20世紀80年代後期，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（xīn）一輪科技革命和產業變革的東風，3D打印（yìn）步入快速發展（zhǎn）期。世（shì）界各國紛紛將其作為未來產業發展新的增長點加以培（péi）育，如2012年美國將“增材製（zhì）造技術”確定為首個製造業創新中心（後更（gèng）名為（wéi）“美國製造”），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推進3D打印產業發展。

 

　　我國的3D打印技術與世界先進水平基本同步， 但產業（yè）化仍處於起步階（jiē）段（duàn）。未來，3D打印將朝著速度更（gèng）快、精度更高、性能更優、質量更可靠（kào）的（de）方向發展，成為一股（gǔ）強大的科技力量。

 

　　趨（qū）勢（shì）一：桌麵級（jí）市場已陷入（rù）“紅海（hǎi）”,掘金工業級正當時

 

　　近幾年（nián），桌（zhuō）麵3D打印機“叫好又叫座”，銷（xiāo）量呈現大幅增長（zhǎng），而工業（yè）級3D打印機則略顯（xiǎn）慘淡。根據大數據（jù）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（jiàng）了9%；2016年上半年全球桌麵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，是企（qǐ）業進軍3D打印（yìn）領域的（de）較好入口。但經過多（duō）年的發展，桌麵級（jí）市場競爭已近“白（bái）熱化”，加之利（lì）潤小、精度低、實用性（xìng）不佳，天花板效應（yīng）明顯。

 

　　而工（gōng）業級市場契（qì）合了智能製造的理念，可廣泛運用於汽車、航空航（háng）天、機械工業、醫療等市場需求大、發展潛力大的領域，隨著技術的逐漸成熟和（hé）成本的不斷降低，將（jiāng）會爆發出難以想象的巨大能量。

 

　　2015年底（dǐ），全球（qiú）3D打（dǎ）印巨頭3D Systems公（gōng）司（sī）宣布停產消費級桌麵3D打印機（jī），轉向更賺（zuàn）錢（qián）的 專（zhuān）業級和工業級（jí）市場；2016年初，國內3D打印技（jì）術大咖西通電子在珠海宣布（bù）全麵進軍工（gōng）業（yè）級3D打印領域。

 

　　趨勢二：金屬3D打印領域快速發展，應用端空間漸打開

 

　　金屬3D打印（yìn）被稱為“3D打（dǎ）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（lái）自CONTEXT發布的數據，2015年全球（qiú）金屬3D打印機銷量增長了35%，2016年上半年同比增長17%，可以（yǐ）說是工業級3D打印領域（yù）逆勢上漲的一朵“奇葩”。在汽車製造、航空航天等高精尖領域（yù），有些零部件形狀複雜、價格昂貴（guì），傳統鑄造鍛造工藝生產不出來或損耗較大，而金（jīn）屬3D打印則能快速製造出滿足要求、重量（liàng）較輕的產品。

 

　　2015年11月，奧迪公（gōng）司使用金屬3D打印（yìn）技（jì）術按（àn）照1:2的比例製造出了Auto Union（奧迪前身（shēn））在1936年推出的C版賽車的所有金屬部件；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打印航空發動機零（líng）部件業務（wù）。此外， 醫療器械、核電、造船等領域對金屬3D打印的需求也十分（fèn）旺盛，應用端市場正逐（zhú）漸打開。

 

　　趨勢三：3D打印產業化還需時日，“增”“減”製造長（zhǎng）期（qī）共存

 

　　3D打（dǎ）印采（cǎi）用增（zēng）材製造技術，是對以“減材製造”、“等材製造”為（wéi）基礎的傳統製造（zào）業的創（chuàng）新與（yǔ）挑戰，但並不是非此即彼的關係，而是並存互補的關係。

 

　　從曆（lì）史看，傳統製造業經過（guò）了（le）幾千年的積累和發展，技術、工藝、材料等已經非常成熟，而（ér）3D打印（yìn）則（zé）是（shì）一個新生（shēng）事物，隻有30多年的發展曆程，在速度、精度、強度等方麵還有諸多限製。

 

　　從現狀看，當前3D打（dǎ）印市場份額十分有限，專業谘詢機構Wohlers Associates發布的數據顯示，2015年全（quán）球3D打印市場規模為51.65億美元，至2020年將達到212億美（měi）元，而這與數十萬億美元的製造業市（shì）場相比，還微乎其微。

 

　　相比傳統製（zhì）造，3D打印研發周期更短、用料更（gèng）省，在小批（pī）量、個性化定製等方麵優勢明顯，但在大規模（mó）生產（chǎn）方麵存在著（zhe）許多不足之（zhī）處（chù）。增材製造雖然不能完（wán）全替代減材製造、等材製造，但（dàn）作為（wéi）傳統製造技術的有（yǒu）益補充，3D打印將極大地推動製造業（yè）的轉型升級。

 

　　趨勢四：產（chǎn）品生產方式加速變革，“整”“分”製造攜手共進

 

　　3D打印是工業4.0時代最具發展（zhǎn）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（zhì）造業以“全球采購、分工協作”為主要特（tè）征，產品的不同部（bù）件往往在不同的地方進行生產，再運到同（tóng）一地方進行組裝（zhuāng）。而3D打印則是 “整體製造、一次成（chéng）型”，省去了物流環節，節約了時間和成本。

 

　　另一方麵，傳統製造業以生（shēng）產線為核心、以工廠為主要載體，生產設（shè）備高度集（jí）中。而 3D打印則體（tǐ）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（xìn）息技術（shù）與製造業的融合（hé），生產設備（bèi）分散在各地，實現了分布式製造，從而省去（qù）了倉（cāng）儲環節。

 

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

 

　　趨勢五：成型尺寸向兩邊延伸，“大”“小”產（chǎn）品顛覆想象

 

　　隨著3D打印應用領域的擴（kuò）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（cùn）不斷（duàn）被刷新，特別是汽車製造、航空航天等領域對大尺寸精密構件的需求較（jiào）大，如2016年珠海航展（zhǎn）上西安鉑（bó）力特公司展示的一款3D打印航空發動機（jī）中空葉片，總高度達933mm；

 

　　另一方麵向“小”處走，可達到微米納米水平（píng），在強度硬度不變的（de）情況下，大（dà）大（dà）減輕產品的體積和重量，如哈佛大學和（hé）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（qí）能夠提供的能量（liàng）卻不少於一塊普通的手機電池。未來，3D打印的成型尺寸（cùn）將不斷延伸，從大的不可思議到小的瞠目結舌，“隻有想不到的（de），沒有做不到的”。

 

　　趨勢六：材料瓶頸待攻克，“質”“量”趨升“價”趨降

 

　　“巧婦難為無（wú）米之（zhī）炊”。3D打印材料（liào）是3D打印技術發展不可或缺的物質基礎，也是當前製約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（liào）種類得到了迅速拓展，主要包括高（gāo）分子（zǐ）材料、金屬材料、無機非金屬材料等三大（dà）類。但與傳（chuán）統材（cái）料相比，3D打印（yìn）材料種類依然（rán）偏少。

 

　　以金屬3D打印為（wéi）例（lì），可用材（cái）料僅有不鏽鋼、鈦合金、鋁合金等為數不多的幾種。另外，3D打印對材料（liào）的形態也有著嚴（yán）格的要求，一般為粉末狀（zhuàng）、絲狀、液體狀等，相比普通材料價格比較昂貴，根本無（wú）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的選擇空間、為應（yīng）用的擴展提供足夠（gòu）多的想象空間。

 

　　未來（lái）， 3D打印（yìn）材料（liào）將成為研究開發的焦點、資本湧入的風口，材料種（zhǒng）類、形態將得到（dào）進一步拓展，價格（gé）下降（jiàng）可（kě）期，精度（dù）、強度、穩定性、安全性也更加有保障。

 

　　趨勢七：“黑（hēi）科技（jì）”闖進醫療界，手術可“排練”、治療更（gèng）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（xìng），二者的結合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（bù）位模型，讓醫生更直觀地了解病理結構，增加了手術的（de）成功率；

 

　　二是醫療器械，包括助聽器（qì）、護具、假肢等外部設備以及（jí）關節、軟骨、支架等內植物（wù）；

 

　　三（sān）是“量身”製（zhì）藥，根據患者（zhě）的生（shēng）理特點、具體需要調配藥物，提高了藥物（wù）的有（yǒu）效性；

 

　　四是（shì）生物打印，用人造血管、心髒、神經、皮膚等來（lái）修複、替（tì）代和重建病（bìng）損組（zǔ）織和器官。

 

　　盡管3D打印在醫療領域（yù）的應（yīng）用還麵臨著材（cái）料、成本、精度、標準等製約，市場規模也（yě）較小，但考慮到醫療領域巨大的（de）需求潛力與極小的需（xū）求彈性，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等方麵大顯身手。

 

　　趨勢八：3D打印（yìn）牽手雲製造，有商業影響力的平台不斷湧現

 

　　全球（qiú）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工（gōng）具正在重新定義各行各業。3D打印設備尚未普及，技術使用（yòng）也不“傻瓜（guā）”，沒有設（shè）備、沒（méi）有技（jì）術的普通人該怎樣實現自己的設計想法呢。

 

　　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求用戶之間的“紅娘（niáng）”，解決了用戶的（de）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（nán）京壹千零壹號自動化科技公司的“1001號雲製造平台”還入選2016年中國“互（hù）聯網+”在工業應用領域十大新銳案例之首。

 

　　“互聯網+3D打印”開（kāi）拓了一種全新的商業模式——“雲打印”，並將共享（xiǎng）經濟的思（sī）維引進來，閑置的（de）3D打印機得到了有（yǒu）效使用，客戶也能選擇稱（chēng）心如意的設備和（hé）供應商（shāng）。

 

　　趨勢九：混合打印創造更（gèng）多可（kě）能，功（gōng）能材質色（sè）彩也“混搭”

 

　　隨著3D打印（yìn）技術的發展，人們對3D打印機的期望越來越高，早已不滿足於單一功能、單（dān）一材質、單一色彩等。

 

　　未來， 3D打印機可實現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（gèng）強；3D打（dǎ）印機的“口糧”更加（jiā）豐富，金屬、塑料、橡膠（jiāo）等多種材料（或不同屬性的材料）的混合使用（yòng），將加工出結構更（gèng）為複雜的產品（pǐn）；打印出（chū）的產品（pǐn）也會五彩繽（bīn）紛。

 

　　如日本研發出的一款（kuǎn）五軸混合3D打（dǎ）印機（jī）（由3D打印（yìn）機與數控銑床混合（hé）而（ér）成），能夠在現有工業級5軸控製技術的基礎上連續進行擠出式3D打印和銑削作（zuò）業；MIT研發的MultiFab 3D打印機能同時處理包括晶（jīng）狀體、紡織物、光纖等10種材料；加拿大的ORD Solutions公司（sī）推出的一款3D打（dǎ）印（yìn）機，可以使用五種不同（tóng）顏色的線材打印出多彩作品。

 

　　趨（qū）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、先臨三維等行業巨頭紛紛跑馬圈地之時（shí），哈佛（fó）大學Wyss研究所、加（jiā）利福尼亞大學勞倫斯?利弗莫爾實驗室（shì）（LLNL）、卡內基梅隆大（dà）學Adam W.Feinberg研究團隊等（děng）科研機構憑借其雄（xióng）厚的研發實力也不斷實現技術突破。

 

　　我國3D打印的研究起步於20世紀90年代，發（fā）端於高校，如今已形成清華大學顏永年團（tuán）隊、北京航空（kōng）航天大學王華明（míng）團隊、西安交通大學盧秉恒團隊、華中科技大學史玉升研究團（tuán）隊和西北工業大學黃衛東團隊等骨幹科研力量，論文和申請專利的（de）數量處於世界第二位。

 

　　2016年10月又成立了（le）中國增材製造產業聯盟，國家增材製造創（chuàng）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改革的不斷推進，走產學研協同之（zhī）路，形成長效合作機製，成為我國推進（jìn）3D打印產業化的現實選擇。