鈦合金實現商業應用已有數十年，但由於難以進行精細化加工，只能長期充當可見而不可得的「未來金屬」；治療各類病症的藥品隨處可見，但囿於傳統藥片構造，藥物發揮效果的時間和效果難以把控……諸如此類的案例表明，在實現核心材料技術突破後，與之匹配的製造技術才是實現產業蓬勃發展的關鍵。面對傳統製造方式的掣肘，增材製造這種以數字模型為基礎的新興製造技術，正在破局傳統模式，驅動製造業加速高質量發展。
西門子（中國）有限公司數字化工業集團高級副總裁兼運動控制事業部總經理李雷，在《拓寬應用邊界，數字化加速增材製造產業化進程》一文中探討了增材製造技術如何驅動製造業的高質量發展。本期3D科學谷將分享該文。
文｜李雷
西門子（中國）有限公司數字化工業集團
高級副總裁兼運動控制事業部總經理
/ 顛覆傳統模式，增材製造讓更多「可能」變為「現實」
多年以來，新技術、新工藝的突破推動製造業取得長足發展，但仍不足以完全滿足結構複雜的零件製造以及不斷湧現的個性化需求。傳統製作模式類似廚師在食物上雕花，設計越獨特、越複雜，呈現難度越大。以航空發動機渦輪葉片為例，如果按照傳統的設計流程，從設計到成品往往需要一年甚至更長，這段時間足夠航天員完成數次太空任務。
增材製造是一種顛覆性的製造技術創新。增材製造的原理就像給蛋糕擠奶油，通過材料層層堆積，可以輕鬆做出任何形狀、任意結構的目標零件，增材製造與創成式設計的結合能夠消除傳統生產工藝的約束，讓製造業真正實現設計自由和製造自由。
增材製造創成式設計加速了產品的研發疊代，大大縮短新產品、新工藝的開發成本與周期，同樣的航空發動機渦輪葉片，通過增材製造僅需幾周即可完成，大幅提升製造企業的生產彈性。增材製造讓數字化時代日益強烈的小批量、個性化需求，從構想變為現實。
與大家熟知的減材與等材製造技術不同，增材製造只需要一台印表機器即可完成全部的製造流程，因此可減少生產企業對供應鏈的依賴，這對於近年來親歷著供應鏈困境的製造業而言，無疑會帶來深遠的影響。
毫無疑問，增材製造將為製造業發展創造出更多可能。而數字化技術的蓬勃發展，為增材製造帶來了更穩定的設備、更多樣的材料、更智能的創成式設計軟體，充分釋放增材製造的潛能。作為數字化領域的領軍企業，西門子是全球增材製造領域為數不多擁有全產業鏈覆蓋能力的工業企業。通過西門子的一體化平台軟體解決方案（NX、Simcenter 、Opcenter、Teamcenter）、SIMATIC PLC、SINUMERIK CNC系統和SINAMICS伺服驅動器的TIA全集成自動化解決方案，西門子能夠為客戶提供從設計到成品的端到端增材製造解決方案，並支持眾多主流的增材製造技術，真正為客戶帶來可持續競爭力。
/ 拓展應用邊界，增材製造賦能千行百業
現在，增材製造在數字化助力下正不斷探索新的應用邊界。從科研航空到日常生活，從精密元件到生物醫藥，增材製造的身影已延伸到社會的方方面面，並且憑藉其獨特優勢不斷解鎖全新領域，為製造業打開「萬物皆可列印」的想像空間。
對增材製造不甚了解的人可能會認為，其加工對象往往是緻密金屬、易碎陶瓷、高彈性塑料等。但如果告訴你，日常服用的藥片也能夠用增材製造技術來生產，你是否會感到難以置信？而這正是西門子與合作夥伴南京三迭紀醫藥科技有限公司（以下簡稱「三迭紀」）在做的事情。
製藥產業的連續化和數字化是包括美國FDA、歐洲EMA和中國NMPA在內的各國藥品監督管理部門所推進的產業改革方向。藥物3D列印技術歷經20多年發展，已成為驅動製藥產業「範式躍遷」的數字化製劑技術。作為全球3D列印藥物領域的引領者，三迭紀經過不懈創新實現了核心技術MED（Melt Extrusion Deposition, 熱熔擠出沉積）的突破，為製藥長鏈條提供端到端的技術解決方案。但想要從研髮型設備邁向產業化，實現年產能達5,000萬片的3D列印藥物連續化生產線並非易事，縝密的產業化規劃是實現通量生產技術突破的重要基礎。
三迭紀MED藥物3D列印技術製備而成的藥片
面對產線建設的實際需求，三迭紀選擇與西門子攜手。西門子充分發揮了自身在製藥和增材領域的充足經驗和完備解決方案，以自動化、數字化領域技術解決方案與產品組合，串聯研發和生產，助力MED 3D列印製藥技術的生產產能持續提升，全方位拓展數字化技術在製藥產業的應用。與三迭紀的合作不僅為製藥行業增材製造產業化創建範例，也真正詮釋了科技有為的內涵。
憑藉在增材製造領域的能力優勢和經驗累積，西門子已經在航空航天、汽車、模具以及以製鞋為代表的消費領域與百餘家不同類型、不同規模的企業展開合作，成功完成超過數千種增材製造組件，讓增材製造落地千行百業。
/ 打通產業鏈，增材製造產業化未來可期
國家統計局數據顯示：中國增材製造規模以上企業由2016年的20餘家增加至2021年的100餘家，營收超1億的企業數量已逾40家。從市場規模來看，增材製造還有巨大的潛力亟待挖掘，產業化發展大有可為。
作為數字化的先行者和賦能者，西門子始終在探索如何通過自身的創新科技和數字化能力為中國增材製造的產業化發展注入新動力。為打通增材製造產業鏈上下游，西門子推出了增材製造雲列印工廠。這一覆蓋全球的數字化協作平台將用戶需求與供應商網絡相連接。用戶在雲平台發布需求後，雲平台承擔報價、採購和訂單監控等全部功能，並按需分配增材製造的設計、工程及生產能力，實現全球化的分布式製造。藉助數據分析，雲列印工廠還能夠將用戶反饋及時傳遞至供應側， 不斷推進增材製造的方案改進和技術疊代，賦能增材製造全生命周期管理，加速增材製造產品的創新。
西門子助力增材製造加速產業化進程
此外，西門子面向增材製造用戶和機器製造商的資金需求，提供量身定製的金融服務（融資租賃或商業保理），助力合作夥伴便捷地採購所需設備和技術，並可以根據自身情況定製還款計劃，讓決策和預算變得更加靈活。西門子覆蓋全價值鏈的「資金活力」，加速增材製造規模化應用穩步推進。
隨著數字化賦能產業的深度和廣度日漸拓展，增材製造的未來藍圖正在快速延展開來。其與大數據、人工智慧等技術深度融合，將對生產模式、生活方式，乃至價值理念產生深刻影響。西門子期待繼續以涵蓋增材製造設計、仿真、列印、檢測在內的全生命周期解決方案，及諮詢和人才培養服務，與更多中國合作夥伴攜手推進增材製造產業化進程。
知之既深，行之則遠。基於全球範圍內精湛的製造業專家智囊網絡，3D科學谷為業界提供全球視角的增材與智能製造深度觀察。有關增材製造領域的更多分析，請關注3D科學谷發布的白皮書系列。