近些年，美國通過智慧產業革命全面拉抬了制造業的整體效率，并且已經取代中國成為制造業超級大國。美國用工下跌了28%，但是效率卻大幅提升，相比之下中國人工越來越貴，而效率卻鮮見提升。這指明了制造業發展過程中的一個重要出路便是引入智慧產業，優化每個生產節點，提升局部和整體利潤。

“智慧服務”是一種人、機、物協同制造模式，在互聯網、物聯網、內容/知識網、人際網和先進制造技術等的支持下，將各種制造資源連接在一起形成統一的資源池，然后根據客戶個性化需求和情境感知，做出智能的響應，為客戶提供定制化的、按需使用的全套方案服務。現在很多企業都上了很多系統軟件，比如PLM、ERP、MES、CRM等系統，但系統與系統之間缺乏有效關聯，形成了一個個信息孤島。智慧服務信息系統高效集成研發、設計、工藝、質量、制造執行等系統，打通產品生命周期的各個環節，實現各類數據實時整合與控制，為智能制造提供信息支持。IBM智慧供應鏈演示程序基于IBM傳感器解決方案并整合了IBM業務流程管理軟件, 模擬了一個簡化的供應鏈環境，從創建訂單開始、工廠生產商品打包并出庫、貨物到達地區倉庫、貨物離開地區倉庫，直到貨物到達分銷商倉庫，智慧供應鏈實現了全程可視化追蹤。

智慧工廠是現代工廠信息化發展的新階段，綠色智能的手段和智能系統等新興技術于一體，構建一個高效節能的、綠色環保的、環境舒適的人性化工廠。“智慧工廠”的三大特征：首先是基礎設施高度信息互聯，包括生產設備、機器人、操作人員、物料和成品；其次是制造過程數據具備實時性，生產數據具有平穩的節拍和到達流，數據的存儲與處理也具有實時性；再次是可以利用存儲的數據從事數據挖掘分析，有自學習功能，還可以改善與優化制造工藝過程。ROCKWELLAUTOMATION公司無線Power Monitor W250功率測量儀，能夠多點監測采集生產過程中特定耗能型應用的數據，自動生成的無線網絡即可將能耗信息直接傳送到Rockwell Software RSenergyMetrix軟件，便于用戶直接查看能耗信息及采取相關技術措施降低能耗，這樣不但降低了網絡成本，還能夠更加方便采集數據。意大利Macchi公司與西門子電子產品公司合作推出的吹塑薄膜生產線的控制系統，使用一種新的無線操控面板來啟動和控制整條生產線的運轉，生產操作人員可根 據需要進行簡單的操控和特定的控制這套操控面板包含有一顯示屏系統，通過無線(聲頻和視頻) 連接到生產線上，操作人員無論身處何處，都可清楚了解并且解決生產線運轉過程存在的故障，及時解決故障，提高運轉效率。

8  3D打印塑料工程的綠塑創新的現狀及展望

3D打印塑料工程是一種以數字模型文件為基礎，通過逐層打印的方式來直接制造物體，實現個性化、差異化塑料工程。也可以說，3D打印是新興的綠色化塑料工程，3D打印機是一種特殊的塑料復合成型加工設備。

3D打印機需求量較大的行業包括政府、航天和國防、醫療設備、高科技、教育業以及制造業。目前，應用領域排名前三的是汽車、消費產品和商用機器設備，分別占市場份額的31.7%、18.4%和11.2%。到2020年，全國3D打印機市場規模將突破200億美元。我國3D打印機市場規模將在100億美元左右。

“連續液面生長”(Continuous Liquid Interface Production,簡稱CLIP) 3D打印技術。Inc研發的3D打印技術使得物體可以產生于液態介質，而非像過去25年所使用的層層打印，它代表了3D打印的一種新方式。它使得打印即用型產品的速度比任何其它方法都要快25至100倍，并創造了前所未有的幾何體。CLIP使得一系列材料可以被用于創造具有新特性的3D零件，包括彈性體、聚硅酮、類似尼龍的材料、陶瓷和生物可降解材料。它開啟了創新的新領域，其中不僅包括健康保健和醫療，也包括其它重大行業，包括汽車和航空。CLIP在幾分鐘內就可以完成3D聚合體打印，而非幾小時或者幾天，因此在未來實現個性化定制冠狀動脈支架成為可能。

Greg Mark的團隊研制的3D打印機名為Mark One，使用碳纖維作為耗材，其特點在于，一是可使用碳纖維作為打印材料，二是使用復合材料，直接制作高強度的部件和工具。該機型采用雙擠出頭，可兼容碳纖維、玻璃纖維、尼龍和PLA耗材；制作實際部件時能夠選擇合適的材料，兼顧強度和成本。Mark One 3D打印機已經制作出7mm x 3mm x 100mm的碳纖維部件。未來，Greg Mark和他的團隊有望將3D技術直接運用于賽車部件制作。

美國亞利桑那州鳳凰城的“Local汽車公司”通過3D打印技術制造的被命名為“Strati”電動汽車，最高時速可達56公里，一次充電最遠可以行駛193公里到243公里，可搭載乘客2人。黑色車身和底盤完全通過3D打印機制作完成，材料為碳纖維增強型塑料，只有40個零部件，建造它花費了44個小時。傳統汽車零部件超過2萬個。目標是用完全不同的方法制作出一輛擁有少于20個零件的汽車。

自從首輛3D打印汽車誕生后，TEConnectivity公司全球首輛可以承載兩位成人騎手的重量的全功能的3D打印摩托車，除了發動機、傳送帶、各種電子器件、制動系統之外，絕大多數其它部件都是用ABS塑料3D打印而成的，其中包括輪轂軸承、車把、框架、車座等。在這些3D打印部件中，對質量要求最高的應當是輪轂軸承了。TE團隊使用Creo設計軟件精心設計出摩托車的各個部分，然后使用ANSYS進行仿真。TE公司使用了多臺工業級3D打印機來打印這些設計出來的零部件，包括多款Fortus系列3D打印和一臺EOSM280。在未來發展趨勢上，3D打印摩托肯定是有著很大的優勢，環保且時尚，期待未來3D打印能給我們帶來更多的驚喜。美國舊金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。該公司表示此款車由一系列鋁制“節點”和碳纖維管材拼插相連，輕松組裝成汽車底盤，因此更加環保。 Blade 搭載一臺可使用汽油或壓縮天然氣為燃料的雙燃料700馬力發動機。此外由于整車質量很輕，整車質量僅為1400磅(約合0.64噸)，從靜止加速到每小時60英里(96公里)僅用時兩秒，輕松躋身頂尖超跑行列。

歐洲將繼日本之后使用3D打印人體骨骼。荷蘭Xilloc與日本陶瓷公司Next21合作，將3D打印人骨植入技術引入歐洲。Next21通過與一些日本學術和研究機構的合作開發了BoneFactory，為病患提供定制骨骼模型以及各種植入物的設計。

3D打印塑料工程的綠塑創新重點：

目前國內和國際3D打印行業的差距，在技術上、在材料上、在生產工藝上還有不小的差距，但是機會還是在我們這邊，關鍵是我們能否將3D打印技術與傳統產業的轉型升級結合起來，推動3D打印技術在當前艱巨的結構調整任務中發揮重要的引領作用。

1）3D打印工程復合塑料原料的綠塑創新。我國3D打印耗材主要依賴于國外進口。3D打印原材料供給不足已成為制約其在我國發展的障礙之一。工程復合塑料原料是3D打印塑料工程的關鍵。努力開發資源節約型的3D打印的生物工程復合塑料原料。我國在3D打印工程復合塑料原料的開發方面，落后于國際同行，這對發展3D打印塑料工程是極其不利的。3D打印的生物工程復合塑料原料屬于小批量多品種的個性化原料，甚至為某一用戶特供的高端原料，這對國內原料商傳統的大批量單品種生產的理念和模式是一個嚴重的挑戰。

2）3D打印機的綠塑創新。2014年，我國進、出口的3D打印機的兩者平均臺價位之比近15倍，出口53902臺，進口6199臺，但出口額僅為進口額的63.2%。說明國內的3D打印機的自主創新的綠色技術含量較低。

3D打印機一定要朝功能化、專業化的方向發展，如果走科技含量低的大批量、通用化方向競爭市場，必然走向死路。國內原始創新還不夠，真投入、真科研的少，投機性比較嚴重。有拿來主義思想、低水平重復性建設的多。規模效應上差距拉大。發展觀念上落后，長期沿襲傳統制造業的老路，生產設備賣設備，沒有將設備的生產與加工服務和應用市場相結合。

3）應用領域拓展。國內市場如果再得不到發展，未來市場將全部被國外企業所占據。眼下，人們對于3D打印技術是充滿熱情而又一片茫然。對這項技術充滿神秘感。市場推廣的難度很大，技術和市場存在脫節的問題，應用市場并沒有真正打開。3D打印產業發展的關鍵在應用，一項新興技術的發展都必須與應用市場相結合。如果我們的應用市場還不能有效打開，我們未來的道路將更為艱難。