3D打印技術(shù)對供應鏈結(jié)構(gòu)有哪些影響?

shenwan   2016-12-21 16:57:16

供應鏈管理的目的是將原始材料轉(zhuǎn)變?yōu)椴考蜓b配,最后將最終產(chǎn)品傳遞到消費者手上。但打印的興起或許會使供應鏈理念和結(jié)構(gòu)發(fā)生變革。因為3D打印蘊含著很多優(yōu)化企業(yè)的戰(zhàn)略資源的潛能,尤其在供應鏈結(jié)構(gòu)上有一定的影響作用。

一、從供應鏈的視角看3D打印技術(shù)的主要價值通過Gartner

(2016 年3月)調(diào)查得知,65%的供應鏈專業(yè)人士正在使用或者將在未來兩年內(nèi)投資于3D 打印技術(shù)。具體來說:目前正在使用或試用3D 打印技術(shù)的占26% 計劃在兩年內(nèi)投資于3D打印技術(shù)的,占39%計劃在未來2 至5 年投資于3D打印技術(shù)的,占25%;在未來5 年內(nèi)不打算投資于3D 打印技術(shù),占10%。相關(guān)研究學者稱這個結(jié)果與他們之前在消費、工業(yè)和醫(yī)療保健等領域的價值鏈上進行調(diào)查獲得的結(jié)果相當一致。3D打印技術(shù)可以降低成本、提高效率,但它很少用來取代一個自動化的過程,后者主要用于大批量制造產(chǎn)品。目前3D打印技術(shù)更多地被用來通過制造獨特的產(chǎn)品或簡化產(chǎn)品開發(fā)制造來提升客戶體驗。而3D打印對于供應鏈影響也部分來自于它能夠以一種更具成本效益的方式來提供這種敏捷和靈活性,并能夠縮減生產(chǎn)周期。然而,3D打印并不是一種不加區(qū)分地適合當前供應鏈上所有部件或產(chǎn)品的技術(shù)。人們在考慮3D打印技術(shù)的應用潛力時還需要看到它所面臨的限制。


二 、3D打印技術(shù)對航空零備件供應鏈的影響


1 3D打印技術(shù)進一步簡化了航空零備件供應鏈


在航空零部件制造領域,空客公司通過3D 打印技術(shù)的有效實施,成功的制造出了超過為數(shù)1000 個的飛機零部件,而且全部都在A350XWB 飛機上進行了成功應用,由此也充分的保證了生產(chǎn)交貨的準時性,同時促使生產(chǎn)周期、成本以及質(zhì)量都得到了有效地優(yōu)化,促使供應鏈得到了進一步簡化。


如羅·羅公司采用3D 打印技術(shù)制造的瑞達寬體飛機發(fā)動機成功完成試驗飛行,在該機型發(fā)動機的軸承座具體尺寸為1.5m*0.5m,在現(xiàn)役飛機中所采用的規(guī)模最大的3D 打印零部件就是鈦合金翼型,在該翼型的生產(chǎn)過程中,通過3D 打印技術(shù)的應用,促使其生產(chǎn)效率得到了顯著地提升,而且通傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下相比,其交貨周期也得到了明顯的縮短;美國空軍第552控制聯(lián)隊通過3D打印技術(shù)的有效應用成功打印出了飛機座椅扶手的塑料端蓋。世界最大的導彈武器制造企業(yè)雷錫恩公司在長期發(fā)展過程中,一直致力于運用增材制造技術(shù)來生產(chǎn)制造相應的軍用制導武器和部件,發(fā)展到目前已經(jīng)成功的完成了包括火箭發(fā)動機、制導、彈翼等系統(tǒng)部分零件的打印。在2016 年,美國海軍進行的三叉戟潛射彈導彈經(jīng)過了多次的試驗終于在第160次成功的成功測試出了第一個應用3D 打印的導彈部件,即可保護導彈電纜接頭的連接器后蓋,所取得顯著效果就是成功的縮短了一半左右的設計制造時間。


2. 3D打印技術(shù)改變了航空零備件供應鏈


3D 打印技術(shù)屬于一種增材制造技術(shù)。該技術(shù)就是一種基于數(shù)字模型的基礎上,并實現(xiàn)將材料逐層堆積而制造出實體物品的新興技術(shù)。它有效地實現(xiàn)了數(shù)字制造技術(shù)與先進材料技術(shù)以及信息網(wǎng)絡技術(shù)的緊密融合,在當代制造行業(yè)中也屬于一項重要的組成部分。3D打印技術(shù)(增才制造技術(shù))是制造領域多年發(fā)展以來的一項重大成果。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明,截止到2012 年,全球范圍內(nèi)增材制造業(yè)的市場規(guī)模已成功突破22.75億美元,而且經(jīng)過2013 年一年的發(fā)展,更是達到了30.7 億美元,實現(xiàn)了34.9% 的增長率。一些權(quán)威的預測機構(gòu)對此進行預計:截止到2018 年,整個增材制造業(yè)的市場規(guī)模將很有可能會突破125億美元。3D打印技術(shù)在空客領域中的應用,所生產(chǎn)出的第一個航空部件是A300/A310飛機的塑料座椅支架,該產(chǎn)品也成功的于2014年加拿大AirTransat 航空公司商業(yè)運營。通過該技術(shù)的成功應用,實現(xiàn)了該產(chǎn)品生產(chǎn)所需時間及成本的極大節(jié)約。而達成的這一效果的原因就在于:3D打印技術(shù)在實施過程中,當零件的外部形狀需要進行必要的改變時,只需要對計算機輔助設計模型進行更改即可完成,無需再像傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下還需對整個加工流程以及鑄件模型進行更改。顯而易見,這種形式促使產(chǎn)品的研發(fā)周期得到了顯著的縮短。


截止到現(xiàn)在,在整個空客A350系統(tǒng)中,已經(jīng)成功裝設了上百件的塑料零件,而且國際著名航空制造企業(yè)斯奈克瑪公司借助3D打新技術(shù)也成功的研發(fā)并生產(chǎn)出了不下于500個的實驗件,特別是“銀冠”發(fā)動機的問世。在空客領域中,3D塑料打印件的選擇,能夠在生產(chǎn)線附近進行作業(yè)。這也是由于在生產(chǎn)總裝線上進行了塑料3D打印機的安裝,所打印出的零部件可直接進行安裝使用,有效的消除了傳統(tǒng)模式下諸多的中間環(huán)節(jié)。雖然,增材制造技術(shù)最早出現(xiàn)于聚合物產(chǎn)品中,但需要注意的是在整個生產(chǎn)制造業(yè)中,金屬增材制造業(yè)的增長速度相比其他產(chǎn)業(yè)或市場而言是遙遙領先的。金屬增材制造業(yè)的市場銷售每年都在以一定的速度上升著,從近十年的發(fā)展來看,其發(fā)展規(guī)模已經(jīng)遠遠超過了聚合物增材制造業(yè)。另外,促使其功能得到真正提升的技術(shù)是激光熔覆技術(shù),該技術(shù)能夠幫助設計者更好的突破傳統(tǒng)設計局限,進而設計出傳統(tǒng)制造技術(shù)所無法生產(chǎn)的金屬題材。


在當代航空制造業(yè)中,3D打印技術(shù)的應用,其目的并不是要一次性的設計出一架完整的飛機,而是要通過前期有效的設計簡化來實現(xiàn)飛機零件數(shù)目的減少以及質(zhì)量的減輕。這些功能到目前已經(jīng)成功實現(xiàn)。如在前幾年,NASA 運用增材制造技術(shù)就成功的將火箭發(fā)動機點火器的零件總數(shù)由160多個縮減到2個。與此同時,客機所研發(fā)的一個新項目也成功的將之前200 多個的零件總數(shù)縮減到3 個,而且客機總質(zhì)量相比之前也減輕了一半以上。這些成果對于航空企業(yè)而言都是具有很大的吸引力。另外,3D打印技術(shù)的應用,除了具備上述優(yōu)點外,還能夠有效的縮短生產(chǎn)時間與減少材料的浪費。所以,現(xiàn)階段如一些優(yōu)質(zhì)鋼、鈦合金以及鋁合金等材料也逐漸受到了金屬生產(chǎn)企業(yè)的高度關(guān)注。在未來的發(fā)展過程中,3D打印技術(shù)也必定會在金屬材料生產(chǎn)過程中得到一種更大規(guī)模的應用。


結(jié)論


現(xiàn)階段,3D打印技術(shù)已成為促使航空航天零部件生產(chǎn)制造能力得以不斷提高的一項關(guān)鍵性技術(shù),隨著其應用范圍及深度的不斷擴展與加深,航天器生產(chǎn)制造企業(yè)借助該技術(shù)不僅成功的打印出了飛機、導彈等零部件,而且還成功的打印出了無人機與發(fā)動機等設備,在生產(chǎn)周期、生產(chǎn)質(zhì)量以及成本等方面均取得了顯著地經(jīng)濟效益,也充分的展示出了在航天零部件生產(chǎn)制造領域中3D打印技術(shù)的應用前景。

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