現(xiàn)在說這個可能為時太早，但是3D打印可能會重塑一些傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈。3D打印的使用正在變得廣泛，并且運輸業(yè)也正在注意它。
3D打印的廣泛應(yīng)用將影響運輸業(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,從而做出一個個物體。
由美國聯(lián)合包裹公司（UPS）所做的一個高科技經(jīng)營者的調(diào)查顯示，4%的企業(yè)在使用這項技術(shù)，12%的企業(yè)在試驗這項技術(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《沃勒斯報告》（Wohlers Repor）已出版到第二十版。據(jù)該報告稱，這個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，2017年3D打印機(jī)的全球市場市值為102億美元，比2016年的69億美元成長了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)，承保實驗室)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3D打印技術(shù)產(chǎn)生興趣。航空航天、汽車、醫(yī)療、消費產(chǎn)品是早期采用這項技術(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減緩這項技術(shù)成長的因素。這是一個全新的行業(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、私營企業(yè)、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、個體和機(jī)構(gòu)投資者都想在某種程度上進(jìn)入這個領(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)期將來十年會興旺。”
2015年就有49家公司生產(chǎn)出了工業(yè)級別的3D打印機(jī)，價格范圍從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)用將從以下幾個方面影響運輸業(yè)：
運輸公司可能使用3D打印機(jī)來支持他們的運作。
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重要的物資來運輸。
使用3D打印機(jī)可能導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)商能更貼近消費者，或許會減少一些產(chǎn)品的運輸需求。
馬士基與3D打印
一個考慮使用3D打印機(jī)支持自己運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石油鉆井平臺上。需要某一個部件時，可以加載一個計算機(jī)文件到一臺3D打印機(jī)上。幾個小時后，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，因為備品海上交付的物流很復(fù)雜并且價格高昂。
此外，船舶或鉆機(jī)是一項造價昂貴的資產(chǎn)，停工待時的成本十分高昂。據(jù)rigzone.com網(wǎng)站在8月10日估計，能夠在水下4000英尺鉆孔的鉆探船日租金是51.1萬美元；能夠在相似深度運行操作的半潛式鉆機(jī)日租金是43.1萬美元。
美國海軍同樣也在研究使用3D打印機(jī)的使用，并且美國海軍使用打印機(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。英國勞氏船級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技術(shù)，一位名叫馬庫斯·庫恩的采購經(jīng)理解釋說，這項技術(shù)的主要吸引力之一就是“我們船隊的三分之二都是即期貿(mào)易，所以客戶租用船舶時不是很準(zhǔn)確地知道貨物會在哪里卸除，比如，可能在從委內(nèi)瑞拉到休斯頓的任意一個地方卸貨。”
考慮到印表機(jī)運行細(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。但即使他們在附近的一個港口服務(wù)中心打印，和將一個零件空運大半個地球的時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)量級的3D打印機(jī)會很昂貴，特別是那些使用金屬做成的產(chǎn)品，每個成本最高可達(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)制造個體化牙冠、假牙和支架產(chǎn)品的新機(jī)遇
一些物流公司對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產(chǎn)品的設(shè)計，并且在第二天早上由UPS交付。
UPS說：“ CloudDDM的解決方案將會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)露面了一段時間了。但是現(xiàn)在只是在工業(yè)規(guī)模方面運行并且維持一個速度，這個速度將加強(qiáng)和改造制造業(yè)。”
設(shè)想業(yè)務(wù)分布在全國甚至世界的企業(yè)都會喜歡討論新產(chǎn)品的設(shè)計。它能讓CloudDDM或類似的公司做一個原型，然后將之運回自己的辦事處，甚至供貨商可以在電話會議上討論。
沃勒斯說，即使是只有兩個員工的小公司也能在一年之內(nèi)生產(chǎn)出10萬個技術(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)由兩個人生產(chǎn)出5%的技術(shù)樣品已經(jīng)是很幸運了。”
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，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打印總花費中大約42%用于批量產(chǎn)品制造，而且這個成長曲線是指數(shù)型成長。當(dāng)然它不會達(dá)到100%，因為許多公司將會繼續(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)動機(jī)制造燃料噴嘴。每個引擎上需要用十八個霧化空氣/燃料混合物的噴嘴，而通用電氣擁有超過9500個跳躍引擎訂單。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（法國賽峰集團(tuán)子公司）的合資公司CFM國際公司生產(chǎn)。
采用這項技術(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簡單的設(shè)計將銅焊和焊接件的數(shù)目從25個減少至5個。
沃勒斯說，減少備件的數(shù)量是極其重要的，因為飛機(jī)的每一個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)計的產(chǎn)品以便于它們可以更輕，有時候會出現(xiàn)令人驚訝的結(jié)構(gòu)。
一個由七家公司組成的名為“搶救工程”（Saving Project）的財團(tuán)說：一個傳統(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4.6億美元。
其中大部分（大概2.98億美元）是花費在光敏樹脂（是一種照射到紫外線就會變硬的液體）上的，還有1.6億美元是花在熱塑性塑料（加熱后會軟化）上。
沃勒斯說，光聚合物的優(yōu)點是處理方便，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絲的形式出售，儲存在卷軸并被送入打印機(jī)。然而，德國雅寶（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。價格的差異大約百分之幾。”
UL估計，2013年全部的原材料市場大概超過5億美元，估計每年持續(xù)成長30%。
雖然3D打印機(jī)的材料正在快速成長，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。
透明度市場研究公司（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)表的報告《2014-2020年全球3D打印材料市場行業(yè)分析：規(guī)模、份額、成長，發(fā)展趨勢及預(yù)測》估計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，那么把它同整個樹脂產(chǎn)業(yè)相比較就會看出它的前景。據(jù)美國化工協(xié)會估計，2016年美國已生產(chǎn)了1080億磅，或者說4900萬噸塑料，而歐洲歐洲塑料協(xié)會估計，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（MPIF）說，僅在北美就生產(chǎn)了499,214噸金屬粉。美國產(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磅的散貨袋子里運輸?shù)?，相?dāng)于一個托盤的承載量。但是如果你去了一個增材制造車間，你可能會發(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)建一個零件。
還有使用金屬的其他方法，一家名叫MX3D的公司計劃在阿姆斯特丹的運河建造一個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性化的批量生產(chǎn)的物品。”
上述這些趨勢可以有利于3D打印的發(fā)展。
對集裝箱航運業(yè)的正面和負(fù)面影響
2015年，丹麥一家航運銀行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，可能在一定程度上也是交通行業(yè)某些分支行業(yè)的一個令人興奮的機(jī)會。但是整箱和零擔(dān)卡車運輸行業(yè)可能不會很快受到影響。
沃勒斯說：“如果你做軟飲料的杯墊、垃圾桶或花盆，你可能不會使用3D打印，因為它們的成本很低，復(fù)雜性不高，它們通常很簡單并且量很大。”
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，這項技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展成長。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。這項技術(shù)越是被接受，對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)會在研制更小的迷你（mini）工廠的成品開發(fā)上影響航運。這些工廠將會更地區(qū)化或者選址更本地化。這些迷你制造業(yè)將會是整個制造業(yè)在這個領(lǐng)域獲得發(fā)展的一條途徑。這個將如何影響整個航運還仍然有待觀察，但是要記住，原材料將通過海運送到這些工廠，就像成品的傳統(tǒng)道路一樣。”
美國政府審計辦公室（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)的一項技術(shù)，只是在某些情況下，比如在生產(chǎn)效率較低的場合，或者所需要的產(chǎn)量較少而設(shè)計的復(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)。
