大流行正在加速向 3-D 打印的转变

在几周的时间里，COVID-19 大流行颠覆了世界各地的生活，其影响与日俱增。这种破坏的迅速性和普遍性在现代历史上是无与伦比的，因为整个经济体都在努力遏制病毒的传播。社会被迫迅速适应这种颠覆，在许多情况下，他们转而采用长期以来因自身具有颠覆性潜力而备受赞誉的技术。

在供应链中，增材制造（也称为 3D 打印）终于迎来了它的时刻。

由于工厂关闭或限制生产，各行各业的供应链都受到了沉重打击。然而，没有比医疗供应链更紧张的了，因为对口罩和手套等防护设备以及呼吸机等关键救生设备的需求激增。医院可能很快就会不堪重负，容量和供应都将达到极限。面对这一前所未有的挑战，增材制造填补了空白。

当供应商无法满足对救生呼吸器阀门的激增需求时，位于意大利北部受灾最严重的地区之一布雷西亚的一家医院转向了增材制造。通过与当地公司 Issinova、Lonati SpA 和 FabLab 密切合作，医院能够对呼吸机阀门设计进行逆向工程。在六个小时内，它就在现场 3D 打印了新阀门，挽救了生命。

从那以后的几周里，世界各地的 3D 打印机一直在嗡嗡作响，以保证医院的供应。 Formlabs 和 MatterHackers 等供应商已经建立了在线中心，将医院与愿意共享其 3D 打印机的客户联系起来。从 SmileDirectClub 到大众汽车，公司都自愿提供增材制造能力，以提供关键的防护设备和呼吸机零件。与此同时，越来越多的在线创客社区正在分享 CAD 设计和想法，以应对大流行。

我个人支持的其中一项举措是 MasksOn，旨在为高风险环境中的临床医生提供 50,000 个可重复使用和可消毒的口罩。该计划正在将全面罩呼吸管面罩转变为可重复使用的面罩，使用 3D 打印批量生产医用级呼吸过滤器适配器。 （可在此处找到专用于 COVID-19 大流行的 3D 打印社区资源和项目的完整列表。）

增材制造界在这场危机中的反应令人鼓舞。然而，大流行揭示了全球化供应链的潜在脆弱性。组织被迫重新考虑他们对远程或海外供应商的依赖。

尽管 3D 打印还不能大规模地支持所有东西的本地化制造，但大流行应对的早期结果预示着一个充满希望的未来。大流行是否会成为供应链中广泛转向增材制造的催化剂？

这就是未来可能发生的事情：

按需、现场和及时

供应链中断不仅限于流行病。自然灾害、贸易政策和罢工都可能中断供应流，延迟关键操作。增材制造可以通过按需打印零件来填补这一空白，正如布雷西亚医院所展示的那样，现场打印。反过来，可以通过规避海外生产和运输来缩短或消除运营中断。

考虑深海石油钻井平台上的管道破裂。等待更换零件可能需要数天时间，使钻井平台的操作闲置并搁置收入。借助 3D 打印机，钻机上的工程师可以快速设计和打印膜片钳，然后在等待供应商运送长期替代品的同时恢复泵送。

在布雷西亚，为增材制造对呼吸机阀门进行逆向工程的制造商现在正面临医院最初的呼吸机阀门供应商就专利侵权提起的潜在诉讼。为了缓解未来的知识产权纠纷，制造商可以将他们的设计授权给客户，这样他们就可以在本地打印替换零件，以填补无法预见的供应缺口。这反过来又会为制造商节省开支，因为他们将制造成本“外包”给客户。

非专家设计

正如布雷西亚的 3D 打印呼吸机阀门所示，几乎没有设计特定零件经验的工程师可以快速设计功能设计并通过增材制造进行创建。与其他制造技术不同，增材制造的灵活性意味着工程师和设计师不需要多年的经验来根据可制造性的限制来定制他们的设计。

Additive 对缺乏经验的设计师的授权将通过生成式设计（也称为 AI 辅助设计）进一步发挥作用。今天的软件可以针对不同的制造技术自动优化，缩短设计和制造之间的时间。优化增材制造的设计不仅对供应链的影响特别有价值，还因为它可以解锁更好的设计。

生成式 AI 运行数千次模拟，以找到满足设计师所有目标和约束的最佳和最有效的设计，优化重量、强度、热性能和流体动力学等方面。在大多数情况下，结果涉及复杂的有机几何图形，这与人类设计师所趋向的刚性直线和多面体不同。事实证明，增材制造可以最有效地创造这些有机的、不规则的形式。

零件整合

衍生式设计的另一个优势是能够整合由多个组件组成的组件的设计，然后可以通过增材制造进行打印。整个组件可以在现场打印，而不是在内部建立零件和组装的分布式供应链。

零件整合可以为制造商带来显着的节省。与减材制造相比，增材制造仅使用设计所需的材料，从而减少浪费和材料成本。也消除了运输零件的成本，降低了组装成本，因为要组装的零件更少。

对于一些在大流行期间供不应求的关键救生设备，复杂组件的整合可能特别有价值。已经有工程师致力于新设计以满足激增的需求。 CoVent-19 挑战是众包努力，以开发创新的、可快速部署的呼吸机，以提高医院管理大量呼吸困难患者的能力。

Jesse Coors-Blankenship 是高级开发高级副总裁 PTC .