本期分享惠普3D打印渠道經理袁玲麗:《增材製造重塑製造業》主題演講。
之前我們分享過惠普在各行各業的成熟應用，在工業製造、醫療和文創都有著成功的案例。☜
未來，將會有更多的行業將3D打印技術融入到他們的工廠，製造出更強、更輕、更優質的產品，從而提高競爭效率。不過3D打印的前景固然美好，但過程無疑是艱難的。我認為這篇惠普的演講很有價值，可以讓我們從中學習到惠普公司在3D打印行業的成功經驗。
01
我們的使命就是不斷創造新的技術
其實我把我演講的題目稍微換了一下，因為做了3D之後我也做過很多演講，每次演講都是講增材製造如何是將來的趨勢，有什麼案例。今天我想說，我們能不能換一個角度，因為惠普從一個傳統的2D巨頭到3D打印，其實我們也經歷了很多探索、摸索，也有一些經驗。所以今天我們把惠普在這個過程中的經驗跟大家分享一下，所以接下來我講的內容會比較輕鬆，大家可以比較放鬆地來聽。
首先，我們都認為轉型的過程不會那麼簡單，就像今天很多演講者都提到，我們都知道增材製造將來會是一個趨勢，它的未來很美好，但是這個過程是很艱難的。
為什麼惠普之前要做3D呢？首先回到惠普公司，可能很多人知道，惠普是在硅谷的一個起源。我們作為一家從出身就把技術作為核心的公司，我們使命就是不停創造新的技術，讓我們的客戶體驗到科技的樂趣。所以在今後幾十年過程中，我們一直在用技術去開發新的產品，包括3D打印機。
到目前為止，我們比較有名的產品是PC和打印機，這兩個產品目前來說都是全球市場佔有的第一名。舉兩個數字，我們的打印機每秒鐘發一臺貨出去，所以在我剛才說話的幾分鐘裡面，可能幾百臺打印機已經發出去了。PC更厲害，1秒鐘1.7臺運出去。
說這些不是說惠普有多牛，惠普規模其實並不是全球最大的公司，我們只是500強、50強。但換一個角度來看，我們做產品，我們做研發，我們是不是就是3D打印的客戶？所以接下來我們從惠普作為客戶角度來說，我們是怎麼使用3D打印機的。
02
惠普的轉型之旅：
技術替代、提高性能、3D設計
除了剛才所有嘉賓說的增材製造能夠給大家帶來的好處之外，我們覺得還有一個對惠普來說非常有意義的好處，就是可持續發展，因為惠普是一家致力於可持續發展的企業。大家可能會問增材製造跟可持續有什麼關係，我們知道簡材製造是很浪費資源的方式，從碳排放來說增材製造製造非常環保的。所以可持續發展不是簡單說我們不去破壞環境，我們不去做有汙染的事。我們應該是採取更先進的技術，去減少浪費，去塑造可持續發展的長期的目標。
我們的轉型之旅是什麼樣的？我本人沒有爬過雪山，但是爬雪山並不是搞一個裝備，看著山頂就能夠爬上去，不是這麼簡單的事情。除了有好的裝備還要有好的計劃，所以我們需要建立幾個營地，爬珠穆朗瑪峰中間有好幾個營地。
我們也梳理了一下自己的思路，3D打印我們思考的時候我們看給企業帶來什麼好處，我們總結一下對我們意味著第一是節省時間，在我們開發新產品過程中，可以大大節省我們開發的時間，促進我們迭代的次數。舉個例子，3D打印機，這種工業級的設備以前在惠普，我們的開發週期是五年，五年一個工業級的平臺做出來，但是這款3D打印機我們應用了3D打印技術，所以花了兩年時間就把產品做出來了。
其次，我們還希望3D打印能夠幫助我們節約成本，幫我們降低在研發到生產過程中的成本。第三是希望我們的設備，我們的產品利用增材製造3D打印技術能有更好的性能。第四是我們也有可能做一些定製化的產品。最後也是我們最核心的一點，就是這個方向應該是可持續發展的技術。
所以我們做了這麼一個項目，我們要在惠普內部作為客戶先來使用3D打印技術，於是我們有兩個部門，供應鏈部門和3D打印部門，一起組織了這麼一個項目。我們把這個項目分成幾個營地，我們要有計劃，所以我們總結成三個營地：第一個營地叫技術替代，就是我用3D打印技術來替代現在我們用注塑或者級加工的方式，來達到更快的速度和更便宜的成本。第二個營地是提高性能，做完替代以後還要思考能不能幫助產品進行性能的提升。第三個就是增材設計，為增材製造而設計我們的產品，徹底解放設計師的思維。
從第一個開始看，第一個營地叫做簡單的替換，也是我們的第一步，我們就從我們自己這款3D打印機開始，我們跟老闆彙報了一下，說我們想用3D打印技術生產這款打印機，老闆很支持，因為我們自己用成功了才意味著我們的客戶能夠應用成功。於是我們開始了這樣的過程，這個過程並不是有一腔熱情就要把所有東西都用3D打印，這是不現實的。
我們經歷了幾步篩選，比如我們在產品中先尋找有多少機會可以做3D打印，哪些零部件，它的大小、技術要求、它的材料是不是可以用3D打印來做。做了這個初步篩選之後我們通過技術分析和測試，看它的強度、性能能不能滿足產品的要求。第三步，也不能為了做而做，我們會讓財務來分析，如果這個東西我們用3D打印做以及用原始的方法做哪個更能節約成本。
最後這三步篩選出來之後，很重要的一步，我們還可能重新設計一下這個零件，因為以前很多零件設計的時候是為減材設計的，我們把它挑出來用增材製造設計的時候，我其實可以讓設計師重新做一些設計，比如一些拼接的零部件我們可以不用拼接了，可以把它放在一起，類似於這樣的改進。
於是我們來看一下我們現在的產品。其實在現在的這款3D打印機裡面，有一半塑料零部件，大概有66個零部件是用3D打印機打印出來的，我們這邊有展臺，大家有興趣可以去看一看，讓技術人員指給你們看哪些部件是用3D打印打印出來的。
我們同時讓供應商幫我們來測試，這些零部件我們已經設計好了，是用3D打印做的，你幫我們來生產，麻煩你幫我們核算一下，用3D打印零部件來生產我們是什麼樣的情況，我們的合作伙伴幫我們評估了一下。最終我們發現，零部件平衡點是5000到40000個，在5千到4萬個數量的零部件用3D打印比用傳統開模的方式便宜。通過這60多個零部件使整個項目成本節省了70%，並且這些零部件減重也達到了70%，設計週期大大縮短，以前五年的平臺兩年就可以做出來。
除了3D打印機我再講一個例子，因為惠普還做很多工業級產品，比如這款產品是一個3.2米寬的很大的工業體打印機，機器長5米，跟一箇中巴車差不多大。
這種機器中數量也是一個工業級產品，可能一年數量不會太大，裡面有很多零部件是定製化的。我們也在裡面挑出了一些零部件做改造，比如第一個金屬的零部件，是原始的設計，用的是CNC傳統的加工方式加工的，用來掛2D打印機裡面顏色較準的一個零部件，它需要一定的功能性，但是它的承重要求也還可以，評估下來，我們把這個部件可以做3D打印。
第二個零部件是我們簡單的做了一個修改，把金屬件變成了尼龍件。第三步，我們把它做了輕量化的設計，把裡面做了鏤空。第四步，我們又作了拓撲優化，現在這個零部件也在工業打印機上找得到，作為最終產品在使用。通過這一系列的變化整個成本降低了一半，重量減輕了93%，碳排放減少了95倍，是非常厲害的。
同時，我們不僅僅限於把它作為我們的樣品，作為我們的最終零部件，我們還在搭建生產線過程中用了大量的3D打印，作為我們的工裝、夾具等等，這其實是3D打印非常適合的一點。
比如惠普有一個口袋打印機，很小一個，可以跟手機連接隨時打照片。在它的包裝工廠上我們做了2000個工裝，這個工裝跟以前的工裝不一樣，因為這是包紙的，紙有不同的尺寸。這個工裝的設計，我們把它的卡口作為一個可以變動的卡口，這樣我們換一種紙去生產線包裝的時候不需要把工裝全換掉，只要把這個卡口稍微挪動一下就可以了。這樣2000個工裝做下來，生產線也大大節省了轉換時間，工裝製造2000個部件的時間也由13周變成了2周，成本大大降低。這只是一個例子，惠普所有產品生產線上我們都大量應用了3D打印。
剛才講了，第一個是技術替代，是一個比較簡單的第一步過程，也是作為客戶如果想嘗試3D打印，第一步通常都可以從這裡開始，就是拿一個已知零部件做優化，然後替代。第二步，我們是希望通過3D打印設備的性能還能得到提升，我們是怎麼做的呢？比如一個打印頭生產線的生產工具，左邊是一個原始的設計，用的是傳統的機加工，它需要13個零部件組裝在一起，非常重，500多克，成本也很貴，並且需要三到五天才能做成。基於這個我們做了優化，把它做成了一個一體的設計打印出來，減重減到了十分之一，並且成本降到了不止十分之一，一到兩天就能做成。因為這是一個烯打印頭油跟水的過程，它的性能非常好，因為不會漏油，很好清潔和更換。
接下來這是第二款打印機，就是惠普明年4月份會推出的一款彩色的尼龍打印機，這個打印機現在還沒有上市，我們設計的時候吸取了第一臺打印機的經驗，這個設計的時候不是做簡單的替代，而是設計的時候我們就開始如何用3D打印技術。這臺打印機比第一臺小，裡面140個零部件都是用3D打印的，前不久我跟我們的工程師聊天，他說其實已經有200個零部件了，所以這個打印機應該是世界上用到3D打印零部件最多的一個產品。
還有一個例子，我們來看一下研發工程師怎麼說的。這個例子是一個彩色3D打印機裡面的流道，左邊是傳統的設計，如果要設計這個流道傳統要拆分，否則沒有辦法做開模的過程，開完模還要再組裝回去，這是傳統的方式。現在我們用一體的方式打印出來，其實流道的設計還是有很多不錯的案例，因為有人在做仿真軟件，在做業內優化軟件的時候，在流道設計的時候我們軟件已經很強大，可以做很多模擬和優化。但是很少有人去做，為什麼呢？因為優化出來的管路通常不規則或者是形狀比較奇怪，傳統的工藝很難加工它。我們現在發現，有了3D打印本身流道形狀不再是問題，我們就可以完全以最優的方式去設計這個流道，設計好了就可以生產出來。所以這也是一個非常好的應用。
這裡有一個我們工程師的視頻，他是講述設計流道過程中有什麼感受。他說作為傳統的工程師有兩個痛苦，第一是要考慮如何生產，然後再去設計，但現在他只要先想象出設計的樣子，設計出來之後直接可以去做打印，直接做生產，不用考慮後面的可能性。第二點是快速，因為以前有一個設計之後要做樣品，要等兩到三週的時間，樣品回來之後他發現要進行修改，又要送出去再重新做樣品。現在今天送了樣品，明天就可以拿著實物去看，去評估它好不好。經驗豐富的工程師看到數字的文件，電腦裡三維的文件跟拿到實實在在產品去試完全不一樣。所以可以實現我作為一個設計師，今天設計好明天就可以拿實物嘗試，這對他來講非常有意義和價值。
所以剛才講了爬山的大本營，第一是做替代，第二是優化它的性能，使我們的產品更加好，更加優化。第三個是增材設計，就是將來的設計是圍繞著增材設計去做的。現在惠普只要是工業打印機的零部件，因為工業打印機零部件有一個特點，就是數量不會特別多，我們要求工程師轉換思路，以後設計不需要考慮開模、脫模，先考慮3D打印，我們工程師已經轉換思路。
03
產品是否有市場，只有到了市場才知道
同時我們還跟一些部門合作，說你們的新產品試生產，這是什麼概念呢？因為惠普做很多消費級PC跟打印機量都是非常大的，可能最少的產品也要賣幾百萬幾千萬件。能不能用3D打印呢？我們覺得也可以，怎麼用呢？
比如這是一個惠普新的產品，是一個3D攝像頭，可以裝在普通電腦上。做這個產品的時候我們產品經理和部門會想：這個產品有沒有市場？市場反映怎麼樣？我預測它的銷售怎麼樣？以前沒有辦法，以前把它生產出來賣，賣失敗了不行，只能到了市場才知道。現在我們跟工程師說，你可以先生產小批量，比如5千個、1萬個，然後把這1萬個產品投放到市場上去試一下市場的反應，如果市場反應好我們做大批量生產，不好我們是不是可以調整修改或者放棄這個產品。
我有很多客戶都跟我說有這個想法，他們有兩個產品，不知道哪個在市場上受歡迎，一個圓，一個方的，我們完全可以每樣生產一些，直接放到商店裡面試客戶的反應，然後來選擇哪一個作為主流產品。
剛才通過上面一步到三步的過程分享給我們的客戶和同行，這是惠普自己作為3D打印客戶的一些經驗或教訓。
下面來總結一下有哪些挑戰：
第一要正視風險，並不是所有東西都是適合的，也有可能你有一些嘗試，最後證明是不合適的，有一些是強度達不到的，有些是因為價格等等因素不可以。我們要面對這個可能性，但也要勇於嘗試。
第二是你的供應商，因為有些企業這些東西不是自己來做的，就像我們用3D打印機，但是我們不用3D打印機來生產，是我們生產廠商做這件事情，他們也要配合我們，怎麼去做生產，怎麼去提高自己管理3D打印生產的能力。
第三是對惠普3D打印技術有信心，它可以作為生產型設備，因為我們已經完全證明了這一點。其實之前在給我們工程師做溝通的時候，我說你們用3D打印技術來打印這個零部件吧？他們之前都有很多顧慮，但是現在通過證明之後更加有信心，我們相信現在有些部件確實可以用3D打印來生產。
最後，真正把3D打印用在生產中不是一個部門決定的，需要很多部門協調，供應鏈管理部門、研發部門、採購部門、設計部門以及最後的生產部門。因為以前他管理的可能是模具，可能管理的是一些零部件、庫存，現在他管理的是虛擬的3D打印文件的庫存，生產週期跟以前都不一樣了，所以每個部門都要去協調。
但是我們也有很多收穫，比如我們發現3D打印不僅僅是一個用途，它可以從設計到驗證，到生產過程中使用，用的越廣受益就越多。
第二，如果你要成功管理層必須要投入，作為管理層是不是支持這件事，是不是有一定的投入來支持這個事？你不能要求下面的工程師馬上就要節約多少，馬上達到什麼樣的效果，要有前期的嘗試和投資過程。當然還有設計工程師思維的轉變以及生產的轉變。
第三，越早使用，生產越多對性能幫助越大，因為這是一個學習的過程，當你的工程師知道這個東西怎麼用，瞭解它的優勢和劣勢後才能發揮出來。
第四，這個東西需要我們培訓和鼓勵使用，比如所有的設計師，所有惠普機械的設計師都是不懂3D的，你要給他培訓，要告訴他怎麼樣去使用、怎麼樣去設計，他才會體會到這個好處。
最後，我們要跳出傳統思維，有時候我們的思維已經被傳統的製造方式和固有的思維所限制，我們需要能夠跳出這些條條框框，真的去做一些突破性的嘗試。
最後送大家一句話，是我們惠普所有工程師的信念：我們不預測未來，我們去創造未來，未來是我們自己創造出來的。
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