區塊鏈，或許是打開3D列印進入大規模產業化空間的密碼匙

增材製造的數字屬性決定了這種製造方式容易被分享和轉移，這使得區塊鏈與增材製造的結合有著某種契合的屬性，然而增材製造的數字屬性也帶來了很多頭疼的因素，包括設計IP的保護、製造中質量的可追溯性等等。

德勤在中提到增材製造數字線程DTAM（digital thread for additive manufacturing)的概念，並指出數字線程沒有被大量引入到增材製造中，所以限制了增材製造進入產業化生產階段。

德勤在報告中指出，區塊鏈有潛力為增材製造提供關鍵技術和安全屏障。

「The blockchain for additive manufacturing has the potential to serve as a backbone and security layer for the DTAM.」

根據3D科學谷的市場研究，3D列印邁向產業化的過程中遇到了一系列的難題，其中包括：通過信息管理系統來管理增材製造數據流；工藝可重複性、零件到零件的可重複性；成熟的認證和質量檢測方法。

增材製造數字線程包括設計信息、材料、工藝、加工以及測試信息。根據數字線程所記錄的信息，科學家們希望利用這些大數據來建立相關的數學模型，以或許有效的相關性分析，從而提高對零件質量和加工穩定性的控制。

德勤所提到的區塊鏈在其中扮演了重要的作用。區塊鏈(Blockchain)是分散式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。所謂共識機制是區塊鏈系統中實現不同節點之間建立信任、獲取權益的數學演算法。

很多人知道區塊鏈是因為這是比特幣的底層技術，像一個資料庫賬本，記載所有的交易記錄。這項技術也因其安全、便捷的特性逐漸得到了銀行與金融業的關注。

美國國家標準與技術研究所（NIST）與田納西理工大學（TTU）提出了從A1到A6的數據線程：

A1:設計：在這個過程中，根據設想和零件所需要實現的性能要求，從而獲得了幾何模型的建模結果，這個結果運用了多種設計技巧，包括拓撲優化，內部晶格點陣結構，以及預留了組裝和加工餘量等等。

A2：計划過程-獨立於設備：這個過程決定了零件的構建方向，支撐結構等。這些計劃需要考慮所需要達到的零件表面質量，材料性能，構建實踐以及是否需要支撐結構等。在這個過程中，同樣的運用到了新的技術，包括拓撲優化的支撐結構等。

A3:計划過程-與設備相關：這個過程考慮各種加工策略，包括切片、能量輸入、掃描速度、掃描路徑等等。由於很多要實現的結果之間是此消彼長的，例如質量（表面粗糙度）與加工速度通常是個矛盾體（考慮到加工時間和加工成本），這其中的加工策略對加工結果達到最優化起到了關鍵的作用，並且與所使用的設備息息相關。

A4:零件構建：在通過激光或其他能量源層層加工金屬粉末的過程中，可以通過熔池監測手段來獲取加工中的狀態數據，從而為實現微觀晶體層面上的控制，並檢測到缺陷的發生，從而與其他的數據建立相關性分析，以提高避免缺陷發生的能力。

A5:零件的後處理：這個過程是為了使得零件達到所需要的性能結果，包括去支撐，通過熱處理技術來提升零件的性能（去火、熱等靜壓-HIP，精加工-機加工以及表面紋理處理技術-噴丸與磨削）

A6：零件質量：這個過程包括多種檢測手段，包括機械檢測與無損探傷(NDE)技術，在這個過程中，所有的數據被記錄下來以與前面過程中所記錄下來的數據建立相關性研究，提高零件的可靠性和一致性。

具有去中心化、無須中心信任、不可篡改和加密安全特點的區塊鏈技術可以使得A1到A6的數據線程具備高度的安全性。而區塊鏈將在部分新興行業內開始出現顛覆現象，例如眾籌、共享經濟、電動汽車、分散式光伏、儲能等，在這個階段內，大批應用型區塊鏈獨角獸將出現，而增材製造的發展與區塊鏈將密不可分。

根據搜狐網的一篇《區塊鏈如何改變3D列印行業現有痛點》，文中指出隨著區塊鏈技術的成熟，完全可以應用到3D列印領域中。基於區塊鏈分散式區塊的特點，可快速實現點對點之間的信息交互、資源共享。使3D列印廠家實現按需生產、即時生產、就近生產，最大程度的減少各項成本。有效避免因中間環節增加的成本轉移到最終產品上，使消費者無法認可最終產物的售價而放棄產品。

文中指出，區塊鏈結合3D列印技術，將會給未來增材製造業帶來決定性的改變。

區塊鏈技術特點1：智能合約訂單，供方根據訂單驗證結果進入產品設計、生產、物流等環節，最終供方完成訂單並且符合智能合約規定的內容，則需求方的資金會自動付款給供方，能有效避免了因單方面違約造成的產品無法交付等情況。

區塊鏈技術特點2：產品標識溯源，利用零部件的唯一標識對該產品的全生命周期進行溯源追查。一方面，終端用戶可避免買到假冒偽劣商品，保護自身利益;另一方面，保護了品牌商的利益，也維護了產品設計者的版權，有效打擊了市場上的假冒偽劣商品。

區塊鏈技術特點3：智能支付機制，交易雙方直接進行點對點的交易，避免了高昂的手續費、繁瑣的中心化支付問題，提高交易效率。在供應鏈信息透明化後，企業的採購成本和庫存成本就可隨之降低，財賬審計也更加簡潔。

區塊鏈技術特點4：數據信息資產，基於區塊鏈技術通過加密演算法，有效保護供應鏈各企業的數據信息。經供需雙方同意後，合格產品可作為行業內成功案例選擇性分享。

而根據德勤的研究報告，區塊鏈與增材製造結合的幾大契合點包括：分散式自動化組織特點，接近實時（near real time),防數字侵權，不可磨滅和可追溯性。

那麼，在3D科學谷看來，今天的3D列印企業，在面向將3D列印用於產業化的生產應用的時候，數字線程和區塊鏈將是必備功課。一個行業共識是區塊鏈技術的發展使得平台企業的角色慢慢從生產資料的管理者、生產過程的組織者，生產產品的分銷者，以及生產收益的分配者，退到了價值網路的後面。企業角色變成定義價值，設計協議的機構，但是又獲得超額的收益，這個收益在於價值網路的定義權。

參考資料：

- 3D opportunity for blockchain – additive manufacturing links the digital thread / by Deloitte

-《區塊鏈如何改變3D列印行業現有痛點》 / 搜狐網

180頁3D列印行業應用白皮書（2017）

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