李開復老師曾提到人工智能的發(fā)展道路經(jīng)歷了炒作期，寒冬期，冷凍期，蘇醒期，回暖期一樣，人工智能發(fā)展的路上有著太多的“再過5年”才會到來的期盼，5年復5年，直到深度學習在最近幾年才有了長足發(fā)展，這場革命才終于到來。人工智能會在各個領域取代人工，顛覆勞動力市場，對人們產(chǎn)生深刻的社會心理影響。

     其實3D打印的發(fā)展也是經(jīng)歷了太多的“再過5年”才會到來的期盼，本期，我們不討論是否還需要“再過5年”，3D科學谷與谷友一起來感受一個歷史性的時刻：由寶馬牽頭的IDAM聯(lián)合計劃，并體會這個項目將要對3D打印產(chǎn)業(yè)化帶來的深遠影響。

圖片：粉末床金屬3D打印技術制造的輕量化支架

奠定第四次工業(yè)革命中德國的制造強國地位

IDAM聯(lián)合項目是一個具有深遠意義的開始：2019年3月27日，IDAM聯(lián)合項目在慕尼黑舉行了啟動會議，旨在為增材制造業(yè)進入汽車系列生產(chǎn)鋪平道路。

圖片：2019年3月27日在慕尼黑啟動的BMBF項目IDAM聯(lián)盟，來源Fraunhofer

     具體而言，項目合作伙伴 – 包括中小企業(yè)，大型公司和研究機構 – 將首次共同努力以將金屬3D打印轉(zhuǎn)移到汽車行業(yè)的工業(yè)化和高度自動化系列工藝中。這其中，亞琛弗勞恩霍夫激光技術研究所ILT和亞琛工業(yè)大學數(shù)字化增材制造攜手通過他們在增材制造技術領域多年的經(jīng)驗來支持該項目。IDAM的目標是推動“汽車領域的增材制造（AM）技術的工業(yè)化和數(shù)字化”。在這個項目中，12個項目合作伙伴正在為可持續(xù)地加強德國的技術先鋒地位做出持續(xù)努力，并為德國在下一次工業(yè)革命中的制造強國地位奠定重要基石。

具體來說IDAM計劃包括如下方向性的目標：

- 每年至少增加50,000個系列零件的增材制造

     金屬3D打印正在兩個地方實施：寶馬集團在慕尼黑的增材制造中心和汽車零件解決方案供應商GKN在波恩的工廠。在那里，IDAM團隊正在將增材制造技術向符合特定要求的方向努力，以生產(chǎn)質(zhì)量一致的零件以及基于特定組件的個別備品備件。不久的未來，應該計劃每年3D打印至少50,000個批量生產(chǎn)的零部件和10,000多個零件和備件。

- 生產(chǎn)線的模塊化設置

    GKN波恩和寶馬慕尼黑的這兩家工廠正在建設兩條模塊化和幾乎完全自動化的3D打印-增材制造生產(chǎn)線。正如3D科學谷在《3D打印與工業(yè)制造》一書中所提到的，3D打印只是制造的一環(huán)，將與其他工藝充分融合在一起，無縫銜接在制造流程環(huán)節(jié)中，將是3D打印進入制造業(yè)產(chǎn)業(yè)化的主旋律。這兩家工廠涵蓋了從數(shù)字化設計到零件3D打印制造一直到后處理的整個過程。由于生產(chǎn)線的模塊化結構，必要時可以升級換代，各個模塊可以適應不同的生產(chǎn)要求，此外，可以靈活地控制工藝步驟。通過綜合考慮融入汽車生產(chǎn)線的要求，項目合作伙伴計劃將流程鏈中的手工部分從目前的約35％減少到不到5％。與此同時，3D打印金屬零部件的單位成本應該減半。

- 跨學科合作作為技術推動者

     項目聯(lián)盟中包括一些中小企業(yè)，這些企業(yè)提供連接3D打印生產(chǎn)線模塊的前沿技術支持。除此之外，這些企業(yè)還接管各個工藝步驟之間接口的自動化解決方案，作為項目的一部分，還開發(fā)用于金屬3D打印的系列就緒和模塊化生產(chǎn)設施。其他模塊化工藝組件，如粉末處理，監(jiān)控和自動化后處理，也由中小企業(yè)開發(fā)。項目聯(lián)盟中的研究機構正在承擔過程控制，數(shù)字雙胞胎和前饋控制等任務。由于項目聯(lián)盟中包含大型工業(yè)制造企業(yè)，這些開發(fā)出來的相關模塊可以在大型企業(yè)的真實條件和大規(guī)模的增材制造生產(chǎn)線中使用。此外，項目聯(lián)盟將制定相關的工業(yè)標準，制定與行業(yè)相關的質(zhì)量特征要求。只有通過這種跨學科合作，IDAM項目才能全面確立汽車制造領域所涉及的金屬3D打印如何融入到汽車的產(chǎn)線中。

    除了寶馬、Fraunhofer和亞琛工業(yè)大學，其他合作伙伴包括Aconity GmbH，Herzogenrath，Concept Reply GmbH，GKN粉末冶金，Radevormwald Myrenne GmbH，Intec GmbH，Kinexon Industries GmbH，Schinz Spezialmaschinenbau GmbH，Volkmann GmbH。

并非空穴來風而是有備而來

     金屬3D打印領域的兩大技術：binder jetting, SLM都將對汽車行業(yè)發(fā)生深遠影響。尤其是binder jetting粘結劑噴射技術，將粘結劑噴射金屬3D打印技術將使得我們所熟悉的汽車金屬零件制造被全方面改寫，以后很多汽車行業(yè)的金屬零件都可以通過這項技術變得更加功能集成，外觀更加輕巧。而寶馬所牽頭的IDAM聯(lián)合項目無疑劍指SLM選區(qū)金屬熔化技術在汽車領域的產(chǎn)業(yè)化應用。這并非空穴來風，而是有備而來，IDAM聯(lián)合項目的成員已經(jīng)“囤積”了大量的前期開發(fā)工作。

就SLM選區(qū)激光熔化金屬3D打印技術來說，要進入到產(chǎn)業(yè)化領域的一大瓶頸是效率與成本，當前3D打印的產(chǎn)品價格中高達70%的成本來自設備成本，而材料也占據(jù)了30%的成本。而在傳統(tǒng)制造工藝中，材料成本不超過產(chǎn)品成本的3%。而在效率提升方面，市場的需求在呼喚帶來加工效率飛躍性質(zhì)的突破，而根據(jù)3D科學谷的市場觀察，IDAM聯(lián)合項目的成員之一Fraunhofer的增材制造未來-futureAM項目正是為了加速3D打印技術的產(chǎn)業(yè)化進程。

目標10倍的飛躍，F(xiàn)raunhofer發(fā)起的futureAM未來增材制造項目，于2018年就在亞琛建立了一個新的SLM實驗室系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有1000 mm x 800 mm x 500 mm的有效可用構建體積，能夠快速制造大型金屬部件，并且工藝可靠性高。不僅尋求制造技術層面的突破，該項目的研究平臺一直在開發(fā)數(shù)字流程鏈，通過可擴展的，強大的增材制造系統(tǒng)技術和自動化流程以及量身定制的增材制造材料來提升3D打印技術的產(chǎn)業(yè)化潛能。

另外一家IDAM聯(lián)合項目的成員企業(yè)GKN與保時捷正在通過金屬3D打印開發(fā)新型電子驅(qū)動動力總成的新應用。

圖片：這種結構優(yōu)化的差速器殼體由GKN和保時捷工程公司聯(lián)合開發(fā)，是金屬增材制造在不斷發(fā)展的新型電動驅(qū)動動力系統(tǒng)的典型應用之一。

     GKN根據(jù)粉末床金屬熔化SLM增材制造技術的特點，針對更高的設計自由度、更高效、更集成的動力系統(tǒng)開發(fā)了特定的鋼材料，這種鋼材料能夠承受高磨損和負載，并結合3D打印所實現(xiàn)的功能集成進一步減輕重量。保時捷工程部門正在研究如何在其電子驅(qū)動動力系統(tǒng)中實施新材料。采用結構優(yōu)化技術結合GKN的材料，保時捷實現(xiàn)了差速器的獨特設計（包括齒圈），通過這種齒輪減重和剛性形狀的組合，實現(xiàn)了更高效的傳動。而GKN對3D打印進入汽車領域的產(chǎn)業(yè)化努力是上升到集團戰(zhàn)略層面上的，2017年GKN就在牛津郡阿賓登開設了一個創(chuàng)新中心，致力于為GKN的汽車業(yè)務開發(fā)先進制造技術，包括定制化的3D打印零部件、電動傳動系統(tǒng)、復合材料等。

    反觀這時候，部分國內(nèi)企業(yè)還在積極的開發(fā)第一代的SLM選區(qū)金屬熔化技術，這真的是毫無意義。面對無需“再過5年”的下一個5年，國際上迅猛的發(fā)展之勢，國內(nèi)將如何應對？何以應對？當國內(nèi)關于3D打印的發(fā)展不斷響起消極的質(zhì)疑之聲的時候，或許是時候停止了?；蛟S是時候正視國內(nèi)上下游生態(tài)圈的合作精神了。不是市場沒有給予機會，一個比較致命的原因是我們的文化過于擅長“單打獨斗”，而3D打印作為多學科交叉技術，如果在發(fā)展過程中脫離了設備、材料、軟件、應用端的緊密合作，這無疑是緣木求魚，導致越“努力”離目標“越遠”的結果。

     如KK在《新經(jīng)濟新規(guī)則》中指出的，在新經(jīng)濟波濤洶涌，快速變化的環(huán)境中，只有反應敏捷、順應變化、行動快速的公司才能成功?？焖僮呦蛐侣吠窘鉀Q一半問題，快速放棄舊成功解決另外重要的一半。而對于應用端企業(yè)來說，不管是汽車整車制造商還是汽車零部件制造商，可以采取一種更為積極開放的心態(tài)，他山之石可以攻玉，關注外部資源對企業(yè)引入3D打印產(chǎn)業(yè)化的加速作用。在這方面，我們可以清晰的看到寶馬、福特、通用汽車、康明斯已經(jīng)在路上了。