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(lǐng)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(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(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)大學數(shù)字化增材制造攜手通過他們在增材制造技術(shù)領(lǐng)域多年的經(jīng)驗來支持該項目。IDAM的目標是推動“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(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(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(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(shè)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(jié)構(gòu)，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(shù)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(shù)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(shè)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(gòu)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(guān)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(guān)的工業(yè)標準，制定與行業(yè)相關(guān)的質(zhì)量特征要求。只有通過這種跨學科合作，IDAM項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，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(lǐng)域的兩大技術(shù)：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(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(shù)來說，要進入到產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)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(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(shù)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(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(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)的特點，針對更高的設(shè)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(jié)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(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)結(jié)合GKN的材料，保時捷實現(xiàn)了差速器的獨特設(shè)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(lǐng)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(shè)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(shù)，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(shù)，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(guān)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(shù)，如果在發(fā)展過程中脫離了設(shè)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(jié)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(guān)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。