3D打（dǎ）印將路在何方（fāng）？
點擊量：409 發布時間：2017-02-16 作者：快猫视频APP下载安装（上海）增材製造技術有限公司
20世紀80年代（dài）後期，3D打印機的橫空出世，開啟了增材製造新時代。近年來，借著新一輪科技革命和產業變（biàn）革的東風，3D打印步入快速發展期。世界各國紛紛將其作為未來產業發（fā）展新的增（zēng）長點加以培育，如2012年美國將“增材製造（zào）技術”確定為首個製（zhì）造業創新中心（後更名為“美國製造”），歐（ōu）盟、日本、韓國、新加坡（pō）、俄羅斯、南非、印度等國（guó）也（yě）通過各種措施推進3D打印產業發展。
我國的3D打印技術與世（shì）界先進水平基（jī）本同步，但產業化仍處於（yú）起步階段。未來，3D打印將朝著速度更快、精度更高、性（xìng）能更（gèng）優、質量更可靠的方向發（fā）展，成為一股強大的（de）科技力量。
趨勢一：桌麵（miàn）級市場已陷入“紅海”掘金工業級正當時（shí）
近幾（jǐ）年，桌麵3D打印（yìn）機“叫好又叫座（zuò）”，銷量呈現大幅增長，而工業級（jí）3D打印機則略顯慘淡。根據大數據公司CONTEXT的數據，2015年全球桌麵3D打（dǎ）印機銷量增長了33%，工業級3D打印機則下降了9%；2016年上半年全球桌麵3D打印機同（tóng）比增加15%，工業（yè）級3D打印機卻減少15%。桌麵3D打印機門檻低（dī）、設計簡單，是（shì）企（qǐ）業進軍3D打印領域的（de）較好入口。但經過多年的發展，桌麵級市場競爭已近“白熱化”，加之利潤小、精度低、實用性不佳，天花（huā）板效應明顯。
而工業（yè）級市場契合了智能（néng）製造的理念，可廣泛運用於汽車、航空航天、機（jī）械工業、醫療等市場需求大、發展（zhǎn）潛力大的領域，隨著技術的逐漸成熟和成本的不斷降低，將會爆發出難（nán）以想象的巨大能量。
2015年底，全（quán）球3D打印（yìn）巨頭3D Systems公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（shù）大咖西通電子在珠海宣布（bù）全麵進軍工業級3D打印領域。
趨勢二：金屬（shǔ）3D打印領域快速發展應用端空間漸（jiàn）打開
金屬3D打（dǎ）印被稱為“3D打印王冠（guàn）上的明珠”，是門檻最高（gāo）、前景（jǐng）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打印機銷量增長了35%，2016年上（shàng）半年（nián）同比（bǐ）增長17%，可以說是（shì）工業級3D打印領域逆勢上漲的一朵“奇（qí）葩”。在汽車製（zhì）造、航空航天等高精尖領域，有些零部件形狀複雜、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（yìn）則能快（kuài）速（sù）製造（zào）出滿足要求、重量較輕的產品。
2015年11月，奧迪公司使（shǐ）用金屬3D打印技術（shù）按（àn）照（zhào）1:2的比例製造出了Auto Union（奧迪前身）在（zài）1936年推出（chū）的C版賽（sài）車的所有金屬部件；2016年9月，GE斥資14億美元收購了瑞（ruì）典Arcam公司和德國SLM Solutions集團兩大金屬3D打（dǎ）印巨頭，加快布局3D打印航空發動機（jī）零部件業務。此外（wài），醫療（liáo）器（qì）械、核電、造船等領域對金屬3D打印的需（xū）求也十分旺盛，應用（yòng）端市場正逐漸打開。
趨勢三：3D打印產業（yè）化還需（xū）時日“增”“減”製造長期共（gòng）存
3D打印采用增材製造技術，是對以“減材製造”、“等材製（zhì）造”為基礎的傳統製造業的創（chuàng）新與挑（tiāo）戰（zhàn），但並不是非此即彼的關係，而是並存互補（bǔ）的關係（xì）。
從曆史（shǐ）看，傳統製造業經過了幾千（qiān）年的積累和發展，技（jì）術、工藝、材料等已經非常成熟，而3D打（dǎ）印則是一個新生事物，隻有30多年的發展曆程，在速度、精度、強度等（děng）方麵還有諸多限製。
從（cóng）現（xiàn）狀看，當前3D打印市場份額（é）十分有限（xiàn），專業谘詢機構Wohlers Associates發布的數據顯示，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（zhè）與數十萬億（yì）美元的製造業市場相（xiàng）比，還（hái）微（wēi）乎其微。
相比傳統製（zhì）造，3D打印研發周期更短、用料更省，在小（xiǎo）批量、個性（xìng）化（huà）定製等方麵（miàn）優勢明顯，但在大規模生產方麵存在著許多不足之處。增材製（zhì）造雖然不能完全替代減材製造、等材製造，但作為傳統製造（zào）技術的有益補充，3D打印將極大地推動製造業的轉型升級。
趨勢四：產品生產方式（shì）加速變革（gé）“整”“分”製造（zào）攜手共進
3D打印是工業4.0時代最具（jù）發展前景的先（xiān）進製造技術之一，它從兩個方麵改變了（le）產品的生產方式：
一方麵，傳統製造業以“全球采購、分（fèn）工協作（zuò）”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（yùn）到同一地方進（jìn）行（háng）組裝。而3D打印則是“整（zhěng）體製造、一次成型”，省去了（le）物流環（huán）節，節約了時間（jiān）和成本（běn）。
另一方麵（miàn），傳統製造業以生產線為核心、以工廠為主要載體，生產設備高度集中。而3D打 印則體現了以大數據、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業的融合，生產設備分散在各地，實（shí）現了分布式製造，從而省（shěng）去了倉儲環節（jiē）。
“整體製造”和“分布式製造”在字（zì）義上看似矛盾，在3D打印（yìn）技術上則實現了（le）統一，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（fāng）式的變（biàn）革。
趨勢五：成型尺寸（cùn）向兩邊延伸“大”“小”產品顛覆想象
隨著3D打印應用領域（yù）的擴展，產品成型尺寸（cùn）正走向兩個極端：
一方麵往“大”處跨，從（cóng）小飾品、鞋子、家具到建築（zhù），尺寸不斷被刷新，特別（bié）是汽車製造、航空航（háng）天等領（lǐng）域（yù）對大尺寸精密構件的（de）需求（qiú）較大，如2016年珠海航展上西安鉑力特公司展示（shì）的一款3D打印航空發動機中（zhōng）空葉片，總高度達933mm；
另一（yī）方麵向“小”處走，可達到微米納米水平，在強度硬度不變的情況下，大大（dà）減（jiǎn）輕產品的體積和重量，如哈佛大學（xué）和伊利諾伊大學的研究員（yuán）3D打印出比沙粒還小的納米級（jí）鋰電池，其能夠提供的能量卻不少於一塊（kuài）普通的手機電池。未來，3D打印（yìn）的成型尺寸將不斷（duàn）延伸，從大的不可思議到小的瞠目結舌，“隻有想不到的，沒有做不（bú）到的”。
趨勢六：材料瓶（píng）頸待攻克“質”“量”趨升“價”趨降
“巧婦難為無米之炊（chuī）”。3D打印材料（liào）是3D打印技術發展不可或缺的物質基（jī）礎，也是當前製約3D打印產業化的關鍵因素。近（jìn）年來，隨著3D打（dǎ）印需求的增加（jiā），3D打印材料種（zhǒng）類得到了迅速拓展，主要包括高（gāo）分子材料、金屬材料、無機（jī）非金屬材料等三大類。但與（yǔ）傳統材料相比，3D打印材料種類依然偏少。
以（yǐ）金屬（shǔ）3D打印為例，可（kě）用材（cái）料僅有不鏽鋼、鈦合金、鋁（lǚ）合金等為數不多的幾種（zhǒng）。另外，3D打印對（duì）材料的形態也有著嚴格的要求，一般為粉末狀、絲狀、液體（tǐ）狀等，相比普通材料價格比較（jiào）昂貴，根本無法滿足個人與工業化生產的需要。足夠多“買得起”的材料才能為技術的發展提供足夠多（duō）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（cái）料將成為研究開發（fā）的焦點、資本湧（yǒng）入的風口，材料（liào）種類、形態將得到進（jìn）一步拓（tuò）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”闖進（jìn）醫療界手術可“排練”、治療更精準
3D打印的“個性化定製”與醫療行業的“對症下藥”有著天然的契合性，二者的結合（hé）主要體現在四個方麵：
一是術前演練，利用3D打印技術還原出病患部位模型，讓醫（yī）生更直（zhí）觀地了解（jiě）病理結構，增加了手（shǒu）術的成（chéng）功率；
二是（shì）醫（yī）療器（qì）械（xiè），包括助聽器、護具、假肢等外部（bù）設備以及關節、軟骨、支架等內植物；
三是“量身”製（zhì）藥（yào），根據（jù）患者的生理特點、具體需要（yào）調配藥物（wù），提（tí）高了藥物的有效性；
四是生物打印，用人造血管、心（xīn）髒、神經、皮膚（fū）等來修複、替代和重建病損組織和器官。
盡管3D打（dǎ）印在醫療領域（yù）的應用還（hái）麵臨著材料、成本、精度、標準等製約，市場規模也較小，但考（kǎo）慮到醫療領域巨大的需（xū）求潛力與極小的需求彈性（xìng），3D打印（yìn）在醫療領域的應用將不斷擴展，在實（shí）施更（gèng）為精準（zhǔn）的診療方案、提供更（gèng）為充足的移植器官等方麵大顯身（shēn）手。
趨勢八：3D打印牽手雲製造有商業影響（xiǎng）力的平台不斷湧現
全球已經進（jìn）入了高度的信息化時代，互聯網作為信息（xī）化的（de）重（chóng）要工具（jù）正在重新定義各行各（gè）業。3D打印設備尚未普及，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計想（xiǎng）法呢。
成立於2008年的Shapeways公司搭建了一個基於互聯網的3D打印平台，擔（dān）當起服務供應商和需（xū）求用戶之間的“紅娘（niáng）”，解決了用戶的這個“痛點”。
如今，MakeXYZ、3DLt、3DHubs、先臨三維、光韻達、魔猴網等也做著類似的事情，南京壹千零壹號自動化科技公（gōng）司的“1001號雲製造平台”還入選2016年中國“互聯網+”在工業應用領域（yù）十大新銳（ruì）案例之首。
“互聯網+3D打印（yìn）”開拓（tuò）了一種全新的（de）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（jī）得到了有效使用，客戶也能選（xuǎn）擇稱心如意的設備和供（gòng）應商。
趨勢九：混合打印創造更多可能（néng）功能（néng）材質色彩也“混搭”
隨著3D打印技術的發展（zhǎn），人們對3D打印機的期望越來（lái）越高，早已不（bú）滿足於單（dān）一功能、單一材質、單一色彩等。
未來，3D打印機可實現3D打印（yìn）技術與傳統數控機床技術（或不同3D打（dǎ）印技術）的自由切換（huàn），實用性將變得更強；3D打印機的（de）“口糧”更加豐富，金屬、塑料、橡膠等多種材料（或不同屬性的材料）的混合使用，將加（jiā）工出結構更為複雜的產品；打印出（chū）的產品也會五彩繽紛。
如日本研發出的一款五軸混合3D打印機（由3D打印機與數控（kòng）銑床混合而（ér）成），能夠在現有（yǒu）工業級5軸控製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打印機能同（tóng）時處理包括晶狀（zhuàng）體、紡織物、光纖等10種材料；加拿大的ORD Solutions公司推出的一款（kuǎn）3D打印機，可以使（shǐ）用（yòng）五種不同顏色的線材打印（yìn）出多彩作品（pǐn）。
趨勢十：我國3D打印起步早發展慢（màn）產學研協同是突破口
在3D Systems、Stratasys、先臨三維等行業巨（jù）頭紛（fēn）紛跑馬圈地之時，哈佛大學Wyss研究所、加利（lì）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研究團隊等科研機構憑借其雄厚的研發實力也（yě）不斷實現技（jì）術突破。
我國3D打印的研究起（qǐ）步於20世紀90年代，發（fā）端於高校，如（rú）今已形成清華（huá）大學顏永年團隊、北京航空航天大學王華明團（tuán）隊、西安交通大學盧秉恒團隊、華中科（kē）技大學史玉升研究團（tuán）隊和西北（běi）工業大學黃衛東團隊等骨幹科研力量，論文和申請專利的數（shù）量處於世界第二位。
2016年10月又成立了中國增材製造產業聯盟，國家增材製造創新中心建設方案也通過了專家論證。隨著我國科技體製機製（zhì）改革的不斷推進，走產（chǎn）學研協同之路，形成長效合作機製，成為我國推進3D打印產業化的現實選擇（zé）。
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