John Barnes访谈：增材制造的未来与人才培养

增材制造对专业技能和专业知识的需求对技术采用至关重要。由于学习曲线陡峭、时间投入大，掌握增材原理颇具挑战。总部位于美国的咨询公司The Barnes Group Advisors (TBGA) 致力于解决这一问题。

TBGA成立于2017年，坐落于匹兹堡，帮助企业制定战略、解决增材制造工业化挑战，提供咨询服务和定制培训项目。

本次访谈中，我们与创始人兼董事总经理John Barnes深入探讨：为何人才发展驱动行业增长，以及充分释放增材制造潜力需要什么条件。

能介绍一下The Barnes Group Advisors及其服务吗？

两年前，针对增材制造的快速工业化，我们创立了TBGA。团队具备工程背景，曾主导跨行业的认证与合格工作。例如在Arconic时期，我们完成了空客A350首个钛合金系列生产零件的认证。

如今团队已达13人，多人曾任高管职务，包括我——前Arconic副总裁。Laura Ely曾任GKN Aerospace技术主管，现领导我们的ADDvisor®服务。

我们的专长在于连接技术需求与战略目标，将工程需求转化为业务相关的解决方案。我们评估客户在供应链中的定位，建议如何参与或采用增材制造。

我们还应客户需求开发了培训项目。某客户启动大规模增材业务，急需懂增材设计的工程师。缺乏该知识导致财务目标无法达成，于是我们打造了基于需求的课程体系。

客户常面临成熟产品但原设计师已离岗的情况。我们的角色不是推销增材制造，而是帮助他们制造更好、更实惠的零件。以需求为先的方法简化了转型路径。

您是如何涉足增材制造领域的？

我早年在现Honeywell Aircraft Engines任职，参与Sandia国家实验室与其他九家公司的联合项目。该项目衍生出Optomec，成为采用粉末原料定向能量沉积的先驱。

随后我进入洛克希德·马丁“臭鼬工厂”，领导制造探索与开发。我们探索聚合物、片材叠层、定向能量和粉末床系统，深入研究金属粉末。

在澳大利亚国家科学机构CSIRO，我主导高性能金属项目。我们建立了Lab 22创新设施，让中小企业接触多种增材技术，解决小微企业的资金门槛。

2015年回美后，我加入RTI International Metals——后被Alcoa收购并更名为Arconic。钛产量趋于平稳，CEO投资下游能力，含德州增材制造设施。我领导先进制造研发，最终拿下空客A350钛合金认证项目。

“制造飞机零件是硬仗。从原型到制造，需要大量文书工作和特殊工艺认证。”

航空航天国防领域增材制造现状如何？关键挑战是什么？

增材制造是颠覆性技术，需长期投入才能获益。人才发展至关重要——设计师必须建立增材中心思维，摆脱减材思维定势。这种转变对成本性能和快速创新必不可少。

尽管航天、国防和医疗领域向来规避风险，却是增材制造的领跑采用者。进展令人鼓舞，但人才缺口仍是最大障碍。企业需要真正理解增材技术的工程师、管理者和高管，以制定可行战略。

“人才发展是行业增长的枢纽。”

为何面向增材制造的设计如此关键？

没有增材中心设计，成本性能优势将化为乌有。工程师仅在技术带来明确成本节约时才采纳新工艺。在增材制造中，重量驱动成本：零件越重，构建时间越长、材料消耗越大。因此设计决策直接影响生产成本和可行性。

“你无法控制设备或材料价格，但能控制设计。设计决定构建时间、后处理，最终决定成本。”

我们的培训聚焦增材制造成本驱动因素，帮助工程师规避隐性成本、达成财务目标。

增材制造技能缺口如何弥合？

资源逐年扩充，含在线课程。例如，TBGA与普渡大学合作提供在线证书，设工程师、管理者和高管三个方向，无需工程学位。MIT也提供在线课程，拓宽了受众面。

高质量、可远程访问的教育让全球专业人士从零基础进阶至中级。这种普及吸引年轻人才投身制造——让增材制造成为极具吸引力的职业路径。

行业正转向最终零件制造。这意味着什么？需要什么条件？

我们见证从新闻噱头向主流生产案例的转变。这需要严格规格、供应链协同和行业合作。

一级、二级供应商及小型机加工厂正在提问：“何时采用增材制造才合适？”

我们的“四透镜”框架——设备、材料、数字空间、人员——结合TBGA增材制造成熟度模型，引导组织沿五级路径从原型走向全生产。

第0、1级聚焦原型和工装，技能要求较低。向第2、3级迈进时，零件替换和整合需要高阶设计、风险管理和供应链集成。达到第4级——纯增材零件——则要求健全培训和过程控制。

多数企业擅长第0、1级，但在尝试替换时遭遇挑战。实现增材零件商业案例往往需要文化变革和风险容忍度。

哪些增材制造发展令您振奋？

科学进步加速——工艺理解深化，设备更快更可靠。材料创新，特别是聚合物和金属，拓展了设计自由度。

“作为材料工程师，我看到聚合物和金属都蕴藏巨大潜力。设计师和材料科学家有机会大展拳脚。”

后处理在进化，现有设备经改造适配增材制造。软件也在进步：新设计工具、MES和工作流系统简化生产和质量保证。

第二代光聚合技术带来新机遇，由初创企业和创新路径驱动。

MES和工作流软件如何助力增材制造工业化？

MES和工作流工具管理风险、优化库存、保护知识产权。在航空航天、医疗等高度监管领域，此类系统对维持质量和安全标准至关重要。

它们实现3D打印文件的精准追踪，确保使用正确设计，便于质量保证。也为独特增材工艺创造变现路径。

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