美國掀起的「列印」革命

【日經BP社報導】“歸根就底不過是製作人偶和試製品的工具吧？”很多人對3D印表機的評價過低。而在美國，Google和通用電氣（GE）正嘗試利用這種裝置，為產品製造開闢一片新天地。通過吸取外部的智慧，為用戶量身打造商品，製造由企業說了算的時代結束了。不僅在開發和製造現場，就是物流和銷售領域也將掀起革命。如何面對3D製造革命，未來的世界也將隨之改變。

圖1是Google將於2015年上市的智慧手機，圖2是到訪創客的美國總統歐巴馬，圖3是通用電氣（GE）飛機引擎工廠，圖4是亞馬遜（Amazon, AMZN-US）的購物網站。顯而易見，這四幅圖片呈現了美國代表性企業和人物的活動。這些圖片有一個共同點。都是利用通過堆積樹脂或金屬製作立體形狀的裝置“3D印表機”製造的。

說起“列印”飛機引擎零件，大家或許不知道該怎麼理解。其實，GE已經決定利用3D印表機，製作新一代引擎LEAP的金屬燃料噴嘴。目的是減少焊接點，使耐久性提高到以往的5倍。LEAP的訂單目前已經超過了6000台。2016年，3D印表機製作的LEAP將安裝在空中巴士正在開發的客機320neo的翅膀上，飛上藍天。其實，波音（Boeing, BA-US）787的空調設備已經安裝了“列印”的塑膠零件。似乎難以置信，但這的確已經成事實。

兩年前美國雜誌總編克里斯·安德森的著作《自造者時代》和提出“復興製造業”歐巴馬總統的國情咨文，掀起了3D印表機的熱潮。一時的熱潮過後，3D印表機現在正腳踏實地改寫著以往的製造常識。

下面就讓我們展示一下這場美國掀起的“列印”革命。

2014年4月，Google高調發佈了智慧手機開發計劃Project Ara。其構想是像積木一樣組裝電池、螢幕、攝影鏡頭、處理器和外裝等零件，按照個人的喜好和用途製作手機終端。這種終端將於2015年上市。「與食品、服裝一樣，智慧手機應該也可以量身訂製」，談到Google的雄心壯志，該項目的負責人Paul Eremenko這樣說道。而且用戶以後只要在網上訂購零件，無需更換智慧手機，就可以享受到最新技術。

智慧手機在購買後繼續進化

不僅如此，通過精簡組合的零件，甚至還可以製造出50美元的智慧手機。屆時，現在沒有經濟實力購買智慧手機的全球50億人口也將能夠用上價廉物美的智慧手機。用戶只要配合自己的經濟實力，逐漸增加零件，就能使智慧手機一點點實現進化。

只有借助3D印表機，這樣宏偉的構想才能得以實現。對於傳統的製造業，同一產品的產量與成本競爭力成正比。單獨按照某種形狀和參數進行製作會降低量產效果，導致成本增加，這是製造業的一大忌。

與通過切削金屬、使樹脂變形的方式製作立體形狀的傳統製造方式相比，3D印表機有著截然不同的思維模式。因為3D印表機不依賴模具和工具，能夠從零開始堆積材料製作形狀，所以也叫“Additive Manufacturing（積層製造）”。

Eremenko強調說：「3D印表機是實現個性化製造最有效的方法。」但在過去，智慧手機這樣大量普及的產品還沒有使用3D印表機進行量產的先例。Google自信的背後，有著強大的“後台”坐鎮。

3D Systems雖然在日本還鮮為人知，其實正是這家企業於1987年在全球率先投產了光固化樹脂型3D印表機，堪稱3D印表機產業的先驅。全世界的3D印表機中，每3台就有1台出自該公司之手。這家產業龍頭為Project Ara開發的3D印表機與家電商場銷售的幾萬日元的機械根本不可同日而語，就連很多日本企業用來試製的數百萬日元的裝置也無法與之比擬。

3D Systems正在研製的3D印表機一天內能夠製造數千個形狀和材料各不相同的智慧手機零件。產能是一般裝置的50倍，這究竟是怎麼做到的呢？

「這可以用線路來打比方。」3D Systems的首席行銷官（CMO）Cathy Lewis這樣形容正在開發的3D印表機。“線路”上跑著許多輛“自動行駛車輛”，這些車輛在若干個“站臺”臨時停車。進站後，站臺安裝的噴嘴將噴射五顏六色的樹脂等。並且還會按照客戶訂單的要求，在車輛上列印出不同形狀的零件。

一個部分完成後，車輛再高速駛往下一站。也就是說，製造並不是由一台機械完成，而是使用了一條連續的生產線。對於目前無法利用3D印表機製作的攝影鏡頭等零件，還需要讓車輛暫時停靠到線路旁邊進行安裝，然後再回到線路上堆積樹脂外殼。在整個製造流程中，保留了傳統製造的優點。

Lewis斷言：「合作讓使用3D印表機的製造挺進新階段。」某大型汽車企業在聽聞Project Ara的事情後，已經向3D Systems表達了合作的意向。那麼，3D印表機究竟能夠用來製作什麼呢？通過採訪筆者發現，現實狀況其實已經超越了想像。

談到美國發起的列印革命，還有一家企業不能忘記。那就是Stratasys。該公司的銷售額達到4.844億美元。在2013年規模為31億美元的3D印表機（含相關服務）世界市場上，該公司與3D Systems不分伯仲，爭奪著首位的寶座。大家是否知道，包括日本企業在內，從2010年開始，企業開始源源不斷地進軍低價位3D印表機市場。這是因為Stratasys擁有的“FDM（熔融沉積成型）”成型技術的基本專利已于2009年到期。

其實，Stratasys看準這一轉換期，在2008年調整了業務方向。為自己的工廠大量購置3D印表機，推出了為世界各地的客戶訂製試製品和零件的業務。為了推廣使用3D印表機的新型製造方式，該公司沒有選擇製造裝置銷售給客戶，而是自己扮演起了代工的角色。現在，代工製造部門由子公司Redeye經營。帶領筆者參觀工廠的Redeye的Jeff Hanson說：「最終產品使用的零件佔訂單的3成多。」在2008年的時候，絕大多數的訂單都是試製品，但隨著時間的推移，工廠使用的夾具的訂單開始增加。最近，最終產品的訂單也增勢迅猛。

委託方之一、醫療器械製造企業ACIST Medical Systems（明尼蘇達州）的開發負責人Dave Scott說：「與其他設備的連接部分等性能參數眾多的零件交給Redeye製作效率最高。」而在此之前，該公司是利用自己購買的兩台3D印表機製作試製品。因為幾乎可以直接沿用設計數據，所以將最終製造也交給3D印表機完成是省時省力的做法。

Redeye的銷售額最近已經佔到了Stratasys整體的4分之1。2014年8月，該公司收購了經常與波音等飛機製造商合作的兩家同行。成為了世界上最大的3D成型代工企業。Stratasys的基地遍佈中國、杜拜等9處，3D印表機的保有量達到了數百台。工廠之間實現了CAD數據的共用，在需求地附近製作零件、在不同的網點少量製作零件也是該公司的專長。

但是，為可能購買3D印表機的客戶代工生產，會不會造成裝置的滯銷？Stratasys的副總裁Patrick F. Carey說：「這樣反而會起到乘數效果。」因為通過了解3D成型的課題，該公司可以馬上將問題反饋到材料和裝置的開發之中。如果性能不好，就開拓不了新的客戶。該公司之所以能夠在基本專利到期後依然一馬當先，原因就在於此。

Stratasys選擇了自主開展製造，與製造業的開發到生產等各個環節“保持緊密關係”（Hanson）的道路。這條道路雖然與3D Systems擴大生態系統的做法截然不同，但二者都是美國製造業革命的中流砥柱。彷彿是反映新型製造方式所受到的期待，兩家公司的總市值在最近3年增長了6～7倍，超過了55億美元。面對美國掀起的這場列印革命，自詡製造大國的日本再也不能袖手旁觀了。(記者：佐藤 浩實，田中 深一郎，白壁 達久，《日經商務週刊》)

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