3D打印將路在何方？
點擊量：393 發布（bù）時間：2017-02-16 作者：草莓视频ios（上海）增材製造技術有限公司
20世（shì）紀80年代後期，3D打印機的橫空出世（shì），開啟了增材製造新（xīn）時代。近年來，借著新一輪科技革命和產業變革的東風（fēng），3D打印步入快速發展期。世界各國紛紛將其作為未來產業（yè）發展新的增長點加以培育，如2012年美國將“增材製造（zào）技術”確定為首個製造業創新中心（後更名為“美國製造”），歐盟、日本、韓國、新加坡、俄羅（luó）斯、南非、印度等國也（yě）通過各（gè）種（zhǒng）措（cuò）施推進3D打印產業發展。
我國的3D打印技術與世界（jiè）先（xiān）進水平基本同步，但（dàn）產業化仍處於起步階段。未來，3D打印將朝著速度更快、精度更高、性能更優、質量更可靠的方向發展，成為一股強大的科技力（lì）量。
趨勢一：桌麵級市場已（yǐ）陷入“紅海”掘金工業級正當時
近幾年，桌麵3D打印機“叫好又叫座”，銷量呈現大幅增長，而工（gōng）業級3D打印機則略顯慘淡。根據大數據公司CONTEXT的（de）數據，2015年全球桌麵3D打印（yìn）機銷量增長了33%，工業級（jí）3D打印機（jī）則下降了9%；2016年上半年（nián）全球（qiú）桌麵3D打（dǎ）印機同比增加15%，工業級3D打（dǎ）印機卻減少15%。桌麵3D打印（yìn）機門檻低、設計簡單，是企業進軍3D打（dǎ）印領域的較好入口。但經過多年的發展（zhǎn），桌麵級市場競爭已近（jìn）“白熱化（huà）”，加之利潤小、精度低、實用性不佳，天花板效應明顯。
而（ér）工業級市（shì）場契合了智能（néng）製造的理念，可廣泛運用於汽車、航空航天（tiān）、機械工業、醫療等市場需求大、發展（zhǎn）潛（qián）力大的領域，隨著（zhe）技術的逐（zhú）漸成（chéng）熟和成本的不（bú）斷降低（dī），將會爆發出難以想象的巨大能量。
2015年底，全球3D打（dǎ）印巨頭3D Systems公司宣布停產（chǎn）消（xiāo）費級桌麵3D打印機，轉向更賺錢的（de）專業級和工業（yè）級市場；2016年初，國（guó）內3D打（dǎ）印技術大咖西通電子在珠海宣布全麵進軍工（gōng）業級3D打（dǎ）印領域。
趨勢（shì）二：金屬3D打印領域（yù）快速發展應用端空間漸打開
金屬3D打（dǎ）印被稱為（wéi）“3D打印（yìn）王冠上（shàng）的明珠”，是門檻最高、前景最（zuì）好、最前（qián）沿的技術之一（yī）。
同樣來自CONTEXT發（fā）布的數據，2015年全球金屬3D打印機銷量增長了35%，2016年上半年同比增長17%，可以（yǐ）說（shuō）是工（gōng）業級3D打印領域逆（nì）勢上漲的一朵（duǒ）“奇葩”。在汽車製造、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（tǒng）鑄造鍛造工藝生產不出來或損耗（hào）較（jiào）大，而金屬3D打印則能快速製（zhì）造出滿足要求、重量較輕的產品。
2015年11月，奧迪公司使用金屬3D打印技術（shù）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，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（dà）金屬3D打印巨頭，加快布（bù）局3D打印航空（kōng）發（fā）動機零部件業（yè）務。此（cǐ）外，醫療器械、核電、造船等（děng）領域對金（jīn）屬3D打印的需求（qiú）也十分旺（wàng）盛（shèng），應用端市場正逐漸打開。
趨勢三：3D打印產（chǎn）業化還需時日“增”“減（jiǎn）”製造長期共存
3D打印（yìn）采用增材製造技術，是對以“減材製造”、“等材製造”為基礎（chǔ）的傳統製造業的創新與挑戰，但並不是非此即彼的關係（xì），而（ér）是並（bìng）存互補的關係。
從曆史看，傳（chuán）統製造業經過了幾千年的積累和發展，技術、工藝、材料等已經非常成熟，而3D打印則是一個新生事物，隻有30多年的發（fā）展曆程（chéng），在速度、精度、強度等方麵還有諸（zhū）多限製。
從現狀看，當前（qián）3D打印市場份額十（shí）分（fèn）有限，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，而這與數十萬億美元的製造業市場相比，還微乎其微。
相比傳統製（zhì）造，3D打印研發周期更短、用（yòng）料更省，在小批量（liàng）、個性（xìng）化定（dìng）製等方麵優勢明顯（xiǎn），但在大規模生產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，但作為傳統製（zhì）造技術的（de）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（pǐn）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（shí）代最具發（fā）展前景的先進製（zhì）造技（jì）術之一，它（tā）從兩個方麵改變了（le）產品的（de）生產方式：
一方麵，傳統（tǒng）製造業以（yǐ）“全球采購、分工協作”為主要特征，產品的不同（tóng）部（bù）件往往在不同的地方進行生產，再運到同一地方進行組裝。而（ér）3D打印則是“整體製造、一次成型”，省去了物流環節，節（jiē）約了時間和成本。
另一（yī）方麵，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（lián）網、移動互聯網（wǎng）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，實現了分布式製造，從而省去了倉儲環節。
“整體製（zhì）造”和“分布式製造”在字義上看似（sì）矛盾，在3D打印技術上則實現了統一，前者強（qiáng）調生產過（guò）程，後者強調生產（chǎn）行為，共同推動著產品生產方式的變（biàn）革。
趨勢（shì）五：成型尺寸向兩邊延伸（shēn）“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”處跨，從小飾品、鞋（xié）子、家具到建築，尺寸不斷被刷新，特別是汽（qì）車製造、航空航天等領域對大尺寸精密構件的需求較大，如2016年（nián）珠海航展上西安鉑力特公（gōng）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”處走，可達到微米納（nà）米水平，在強度硬度不變的（de）情況下，大（dà）大減輕產品的體積（jī）和重量，如哈佛（fó）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（lǐ）電池，其能夠提供（gòng）的能量（liàng）卻不少於一塊普通的（de）手機電（diàn）池。未來，3D打印的成型尺寸將不斷延伸，從大（dà）的不可思議到小的瞠目結舌，“隻有想不到（dào）的，沒有做不到（dào）的”。
趨勢六：材料瓶頸待攻克“質（zhì）”“量”趨升“價”趨降
“巧婦難為無米之炊”。3D打印材（cái）料是3D打（dǎ）印技術發展不可或缺的物質基礎，也是當前製（zhì）約（yuē）3D打印產業化的關鍵因素。近年來（lái），隨著3D打印需求的增加，3D打印材料種類得到了（le）迅速拓展，主要包括高分子材料、金屬材料、無機非（fēi）金屬材料等（děng）三大類。但與傳統材料相（xiàng）比，3D打印材料種類依然偏少。
以金屬3D打印為例，可用材料僅有不鏽鋼、鈦合金、鋁合金等為數不多的幾種。另外（wài），3D打印對（duì）材料的形態也有著嚴（yán）格的要求，一般為（wéi）粉末狀、絲狀（zhuàng）、液體狀等，相比普通材料價（jià）格比較昂貴，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的選擇空間、為應用的擴展（zhǎn）提（tí）供足夠多的想象空（kōng）間。
未來，3D打印材料將成為研究開發的焦點、資本湧入的風（fēng）口，材料種（zhǒng）類、形（xíng）態（tài）將（jiāng）得到進一步拓展，價（jià）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”闖進醫療界手術可“排練”、治療更精準
3D打印（yìn）的“個性化定製”與醫療行業的“對症（zhèng）下藥”有著天然的契（qì）合性，二者的結合主（zhǔ）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（shēng）更（gèng）直觀地了解病理結構，增加了手術的（de）成功率；
二是醫療（liáo）器械，包括助聽器、護具、假（jiǎ）肢等外（wài）部設備以及關節（jiē）、軟骨、支架等內植物；
三是“量身”製藥，根（gēn）據患者的生理特點、具體需要調配藥物，提高了（le）藥物的有效性；
四是生物打印，用人造血管、心髒、神經、皮膚等來修（xiū）複（fù）、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（miàn）臨著材料、成本、精度、標（biāo）準等製約，市場規模也較小，但考慮到醫療領域巨大的需求（qiú）潛力與極小的需求彈性，3D打印在醫療領域的應用將不斷擴展，在實施（shī）更為精準的診療（liáo）方案、提供更為充足的移植器官等方麵大顯身手。
趨勢八：3D打印牽（qiān）手（shǒu）雲製造有商業影響力的平台（tái）不斷（duàn）湧現
全球已經進入了高度的（de）信息化時代，互聯網作為信息化的重要工具正（zhèng）在重新定義各行各業。3D打印設備尚未普及，技術使用也不“傻瓜”，沒有設備、沒有技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，擔當起服務供應商和需求用戶之間的“紅娘”，解決了用戶的這（zhè）個“痛點（diǎn）”。
如今，MakeXYZ、3DLt、3DHubs、先臨三維（wéi）、光韻達、魔猴網等也做（zuò）著類似（sì）的事情，南京壹千（qiān）零（líng）壹號自動化科技（jì）公司的“1001號雲製造平台（tái）”還入選2016年中國“互聯網+”在工業應用領域（yù）十大新銳案例之首。
“互聯網+3D打（dǎ）印”開（kāi）拓了一種全新的商業模式——“雲打印”，並將共享經濟的思維引進來，閑（xián）置的3D打印機得到了有效使用，客戶也能選擇稱心如意的設備和供應商。
趨勢九：混合打印創造更多可能功能材質色彩也“混搭”
隨著（zhe）3D打（dǎ）印技術的發展，人們對3D打印機的（de）期望越來越高，早已不滿足（zú）於單一功能、單一材質、單（dān）一色彩等。
未來，3D打（dǎ）印機可實現3D打印技術與傳統（tǒng）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打印機的“口糧”更加豐富，金屬、塑料、橡膠等多種材料（或不同屬性（xìng）的材料）的混（hún）合（hé）使用，將加工出結構更為複雜的產品；打印出的產品也會五彩繽紛。
如日本研發出的一（yī）款五軸混合3D打印機（由3D打印（yìn）機與數（shù）控銑床混合而成），能夠在現有工業級5軸控製技（jì）術（shù）的（de）基礎上（shàng）連續進行擠出式3D打印和（hé）銑削作業；MIT研發的MultiFab 3D打印機能同時處理包括晶狀體、紡織（zhī）物（wù）、光纖等10種材料（liào）；加拿大的ORD Solutions公司推（tuī）出的一款3D打（dǎ）印機，可以使用五種不同顏色（sè）的線（xiàn）材（cái）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、先臨三維等行業（yè）巨頭紛紛跑馬圈地之（zhī）時，哈佛大學（xué）Wyss研究所、加利福尼亞大學勞倫斯•利弗莫爾實驗室（LLNL）、卡內基梅隆（lóng）大學Adam W.Feinberg研究團隊等科研機構憑借其雄厚的研發實力（lì）也不斷實現技術突破。
我國3D打印的研（yán）究起步於20世（shì）紀90年代，發端於高（gāo）校，如（rú）今已形成清華（huá）大學顏（yán）永年（nián）團隊、北京航空航天大學王華明團隊、西安交通大（dà）學盧秉恒團隊、華中科（kē）技大學史玉升研（yán）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（hé）申請專利的數量處於（yú）世界第二位。
2016年（nián）10月又成立了中國增材製（zhì）造產業聯盟，國家增材製造（zào）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改革的不斷推進，走產學研協同之（zhī）路，形（xíng）成（chéng）長效合作機製，成為我國推進3D打印產（chǎn）業化（huà）的現實選（xuǎn）擇。
