埃森哲:3D打印新技術(shù)助力采礦新景象
2014年10月19日 8:46 5503次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 地質(zhì)礦業(yè) 作者: 羅娜
200多年前,在手工業(yè)和商業(yè)極度繁榮的英國,蒸汽機悄然誕生,而這不但促成了日不落帝國的擴張,同時將人類帶入了一個全新的機械工業(yè)文明時代。而今天,一種能夠?qū)⑷祟愅耆珟胄碌母叨任拿魃鐣陌l(fā)明,3D打印技術(shù),已經(jīng)悄然而至,或許帶來的是一場新技術(shù)的革命。
日前,埃森哲公司發(fā)布報告指出,大多數(shù)采礦企業(yè)開展業(yè)務(wù)活動的環(huán)境往往非常偏遠(yuǎn)和惡劣,因此需要大量投入(尤其頻繁需要更換零部件),而3D打印技術(shù)則為礦企提供了優(yōu)化供應(yīng)鏈的契機。
3D打印對采礦作業(yè)的潛在影響
3D打印技術(shù)不僅可能對“規(guī)模經(jīng)濟”這一傳統(tǒng)概念構(gòu)成挑戰(zhàn),還可能在資源日益匱乏、波動性日益加劇、對靈活性和定制化服務(wù)需求不斷增加的時代,創(chuàng)造新的價值。那么,擁有了先進的3D打印技術(shù)能力,采礦作業(yè)會如何運營呢?
3D打印技術(shù)的很多功能都與采礦企業(yè)及其供應(yīng)鏈和運營息息相關(guān)。因為,3D打印的一個核心功能是,就訂購或制造而言,它不需要模具,也沒有最小批量的要求。此功能可支持真正的“按需”供應(yīng)鏈管理。這一按需概念與3D打印的移動性特征(即可隨時隨地進行生產(chǎn))相結(jié)合,能夠有效實現(xiàn)設(shè)備和零部件的“內(nèi)包”制造策略。對礦場而言,停產(chǎn)的成本非常昂貴,而3D打印對備件和維修部件物流的影響可能徹底改變供應(yīng)鏈中零件供應(yīng)和庫存維護的概念。目前,在供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中都有備件,即在現(xiàn)場建立實物庫存或建立物流網(wǎng)絡(luò),以便在很短的時間內(nèi)高成本地配送備件,以確保機器正常運行。如果采礦場現(xiàn)場具備先進的3D打印能力,即使礦場地處偏遠(yuǎn)地區(qū),只需在數(shù)字維修部件庫找到所需備件模型,就可隨時隨地進行生產(chǎn)。有了數(shù)字化存儲的備件,可減少倉儲和庫存成本,消除向偏遠(yuǎn)地區(qū)運輸部件冗長而昂貴的過程,從而最終大幅降低因長距離、多次航空運輸主要部件所產(chǎn)生的高額成本。
而對原材料的采購和管理也會隨之出現(xiàn)新的要求。3D打印技術(shù)使用的是原材料,而非成品,這些材料通常是大批的粉末,因此運輸成本較低。對比原料的價格與復(fù)雜成品的價格,減少成品庫存也會釋放出大量現(xiàn)金。
在新的位置建設(shè)新礦時,按需就地生產(chǎn)的能力將具有顯著優(yōu)勢。如果所需配件與常用配件性能不同,很難預(yù)測出所有配件的補貨庫存時間點。再加上氣候變化和天氣波動性會影響到供應(yīng)鏈,這時,3D打印技術(shù)就可充分發(fā)揮其用武之地。一旦出現(xiàn)惡劣情況,3D打印就更加能夠保證及時獲得所需產(chǎn)品。
運用3D打印更有效率更環(huán)保
3D打印還有助企業(yè)在整個產(chǎn)品生命周期(即從設(shè)計到生產(chǎn)、使用直至周期結(jié)束)中采用提高材料和能源效率的方法,尤其能幫助在偏遠(yuǎn)地區(qū)作業(yè)的企業(yè)提高效率。
對于一些新的設(shè)計構(gòu)想而言,如果通過傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn),成本將非常昂貴,從而導(dǎo)致望而卻步或?qū)崿F(xiàn)的可能性渺茫,而通過3D打印,一切構(gòu)想均有可能實現(xiàn)。采用這種方式,設(shè)計出的產(chǎn)品可以重量更輕、體積更小、功能更復(fù)雜,且效用更高;更先進的3D打印甚至還可以生產(chǎn)可轉(zhuǎn)動部件。隨著打印原材料的不斷發(fā)展,只要設(shè)計正確,就可能延長所打印產(chǎn)品的壽命,提高能源或燃料的使用效率,從而實現(xiàn)更加環(huán)保的生產(chǎn)。
在實際生產(chǎn)階段,傳統(tǒng)的制造技術(shù)通常是從固體實物上減去多余的材料,大都會浪費不少原材料和能源。而3D打印則可能對材料和能源進行優(yōu)化利用,只“消耗”用于生產(chǎn)最終產(chǎn)品的原材料。采礦企業(yè)采用3D打印技術(shù),可以有效“內(nèi)包”制造某些品類、設(shè)備和零部件,通過供應(yīng)鏈的再調(diào)整,間接支持更加可持續(xù)的生產(chǎn),減少對環(huán)境的影響。
此外,隨著3D打印技術(shù)和材料的開發(fā),當(dāng)產(chǎn)品的工作壽命結(jié)束時,如果部件能夠經(jīng)過分解重新轉(zhuǎn)變成最初的原材料,那么廢件和使用過的部件就可以實現(xiàn)“再生”。這樣的原材料也可用于生產(chǎn)新的部件,從而實現(xiàn)產(chǎn)品自給自足,進一步減少材料使用、降低庫存要求。
3D打印推動太空采礦
近年來,隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展,出現(xiàn)了能夠打印新材料、甚至一次性打印多種材料的打印機,從而可以生產(chǎn)出更先進、更復(fù)雜的實物,實現(xiàn)了更高的分辨率和大規(guī)模生產(chǎn),因此,其他行業(yè)也將有可能逐步采用這一新技術(shù)。IT研究和咨詢公司高德納(Gartner)認(rèn)為,當(dāng)前,3D打印技術(shù)給人們帶來了“不斷膨脹的預(yù)期”,預(yù)計未來5到10年內(nèi),3D打印將全面應(yīng)用于生產(chǎn)活動。事實上,近期已有媒體報道稱,3D打印將被用于深空小行星的采礦活動,從而推動該技術(shù)在采礦業(yè)的應(yīng)用達到全新高度。
新成立的深空工業(yè)公司(DSI)宣布,計劃在推出一個利用3D打印技術(shù)的太空礦業(yè)勘探隊??碧焦ぷ鲗⒃?015年啟動,通過發(fā)射太空船搜索太空巖石,從而獲取太空貴金屬,例如鉑和其他資源。而該公司正在申請一項3D打印技術(shù)專利,將依托該技術(shù)使用太空單物質(zhì)小行星制造金屬零部件,用于建設(shè)未來的太空基地、搭建平臺及制造衛(wèi)星
盡管對這一技術(shù)的宣傳令人興奮,且它在一些行業(yè)也得到了極大推廣,但是采礦作業(yè)的特點意味著3D打印技術(shù)需要克服一系列障礙,才能在該行業(yè)中產(chǎn)生積極影響。
雖然3D打印技術(shù)還處于起步階段,但其助力采礦的作用巨大,可能使困擾該行業(yè)的諸多具體問題得以順利解決,特別是未來幾年,隨著該技術(shù)的發(fā)展,將帶來無限希望。
責(zé)任編輯:陳鑫
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