增材制造能否解决供应链问题？

在过去的几年里，全球各地的公司都遇到了供应链问题，这表明全球大流行对大大小小的企业都产生了影响。除了消费需求激增之外，集装箱和码头工人短缺，空运能力下降，卡车司机短缺，导致港口拥堵。船只在岸上闲置了数天甚至数周——问题仍在继续。 2021年底和2022年初，集装箱船平均在美国港口停留7天。

这些供应链中断也导致制造延误。 2021 年 10 月，所有行业都经历了创纪录的原材料交货时间，而且情况并没有太大改善。例如，芯片制造商必须等待 18 个月才能获得关键设备，例如电子模块、镜头、阀门和泵。

增材制造可能会为供应链问题提供一些急需的缓解。在小批量生产、质量控制和材料成本方面，它可以提供多项优势，使其成为传统供应链的可行替代方案，并在动荡时期成为更可预测的资产。

为什么选择增材制造？

增材制造，通常称为 3D 打印，涉及直接逐层制造或打印零件，与机械加工等减材制造方法相反。这是一个准确、高度数字化的过程，需要的工具和设置要少得多，无需模具、模板和专用切削工具。

与传统制造方法相比，增材制造技术具有以下优势：

更快的交货时间

增材制造允许更快的原型设计和小批量生产，帮助公司加速设计迭代和产品验证过程，从而更快地将产品推向市场。例如，为应对 COVID-19，我们开发了一种面罩，该面罩最初是使用增材制造生产的，但为了应对不断增长的需求，后来转向注塑成型以实现规模化生产。

此外，由于不需要工具，您可以在几小时或几天内打印最终使用的零件，而不是像注塑成型那样花费数周或数月的时间来设置与设计和制造工具（如模具）相关的设置。从本质上讲，您可以在最终设计完成并且打印机可用后立即开始生产运行。

提高灵活性和敏捷性

3D 打印机使公司能够按需打印零件，提供令人难以置信的灵活性和敏捷性。公司不仅可以使用 3D 打印技术快速、廉价地创建定制产品，而且随着需求的变化，他们还可以轻松地生产或多或少的产品。

在通过注塑成型提高产量的同时，发布后的设计更改可能意味着要等待数周或数月才能创建另一种工具。随着工具的消除，3D 打印使公司能够快速换档。例如，在大流行的早期阶段，当需求动态增长时，惠普打印了超过 230 万个医疗部件，包括鼻拭子、个人防护设备和呼吸机部件。如果他们使用注塑成型，他们将需要设计和制造模具，这可能需要几个月的时间。

去中心化生产

使用 3D 打印技术还将使公司能够分散生产。公司无需在单一地点生产商品并在全球范围内运输，而是可以在其使用点附近或在其使用点生产商品。分布式生产可以大大缩短供应链，消除许多潜在的瓶颈并加快产品的上市时间，因此 52% 的公司考虑在 2021 年进行本地化生产也就不足为奇了。

通过在离最终目的地更近的地方制造产品，公司可以避开与进口产品相关的许多传统问题，从港口堵塞造成的延误到 COVID-19 封锁，再到贸易战导致的价格和关税迅速上涨。转向添加剂技术和分散式生产系统还可以帮助公司更快地将产品送到消费者手中，避免长途运输成本，并减少与运输相关的温室气体排放。

降低仓储成本

3D 打印机允许公司按需制造商品，这意味着您可以生产所需的确切数量的零件，然后将它们直接运送给您的客户，从而更完美地匹配供需。您无需购买或租用仓库，而是可以依靠数字库存并在客户提交订单时生产零件。

由于仓库空置率仅为 3.6%，而且随着越来越多的公司将制造业务转移到岸上并使其供应链多样化，需求可能只会增加，因此按需打印和转移到数字仓库而不是存储实物库存有助于节省大量资金。

将增材制造纳入生产周期能否避免未来的中断？

虽然大多数公司认为是时候采取行动避免未来的供应链中断，但很难确定要采取哪些措施。对于那些已经改变策略的人来说，许多人都依赖于短期措施。事实上，在接受 AlixPartners 调查的 3,000 名首席执行官中，只有不到一半采取了长期缓解供应链中断的行动。

将增材制造纳入生产周期可以帮助公司减轻或避免未来的供应链中断。毕竟，增材制造支持分散制造，并允许更简单的供应链和更高的灵活性和敏捷性。公司可以在离目的地更近的地方生产产品，从而有可能避免严重的港口拥堵等供应链瓶颈。添加剂使公司能够生产所需的确切数量，从而在分发给客户之前减少多余的货物运往仓库。

用增材制造供应链取代传统供应链有哪些风险？

鉴于增材制造的诸多好处，2020 年全球 3D 打印产品和服务市场约为 126 亿美元，并且随着越来越多的公司重建更短或更灵活的增材供应链，未来几年将继续增长也就不足为奇了。但是，从事设计或从事注塑成型或 CNC 加工的人可能难以转向这些新的颠覆性工艺。

人们在 3D 打印过程中遇到的常见问题包括翘曲、裂缝、层间附着力差和零件故障。值得庆幸的是，制造设备和材料领域的技术进步使这些问题变得更小、更不频繁，以及工程师在从设计到制造的整个生命周期中工作。例如，在熔融沉积建模 (FDM) 中，层移、拉丝、欠挤压和过度挤压是可能的，但经验丰富的工程师和制造技术人员正在不断开发解决方案以提高零件质量。其他添加剂技术（SLA、SLS 等）的类似工艺进步已使更多应用成为可能。然而，这些进步需要拥有知识和专业知识的 3D 打印合作伙伴来开发和使用这些新工艺。

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