3D 打印推動按需製造的增長

儘管疫情、通貨膨脹、勞動力和晶片短缺以及其他一切因素阻礙了全球供應鏈，但人們對一種製造解決方案的樂觀情緒如此強烈，推動了三家公司在 2021 年上市：Fathom、Shapeways 和 Xometry。 第四個項目「Fast Radius」將於二月在華爾街首次亮相。 

這種新型的按需數位製造公司在軟體和數位驅動製造技術（例如工業 3D 列印）方面進行了大量投資。 他們不僅承諾更快、更有效率的本地零件製造，而且還提供數位解決方案，可實現節省成本的產品創新並加快幾乎任何類型產品的上市時間。

「人們越來越認識到當今設計、製造和移動物品的基礎設施無法滿足這個時代的需求——它僵化、浪費、過時，而且也不可持續，」聯合創始人 Lou Rassey 說道。總部位於芝加哥的Fast Radius 執行長。

該公司位於芝加哥鵝島的最新微型工廠配備了 Carbon 和 HP 的工業 3D 列印機以及數位整合 CNC 機器，作為 Fast Radius 雲端製造平台的一部分。 該微型工廠將為電動車、醫療保健設備以及消費品等行業的公司生產零件。 世界經濟論壇將 Fast Radius 評為全球實施「第四次工業革命技術」或工業 4.0 的九家最佳工廠之一。

數位化整合製造

該領域的公司通常被歸類為按需數位製造範疇，而事實上，它們提供了一系列 3D 列印、工業 4.0 和製造供應鏈現代化的方法。

另一方面，Shapeways 和 Sculpteo（化學巨頭巴斯夫旗下）等公司提供了一個輕鬆上傳和列印的線上平台。 這種按需 3D 列印模型著重於易用性； 任何人都可以上傳數位零件文件，點擊選擇材料，並在幾小時或幾天內收到零件和原型。 這種類似於消費者的現代體驗旨在透過促進從產品原型到建築模型的所有內容的 3D 列印，將製造帶給大眾。

其他公司，例如 2014 年上市的 Materialise，其軟體解決方案擁有廣泛的客戶群，可協助公司在內部 3D 列印自己的數位檔案並運行自己的 3D 列印機群。 其他按需 3D 列印服務也使用該軟體來追蹤和列印客戶訂單。 Materialise 在歐洲最大的 3D 列印工廠之一的按需製造採用了六種 3D 列印技術。

Fathom 最初是一家中小型合約製造商，很早就採用了包括 3D 列印在內的新方法。 他們仍然提供傳統製造，但已整合到端到端數位生產流程中。

Fathom 執行長 Ryan Martin 表示：“對我們和我們的平台來說，最大的區別在於我們擁有數十年的經驗和根深蒂固的客戶關係。” “我們專注於為大型企業客戶提供獨特的解決方案來應對他們的製造挑戰。”

Fast Radius 是軟體驅動服務、工程專業知識和最先進硬體工廠車間的結合。 他們是唯一擁有並經營自己所有生產設施的按需製造商之一，這使他們能夠整合其軟體解決方案並實現生產自動化。

該公司的軟體可以對數位文件提出改進建議，指導客戶選擇材料和技術，並提供生產過程的透明度。 但 Rassey 表示，按需製造只是 Fast Radius 解決方案之一。 “我們提供專門針對獨特客戶需求而建造的定制微型工廠，靠近客戶需要零件的地方，以便他們能夠建立靈活的供應鏈。” Satair（空中巴士子公司）等客戶使用 Fast Radius 虛擬倉庫以數位方式儲存零件，隨時準備生產，從而釋放實體倉庫空間並消除庫存積壓。 

越來越多的按需數位製造商使得選擇一個對許多公司來說是一項挑戰。 Xometry 和另一家新創公司 Craftcloud 提供線上入口網站，這些入口網站是這些製造商的市場。 客戶上傳他們的數位文件，世界各地的製造合作夥伴對該專案進行投標。 

Craftcloud 執行長 Mathias Plica 表示：“客戶通常會為其 3D 列印專案尋找最快或最經濟的解決方案。” “我們將他們與當地的合作夥伴相匹配，這些合作夥伴擁有提供他們所需的材料和品質的專業知識。”

無論商業模式如何，所有這些公司的共同點是應用智慧製造技術來實現從概念到實現的高度自動化製造流程。 這涉及雲端運算、人工智慧、物聯網、機器學習、大數據、數位模擬，當然還有 3D 列印（也稱為積層製造）。

積層製造的傳播者 

儘管總部位於威斯康辛州 Heartland 的 Fathom 擁有 90 台用於塑膠和金屬零件的工業級 3D 列印機，並在美國 450,000 個工廠擁有近 12 平方英尺的製造能力，但其最強大的能力可能是其員工。

「公司來找我們了解如何使用積層製造，」馬丁說。 「在某些情況下，我們向公司介紹積層製造，這對我們來說是一個巨大的成長領域。 上週，我們的一位汽車客戶向我們尋求工程專業知識，以了解他們如何在原型設計之外為其開發更多應用程式。” 

來自按需數位製造商的資訊是，客戶無需了解太多有關 3D 列印的知識，即可受益於其所提供的靈活性、速度和成本節約。 他們也不需要投資標價六位數的 3D 列印機，也不需要聘請經驗豐富的工程師來獲得比傳統製造方法製造的更輕、更強、更便宜的零件、原型和工具。

大型企業可能會選擇按需 3D 列印，因為它提供的材料和技術比現場設施更廣泛。 Fathom 的客戶包括特斯拉、3M、谷歌和亞馬遜。 Shapeways 表示，它與 Target 和義肢製造商 Fillauer 合作，Xometry 的客戶中有博斯、美國太空總署和寶馬的工程師。

Fast Radius 提供一項稱為 Additive Launch 的服務，幫助客戶利用最新的 3D 列印技術和設計工具來加速產品開發。

「我們與 Rawlings、Steelcase 和 Aptiv 等公司合作，將只有積層製造才能實現的新產品推向市場，」Rassey 說。 Rawlings 表示，新款 REV1X Rawlings 棒球手套在拇指和小指處採用內部 3D 列印襯墊，可顯著減輕手套的重量，而不會犧牲保護性或耐用性。

沃爾沃最近轉向 Materialise 來簡化其工廠的輕型製造工具和固定裝置的生產。 該公司表示，在貝爾直升機德事隆公司，工程師們向3D 列印機製造商Stratasys 的按需製造部門（稱為Stratasys Direct）求助，以3D 列印經過飛行認證的組件，重量減輕了13%，製造週期縮短了75%。

除了 3D 列印的專業知識之外，推動這些隨選製造商成長的另一個推動因素是積層製造軟體和 3D 列印機本身的進步。 Rassey 表示，這些技術以及當今的其他智慧製造技術更加成熟、可靠且經濟實惠。 這使得 Fast Radius 等公司能夠圍繞這些工具建立有利可圖的商業模式。 

「隨著工業 4.0 的起飛，我們正處於重大成長機會的風口浪尖，」Martin 說。 「產品生命週期比五年前短得多，公司需要一個按需的先進製造合作夥伴，能夠快速行動並在不犧牲品質的情況下滿足他們的所有要求。”

如果服務提供者數量的不斷增加就是證據，那麼越來越多的公司似乎開始意識到敏捷數位製造平台的概念，以及透過值得信賴的按需服務提供者將其生產從傳統製造轉變為數位製造的好處。