隨著3D打印越來越多地在快速成型之外派上用場，企業迫切想要學習如何對此進行有效整合，但它們可能並不希望或沒有能力立即進入到成熟完備的針對終端零件的增材製造（AM）領域。

卡特彼勒負責增材製造的產品經理StaceyDelVecchio認為，對於增材製造，公司的最佳策略應該是“大處著眼，小處著手，快速行動。”這是DelVecchio在2017年增材製造用戶組（AMUG）會議上提出的建議，她在會上回顧了卡特彼勒作為大型設備製造企業使用增材製造的曆史，而卡特彼勒的模式似乎值得其它大型企業深思。

卡特彼勒增材製造發源史

3D打印在卡特彼勒的發展在某種程度上也反映了DelVecchio本人在卡特彼勒工作的曆史。DelVecchio解釋說， “1991年，我們擁有了第一台立體光刻機，放在公司的快速成型實驗室。這個快速成型實驗室建成多年，大多數工程師都知道它的存在，也使用過它。對很多人來說，這不是隨隨便便就能獲得的技術。所以，我們對實驗室做了重新裝修，做了可視化，還製作了一些漂亮的模型。這些都發生在我身邊，在過去25年多的時間裏一直如此。”

桌麵3D打印機剛剛問世時，它們就出現在了卡特彼勒的工程師的辦公桌上。業內研究顯示，在更高級的增材製造流程成為必要之前，台式3D打印機對早期的設計迭代和可視化來說具有一定價值。

然而，隨著時間的流逝，尤其是隨著技術的成熟，卡特彼勒努力擴大增材製造在整個公司的使用範圍。DelVecchio在增材製造用戶組會議上表示，“快速成型和可視化沒有任何問題，但是我們的決定中至關重要的是如何從創新的角度推動增材製造進入下一個階段。”

而DelVecchio麵臨的問題是，“當你在世界各地擁有差不多10萬名員工時，你究竟如何實現這樣的打算？”

流動打印機、增材製造峰會及設計競賽

DelVecchio解釋說，鑒於卡特彼勒的足跡遍及全球如此眾多的地區，她給出的答案是實施從小處著手的戰略—公司已經開始製造大型昂貴設備，這些設備可以在幾個小時的緊張工作之後仍然保持可靠的質量。這表示在廣泛實施之前會啟動測試試點計劃，並與產品的早期使用者進行合作。

後來采取了被DelVecchio稱為“流動打印機”的計劃。卡特彼勒一位頗有前瞻性的高管指示DelVecchio的團隊購買增材製造係統，而不用擔心投資回報，因此公司購買了六台工業用3D打印設備，包括兩台uPrint、兩台Fortus 250、一台Objet打印機和一台HD Max。

這些打印機被交付給卡特彼勒位於美國的製造工廠，工廠的工程師可以嚐試各種方法對3D打印技術進行試驗。雖然DelVecchio表示該計劃取得了一些成功，但也有工程師打電話問她：“嗨，Stacey，你希望我們用你的打印機打印什麽？”

為了讓卡特彼勒員工和工程師正式了解該技術，公司舉辦了一次增材製造峰會，包括會議和演示，旨在使團隊更加認真地對待3D打印技術。 DelVecchio表示，今年將采取更有針對性的方法，比如開展“增材設計”研討會，讓已經了解技術需求的團隊成員開始增材製造的實際設計，以便解決具體問題。

為了讓員工以認真的心態進一步參與其中，卡特彼勒舉辦了一場設計大賽，要求工程師們把設計思路擴展到夾具和固定裝置之外，專注於可以通過增材製造進行改進的終端零件。獲獎設計是一個球形止回閥，將組件的多個部件組合成單個金屬3D打印部件。今年，這樣的設計大賽將擴大到四五場不同的比賽。

增材製造車間

自25年前成立以來，快速成型實驗室也在不斷發展。去年，卡特彼勒的增材製造車間正式揭幕，位於伊利諾伊州莫斯維爾的卡特彼勒全球研發中心。這一車間使增材製造創新團隊能夠接觸到公司的研發部門，並從研發部門獲得啟發，而公眾和高管們也可以對其進行定期參觀。

該車間擁有10台工業用3D打印機，包括一台Carbon M1 3D打印機和一個微鑄造工廠。在揭幕後的前六個月裏，卡特彼勒的3D打印技術免費向員工開放，直到後來因為免費3D打印服務十分新奇而造成了不必要的需求增長而被迫停止。後來車間采取了員工隻需自備材料的打印模式。

DelVecchio說：“我們當時選擇了員工隻需自備3D打印原料的參與模式，我個人認為這個方法對於前期參與的人群來說是個很好的選擇。這使人們能夠共同投資，共擔風險。材料成本費用很低，但不是嚐試3D打印所需要的總成本。”現在該車間對使用3D打印的員工收取總成本，其中包括後期處理的人力成本、工廠支付的租金以及機器的成本。

卡特彼勒增材製造的未來發展

到目前為止，增材製造已經開始對卡特彼勒產生影響，DelVecchio預計這種影響將會增加。通過子公司索拉透平（SolarTurbines），卡特彼勒正在使用3D打印製造它的第一個終端零件，即具有獨特幾何形狀的燃油旋流器。界麵工具和原型也由公司3D打印完成。憑借其M1打印機，卡特彼勒能夠使用3D打印為其零配件業務製造彈性墊圈。DelVecchio表示，這不僅對整個公司來說至關重要，而且還將在其增材製造戰略中發揮重要作用。

DelVecchio說，“零配件業務是我們商業模式的一部分，在設備停產之後的25年裏我們仍將繼續為其提供零配件支持，某些零件我們已經生產了相當長的一段時間。對我們來說，為50年前設計的產品提供支持也並不奇怪。”

為了有效地解決業務的各種問題，卡特彼勒正在考慮通過3D掃描對部分庫存進行數字化，最終創建一個虛擬庫存。不過在這方麵還有一些工作有待完成。

卡特彼勒公司還在尋求通過與其它公司建立夥伴關係，進一步進入增材製造領域。比如，公司近日與德國增材製造公司FIT AG達成三年的戰略聯盟，共同專注於3D打印鋁和鈦零件。除了FIT AG，公司正在尋求與可能推動其增材製造領域創新的供應商、大學和其他組織進行合作。

DelVecchio認為，卡特彼勒對增材製造的投資將使公司更具靈活性，即使在最大型的設備上也能實現創新。不過，在發展到3D打印終端零件之前，公司已經進行了很長時間的探索。對於其它打算更廣泛應用3D技術的大型企業來說，從卡特彼勒能夠學到的重要一課可能就是他們的大處著眼，小處著手和快速行動。(本文來自卡特彼勒)