惠普連金屬 3D 列印都能量產了,這對產業會帶來什麼變革?

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 13 日 8:45 | 分類 3D列印 , 材料、設備 , 零組件 follow us in feedly

那些年非常奇妙的 3D 列印,現在怎麼樣了?說實話並沒有覺得它有進入普通人的生活。



某天逛商場碰見一個 3D 列印攤位:印度人站在機器前,你給他 10 元,他在那台機器上敲幾下,過一會機器就吐出一個小塑膠動物玩具。

僅此而已。

3D 列印技術,前幾年號稱能徹底革命製造業,現在看來也只是少數人的玩具。3D 列印並沒有進入一般家庭,美國人需要做什麼東西,還是得跑一趟 Home Depot

前幾年逛 Maker Faire,總是能看到許多 3D 列印新創公司,但之後一年比一年少。大約是這些公司明白,3D 列印創業沒什麼前景,都轉行做區塊鏈了吧。

2C 沒戲了,2B 呢?

在芝加哥全美最大製造業展會 IMTS(國際製造業科技展),筆者發現惠普這家公司:

上圖是大會中惠普新發表的印表機。為何做印表機的,還能跟「製造業」發生關係?

仔細了解以後,發現惠普的新印表機,遠比多年沒用過的印表機厲害多了:

首先,它們是 3D 印表機,名叫 Metal Jet。其次,顧名思義,能 3D 列印金屬──比之前只能印塑膠的厲害多了。

此機器主要生產金屬零件,小到齒輪,大到工業金屬製品,只要是一體的,都能用 Metal Jet 列印出來。

比如手排車的變速桿:

據惠普介紹,列印效率已達大規模量產等級。

但也不便宜:單機售價 39 萬美元以下,產品計畫將在 2020 年開始向早期用戶發貨,2021 年大規模供貨。

然而,惠普這家從半導體起家的公司,能挑戰傳統製造業這件事,完成成百上千家 3D 列印公司未成的事業嗎?

3D 列印瞄準 12 兆元製造業市場

為什麼現在有了成本夠低的工具生產金屬螺絲和齒輪,還要使用高科技的 3D 列印?

因為金屬零件的誕生之路大概是:工廠鍛打、塑形、高壓壓縮、切割金屬後,再將分散世界各地廠商製造的零件集合、組裝、銜接。

過程中浪費了很多材料,增加許多成本。即便先進如蘋果,也會在生產和組裝 iPhone 時產生很多浪費和無法避免的成本增加。

3D 列印的效率就高得多。如果真的推廣並統一製造業,總體來講工廠浪費的材料會減少,成本會降低。

然而想實現理想,首先要解決大規模量產問題。

玩過 3D 列印的朋友都知道,3D 列印挺耗費材料,且列印速度不快,一個小小的玩具,可能要幾分鐘才能印完。

如果要在指定貨期達量產級數量,也無法一下子買下成千上萬台印表機吧?

「我們需要證明,3D 列印技術可用於大規模量產。」惠普 3D 列印業務部門總裁史蒂芬‧尼格羅(Stephen Nigro)表示,「對 3D 列印技術的質疑,最核心的就是能否量產。若一直只用於自訂化生產,那麼永遠沒人會把它當回事。」

大部分的人不知道,其實早在 2016 年,惠普就已推出量產塑膠的 3D 印表機 Jet Fusion plastic 3D。解決塑膠之後,金屬將成為 3D 列印的真正聖杯。

而 3D 列印技術在處理製程方式完全不同。

3D 列印的「學名」叫「增材製造」(Additive ManufacturingAM),就如字面含義,是透過層層處理材料形成沉積的方法來生產產品。

據尼格羅介紹,3D 列印又分 3 個不同「流派」:光學切割、射出成型和黏合劑噴射成型。

第一種很浪費材料,第二種較簡單但有天花板,比如成品的精確度。噴射成型的全稱是「黏合劑噴射成形技術」,意思是印表機噴頭將「膠水」噴到原材料粉末的對應位置,得到想要的形狀。

Metal Jet 屬於噴射成型。這可厲害了,因為這次被噴的可不是塑膠,而是熔點較高的金屬。

為什麼這種高科技列印技術,惠普做得出來?

可以這樣理解:惠普的 3D 列印噴射成型,跟沿用幾十年的紙張噴墨列印,本質上差不多,屬於同一科技樹的更新分枝。

「惠普過往 30 年在熱噴墨技術的積累,讓我們的 3D 列印技術起點很高。」惠普金屬 3D 列印事業部全球事業經理提姆‧韋伯(Tim Weber)說。「我們可在 3D 列印擁有比其他對手大兩倍的頁寬,比他們多 倍的噴嘴密度。」

不僅如此,據他介紹,惠普這麼多年專注於列印,積累了很多化學材料專利,這給他們很大的優勢:列印金屬時,可有效降低機器裡黏合劑的比例,進而降低成品重量。

▲ Metal Jet 約和成年男子一樣高。

「我們有這種技術優勢,於是做了些市場調查,最終決定集中在量產而非自訂化業務。」尼格羅表示。

▲ Metal Jet 的控制面板。

想要更大市場,惠普先要做「推銷員」

據惠普介紹,橫向來看,整個製造業價值 12 兆美元3D 列印有很大空間,而現在明顯占比還很小。垂直來看,每年僅汽車、工業和醫療業就能生產數十億個金屬零件,垂直領域蘊含很多機會。

技術準備好了,還需要市場接受。惠普開始向市場最重要的玩家推薦自己的技術,靠什麼吸引他們?當然是證明這種技術可幫助降低成本。

這就需要和兩類對手比較:其他 3D 列印技術提供商,以及傳統製造方式。

尼格羅表示,相較於其他 3D 列印技術,Metal Jet 可將工作效率提高 50 倍,同時降低成本。

尼格羅以汽車零件「指形從動滾輪」為例,「如果你使用金屬射出成型,單個零件成本是 2 美元;如果你使用光學切割,成本將遽增至 40~50 美元

根據惠普核算,用 Metal Jet 生產這個零件的成本能降到 2 美元,且會比射出成型的產品更輕。

老實講,用惠普印表機代替工廠用了十多年的車床,也不一定就能降低成本,還得看生產什麼零件。

「對一些特定零件,我們的技術成本比傳統方式更低。」在製造業,生產零件的成本一般來自三方面:材料粉末、機器成本及後期射出成型等工序。

尼格羅表示,企業工廠權衡是否採用 3D 印表機,不應該只計算量產成本,很重要的考慮在於,3D 印表機顯著降低了原型生產,即打樣成本。業界人士大多清楚,過去如果找工廠生產東西,打樣的價格最貴。

惠普開始和垂直業界的頂尖公司合作,推廣自家產品,進行客戶教育。

▲ 惠普已和福斯、GKNParmatech 等公司達成合作。

「我們的方法是,先和零件製造商、材料企業聯繫,告訴他們有新技術可幫助節省成本,並證明給他們看。然後,製造商再跟客戶介紹這種新的生產方式,拿到訂單。」

比如,惠普先找到世界最大零件製造商之一的 GKN,後者轉身聯絡自己的客戶,問他們是否願意訂購 3D 列印的零件,來代替傳統方式生產的零件。

透過這種方式,惠普還真得到不少大品牌背書,比如 GKN 的客戶福斯。

福斯技術規劃與發展主管馬丁‧歌德(Martin Goede)博士介紹,旗下一些車型的車鑰匙及個性名牌現已透過 3D 列印量產,計劃明年達成變速桿的 3D 列印量產,未來甚至有可能做到車身等核心部件 30% 由 3D 列印完成。

塑膠量產 3D 列印方面,惠普已和中國夥伴在中國展開合作。不過由於金屬列印目前剛全球首發,暫時還未公布金屬列印的中國合作夥伴,惠普表示,正和一些中國夥伴密切溝通。

尼格羅對情況並不擔憂:「現在一切剛起步,如果我們的判斷正確,將帶給製造業一次大顛覆。」

(本文由 PingWest 授權轉載;首圖來源:惠普

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