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增材制造即将实现产业化,企业发展可以这样四步走

来源:客户端

发布时间:2019-02-15 18:41:53

点击量:3388

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过去,增材制造是一种制作原型昂贵的小众技术。如今,金属增材制造正在进入产业化阶段。当现有增材制造技术开始遭遇固有成本限制时,新型增材生产概念正在动摇市场。企业必须使自身处于发展前沿,积极参与技术路线的创造与维护。



新机遇带来复杂性

随着金属3D打印市场的不断发展,制造业企业需对此采取相应的举措。过去,增材制造是一种制作原型昂贵的小众技术,而如今对于某些大规模生产应用而言,增材制造的价格正变得更为企业所接受。

新技术固然带来了新机遇,但也使得局面变得愈加复杂。新企业携最新技术进入市场,企业越来越难以保证掌握最先进的技术,也越来越难以将有时过热的营销宣传与新技术的真正能力区分开来。

因此,企业需要掌握市场动态,制定适当的生产技术战略,以应对新机遇带来的复杂性。


新激光粉末床熔化技术

说到金属零件的增材制造,我们首先会想到激光粉末床熔化。若用一个立方体来表示零件性能、批量大小与成本三个维度的复杂关系,可以清楚地看到激光粉末床熔化技术在该立方体中的位置,且立方体中还有很大的空间——这些空间可能被其他技术占据,我们将在下文中加以论述。
激光粉末床熔化增材制造的三个维度

激光粉末床熔化性能较高,相对而言成本较高


 
资料来源:罗兰贝格


与传统生产制造相比,激光粉末床熔化技术仍然非常昂贵。特别是在大批量应用中,其成本与其他技术存在显著差距。

成本对比

传统制造技术与激光粉末床熔化成本对比,假设以下集合形状表示数值 (欧元,示意图)



资料来源:罗兰贝格


从技术角度而言,激光粉末床熔化的成本有望实现大幅降低。但在接下来的三至五年中,现有订单的成本不会大幅下降。2014至2020年间,该技术的成本变化轨迹已经明确了与熔模铸造加工等中等至大批量应用的传统制造相比,激光粉末床熔化的成本需要在多大程度上得以降低。

近期内,零件成本不会出现革命性的下降
激光粉末床熔化增材制造与传统制造的成本演变(示意图)


 
资料来源:罗兰贝格


金属增材制造的现有技术和新型技术

目前,几种新型金属增材制造技术随粉末床熔化或直接金属沉积技术一同出现。这些技术可以在激光粉末床熔化技术尚未覆盖的小众市场上进行补充。然而,从长远来看,这些技术可以扩大应用范围,部分取代激光粉末床熔化。

将这些其他技术与激光粉末床熔化一起放在立方体中,可以发现每种新技术在零件性能、批量大小与成本方面都占据着一席之地。企业可以以此为基础,选择最适合某个特定项目的应用技术。

主要增材制造技术的现状
立方体中的金属增材制造技术(示意图)
 

随着增材制造整体格局迅速变化并带来新机遇,制造业企业需要评估其对业务产生的影响。最有可能出现的情况是,并非单一技术占据主导,而是一系列技术共存,不同技术满足不同客户的需求。

为了帮助企业开发技术路线图,作为其反映增材制造技术多样性战略的一部分,罗兰贝格建议企业采用四步走的方法。


第一步:筛选完整的解决方案

首先,对现有可用或接近成熟的技术进行筛选,详细了解各项技术的功能,判断其是否与自己的特定业务相关。


第二步:评估用例

一旦企业掌握了技术领域,就应系统地审视产品组合,发掘在整个价值链上增材制造的潜在用例。针对这些用例对零件性能、批量大小与成本的要求,确保既考虑到特殊零件的生产,也考虑到其从原型到售后的工程应用。


第三步:用例分组并创建技术路线图

将用例在立方体中分组。值得注意的是,一些用例可能在立方体中还是空白,但技术的发展或转移与新技术的出现可能会填补这些空白。企业应根据其对产品与组织的潜在影响来评估每个分组,然后根据每个分组来制定技术路线图,以明确在何时以及何种条件下,对每个分组进行增材制造的投资。

部分组合的评价与归类

第二步与第三步 (示范图与示例图)
 

第四步:定期更新机制

最后,建立一个定期的筛选流程,作为更新技术路线图的基础。以上四步走方法成为一个循环的过程,有助于企业掌握技术发展的最高水平,以制定未来的技术战略。

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