3D打印經過30年的發展，已經形成了一條完整的產業鏈。產（chǎn）業鏈的每個環節都聚集了一批領先企業。產業鏈（liàn）上遊主要解決3D打印的數據和材料來源，涵蓋了（le）掃描設備、在線社區、CAD軟（ruǎn）件、逆向工程軟件（jiàn）、數（shù）據修複和材料;中遊（yóu）以設備企業為主（zhǔ），這些企業大（dà）多（duō）提供材料和打印服務業務，在整個產業鏈中占據主導地位;下遊打（dǎ）印服務（wù）是行業發展到一定（dìng）階段才出現的商業模式，負責銜接3D打印與下遊行業應用（yòng）。

 

1、超材料　

        歐盟（méng）在其增材製作發（fā）展路線圖中曾提出重點（diǎn）支持生物材料、超導材料、新磁性材料、高性能金屬合金、非晶（jīng）態金屬、複合高溫陶瓷材料、金屬有機骨架、納米顆粒和納米纖維材料。美國國家創新中心AmericaMakes製定的增材製（zhì）造材料重點領域目標則（zé）是建立材料知識的體係，為增材（cái）製造材料建立基準特性數據（jù），包括創建一個範式轉變，從控製過程（chéng）參數來“建立”微觀結構（gòu），而不是控製底（dǐ）層物理學上的微觀尺度，以實現一致的可重複性的微觀結構（gòu），從而“設計”材料屬性。我國根據《國家（jiā）增材（cái）製造產業發展推進計劃（2015－2016年）》的引（yǐn）導，依（yī）托高校、科研機（jī）構開展增材（cái）製造專用材料特性研究與設計。　　　　

        我國（guó）在從事更多的基礎與應用層麵建設，歐（ōu）洲在進行前沿領域的探索，美國（guó）試圖（tú）通過其最擅長的數據分析與軟件能力打造共性的體係。當然（rán），這其中還有很多共同的工作是各個國家都在積極布（bù）局，包括（kuò）高溫合金這（zhè）一必須的戰略領（lǐng）域，如國內四川天塬增材製造、中國科（kē）學院寧波材料技術與工程研（yán）究所、南京航空航天大學、西安（ān）鉑力特、江西理工大學、廣東華科新材（cái）料（liào）研究院、中國（guó）科學院重慶綠色智能技術研究院、湖南（nán）頂立科技、航星利華（北（běi）京）科技、中國航空工業集團公司北（běi）京航空材料研究院等。

        在基礎性材料建設的（de）基礎，編程材料成為（wéi）下一個（gè）搶（qiǎng）占的戰略製高點。超材料是（shì）指材料的設（shè）計表現出不同尋常的特性，是（shì）具有天然（rán）材料所不具備的超（chāo）常物理性質的人工複合結構或複合材料（liào）。迄今發展出的“超材料”包括：”左手材料”、”光子晶體”、”超磁性材料”等。

        哈（hā）佛的研究人員嚐試通過建立一個基礎設計（jì）框架軟件，從而（ér）實（shí）現幾何形狀和幾個功能之間（jiān）切換，並不（bú）限製打印尺寸，可（kě）以從米級到納米尺度的應用，從減震（zhèn）建築材料升（shēng）級（jí）到光子晶體的超材料結構。

        超材料領域（yù），我（wǒ）國東南大學，中國人民解放軍空軍工程大學，西安交通大學（xué），北（běi）京交通（tōng）大學等多有研究。隨著哈佛大學通過軟件來解決基礎建模問題，超材料或借（jiè）助3D打（dǎ）印“滲入”特（tè）殊材（cái）料領域，使得超材料（liào）成為尋常可見的材料。

 

2、電子結構件

        電子產品製造中的電氣互聯（lián）技術（shù），已經由以表麵組裝技術、微組裝技術、立體組裝技（jì）術、高密度組裝技（jì）術等技術為標誌的發展時期，逐步進入了以光電互聯、綠色組裝、結構功能組件（jiàn）互聯、多介質複雜組件（jiàn）互聯等技術為（wéi）標誌的新技術發展時期。為保（bǎo）證（zhèng）各類新（xīn）型電路組件／模塊的電氣互聯品質和效率，電子行業對與這些要求相適應（yīng）的（de）新工藝、新方法提出了需求（qiú）。而3D打印的（de）製造過程快速、結構形體複雜性無限製等技術（shù）特性，尤其適用於電子（zǐ）產品的單件、多品種小批量研製（zhì），以及采（cǎi）用傳統製造方式難以實現的結構電子產品的開發。

        在（zài）結構電子產品製造領域，美國Optomec公司的氣溶膠噴射3D打印技術已（yǐ）被（bèi）應用在小批量產品的生（shēng）產中，使用該技術3D打印的曲麵共形天線或（huò）在眼鏡上直接印製AR電子設（shè）備就（jiù）是其（qí）中頗具代表性（xìng）的應用。

        在這一（yī）領域活躍著大（dà）量的高科技企業，包括哈佛大學創業企業Voxel8，GE和歐特（tè）克投資（zī）的Optomec，麻省理工的MultiFab，CC3D，NanoDimension等等。在我國，西（xī）安（ān）交通大學通過一種導線與基體（tǐ）同步打印的3D打印（yìn）技術實現了結構（gòu）電子產品三維空間的任意排布。

 

3、更精（jīng）細的質量檢測

        3D打印製品在製備和使用過程中，某些缺陷的（de）產生（shēng）和擴展幾乎是無（wú）法避（bì）免的。在金屬融化過程中，每（měi）個激光點創建了一個微型熔池，從粉末融化到冷卻成為固體結構，光斑的大（dà）小以及功率（lǜ）帶來（lái）的熱量的大小決定了這個微型熔池的大小，從而影響著零件的微晶（jīng）結構。

        對於金屬增材製造的複雜性可以區分為五個層麵：簡單的零件、優化的零件、帶有嵌入式（shì）設計（jì）的零件（jiàn）、為增材製造設計的零件、複雜的胞元結構零件。對於複雜的3D打印產品的檢測，國外各（gè）大科研機構，如GE這樣的企業開始采用X射線顯微CT（X－rayMicroCT）作為檢測手段，這一趨勢將在2017年得（dé）以強化。

 

4、3D打印占主（zhǔ）角的航（háng）天

        2017年1月17日，GE獲得批準的專利中，公開了用（yòng）於製造渦輪機部件上的應變傳（chuán）感器的方法。緊接（jiē）著，GE於1月24日又獲批專利，內容包括燃（rán）料噴射器主體和冷卻係統的製造技術。如果說3D打印在航空領（lǐng）域越（yuè）來越彰顯其（qí）重要性，那麽在航天領域，3D打印技術已然成（chéng）為（wéi）“頂（dǐng）梁柱（zhù）”。

        NASA認為3D打（dǎ）印在（zài）製（zhì）造液態氫火（huǒ）箭發動機方麵（miàn）頗具潛力，3年內NASA的AMDE（Additive Manufacturing Demonstrator Engine）增材製造驗證機項目團隊通過（guò）增材（cái）製造，製造出100多個零件，並設計了一個可以通過3D打印來完成的（de）發動機原型，而通過3D打印，零件的數量可（kě）以減少80％，並且僅僅需要（yào）30處（chù）焊接。

        SpaceX、Blue Origin、馬歇爾太空飛行中心，Aerojet Rocketdyne以及Rocket Lab在2016年再一次證明，3D打印不僅將提升（shēng）火箭發射（shè）設備的性（xìng）能，更能降低火（huǒ）箭發射的成本。

 

5、企業內部生態圈（quān）

        GE本身是3D打印的下遊應用企業，而收購了Arcam，Concept Laser以後，GE成為（wéi）其上遊3D打印設備廠商中的一員，並提出將在2~3年內（nèi）提高3D打印的速度，在更長遠的時間內，GE希（xī）望達到（dào）現在速度的100倍。通過GE下遊業務部門（mén）的應用發展需求，不斷反哺GE上遊設備的研發，無論（lùn）是資金方（fāng）麵還是know－how方麵（miàn），其收購的設備品牌（pái）都獲得了其他企業難以獲得的優勢（shì）。無獨有偶（ǒu），米其林也宣布將其與法孚合作的金屬打印技術用於更好的輪胎模具生產。

        而美鋁也宣布將3D打印業務從粉末到打（dǎ）印服務單獨成立一家（jiā）公司Arconic，Arconic公司可以為用戶提供（gòng）從（cóng）航空技術到金屬粉末生產乃至產品認證的專業服務。依靠美鋁公司的技術實力（lì），Arconic在傳統金屬製造技術和3D打印領域都將成為獨具實力的強勢品牌。

        另外一家公司，GKN圍（wéi）繞著強（qiáng）大的航空航天業務與動力（lì）車輛業務版圖，打造了三（sān）個增材製造卓越中心：GKN美國辛（xīn）辛那提增材製造卓越中心、GKN瑞典Trollhätten增材製造卓越中心（xīn）、GKN英國Filton增材製造卓越中心。

        企業內部生態圈將成為3D打印的一大趨勢，3D打印的競爭將升級（jí）為研發（fā）、市場營銷、產（chǎn）業鏈、商業模式全方位的競爭。

 

6、金屬性能的塑料

        塑（sù）料正在變得更具有工程性（xìng）能，Evonik最近推出VESTOSINT3DZ2773材料，這種（zhǒng）材料是使用惠普多射（shè）流融合3D打印機開發的第一個新的塑料粉末。新的PA－12粉末具有優異的力學性能，並且通過（guò）美國FDA（食品和藥物管理局）標準，所以用這（zhè）種材料（liào）製造出來的（de）組件可（kě）以用於食品接觸。

        Solvay以其先進的（de）輕量化解（jiě）決方案以塑料取代部分金屬為目標。Solvay先是在法國裏昂成立技術中心，研究和（hé）生產SinterlineTechnyl，又在美國格魯吉亞州的Alpharetta開辟了一個新的實驗室用（yòng）於增材製造先進材料的研究。意大利的CRP Technology，圍（wéi）繞著聚酰胺材料，CRP Technology的尼龍增強材料獨具特色，其中Windform玻璃纖維增（zēng）強聚酰胺材料具有良好（hǎo）的拉伸強度，也可以被CNC數控加工，並且還是非導電材料。牛（niú）津性能材料（OPM）已被選定為波（bō）音CST－100火箭（jiàn）飛船提供3D打（dǎ）印的結構件，OPM已（yǐ）經開（kāi）始出貨（huò）OXFAB材料打（dǎ）印的零部件，從（cóng）而拉開了高性能塑料材料代替輕質金屬的一個新篇章。威格斯正帶領（lǐng）由多家公司和機構組成的聯盟投身於3D打印（yìn）（增材製造或AM）創新。作為其關鍵角色的一部分，威格斯將以專用於增材（cái）製造工藝的新型化學（xué）配方設計為基礎，開發高性能聚芳（fāng）醚酮（PAEK）聚合物新牌號。