它的历史使命则是使工业回归单个产品的精细加工,在数字化的帮助下,降低定制产品的成本。
  查克·胡尔(Chuck Hull)的3D Systems公司总部就位于南卡罗来纳的落基山下。从外观上看,那不过一幢不高的建筑,没有人会遐想到这里将会是第三次家当革命的发端之地。
  而在厂房里面,则是一派未来工场的景象。在数十台机器的包围下,惟有两名事务人员在聚精会神地事务。他们坐在抑制室的玻璃窗后面,唯一的事务便是对着屏幕敲击键盘。厂房里的机器,无一例外,都是打印机。但匪夷所思的是,它们在打印的不是普通的纸样,而是各种更实在的东西。有些机器足足有汽车那么大,有些则惟有微波炉大小,有的在“打印”珠宝,有的在“打印”义肢或者汽车零件,这些被打印出来的东西,20%是样品,其他都是能够直接使用的商品。
  查克·胡尔是个和气的白胡子老头。现年73岁的他拥有60多项专利,其中一项名为“立体平板印刷”的专利奠定了3D打印技能的基础。这个专利相当大略:使用一束紫外线让一层薄薄的液态塑胶凝固,并不时反复这个过程,一层层叠加在一同,就能成为立体三维的样品。由于喷头能够使用电脑操纵,只要在电脑上设计好了喷涂的图样,就能浇塑出你想要的任何形状。
  如今,许多消费品、机械零件和建筑模型都能够用3D打印的形式制作样品,供工程师,设计师和客户评估效果。任何的改动都可在几个小时内重新打印,而不像从前那样需要几周时间制作模型。有些设计师已在使用塑料和尼龙材料“打印”能够穿的鞋和衣服——除真皮,和衣服相关的所有人造材料都能“打印”出来。
  3D打印技能带来的革命,更多地体如今“让成本上更自由”这一点上。在过去的规模化制造业中,模具的制作成本不菲,小批量生产的个性化产品往往在核算成本后被迫放弃。而如今,3D打印能让设计师生产出这类个性化产品,毫不费力,也不会花太多的代价。
  减轻重量,也是3D“打印”出来的零部件的一大魅力。3D打印中,物品是一层一层地浇筑上去的,这就能够做到物尽其用。在传统的工场中,生产时需要增加侧翼和支架,以便机器能将半成品搬运、研磨、铸模等,还要提供一个平面将零部件用螺栓栓住或焊接在一同。3D打印机能够打印出整个物品,省去了组装这一步。
  它还会省下一大笔原料成本。在航空航天业中,金属零件常由昂贵的钛固体坯加工而成,这可能意味着90% 的材料被砍削掉,而且这些碎屑对飞机的制造已毫无用处。用钛粉“打印”飞机门上的支架甚至卫星部件,便是将废弃的材料重新利用。 另一方面,3D打印依赖强大的电脑软件生成极其复杂的设计,并用3D打印将其转形成实物——对设计师来说,这是一种全新的设计语言。它甚至有助于一些特殊行业的应用,比如与自然界天然产物相关的职业,比如说医疗。
  比利时公司Materialise使用3D打印工艺生产一系列产品——主要是医疗设备。例如,在金属植入体中注入健康的、晶格状的天然骨骼内部结构,生产出的产品会比机械加工品更轻便,强度却不会有任何降低,且更易与病人自身的骨骼接合。对Materialise来说,更重要的是,如今他们可以随意按患者的实际需要设计出合适的产品,而不用再去经受模具工场的盘剥了。
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