3D打印10大趨勢預測：顛覆想象，重（chóng）塑（sù）產（chǎn）業
點擊量：321 發（fā）布（bù）時間：2017-01-23 作者：快猫视频APP下载安装（上海）增（zēng）材（cái）製造技術有限公（gōng）司
20世紀80年代後期，3D打印機的橫空（kōng）出世，開啟了增材製造新時代（dài）。近年來， 借（jiè）著新一輪科技（jì）革命和產業變革的東風，3D打印步入快速發展（zhǎn）期（qī）。世界各國紛紛將其作為未（wèi）來產業發展新（xīn）的（de）增長點加以培育，如2012年美國將（jiāng）“增材製造技術”確定（dìng）為首個製造業創新中心（後更名為“美國製造”），歐盟（méng）、日本、韓國、新加坡、俄羅（luó）斯、南非、印度等國也通過各種（zhǒng）措施推進（jìn）3D打印產業發展。
我國的3D打印技術與世（shì）界先進水（shuǐ）平基本同步， 但產業化仍處於起步階段。未來，3D打印將（jiāng）朝著速度更快、精度更高（gāo）、性能更（gèng）優、質量更可靠的方向發展，成（chéng）為一股強大的科技力量。
趨勢（shì）一：桌麵級市場已陷入“紅海”,掘金工業級（jí）正當（dāng）時
近幾年，桌麵3D打（dǎ）印機“叫好又叫座”，銷量呈現大幅增長，而工業級3D打（dǎ）印機則略（luè）顯慘（cǎn）淡。根據大數據公司CONTEXT的數據，2015年全球桌麵（miàn）3D打印機銷量增長了33%，工業級3D打印機則下降了9%；2016年上半年全（quán）球桌麵3D打印機同比增加15%，工業級3D打印（yìn）機卻減少15%。 桌麵3D打印機門檻低、設計簡單（dān），是企業進軍（jun1）3D打印領域的較好入口。但經過多（duō）年的發展，桌麵級市場競（jìng）爭已近“白熱化”，加（jiā）之（zhī）利潤小、精度低、實用性不佳，天花板效應明顯。
而工業級市（shì）場契合了智能製（zhì）造的理念，可廣泛（fàn）運用於汽車、航（háng）空航天、機械工業、醫療等市場需求大、發展（zhǎn）潛力大的領域，隨著技術（shù）的（de）逐漸成熟和成本的不斷降低，將會爆發出難以想象的巨大能量。
2015年底，全球3D打印巨頭（tóu）3D Systems公（gōng）司宣布停產消費級桌麵3D打印機，轉向更賺錢的 專業級和工業級（jí）市場（chǎng）；2016年初，國內3D打印技術大咖西通電子在珠海（hǎi）宣布全麵進（jìn）軍工業（yè）級3D打印領域。
趨勢二：金屬3D打印（yìn）領域（yù）快速發展，應用端空間漸打開
金屬3D打印被稱為“3D打印王冠上的明珠”，是 門檻最高、前景最（zuì）好、最前沿（yán）的技術之一。
同樣來自CONTEXT發布的數據，2015年全球金屬（shǔ）3D打印機銷量增長了35%，2016年上半年同比增長17%，可以說是工業級3D打印領域逆勢上（shàng）漲的一朵“奇葩”。在汽車製造、航空航天等高精尖領域，有些零（líng）部（bù）件形狀複雜、價格昂貴，傳統鑄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（zào）出滿足（zú）要求、重量較輕的產品。
2015年11月（yuè），奧迪公司使用（yòng）金屬3D打印技術按（àn）照1:2的比例（lì）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（bù）件（jiàn）；2016年9月，GE斥資14億美元收購了瑞典Arcam公司和德國SLM Solutions集團兩大金屬3D打印巨頭，加快布局3D打印（yìn）航空發動機零部件（jiàn）業務。此外， 醫療器械、核電、造船（chuán）等領域對金屬3D打印的需（xū）求也十分旺盛，應用端市場正逐漸打開。
趨勢三：3D打印產業化還需時日，“增”“減”製（zhì）造長期共存
3D打印采用增（zēng）材製造技術，是對以“減（jiǎn）材製造”、“等材製造”為基礎（chǔ）的傳統製造業（yè）的創新與挑戰，但（dàn）並不是非此即彼的關係（xì），而是並存互補的關係。
從曆史看，傳（chuán）統製造業經（jīng）過了幾千年的積累（lèi）和發（fā）展，技術、工藝、材（cái）料等已經非常成熟，而（ér）3D打印則是一個新生事物，隻有30多年的發展曆程，在速度、精度、強（qiáng）度等（děng）方麵還有諸（zhū）多限製。
從現狀（zhuàng）看，當前（qián）3D打印市場份額十分有限，專業谘詢機構Wohlers Associates發布的數（shù）據顯示，2015年（nián）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，而這與數十萬億美元的製造（zào）業市場相比，還微乎其微。
相比（bǐ）傳統製造，3D打印研發周（zhōu）期（qī）更短、用料（liào）更省，在小批（pī）量、個性化定製等方麵優勢明顯，但在大規模生產（chǎn）方麵存在著許多不足之處。增材製造（zào）雖然不能完全替代減材製造、等材製造（zào），但作為傳統製造技術的有益（yì）補充，3D打印將極大地推動製造業的轉型升級。
趨勢四：產品生（shēng）產方式（shì）加速變革，“整”“分”製造攜手共進
3D打印是工業4.0時代最具發展前景的先進製（zhì）造技術（shù）之一，它從兩個方麵改變了產品（pǐn）的生產方式：
一方麵，傳統製（zhì）造（zào）業（yè）以（yǐ）“全（quán）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，再運到同一地方進（jìn）行組裝。而3D打印則是 “整體製造、一（yī）次（cì）成（chéng）型”，省去了物流（liú）環節，節約了時間和成（chéng）本。
另一方麵，傳統製造業以（yǐ）生產線為核心、以工廠為主要載體，生產設備（bèi）高（gāo）度集中。而 3D打印則體（tǐ）現了以大（dà）數據（jù）、雲計算、物聯網、移動互聯網為代表的新一代信息技術與製造（zào）業的融合，生產設備分散在各地，實（shí）現了分布式製造，從而（ér）省去了倉儲環節。
“整體製（zhì）造”和“分布式製造”在字義上看似矛盾，在3D打印技術上則（zé）實現了統（tǒng）一，前者強調生產過程，後者強調生產行為，共同推動著產品生產方式的變革。
趨勢五：成型尺寸向（xiàng）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（pǐn）成型尺寸正走向兩個極端：
一方（fāng）麵往“大（dà）”處跨，從小飾品、鞋子、家具到建築，尺寸不斷被刷新，特別是汽車製造（zào）、航空航天等領域（yù）對大尺寸精密構件的（de）需求較大，如2016年珠海航展上西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；
另一方麵向“小（xiǎo）”處（chù）走（zǒu），可達（dá）到微米納（nà）米水平，在強度（dù）硬度不變的情況（kuàng）下，大大減輕產品的體積和重（chóng）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，其能夠提（tí）供的能量卻不少於一（yī）塊普通的手機電池。未來，3D打印的成型尺寸將不斷延伸，從（cóng）大的不（bú）可思議到小的瞠目結舌，“隻有想不到的，沒有做不到（dào）的”。
趨勢六：材料瓶頸待攻克，“質”“量”趨升“價”趨降
“巧婦難為無米之（zhī）炊”。3D打印材料（liào）是3D打印技術發展不（bú）可或缺（quē）的物質基礎，也是當（dāng）前製約3D打印產業化的關鍵因素。近年來，隨著3D打印需求的增加，3D打印材料種（zhǒng）類（lèi）得到了迅速拓展，主要包括（kuò）高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料等三大類。但與傳統材（cái）料（liào）相比，3D打印（yìn）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（hé）金等為數不多的幾種。另外，3D打印（yìn）對（duì）材料（liào）的（de）形態也有著嚴格的要求，一般為粉末狀、絲狀、液體狀等，相比普通材料價格比較昂貴，根本（běn）無法滿足個人與工業化生產的需要。足夠多“買得起”的材（cái）料才能為技術的發展提供足夠（gòu）多的選擇空間、為應用的擴展提供足夠多的想（xiǎng）象空間。
未來， 3D打印材料將成為研究開發的（de）焦點、資本湧入的風口，材料種類、形態將得到進（jìn）一步拓展，價格下降可期，精度、強度、穩定（dìng）性、安全性也（yě）更加有保障。
趨勢七：“黑科技”闖進醫療界，手術可“排（pái）練”、治療更精準
3D打印的 “個性化定製（zhì）”與醫療行業（yè）的 “對症下藥”有著天然的契合性，二者的結合主要體（tǐ）現（xiàn）在四個方（fāng）麵：
一是術前演練，利用3D打（dǎ）印技術還原出病患部位模型，讓醫生更（gèng）直觀地了解病理結構，增加了手術的成功率（lǜ）；
二是（shì）醫療（liáo）器（qì）械，包括助聽器、護具、假肢等外部設（shè）備以及關節、軟骨、支架等內植物；
三是“量身”製藥，根據患者的生理特點、具（jù）體需要調配藥物，提高（gāo）了藥物的有效性；
四是生物打印，用（yòng）人造血管、心髒、神經、皮膚等來修複、替代和重建病損組織和器官。
盡管3D打印在醫療領域的應用還麵臨（lín）著材料、成（chéng）本（běn）、精度、標準等製約，市場規模（mó）也（yě）較小，但考慮到醫療領域巨大的需求潛力與（yǔ）極小的需（xū）求（qiú）彈（dàn）性，3D打印在醫療領域的應用將不斷擴（kuò）展，在實施更為精準的診療方案、提供更為充足的移植器官等方（fāng）麵大顯身手。
趨勢八：3D打印牽手雲（yún）製造（zào），有商業影響力的平台不（bú）斷湧現
全球已經進入（rù）了高度的信息化時代（dài），互聯網作為信息化的重要（yào）工具正在重新定義各行各業。3D打印設備尚（shàng）未普及（jí），技術使用也不“傻瓜”，沒有設備、沒有技術的普通人該怎樣實現自己的設（shè）計想法呢（ne）。
成立於2008年的Shapeways公司搭建（jiàn）了一個基於互聯（lián）網的3D打印平（píng）台，擔當起服務供應商和需求用戶之間的“紅娘”，解決了用戶的這個（gè）“痛點”。
如今，MakeXYZ、3DLt、3DHubs、先臨三（sān）維、光韻（yùn）達、魔猴網等也做著類似（sì）的事情，南（nán）京壹（yī）千零壹號（hào）自動化科技公司（sī）的“1001號雲製造平台”還入（rù）選（xuǎn）2016年中國“互聯網+”在工（gōng）業應用（yòng）領域十大新銳案例之首。
“互聯網+3D打印”開拓了一種全新的商業模式——“雲打印”，並將共享經濟的思（sī）維引進來，閑置的3D打印機得到了有效使（shǐ）用，客戶也能選擇稱心如意（yì）的（de）設備和供應商。
趨勢九：混合打（dǎ）印創造更多可能，功能材質色彩也“混搭”
隨著3D打印技術的發展，人們（men）對3D打印機的期望（wàng）越來越高，早已不滿足於單一功能、單一（yī）材質、單一色彩等。
未來， 3D打（dǎ）印機可（kě）實現3D打印技術與傳統數控機床技術（或不同3D打印技術）的自由切換，實用性將變得更強；3D打印機的“口糧”更加豐富，金屬、塑料、橡膠等多種材料（liào）（或不同屬性的材料）的混（hún）合使用，將加工出結（jié）構更（gèng）為複雜的產品；打印出的產品（pǐn）也會五彩繽紛。
如日本研發（fā）出的一款五（wǔ）軸混合3D打印機（jī）（由3D打印機與（yǔ）數控銑床混合而成），能夠在（zài）現有工業（yè）級5軸控製（zhì）技術的基礎上連續進行擠出式3D打印和銑削作業；MIT研發的MultiFab 3D打印機能（néng）同時處理包括晶狀體、紡織物、光纖等10種材料；加拿大（dà）的ORD Solutions公司推出的（de）一款3D打印機，可以使用五種不同顏色的線材打印出多彩作品。
趨勢十：我國3D打印起步早發展慢，產學研協同是突破口
在3D Systems、Stratasys、先（xiān）臨三維等行業巨頭紛紛跑馬圈地（dì）之時，哈佛大學Wyss研究所（suǒ）、加利福尼亞大學勞倫斯?利弗莫爾實驗室（LLNL）、卡內基梅隆大學Adam W.Feinberg研究團隊（duì）等科研機構憑借其雄厚的研發實力也不斷（duàn）實現技術突破（pò）。
我國3D打印（yìn）的研究起步於20世紀90年代，發端於高校，如今已形成清華大學顏永年團（tuán）隊、北京航空航天大學王華明團隊、西安交通（tōng）大學盧秉恒團隊、華中科技大（dà）學史玉（yù）升研究（jiū）團隊和西北工業大學黃衛東團隊（duì）等骨幹科研力量，論文（wén）和申請專利的數量處於世界第二位。
2016年10月又（yòu）成立（lì）了中國增材製造產業聯盟，國家增材製造創新中心建設（shè）方案也通過了專家（jiā）論證。隨著我國科（kē）技體製機製改革的不斷推進，走產學（xué）研協同之路，形成長效合作機製，成為我國推進3D打印產業化的（de）現實選擇。
下（xià）一篇：3D打印中的（de）結構設計
