20世紀80年（nián）代後期，3D打印機的橫空出世，開啟了增材製造（zào）新時代。近年來（lái）， 借著新一（yī）輪科技革（gé）命和產業變革的東（dōng）風，3D打印步入快速發（fā）展期。世界各國紛紛將其作為未來產（chǎn）業（yè）發展新的增長點加（jiā）以培育（yù），如2012年美國將“增材製造技術（shù）”確定為首個製造業創新中（zhōng）心（後更名（míng）為“美國製（zhì）造（zào）”），歐盟、日本、韓國、新加坡、俄羅斯、南非、印度等國也通過各種措施（shī）推進3D打印產業發展。

 

　　我國的3D打印技（jì）術與世界先進水平基本同步， 但產業化仍（réng）處於起步階段。未（wèi）來，3D打印將（jiāng）朝著速度更快、精度更高、性能（néng）更優、質量更可靠的方向發展，成為一股強大的科（kē）技力量。

 

　　趨勢一：桌麵級（jí）市場已陷入“紅海”,掘金工業級正當時

 

　　近幾（jǐ）年，桌麵3D打印機“叫好又叫座”，銷量呈現大幅（fú）增長（zhǎng），而工業（yè）級3D打印機則略顯慘淡（dàn）。根據大數據公司CONTEXT的數據，2015年全（quán）球（qiú）桌麵3D打印機銷量增長了33%，工業級3D打印機則下降（jiàng）了（le）9%；2016年上半年全球桌麵3D打印（yìn）機同比增加15%，工業級3D打印機卻減少15%。 桌麵3D打印（yìn）機門檻低（dī）、設計（jì）簡單，是（shì）企業進軍3D打印領域的較好（hǎo）入口。但經過多年的發展，桌麵（miàn）級市場競爭已近“白熱化”，加（jiā）之利潤小、精度低、實用性不佳（jiā），天花板效應明顯（xiǎn）。

 

　　而工業級市（shì）場契合（hé）了（le）智能製造的理念，可廣（guǎng）泛運用於汽車、航空航天、機械工業、醫療等市場（chǎng）需求大、發展潛力大的領域，隨著技術的逐漸成熟（shú）和成本的不（bú）斷降低，將會（huì）爆發出難以想（xiǎng）象的巨大能量。

 

　　2015年底，全球3D打印巨頭3D Systems公司宣布停產消費級桌麵3D打印（yìn）機，轉向更賺錢的 專業級和工（gōng）業級市場；2016年初，國內3D打印技術（shù）大咖西通電子在珠海宣布全麵（miàn）進軍（jun1）工業級3D打印領（lǐng）域。

 

　　趨勢二：金屬（shǔ）3D打印領域快速發展，應用（yòng）端空間漸打開

 

　　金屬3D打（dǎ）印被稱為“3D打印王冠上的明珠”，是 門檻最高、前景最好、最前沿的技術之一。

 

　　同樣來自CONTEXT發布的數據，2015年全球金屬3D打印機銷量（liàng）增（zēng）長了（le）35%，2016年（nián）上半年同比增（zēng）長17%，可以說（shuō）是工業級（jí）3D打印領域逆勢上漲的一朵“奇（qí）葩”。在汽車製造、航空航天等高精尖領域，有些（xiē）零部（bù）件形狀複雜、價格昂貴，傳統鑄（zhù）造鍛造工藝生產不出來或損耗較大，而金屬3D打印則能快速製造出滿足要求、重（chóng）量較輕的產品。

 

　　2015年11月，奧迪公司使用金屬3D打印（yìn）技術按照1:2的比例製造出了Auto Union（奧迪前身）在1936年推出的C版賽車的所有金屬部件；2016年9月（yuè），GE斥資14億美（měi）元收購了瑞（ruì）典Arcam公（gōng）司和德國SLM Solutions集團兩大金屬3D打印巨頭，加快布局3D打印（yìn）航空發動（dòng）機零部件業務。此外， 醫療器械、核電、造船等領域對金屬3D打印的需求也（yě）十分旺盛，應（yīng）用端（duān）市場正逐漸打開（kāi）。

 

　　趨勢三（sān）：3D打印產業化還需時日，“增”“減”製造長期共存

 

　　3D打印采用增（zēng）材製造技術，是對以“減材製造（zào）”、“等材製造（zào）”為基礎的傳統製造業（yè）的創新與挑（tiāo）戰，但並不（bú）是非此即彼（bǐ）的關係，而是並存互補的關係。

 

　　從曆史看，傳統製造業經（jīng）過了幾千年的積累和發展，技術、工藝（yì）、材料等已經非常成熟（shú），而（ér）3D打印則是一個新生事物，隻有30多年的發展（zhǎn）曆程，在速度、精度、強度等方（fāng）麵（miàn）還有（yǒu）諸多限製。

 

　　從現狀看，當前3D打印市場份（fèn）額十分有限，專業谘詢機構Wohlers Associates發布的數據（jù）顯示，2015年全球3D打印市場規模為51.65億美元，至2020年將達到212億美元，而這與數（shù）十萬（wàn）億美元的製（zhì）造（zào）業市場相比，還（hái）微乎其微。

 

　　相比傳統製造，3D打印研發周期更短、用料更省（shěng），在小批（pī）量、個性化定製等方麵優勢（shì）明顯，但在大規模生（shēng）產方麵（miàn）存（cún）在著（zhe）許多不足之處。增材製造雖然不能完（wán）全替代減材製造、等材製造，但作為傳統（tǒng）製造技（jì）術的有益補充，3D打印（yìn）將極大地推動製（zhì）造業的轉型升級。

 

　　趨勢四：產（chǎn）品（pǐn）生產方式加速變革，“整”“分（fèn）”製造（zào）攜手共進

 

　　3D打印是工業4.0時代最具發展前景的先進製造技術之一，它從兩個方麵改變了產品的生產（chǎn）方式：

 

　　一方麵，傳統製造業以（yǐ）“全球采購、分工協作”為主要特征，產品的不同部件往往在不同的地方進行生產，再運到同一地（dì）方進行組裝（zhuāng）。而3D打印則是 “整體製造、一次（cì）成型”，省去了物流（liú）環節，節約了時（shí）間和成本。

 

　　另一方麵，傳統製造業（yè）以生產線（xiàn）為核心、以（yǐ）工廠為主要載體，生產設備高度（dù）集中。而（ér） 3D打印則（zé）體現了以（yǐ）大數據、雲計算、物聯網、移動互聯網為代表的新一（yī）代信息技術與製造業的融合，生產設備（bèi）分散在各地，實現（xiàn）了分布式製（zhì）造，從而省去了倉儲環節。

 

　　“整體製造”和“分布式製造”在字義上看似矛盾，在3D打印技術上則實現了統一，前者強調生產過程，後者強調生產行為（wéi），共同推動著產品生產方式（shì）的變革。

 

　　趨勢五：成型尺寸向兩邊延伸，“大”“小”產品顛覆想象

 

　　隨著3D打印應用領域的擴展，產品成型尺（chǐ）寸正走向兩個極端：

 

　　一方麵往“大”處跨，從小飾品、鞋子、家具到建築，尺寸不斷被刷新，特（tè）別是汽車製造、航空航（háng）天等領域對大尺寸精（jīng）密構件的需求較大，如2016年（nián）珠海航展上西（xī）安鉑力特公司展示的一款3D打印航空發動機中空葉片，總高度達933mm；

 

　　另一（yī）方麵向“小（xiǎo）”處（chù）走，可達到微米納（nà）米水平，在強（qiáng）度硬度不變的情況下，大大減輕產品的體（tǐ）積和重量，如哈佛大學和伊利諾伊大學的研究員3D打印出比沙粒還小的納米級鋰電池（chí），其能夠提供的能量卻不少於（yú）一塊普通的手機電池。未來，3D打（dǎ）印的成（chéng）型（xíng）尺（chǐ）寸將不斷延（yán）伸（shēn），從大的不可思議到（dào）小的瞠目結舌，“隻（zhī）有想不到的（de），沒（méi）有（yǒu）做不到的”。

 

　　趨勢六：材料瓶頸（jǐng）待攻克，“質”“量”趨升（shēng）“價”趨（qū）降

 

　　“巧婦難為無米之（zhī）炊”。3D打印材料是3D打印技術發展不可或（huò）缺（quē）的物質基礎（chǔ），也（yě）是當前製約3D打印（yìn）產業化的關鍵因素。近年來，隨著3D打印（yìn）需求的增加，3D打印材料種類得到了迅速拓展，主要包括高分子材料（liào）、金屬材料、無機非金屬材料等三（sān）大類。但與傳統材料相比（bǐ），3D打印材料種類依然偏少。

 

　　以金屬3D打（dǎ）印為例，可用（yòng）材料僅有不鏽鋼、鈦合金、鋁合金（jīn）等（děng）為數不多的幾種。另外，3D打印（yìn）對材料的形態也有著嚴格的要求，一般為粉（fěn）末狀、絲狀、液體狀等，相比普通材料價格比較昂貴，根本無法滿足個（gè）人與工業化生產的需要。足夠多（duō）“買得起（qǐ）”的材料才能為技（jì）術的發展提供足（zú）夠多的選擇空間、為應用的擴展提供足夠多的想象空間。

 

　　未來， 3D打印材料將成為（wéi）研究開發的焦（jiāo）點、資本湧入的風口，材料種類、形態將得到進一步拓展，價格下降可期，精度、強度、穩定性、安全性也更加有保障。

 

　　趨勢七：“黑科技”闖（chuǎng）進醫療界，手（shǒu）術可“排練”、治（zhì）療更精（jīng）準

 

　　3D打印的 “個性化定製”與醫療行業的（de） “對症下藥”有著天然（rán）的契合性，二者的結合主要體現在四個（gè）方麵：

 

　　一是術前演練，利用3D打印（yìn）技術還原出病患部位模型（xíng），讓（ràng）醫生更直觀地了解病理結構，增（zēng）加了手術的成功率；

 

　　二是醫療器械，包括助聽器、護具、假肢等外（wài）部設備以及關節、軟骨、支架等（děng）內植物；

 

　　三是“量身”製藥，根據患者（zhě）的生理特點、具體（tǐ）需要調配藥物，提高了藥物的有效性；

 

　　四是生物（wù）打印，用人（rén）造血管、心髒（zāng）、神經、皮膚等來修複、替代和重建病損組（zǔ）織和器官。

 

　　盡管3D打（dǎ）印在醫療領域的應用還麵臨著材料、成本（běn）、精度、標準等製約，市（shì）場規模也較小，但考慮到醫療領域巨大的需求潛力與極小的需求彈（dàn）性，3D打印在醫療領域的應用將不斷擴展，在實施更為精準的診療方案、提供更為充足的移植器官（guān）等方麵大顯身手。

 

　　趨勢八：3D打印牽手雲製造，有商業影響力的平台不斷湧現

 

　　全球已經進入了高度的信息（xī）化時代，互聯（lián）網作為信息化的重要（yào）工具正在重新（xīn）定義各行各業。3D打印設備尚未普及，技術使用也不“傻瓜”，沒有（yǒu）設備、沒有技術（shù）的普通（tōng）人該（gāi）怎樣實現自己的設計想（xiǎng）法呢。

 

　　成立於2008年的（de）Shapeways公司搭（dā）建了一個（gè）基於互聯網（wǎng）的3D打印平台，擔（dān）當起服務供應商和（hé）需求用戶之間的“紅娘”，解（jiě）決（jué）了用（yòng）戶（hù）的這（zhè）個“痛點”。

 

　　如今（jīn），MakeXYZ、3DLt、3DHubs、先臨三維、光韻達、魔猴（hóu）網等也做著類似的事情，南京壹千零壹號自動化科技公司的“1001號雲製造平台”還入選（xuǎn）2016年中國“互聯網+”在工業應用領域十大新銳案例之首。

 

　　“互（hù）聯網+3D打印”開拓了一種全新的（de）商業模（mó）式——“雲打印”，並將共享經濟的思維引進來，閑置（zhì）的3D打印機得到了有效使用，客戶也能選擇稱心如意的設（shè）備和供應（yīng）商。

 

　　趨勢九（jiǔ）：混合打印創造更多可能，功能材質色彩也“混搭”

 

　　隨著（zhe）3D打印技術（shù）的發展（zhǎn），人們對（duì）3D打印機的期望越來越高，早（zǎo）已不滿足於單一功能、單一（yī）材質、單一色彩等。

 

　　未來（lái）， 3D打印機可實（shí）現3D打印技術（shù）與傳統數控機床技術（shù）（或不同3D打印技術）的自由切換，實用性（xìng）將變得更強；3D打印機的“口糧”更加豐富，金屬、塑料、橡膠等（děng）多種材料（或不同屬性的材料）的混（hún）合使用，將加工出結構更為（wéi）複雜的產品；打（dǎ）印出的（de）產品也會五彩繽紛。

 

　　如日本研發出（chū）的一（yī）款（kuǎn）五軸混合3D打印機（由3D打印機與（yǔ）數控銑床混合而成），能（néng）夠在現有工業級5軸控製技術的基礎上連（lián）續進行擠出式3D打印和（hé）銑削作業；MIT研發的MultiFab 3D打印機（jī）能同時處理（lǐ）包括晶狀體、紡織物、光纖等10種材（cái）料；加拿大的ORD Solutions公司推出的一款3D打印機，可以使用五種不同顏色的線材打印出多彩（cǎi）作（zuò）品。

 

　　趨勢十：我國3D打印起步早發（fā）展（zhǎn）慢，產學研協同是突破口

 

　　在3D Systems、Stratasys、先臨（lín）三維等行業巨（jù）頭紛紛跑馬圈地之時，哈佛大學Wyss研（yán）究所、加（jiā）利福尼亞（yà）大學勞倫斯?利弗莫爾實驗室（shì）（LLNL）、卡（kǎ）內基梅隆大學Adam W.Feinberg研究團隊等科研機構憑借其雄厚的研發實力也不斷實現技術突破。

 

　　我（wǒ）國3D打印的研究起步於20世紀90年代，發端於高校（xiào），如（rú）今已形成清華大學顏永年團隊、北京航空航天大學王華明團隊、西安交通大學盧秉恒團隊、華中（zhōng）科（kē）技大學史玉升研究（jiū）團隊和西北工業大學黃衛東團隊等（děng）骨幹科研力（lì）量，論文和申請專利的（de）數量處於（yú）世界第二位。

 

　　2016年10月又成立了中國增材製造（zào）產業聯盟，國家增材製造創新中心建設方（fāng）案也通過了專家論證。隨著我國科技體製機製改（gǎi）革的不斷（duàn）推進，走產學（xué）研（yán）協同之路，形成長效合作機製，成為（wéi）我國推進3D打印產業化的現實選擇。