COVID-19如何加速3D打印跨行业采纳

数周间，COVID-19大流行颠覆全球生活，冲击随每日加剧。现代史上无出其右的迅猛与弥漫性中断，整体经济为遏制病毒蔓延戛然而止。社会被迫快速适应中断，多方转向长期因颠覆潜力被推崇的技术。

供应链中，增材制造（即3D打印）终迎来其高光时刻。

跨行业供应链因工厂停工限产遭重创，但无比医疗供应链紧绷：防护装备（口罩、手套）与救命设备（呼吸机）需求暴涨。医院将很快不堪重负，产能与物资逼近极限。面对空前挑战，增材制造介入填补缺口。

当供应商无法满足呼吸机阀门激增需求时，意大利北部重灾区布雷西亚一家医院转向增材制造。与本地企业Issinova、Lonati SpA、The FabLab紧密合作，医院在六小时内逆向工程出呼吸机阀门设计，现场3D打印新阀门，挽救生命。

数周来，全球3D打印机轰鸣支援医院。Formlabs、MatterHackers等供应商建立在线枢纽连接医院与愿共享3D打印机的客户。SmileDirectClub至大众汽车等企业志愿提供增材制造能力供应关键防护装备与呼吸机零件。同时，不断壮大的制造者在线社区分享CAD设计与创意应对疫情。

我个人支持的倡议之一是MasksOn，旨在为高风险场景临床医生提供5万个可复用可消毒面罩。该倡议将全脸呼吸管面罩转化为可复用面罩，利用3D打印批量生产医用级呼吸过滤适配器。（致力于COVID-19的3D打印社区资源与项目完整清单见此。）

增材制造社区在此危机中的响应令人振奋。但疫情揭示的，是全球化供应链深层脆弱性。组织被迫重思对遥远或海外供应商的依赖。

虽3D打印规模尚不足支持所有产品的本地化制造，但疫情响应早期结果指向充满希望的未来。疫情会成为供应链大规模转向增材制造的催化剂吗？

未来可能呈现：

按需、现场、即时制

供应链中断不限疫情。自然灾害、贸易政策、劳工罢工皆可中断物资流、延误关键作业。增材制造可按需打印零件、如布雷西亚医院所示现场打印，绕过海外生产与运输，缩短或消除运营中断。

设想深海钻井平台管线破裂。等待替换零件可能耗费数日，平台运营停摆、营收按下暂停键。有3D打印机，工程师可快速设计打印补偿夹钳，边等供应商发长期替换件边恢复生产。

布雷西亚为增材制造逆向工程呼吸机阀门的制造者现在面临医院原呼吸机阀门供应商潜在专利侵权诉讼。为缓解未来知识产权纠纷，制造商可许可设计给客户，让其本地打印替换件填补不可预见供应缺口。这反而为制造商驱动节省，因其"外包"了制造成本给客户。

非专家设计

布雷西亚3D打印呼吸机阀门展示：几乎无特定零件设计经验的工程师也能快速设计功能性方案并用增材制造创造。区别于其他制造技术，增材制造灵活性意味着工程师与设计师无需多年针对可制造性约束定制设计经验。

生成式设计（即AI辅助设计）将进一步赋能非专家设计师。当下软件可自动针对不同制造技术优化，缩短设计至制造周期。针对增材制造优化设计不仅对供应链有价值，更能解锁更优设计。

生成式AI运行数千次仿真寻找满足设计师所有目标与约束的最佳最高效设计，优化重量、强度、热性能、流体动力学等。多数结果涉及复杂有机几何体，区别于人类设计师倾向的刚性直线与多面体。事实证明，这些有机不规则形态最适合增材制造创造。

零件整合

生成式设计另一优势：整合由多组件构成的组件设计，随后用增材制造一体打印。而非分布式供应链采购零件再内部组装，整个组件可现场一体打印。

零件整合可为制造商驱动显著节省。区别于减材制造，增材制造仅用设计所需材料，减少浪费与材料成本。运输零件成本消除，装配成本降低（因零件减少）。

复杂组件整合对疫情期间短缺的关键救命设备尤具价值。已有工程师致力于新设计满足激增需求。CoVent-19挑战赛正众包开发创新快速部署呼吸机，提升医院应对呼吸困难患者洪流的能力。

Jesse Coors-Blankenship是PTC高级副总裁兼先进开发负责人。