李開復(fù)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(huì)到來的期盼，5年復(fù)5年，直到深度學(xué)習(xí)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(huì)在各個(gè)領(lǐng)域取代人工，顛覆勞動(dòng)力市場，對(duì)人們產(chǎn)生深刻的社會(huì)心理影響。

     其實(shí)3D打印的發(fā)展也是經(jīng)歷了太多的“再過5年”才會(huì)到來的期盼，本期，我們不討論是否還需要“再過5年”，3D科學(xué)谷與谷友一起來感受一個(gè)歷史性的時(shí)刻：由寶馬牽頭的IDAM聯(lián)合計(jì)劃，并體會(huì)這個(gè)項(xiàng)目將要對(duì)3D打印產(chǎn)業(yè)化帶來的深遠(yuǎn)影響。

圖片：粉末床金屬3D打印技術(shù)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(qiáng)國地位

IDAM聯(lián)合項(xiàng)目是一個(gè)具有深遠(yuǎn)意義的開始：2019年3月27日，IDAM聯(lián)合項(xiàng)目在慕尼黑舉行了啟動(dòng)會(huì)議，旨在為增材制造業(yè)進(jìn)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(dòng)的BMBF項(xiàng)目IDAM聯(lián)盟，來源Fraunhofer

     具體而言，項(xiàng)目合作伙伴 – 包括中小企業(yè)，大型公司和研究機(jī)構(gòu) – 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(dòng)化系列工藝中。這其中，亞琛弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所ILT和亞琛工業(yè)大學(xué)數(shù)字化增材制造攜手通過他們?cè)谠霾闹圃旒夹g(shù)領(lǐng)域多年的經(jīng)驗(yàn)來支持該項(xiàng)目。IDAM的目標(biāo)是推動(dòng)“汽車領(lǐng)域的增材制造（AM）技術(shù)的工業(yè)化和數(shù)字化”。在這個(gè)項(xiàng)目中，12個(gè)項(xiàng)目合作伙伴正在為可持續(xù)地加強(qiáng)德國的技術(shù)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(qiáng)國地位奠定重要基石。

具體來說IDAM計(jì)劃包括如下方向性的目標(biāo)：

- 每年至少增加50,000個(gè)系列零件的增材制造

     金屬3D打印正在兩個(gè)地方實(shí)施：寶馬集團(tuán)在慕尼黑的增材制造中心和汽車零件解決方案供應(yīng)商GKN在波恩的工廠。在那里，IDAM團(tuán)隊(duì)正在將增材制造技術(shù)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(gè)別備品備件。不久的未來，應(yīng)該計(jì)劃每年3D打印至少50,000個(gè)批量生產(chǎn)的零部件和10,000多個(gè)零件和備件。

- 生產(chǎn)線的模塊化設(shè)置

    GKN波恩和寶馬慕尼黑的這兩家工廠正在建設(shè)兩條模塊化和幾乎完全自動(dòng)化的3D打印-增材制造生產(chǎn)線。正如3D科學(xué)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(jìn)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(shè)計(jì)到零件3D打印制造一直到后處理的整個(gè)過程。由于生產(chǎn)線的模塊化結(jié)構(gòu)，必要時(shí)可以升級(jí)換代，各個(gè)模塊可以適應(yīng)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(xiàng)目合作伙伴計(jì)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(shí)，3D打印金屬零部件的單位成本應(yīng)該減半。

- 跨學(xué)科合作作為技術(shù)推動(dòng)者

     項(xiàng)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(shù)支持。除此之外，這些企業(yè)還接管各個(gè)工藝步驟之間接口的自動(dòng)化解決方案，作為項(xiàng)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(shè)施。其他模塊化工藝組件，如粉末處理，監(jiān)控和自動(dòng)化后處理，也由中小企業(yè)開發(fā)。項(xiàng)目聯(lián)盟中的研究機(jī)構(gòu)正在承擔(dān)過程控制，數(shù)字雙胞胎和前饋控制等任務(wù)。由于項(xiàng)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(guān)模塊可以在大型企業(yè)的真實(shí)條件和大規(guī)模的增材制造生產(chǎn)線中使用。此外，項(xiàng)目聯(lián)盟將制定相關(guān)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定與行業(yè)相關(guān)的質(zhì)量特征要求。只有通過這種跨學(xué)科合作，IDAM項(xiàng)目才能全面確立汽車制造領(lǐng)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(xué)，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(fēng)而是有備而來

     金屬3D打印領(lǐng)域的兩大技術(shù)：binder jetting, SLM都將對(duì)汽車行業(yè)發(fā)生深遠(yuǎn)影響。尤其是binder jetting粘結(jié)劑噴射技術(shù)，將粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)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(xiàng)技術(shù)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(xiàng)目無疑劍指SLM選區(qū)金屬熔化技術(shù)在汽車領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。這并非空穴來風(fēng)，而是有備而來，IDAM聯(lián)合項(xiàng)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(shù)來說，要進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的一大瓶頸是效率與成本，當(dāng)前3D打印的產(chǎn)品價(jià)格中高達(dá)70%的成本來自設(shè)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(xué)谷的市場觀察，IDAM聯(lián)合項(xiàng)目的成員之一Fraunhofer的增材制造未來-futureAM項(xiàng)目正是為了加速3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

目標(biāo)10倍的飛躍，F(xiàn)raunhofer發(fā)起的futureAM未來增材制造項(xiàng)目，于2018年就在亞琛建立了一個(gè)新的SLM實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有1000 mm x 800 mm x 500 mm的有效可用構(gòu)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(shù)層面的突破，該項(xiàng)目的研究平臺(tái)一直在開發(fā)數(shù)字流程鏈，通過可擴(kuò)展的，強(qiáng)大的增材制造系統(tǒng)技術(shù)和自動(dòng)化流程以及量身定制的增材制造材料來提升3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化潛能。

另外一家IDAM聯(lián)合項(xiàng)目的成員企業(yè)GKN與保時(shí)捷正在通過金屬3D打印開發(fā)新型電子驅(qū)動(dòng)動(dòng)力總成的新應(yīng)用。

圖片：這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的差速器殼體由GKN和保時(shí)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(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的典型應(yīng)用之一。

     GKN根據(jù)粉末床金屬熔化SLM增材制造技術(shù)的特點(diǎn)，針對(duì)更高的設(shè)計(jì)自由度、更高效、更集成的動(dòng)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(fù)載，并結(jié)合3D打印所實(shí)現(xiàn)的功能集成進(jìn)一步減輕重量。保時(shí)捷工程部門正在研究如何在其電子驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中實(shí)施新材料。采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)結(jié)合GKN的材料，保時(shí)捷實(shí)現(xiàn)了差速器的獨(dú)特設(shè)計(jì)（包括齒圈），通過這種齒輪減重和剛性形狀的組合，實(shí)現(xiàn)了更高效的傳動(dòng)。而GKN對(duì)3D打印進(jìn)入汽車領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化努力是上升到集團(tuán)戰(zhàn)略層面上的，2017年GKN就在牛津郡阿賓登開設(shè)了一個(gè)創(chuàng)新中心，致力于為GKN的汽車業(yè)務(wù)開發(fā)先進(jìn)制造技術(shù)，包括定制化的3D打印零部件、電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、復(fù)合材料等。

    反觀這時(shí)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(shù)，這真的是毫無意義。面對(duì)無需“再過5年”的下一個(gè)5年，國際上迅猛的發(fā)展之勢(shì)，國內(nèi)將如何應(yīng)對(duì)？何以應(yīng)對(duì)？當(dāng)國內(nèi)關(guān)于3D打印的發(fā)展不斷響起消極的質(zhì)疑之聲的時(shí)候，或許是時(shí)候停止了?；蛟S是時(shí)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(jī)會(huì)，一個(gè)比較致命的原因是我們的文化過于擅長“單打獨(dú)斗”，而3D打印作為多學(xué)科交叉技術(shù)，如果在發(fā)展過程中脫離了設(shè)備、材料、軟件、應(yīng)用端的緊密合作，這無疑是緣木求魚，導(dǎo)致越“努力”離目標(biāo)“越遠(yuǎn)”的結(jié)果。

     如KK在《新經(jīng)濟(jì)新規(guī)則》中指出的，在新經(jīng)濟(jì)波濤洶涌，快速變化的環(huán)境中，只有反應(yīng)敏捷、順應(yīng)變化、行動(dòng)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(duì)于應(yīng)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(guān)注外部資源對(duì)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。