COVID-19后3D打印和制造的未來(lái)

?? ? ?通過(guò)持續(xù)應(yīng)對(duì)流行病等重大破壞，cOVID-19在繼續(xù)“一切照舊”的過(guò)程中暴露了傳統(tǒng)制造業(yè)供應(yīng)鏈的局限性。該病毒最初席卷了中國(guó)，后者在全球價(jià)值鏈的核心地位處于領(lǐng)先地位，并停止了許多工業(yè)生產(chǎn)，從而嚴(yán)重破壞了國(guó)內(nèi)和國(guó)際貿(mào)易流。制造業(yè)活動(dòng)和全球貿(mào)易的最初放緩造成了基本用品的嚴(yán)重短缺，其中包括對(duì)這種流行病至關(guān)重要的醫(yī)療用品，如面罩，通風(fēng)機(jī)。

?? ? ?由于COVID-19和嚴(yán)格的封閉措施嚴(yán)重破壞了全球制造業(yè)供應(yīng)鏈，因此3D打印行業(yè)正因其及時(shí)性，最少的人為干預(yù)以及該技術(shù)的可承受性而獲得了發(fā)展動(dòng)力。 3D打印是一種添加（添加多層）制造過(guò)程，涉及快速原型制作和根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型生產(chǎn)三維（3D）實(shí)體。它最常用于產(chǎn)品原型制作和單個(gè)零件的制造中，并且比傳統(tǒng)技術(shù)快許多倍。簡(jiǎn)而言之，增材制造技術(shù)允許在幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi)按需制造物理組件。它通過(guò)支持按需生產(chǎn)關(guān)鍵醫(yī)療用品（例如測(cè)試拭子，呼吸機(jī)組件之類的醫(yī)療設(shè)備以及包括面罩和呼吸器組件在內(nèi)的個(gè)人防護(hù)設(shè)備（PPE）），在抗擊大流行中成為許多人的救星。

?? ? ?在英國(guó)的3DCrowdUK，一個(gè)3D打印志愿者社區(qū)正在彌合傳統(tǒng)PPE供應(yīng)鏈中的空白。該非營(yíng)利組織在成立后的四個(gè)月內(nèi)（3月至6月）設(shè)法為英國(guó)全國(guó)衛(wèi)生服務(wù)局（NHS）和一線工人提供了200,000副面罩。

?? ? ?COVID-19之后的制造

?? ? ?從醫(yī)療到汽車和消費(fèi)電子，3D打印技術(shù)已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中使用。例如，汽車制造商大眾汽車（Volkswagen）多年來(lái)一直使用增材制造技術(shù)為其多種汽車生產(chǎn)大量單個(gè)零件。另一方面，寶馬集團(tuán)在2019年生產(chǎn)了300,000多個(gè)“印刷”零部件，旨在使零部件的生產(chǎn)對(duì)于批量生產(chǎn)更加有效，并加快開(kāi)發(fā)過(guò)程。上個(gè)月末，這家汽車專業(yè)公司在德國(guó)慕尼黑開(kāi)設(shè)了一家新的1500萬(wàn)歐元的工廠（增材制造園區(qū)），用于3D打印的生產(chǎn)，研究和培訓(xùn)。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）也在為其太空制造（ISM）項(xiàng)目測(cè)試3D打印技術(shù)，該項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)在長(zhǎng)期或長(zhǎng)期太空飛行任務(wù)中基本上按需進(jìn)行備件，工具和材料的異地制造，從而使它們更獨(dú)立于地球。

?? ? ?支持技術(shù)的制造過(guò)程（例如3D打?。┎粌H可以加快物理對(duì)象的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程，還可以通過(guò)本地化生產(chǎn)來(lái)縮短供應(yīng)鏈。 3D打印非常適合快速原型制作，在創(chuàng)建過(guò)程中進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整并根據(jù)消費(fèi)者要求個(gè)性化產(chǎn)品，這與傳統(tǒng)的制造技術(shù)不同，傳統(tǒng)的制造技術(shù)無(wú)法提供相同的速度和靈活性來(lái)進(jìn)行個(gè)性化產(chǎn)品和設(shè)計(jì)調(diào)整。另外，使用3D打印機(jī)進(jìn)行制造有助于改善倉(cāng)庫(kù)管理，因?yàn)樗试S按需生產(chǎn)商品，因此不必?fù)?dān)心存儲(chǔ)商品。這種方法還可以最大程度地減少人為干預(yù)，這對(duì)于在工作場(chǎng)所實(shí)施新的社會(huì)疏離常態(tài)至關(guān)重要。

?? ? ?但是，盡管具有所有這些優(yōu)點(diǎn)，但3D打印并不是制造業(yè)的奇跡解決方案，并且由于以下方面的局限性，盡管可以使用幾年，但3D打印尚未大規(guī)模采用：

?? ? ?材料和尺寸限制：可用于3D打印機(jī)的材料選擇有限（塑料是最優(yōu)選的材料），從而限制了其工業(yè)應(yīng)用。此外，導(dǎo)致只能生產(chǎn)小物件的受限制的構(gòu)建尺寸（小腔室）也是促使制造商抵制傳統(tǒng)制造方法的一個(gè)因素，該傳統(tǒng)制造方法可實(shí)現(xiàn)大物件的生產(chǎn)同時(shí)提供多種材料選擇。

?? ? ?體積限制：與傳統(tǒng)技術(shù)（如注塑成型）相比，增材制造不是大規(guī)模生產(chǎn)的理想選擇，傳統(tǒng)技術(shù)適合于以高精度和高細(xì)節(jié)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。這是將3D打印納入大批量行業(yè)主流的障礙之一。

?? ? ?數(shù)字技能：3D打印技術(shù)需要在產(chǎn)品原型制作，逆向工程以及對(duì)象生產(chǎn)中涉及的其他過(guò)程方面的高技能和專業(yè)知識(shí)。

?? ? ?較高的初始資本投資：工業(yè)3D打印機(jī)比制造中使用的傳統(tǒng)技術(shù)和材料要貴。

?? ? ?從上述挑戰(zhàn)和局限性可以明顯看出，增材制造技術(shù)還不夠成熟，不能被認(rèn)為是制造業(yè)中傳統(tǒng)技術(shù)的替代品。 3D打印可以用作支持技術(shù)，而不是成熟的制造技術(shù)，直到解決了在使用和廣泛采用過(guò)程中遇到的所有挑戰(zhàn)。

?? ? ?值得注意的是，3D打印技術(shù)已經(jīng)存在了數(shù)十年，但其潛力仍在發(fā)揮。以前，它僅用于創(chuàng)建原型，現(xiàn)在其用例已擴(kuò)展到此范圍之外。在未來(lái)幾年中，包括材料選擇和批量生產(chǎn)在內(nèi)的3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將推動(dòng)其普及率，并使其成為所有行業(yè)的主流。

?? ? ?法律法規(guī)環(huán)境

?? ? ?盡管3D打印是在數(shù)字化和自動(dòng)化時(shí)代轉(zhuǎn)變制造供應(yīng)鏈的有前途的技術(shù)，但有關(guān)其用法的法律和法規(guī)變更仍未得到解決。包括知識(shí)產(chǎn)權(quán)侵權(quán)，質(zhì)量保證和公共安全在內(nèi)的法律挑戰(zhàn)正在阻礙這種潛在變革性技術(shù)的廣泛使用。

?? ? ?但是，大流行和隨之而來(lái)的必需品短缺正在改變3D打印技術(shù)的法律面貌。鑒于持續(xù)的緊急情況，當(dāng)局暫時(shí)放寬了生產(chǎn)3D打印材料的一些法規(guī)要求。例如，美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）已認(rèn)可3D打印的公共用途，以幫助滿足某些產(chǎn)品的需求。 2020年3月，F(xiàn)DA在COVID-19緊急情況下回答了有關(guān)實(shí)體3D打印或購(gòu)買設(shè)備，附件，組件和/或零件的一些常見(jiàn)問(wèn)題。它包括從設(shè)備階段到成品設(shè)備的過(guò)程驗(yàn)證和接受活動(dòng)的3D打印設(shè)備的建議和技術(shù)注意事項(xiàng)。 FDA批準(zhǔn)了呼吸機(jī)，呼吸機(jī)管路連接器和呼吸機(jī)配件（例如用于多路復(fù)用呼吸機(jī)的3D打印管路連接器）的緊急使用授權(quán)（EUA）。

?? ? ?這場(chǎng)危機(jī)可能會(huì)改善監(jiān)管環(huán)境以及3D打印的技術(shù)和機(jī)械方面。沒(méi)有嚴(yán)格的法律和法規(guī)，基本上涉及復(fù)制和復(fù)制物理對(duì)象的3D打印技術(shù)可能導(dǎo)致IP的廣泛侵犯，包括產(chǎn)品版權(quán)，商標(biāo)，專利等。例如，3D打印的設(shè)計(jì)通常可以在網(wǎng)上自由分發(fā)，任何人都可以打印它們，那么誰(shuí)擁有產(chǎn)品版權(quán)？同樣，如果3D打印機(jī)的所有者以數(shù)字方式復(fù)制了受版權(quán)保護(hù)的產(chǎn)品，則3D打印機(jī)的所有者將對(duì)消費(fèi)者的安全負(fù)責(zé)，如果后者受到有缺陷的產(chǎn)品，打印產(chǎn)品的人或打印機(jī)制造商及所用其他材料的傷害，在產(chǎn)品中？另一個(gè)主要問(wèn)題是3D打印可能導(dǎo)致非法生產(chǎn)危險(xiǎn)武器，包括塑料槍，刀和其他可能對(duì)公眾造成無(wú)法彌補(bǔ)的傷害的物品。

?? ? ?因此，重要的是要有一個(gè)明確的法規(guī)環(huán)境，以促進(jìn)3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和廣泛采用，而又不損害公共安全和個(gè)人或?qū)嶓w的IP權(quán)利。

?? ? ?VisionRI的新興發(fā)展前景卓越中心（COE-EDP）旨在跟蹤全球發(fā)展的轉(zhuǎn)型軌跡，并致力于將概念化，發(fā)展以及將創(chuàng)新發(fā)展方法，框架和實(shí)踐納入主流。