現(xiàn)在說這個(gè)可能為時(shí)太早，但是3D打印可能會(huì)重塑一些傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈。3D打印的使用正在變得廣泛，并且運(yùn)輸業(yè)也正在注意它。
3D打印的廣泛應(yīng)用將影響運(yùn)輸業(yè)
與傳統(tǒng)制造業(yè)的切、割、削、刨、雕、刻等“減材”加工方式不同，3D打印是不斷堆砌的“增材”加工,所以又稱為“增材制造業(yè)”（AM）。因此，“3D打印”和“增材制造”這兩個(gè)術(shù)語可以互換。3D打印機(jī)“打印”出的金屬或塑料塊鑄造,建立塑料或金屬薄層,薄層可以細(xì)分到人類頭發(fā)絲的直徑,從而做出一個(gè)個(gè)物體。
由美國(guó)聯(lián)合包裹公司（UPS）所做的一個(gè)高科技經(jīng)營(yíng)者的調(diào)查顯示，4%的企業(yè)在使用這項(xiàng)技術(shù)，12%的企業(yè)在試驗(yàn)這項(xiàng)技術(shù)。
在那些使用3D打印機(jī)的公司中，75%的公司將3D技術(shù)部署在設(shè)計(jì)程序中，55%的公司用在樣品中，34%的公司用在成品中，24%的公司用在生產(chǎn)備品中。
被很多人視作增材制造“圣經(jīng)”的《沃勒斯報(bào)告》（Wohlers Repor）已出版到第二十版。據(jù)該報(bào)告稱，這個(gè)生意在過去五年中翻了兩番，達(dá)到了大概全球41億美元，這些都是直接與3D打印有關(guān)的產(chǎn)品和服務(wù)。
據(jù)另一家研究公司科納仕（Canalys）估計(jì)，2017年3D打印機(jī)的全球市場(chǎng)市值為102億美元，比2016年的69億美元成長(zhǎng)了48%，2019年將達(dá)到210億美元，這些數(shù)據(jù)都包括材料和服務(wù)。
領(lǐng)導(dǎo)UL (Underwriting Laboratories)，承保實(shí)驗(yàn)室)的3D打印技術(shù)開發(fā)工程師保羅·貝茨說，他的公司和許多業(yè)內(nèi)專家都覺得增材制造行業(yè)在接下來的幾年里的整體年均成長(zhǎng)率將在30 %-40%之間，在2023年達(dá)到約800億美元。
貝茨說：“我們認(rèn)為所有行業(yè)都對(duì)3D打印技術(shù)產(chǎn)生興趣。航空航天、汽車、醫(yī)療、消費(fèi)產(chǎn)品是早期采用這項(xiàng)技術(shù)的一些行業(yè)。大多數(shù)關(guān)鍵的制造商在過去的20年一直將它用作試生產(chǎn)和原型。大規(guī)模定制的可能性對(duì)所有片段的制造業(yè)的影響是肯定的。”
沃勒斯聯(lián)合公司總裁兼首席顧問泰利·沃勒斯說：“我們估計(jì)增材制造行業(yè)的市值在未來五年里將翻兩番。我們真的沒有看到任何會(huì)減緩這項(xiàng)技術(shù)成長(zhǎng)的因素。這是一個(gè)全新的行業(yè)。自1988年以來，就獲得了我們過去從未見過的更多的牽引力、媒體的關(guān)注和大量的投資。政府、私營(yíng)企業(yè)、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、個(gè)體和機(jī)構(gòu)投資者都想在某種程度上進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。這些都以一種我們前所未見的方式在推進(jìn)。所以我們十分樂觀，并且預(yù)期將來十年會(huì)興旺。”
2015年就有49家公司生產(chǎn)出了工業(yè)級(jí)別的3D打印機(jī)，價(jià)格范圍從5,000美元至100萬美元。有300家公司生產(chǎn)出了低成本的桌面式計(jì)算機(jī)。大多數(shù)公司生產(chǎn)產(chǎn)品使用塑料，但是越來越多的公司用金屬或者其他材料來制造，比如陶瓷或甚至是生物材料，現(xiàn)在打印機(jī)可以用來打印人體組織。
3D打印的廣泛應(yīng)用將從以下幾個(gè)方面影響運(yùn)輸業(yè)：
運(yùn)輸公司可能使用3D打印機(jī)來支持他們的運(yùn)作。
公司能夠創(chuàng)造服務(wù)來迎合3D打印機(jī)用戶的需求。
3D打印機(jī)所用的原材料可能成為一項(xiàng)重要的物資來運(yùn)輸。
使用3D打印機(jī)可能導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)商能更貼近消費(fèi)者，或許會(huì)減少一些產(chǎn)品的運(yùn)輸需求。
馬士基與3D打印
一個(gè)考慮使用3D打印機(jī)支持自己運(yùn)作可能性的公司是馬士基。原來在馬士基集團(tuán)旗下的油輪公司調(diào)查研究了使用這些設(shè)備來制造備件的可能性，想法是將打印機(jī)放置在一艘油輪或一個(gè)石油鉆井平臺(tái)上。需要某一個(gè)部件時(shí)，可以加載一個(gè)計(jì)算機(jī)文件到一臺(tái)3D打印機(jī)上。幾個(gè)小時(shí)后，所需要的部件就可以在船上制造出來。這種設(shè)想是很吸引人的，因?yàn)閭淦泛Ｉ辖桓兜奈锪骱軓?fù)雜并且價(jià)格高昂。
此外，船舶或鉆機(jī)是一項(xiàng)造價(jià)昂貴的資產(chǎn)，停工待時(shí)的成本十分高昂。據(jù)rigzone.com網(wǎng)站在8月10日估計(jì)，能夠在水下4000英尺鉆孔的鉆探船日租金是51.1萬美元；能夠在相似深度運(yùn)行操作的半潛式鉆機(jī)日租金是43.1萬美元。
美國(guó)海軍同樣也在研究使用3D打印機(jī)的使用，并且美國(guó)海軍使用打印機(jī)已經(jīng)生產(chǎn)了無人飛機(jī)的備品備件。殼牌公司已經(jīng)使用了打印的石油鉆機(jī)部件。英國(guó)勞氏船級(jí)社的能源部門也在研究3D打印機(jī)的使用。
馬士基在它的公司雜志特寫了這項(xiàng)技術(shù)，一位名叫馬庫(kù)斯·庫(kù)恩的采購(gòu)經(jīng)理解釋說，這項(xiàng)技術(shù)的主要吸引力之一就是“我們船隊(duì)的三分之二都是即期貿(mào)易，所以客戶租用船舶時(shí)不是很準(zhǔn)確地知道貨物會(huì)在哪里卸除，比如，可能在從委內(nèi)瑞拉到休斯頓的任意一個(gè)地方卸貨。”
考慮到印表機(jī)運(yùn)行細(xì)微的公差精度要求，在波濤洶涌的大海上打印零件可能是極具挑戰(zhàn)性的。但即使他們?cè)诟浇囊粋€(gè)港口服務(wù)中心打印，和將一個(gè)零件空運(yùn)大半個(gè)地球的時(shí)間和成本相比仍然是具有吸引力的。
然而，馬士基的一位發(fā)言人說：“我們還未做出關(guān)于進(jìn)一步采取創(chuàng)新舉措的任何決策。”
工業(yè)質(zhì)量級(jí)的3D打印機(jī)會(huì)很昂貴，特別是那些使用金屬做成的產(chǎn)品，每個(gè)成本最高可達(dá)100萬美元。
然而，公司即使沒有這種機(jī)器仍可以使用這種技術(shù)。有成千上萬的服務(wù)機(jī)構(gòu)或企業(yè)為其他公司制造零件。
3D打印機(jī)制造個(gè)體化牙冠、假牙和支架產(chǎn)品的新機(jī)遇
一些物流公司對(duì)這些新的打印需求作出了響應(yīng)。
聯(lián)合包裹公司（UPS）已經(jīng)在它的很多零售地區(qū)安裝了打印機(jī)。一個(gè)叫做CloudDDM的公司已經(jīng)在靠近UPS的世界港樞紐——肯塔基州的路易斯維爾建立了擁有100臺(tái)3D打印機(jī)的工廠。
CloudDDM的一位發(fā)言人說，隨著生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，在UPS園區(qū)的協(xié)同定位允許使用者在晚上某些情況下上傳一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并且在第二天早上由UPS交付。
UPS說：“ CloudDDM的解決方案將會(huì)全面融入我們的服務(wù)組合，包括物流服務(wù)部分和我們的‘次日空中網(wǎng)絡(luò)’（Next Day Air network）。增材制造業(yè)已經(jīng)露面了一段時(shí)間了。但是現(xiàn)在只是在工業(yè)規(guī)模方面運(yùn)行并且維持一個(gè)速度，這個(gè)速度將加強(qiáng)和改造制造業(yè)。”
設(shè)想業(yè)務(wù)分布在全國(guó)甚至世界的企業(yè)都會(huì)喜歡討論新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。它能讓CloudDDM或類似的公司做一個(gè)原型，然后將之運(yùn)回自己的辦事處，甚至供貨商可以在電話會(huì)議上討論。
沃勒斯說，即使是只有兩個(gè)員工的小公司也能在一年之內(nèi)生產(chǎn)出10萬個(gè)技術(shù)樣品。他說： “顯然，許多年前，這些都是手工的，并且你如果能在一年之內(nèi)由兩個(gè)人生產(chǎn)出5%的技術(shù)樣品已經(jīng)是很幸運(yùn)了。”
3D打印機(jī)也正在被廣泛使用來制作建筑和教育模型。
增材制造業(yè)（AM）在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用了。醫(yī)學(xué)小組在做復(fù)雜手術(shù)之前使用掃描儀來做模型。咨詢顧問勞倫德·伯杰說，增材制造“占領(lǐng)了牙冠和心臟支架市場(chǎng)的巨大份額。在3D打印機(jī)上制造出來的牙冠、假牙和支架的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到3000多萬件。據(jù)專家估計(jì)，3D打印機(jī)每天能生產(chǎn)1萬顆假牙。
盡管增材制造被廣泛應(yīng)用于上述這些定制產(chǎn)品中，但是沃勒斯說，增材制造在制作批量產(chǎn)品中正在被越來越多地使用。
去年3D打印總花費(fèi)中大約42%用于批量產(chǎn)品制造，而且這個(gè)成長(zhǎng)曲線是指數(shù)型成長(zhǎng)。當(dāng)然它不會(huì)達(dá)到100%，因?yàn)樵S多公司將會(huì)繼續(xù)使用3D打印機(jī)來制造樣品、工具、鉆井頭、切割導(dǎo)向、模板和視覺模型等定制產(chǎn)品。
飛機(jī)座椅安全帶帶扣重量減輕的經(jīng)濟(jì)效益
3D打印技術(shù)最明顯的采用者之一是通用電氣。通用電氣已經(jīng)開始使用3D打印機(jī)制造技術(shù)為跳躍噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)制造燃料噴嘴。每個(gè)引擎上需要用十八個(gè)霧化空氣/燃料混合物的噴嘴，而通用電氣擁有超過9500個(gè)跳躍引擎訂單。該公司正在探索使用3D打印機(jī)制造跳躍引擎的其他組件,該引擎將由通用電氣和斯奈克瑪（法國(guó)賽峰集團(tuán)子公司）的合資公司CFM國(guó)際公司生產(chǎn)。
采用這項(xiàng)技術(shù)可以使噴嘴的重量減少25%，增材制造使使用壽命增加了5倍。通用電氣說3D打印允許工程師使用一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)將銅焊和焊接件的數(shù)目從25個(gè)減少至5個(gè)。
沃勒斯說，減少備件的數(shù)量是極其重要的，因?yàn)轱w機(jī)的每一個(gè)部件都伴隨著大量的文書工作和認(rèn)證。
通用提到它有興趣使用不同的金屬合金來進(jìn)行增材制造——鈷、鉻、鎳、各種不銹鋼、鈦和鋁合金。
3D打印有可能合金制造高度復(fù)雜的形狀和重新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品以便于它們可以更輕，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)令人驚訝的結(jié)構(gòu)。
一個(gè)由七家公司組成的名為“搶救工程”（Saving Project）的財(cái)團(tuán)說：一個(gè)傳統(tǒng)的飛機(jī)座椅安全帶鋼質(zhì)帶扣重155克，如果由鋁制成的話重120克。用一臺(tái)3D打印機(jī)制成鈦制的話，能夠減輕77克。在一架空客380客機(jī)上有853個(gè)座位，與鋼質(zhì)帶扣相比能節(jié)省66公斤重量。
由于燃料消耗減少，一家航空公司在一架飛機(jī)的使用壽命期內(nèi)可能會(huì)節(jié)約200萬歐元（220萬美元）的成本。
材料的革命
今天，大部分的3D打印都是使用高分子材料，而不是塑料。沃勒斯說，去年花費(fèi)在3D打印機(jī)上的材料大約為6.4億美元，金屬聚合物和其他材料，包括陶瓷大約花費(fèi)4.6億美元。
其中大部分（大概2.98億美元）是花費(fèi)在光敏樹脂（是一種照射到紫外線就會(huì)變硬的液體）上的，還有1.6億美元是花在熱塑性塑料（加熱后會(huì)軟化）上。
沃勒斯說，光聚合物的優(yōu)點(diǎn)是處理方便，完成了很好的表面光潔度和功能細(xì)節(jié)，然后你可以畫它，它看起來像一個(gè)成品。
熱塑性塑料的東西，比你車的內(nèi)飾和我們今天使用的大多數(shù)東西都更耐用。
大部分的熱塑性塑料以長(zhǎng)絲的形式出售，儲(chǔ)存在卷軸并被送入打印機(jī)。然而，德國(guó)雅寶（Arburg）公司通過注塑成型設(shè)備，使用標(biāo)準(zhǔn)的顆粒材料已經(jīng)做出了3D打印機(jī)。
雅寶發(fā)言人說：“使用者不需要特殊的材料，只要使用他習(xí)慣的一種材料就行。價(jià)格的差異大約百分之幾。”
UL估計(jì)，2013年全部的原材料市場(chǎng)大概超過5億美元，估計(jì)每年持續(xù)成長(zhǎng)30%。
雖然3D打印機(jī)的材料正在快速成長(zhǎng)，但是大部分都是以小批量銷售的紙箱或桶包裝，而不是集裝箱裝運(yùn)。
透明度市場(chǎng)研究公司（Transparency Market Research）的分析師梅哈拉托德說，廣泛使用的塑料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚乳酸（PLA）、聚碳酸酯和聚氯乙烯（PVC）；最常用的金屬粉末是鈦、鋁、鎳、不銹鋼、銅和各種合金。
透明度組織發(fā)表的報(bào)告《2014-2020年全球3D打印材料市場(chǎng)行業(yè)分析：規(guī)模、份額、成長(zhǎng)，發(fā)展趨勢(shì)及預(yù)測(cè)》估計(jì)3D打印機(jī)60%的材料是塑料，25%-28 %是金屬，最常用在汽車工業(yè)中。
按200萬噸被消耗材料的重量分類，估計(jì)其中97萬噸為塑料，其余大部分是金屬粉末。
如果這些聽起來令人鼓舞的話，那么把它同整個(gè)樹脂產(chǎn)業(yè)相比較就會(huì)看出它的前景。據(jù)美國(guó)化工協(xié)會(huì)估計(jì)，2016年美國(guó)已生產(chǎn)了1080億磅，或者說4900萬噸塑料，而歐洲歐洲塑料協(xié)會(huì)估計(jì)，去年全球塑料總產(chǎn)量為2.99億噸。
同樣，金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會(huì)（MPIF）說，僅在北美就生產(chǎn)了499,214噸金屬粉。美國(guó)產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的40%。金屬粉末是細(xì)粒度的，與滑石粉極其相似。
MPIF的行業(yè)關(guān)系副總裁杰姆斯·戴爾說，大量金屬粉末是裝在5000磅的散貨袋子里運(yùn)輸?shù)?，相?dāng)于一個(gè)托盤的承載量。但是如果你去了一個(gè)增材制造車間，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)20加侖瓶裝的或1加侖罐裝的金屬粉末涂料。
許多3D金屬打印機(jī)在一個(gè)稱為“粉床融合”的過程中使用金屬粉末。一層精細(xì)的金屬粉末被放置下來，用激光把粒子融合在一起。然后沉積一層新的粉末，并將該過程重復(fù)數(shù)千次來創(chuàng)建一個(gè)零件。
還有使用金屬的其他方法，一家名叫MX3D的公司計(jì)劃在阿姆斯特丹的運(yùn)河建造一個(gè)24英尺寬的步行橋，由機(jī)器人用焊接來安裝。
雅寶說：“塑料加工市場(chǎng)正在發(fā)生變化：產(chǎn)品生命周期短，增加變異的多樣性和個(gè)性化產(chǎn)品的需求導(dǎo)致越來越需要高質(zhì)量的零件，用以生產(chǎn)一次性物品或小批量個(gè)性化的批量生產(chǎn)的物品。”
上述這些趨勢(shì)可以有利于3D打印的發(fā)展。
對(duì)集裝箱航運(yùn)業(yè)的正面和負(fù)面影響
2015年，丹麥一家航運(yùn)銀行Skibskredit銀行警告說，由于3D打印機(jī)的發(fā)展，中間產(chǎn)品和零部件對(duì)供應(yīng)鏈的要求更加嚴(yán)格，交易次數(shù)更少，貨物行駛距離更短。
但是在給3D打印產(chǎn)業(yè)提供服務(wù)的同時(shí)，可能在一定程度上也是交通行業(yè)某些分支行業(yè)的一個(gè)令人興奮的機(jī)會(huì)。但是整箱和零擔(dān)卡車運(yùn)輸行業(yè)可能不會(huì)很快受到影響。
沃勒斯說：“如果你做軟飲料的杯墊、垃圾桶或花盆，你可能不會(huì)使用3D打印，因?yàn)樗鼈兊某杀竞艿?，?fù)雜性不高，它們通常很簡(jiǎn)單并且量很大。”
UL的貝茨說：“我們覺得，隨著增材制造技術(shù)逐漸被制造業(yè)所全面接納，這項(xiàng)技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展成長(zhǎng)。我們不認(rèn)為它將取代傳統(tǒng)的制造業(yè)，它將發(fā)揮一個(gè)支持的作用，并在我們?nèi)绾问巩a(chǎn)品向前發(fā)展方面提供一種額外的選擇。這項(xiàng)技術(shù)越是被接受，對(duì)這些原材料的需求就越大。隨著當(dāng)前的需求得到滿足，以及新技術(shù)應(yīng)用可行性的擴(kuò)大，新材料的選擇范圍也將不斷擴(kuò)大。”
貝茨說：“我們認(rèn)為，增材制造技術(shù)會(huì)在研制更小的迷你（mini）工廠的成品開發(fā)上影響航運(yùn)。這些工廠將會(huì)更地區(qū)化或者選址更本地化。這些迷你制造業(yè)將會(huì)是整個(gè)制造業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域獲得發(fā)展的一條途徑。這個(gè)將如何影響整個(gè)航運(yùn)還仍然有待觀察，但是要記住，原材料將通過海運(yùn)送到這些工廠，就像成品的傳統(tǒng)道路一樣。”
美國(guó)政府審計(jì)辦公室（GAO）的首席科學(xué)家提摩西·佩圣士說：“這可能是影響資產(chǎn)大規(guī)模更新的一種技術(shù)。這里所謂的‘大規(guī)模’并不意味著75%或一些巨大的數(shù)字，它只是意味著它將是超越僅作為樣品的領(lǐng)域。”
佩圣士并不是把增材制造技術(shù)作為取代傳統(tǒng)的制造業(yè)的一項(xiàng)技術(shù)，只是在某些情況下，比如在生產(chǎn)效率較低的場(chǎng)合，或者所需要的產(chǎn)量較少而設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和難度卻很大的某些產(chǎn)品。與此相反，具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性的大批量產(chǎn)品的制造還是適用傳統(tǒng)制造技術(shù)。
