3D打印將（jiāng）路在何方？
點擊量：457 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（jì）術有限公司
20世紀（jì）80年代後期，3D打印機的橫空出（chū）世，開啟了增材製造新時代。近年來，借著新一輪科（kē）技革命和產業變革的（de）東風，3D打印步入快速發展期。世界各（gè）國紛紛將其作為未來產業發展（zhǎn）新的增長（zhǎng）點加以培育，如2012年美國將“增材製造技（jì）術”確定（dìng）為首個製（zhì）造（zào）業創新中心（後更（gèng）名為“美國製造”），歐盟、日本、韓國、新加（jiā）坡、俄羅斯、南非、印度等國（guó）也通過各種措施（shī）推進3D打印產業發展。
我（wǒ）國的3D打印技術與世界先進水平基本同步（bù），但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（gèng）優、質量更可靠的方向發展，成為一股強大的科技力量。
趨勢一：桌麵級市場已陷入“紅（hóng）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（liàng）呈現大幅增長，而工業級3D打印機則略顯（xiǎn）慘淡。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（yè）級3D打印機則下降了9%；2016年上（shàng）半年全球桌麵3D打（dǎ）印機同比增加15%，工業級3D打印機卻減少（shǎo）15%。桌麵3D打印機門檻低、設計簡單（dān），是企（qǐ）業進軍3D打（dǎ）印領域的較好入口。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（bú）佳，天花板效應明顯。
而（ér）工業級市場契合了智能製造的理念，可廣泛運用於汽車、航空航天、機（jī）械工（gōng）業、醫療等市場需求大、發（fā）展潛力大的領域，隨著技術的逐漸成熟和成本的不斷（duàn）降低，將會爆發出難以想象的巨大能量。
2015年底，全球（qiú）3D打印巨頭3D Systems公司宣布停（tíng）產消費級桌（zhuō）麵3D打印機，轉向更賺錢的專（zhuān）業級和工業級（jí）市場；2016年初，國內3D打印技術大咖（kā）西通電子在珠海宣布全麵進軍工業級（jí）3D打印領域。
趨勢二：金屬（shǔ）3D打印領域快（kuài）速發展應用端空間（jiān）漸打開
金屬（shǔ）3D打印被稱為“3D打印王冠（guàn）上的明珠”，是門檻最（zuì）高、前（qián）景最好、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年上半（bàn）年同比增（zēng）長17%，可以說是工業級3D打印領（lǐng）域逆勢上漲的一朵“奇葩（pā）”。在汽車製造、航空（kōng）航天等（děng）高精尖領（lǐng）域，有些零部件形狀複雜（zá）、價格昂貴，傳統鑄造鍛造工藝生產不出來或損耗（hào）較大，而金屬3D打印則能快速（sù）製造出滿足要求、重量較輕的（de）產品。
2015年11月，奧迪公司使用（yòng）金屬3D打（dǎ）印技術按（àn）照（zhào）1:2的比例製造出（chū）了Auto Union（奧迪前身）在1936年推（tuī）出的C版賽車（chē）的所有金（jīn）屬部件（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（shǔ）3D打（dǎ）印巨頭，加快布局3D打印航空發動機零部件業務。此外，醫療器械、核電（diàn）、造船等領域對金屬3D打印的需求也十分旺盛（shèng），應用（yòng）端市場正逐漸（jiàn）打開。
趨勢三：3D打印（yìn）產業化還需時日“增”“減”製造長期（qī）共存（cún）
3D打印采用增材製造技（jì）術，是對以“減材製造”、“等材製造”為基礎的傳統製造業的創（chuàng）新（xīn）與（yǔ）挑（tiāo）戰，但並不是非此即彼的關係，而是並存（cún）互（hù）補的關係（xì）。
從曆史看，傳統（tǒng）製造業（yè）經過了幾千年的積累（lèi）和發展，技術、工藝、材（cái）料等（děng）已經非常成熟，而3D打印（yìn）則是一個新生事物，隻有30多年的發展曆程，在速度、精度、強度等方麵還有諸多限製。
從現狀看，當前3D打印市場（chǎng）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（guī）模為（wéi）51.65億（yì）美元，至（zhì）2020年將達到212億美元（yuán），而（ér）這與數十萬億美元的製造業市場（chǎng）相比，還微乎其微。
相比傳統製造，3D打印（yìn）研發周期更短、用料更省，在小批量、個性化定製（zhì）等方麵優勢明顯，但在大規模生產方麵存在著許多不足之處（chù）。增材製造雖然不能完全替代（dài）減（jiǎn）材製造、等材製造，但作為傳統製造技術的有益補充，3D打印將極大地推動製造業的轉型升級。
趨勢四（sì）：產品生產方式加速（sù）變革“整（zhěng）”“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（miàn）改變了產品（pǐn）的（de）生產方式：
一方麵，傳統製造業以“全球采購、分工協作”為主要特征，產品的（de）不同部件往往在不同的地方進行生產，再運（yùn）到同（tóng）一地（dì）方進（jìn）行組裝（zhuāng）。而3D打印則（zé）是“整體製造、一次成型”，省去了物流環節，節約了時間和成本。
另（lìng）一方（fāng）麵，傳（chuán）統製造業以生（shēng）產線為核心、以工廠為主要載體，生產設（shè）備高度集中。而3D打 印則體現（xiàn）了以大數據、雲（yún）計算、物聯網、移（yí）動互（hù）聯網為代表的新一代信息技術與製造業的融（róng）合，生產設（shè）備（bèi）分（fèn）散在各地，實現了分布式製造，從而省去了倉儲環節。
“整體製造”和“分（fèn）布式製造”在字義上看似矛盾，在（zài）3D打印技術上則實現了統（tǒng）一（yī），前者強調生產過程，後者強（qiáng）調生產（chǎn）行為，共同推動著產品生產方式的變革（gé）。
趨勢五（wǔ）：成型尺寸向兩邊延伸“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（yī）方麵往“大”處（chù）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、航空航天等領（lǐng）域對大尺寸精密構件的需（xū）求較大，如2016年珠海航展上西安鉑力特公司展示的（de）一款3D打印航空發動機中空葉（yè）片，總高度達933mm；
另一方麵（miàn）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）減輕產品的體積和重量，如哈佛大學和伊利諾（nuò）伊大學的研究員3D打印出比沙粒還小（xiǎo）的納米級鋰電池，其能夠提供的能量（liàng）卻不少於一塊普通的手機電池。未來，3D打印的成型尺寸將不斷延伸，從（cóng）大的不可思議到小的瞠目結舌，“隻有想不到的，沒有做不到的”。
趨勢六：材料瓶頸（jǐng）待攻克“質”“量”趨升“價”趨（qū）降
“巧婦（fù）難為無米之炊”。3D打印（yìn）材料是3D打印技術發展不（bú）可或缺的物質基礎，也是當前製（zhì）約3D打印產業化的關鍵因素。近年（nián）來，隨著3D打（dǎ）印需求的增加，3D打印材料種類得到了迅速拓展，主要包括高分子材料、金（jīn）屬材料、無（wú）機非金屬材料等三大類。但與傳統材（cái）料相比，3D打印材料種類（lèi）依然偏少。
以金（jīn）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（bú）多的幾（jǐ）種。另（lìng）外，3D打印對材料的形態也（yě）有著嚴格的要求，一般為（wéi）粉末狀、絲狀、液體狀等，相（xiàng）比普通材料價格比較昂貴，根本無法滿足（zú）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多的選擇（zé）空間、為應用的擴展提供足夠多的想象空（kōng）間。
未來，3D打印材料將（jiāng）成為研究（jiū）開發的焦點、資本湧（yǒng）入的風口，材料種類、形態（tài）將得到進一步拓展，價格下降可期，精度（dù）、強度、穩定性、安全性也更加有保（bǎo）障。
趨勢七：“黑科技”闖進醫療界手術可“排練”、治療更精準
3D打印的“個（gè）性化定（dìng）製”與醫療行（háng）業的“對症下藥”有著天然的契合性，二者的結（jié）合主要體（tǐ）現在四個方麵：
一是術前演（yǎn）練，利用3D打印技術還原出病患部位模型，讓醫生更直觀地了解病理結構，增（zēng）加了手術的成功（gōng）率；
二是醫療器械，包括助聽器、護具、假肢等（děng）外部設備以及關節、軟骨、支架等內植物；
三（sān）是“量身”製藥，根據患者的生理特點、具體需要調配藥物，提高了藥物的（de）有效性（xìng）；
四是生物打印，用人造血管、心髒、神經、皮膚等來修複、替代和重建病損組織和器（qì）官。
盡管3D打印在醫療領域的應用還麵臨著材料、成本、精度、標準等製約（yuē），市場規模也較小，但考慮到醫療領域巨大的需（xū）求潛力與極小的需求彈性，3D打印在醫療領域的應用將（jiāng）不斷擴展，在實施更為精準的診療方案、提（tí）供更為充足的移植器官等方麵大顯（xiǎn）身手。
趨勢八：3D打印牽手雲製（zhì）造有商（shāng）業（yè）影響力的平台不（bú）斷湧現
全球已經進入了高度的信息化時代，互聯網作為信息化的（de）重要工（gōng）具正在重新定義各行各業（yè）。3D打印設備尚未普（pǔ）及，技術使用（yòng）也不“傻瓜”，沒有設備、沒（méi）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（de）3D打印平台，擔當起服務供應（yīng）商和需求用戶（hù）之間的“紅娘”，解決了用戶的這個（gè）“痛點”。
如（rú）今，MakeXYZ、3DLt、3DHubs、先臨三維、光韻達、魔猴網等也做著類（lèi）似的事情，南京壹千零壹號自動化科技公司的“1001號（hào）雲製造平台”還入選2016年中國“互聯（lián）網+”在工業應用領（lǐng）域十大（dà）新銳（ruì）案例之首。
“互聯（lián）網+3D打印”開拓了一種全新的商業模式——“雲打印”，並（bìng）將共享經濟的思維引進來，閑置的3D打印機得（dé）到了有（yǒu）效使用，客戶也能選擇（zé）稱心如意的設備和供應商。
趨勢（shì）九：混合打印創造（zào）更多可（kě）能功能材質色彩也“混搭”
隨著（zhe）3D打（dǎ）印技術的發展，人（rén）們對3D打印機（jī）的期望越來越高，早（zǎo）已不滿足於單一功能、單一（yī）材質、單一色彩等。
未來，3D打印機可（kě）實（shí）現3D打印技術與傳統數控機床技術（或不（bú）同3D打印技（jì）術）的自由切換，實用性將變得更強；3D打印機的“口糧”更（gèng）加豐富，金屬（shǔ）、塑料、橡膠等多種材料（或（huò）不（bú）同屬（shǔ）性的材料）的混合使用，將加（jiā）工出結構（gòu）更為複雜的產品；打印出的產品也會五彩繽紛。
如日本研發出的一款五軸混合3D打印機（jī）（由3D打（dǎ）印機與數控銑床混合而成），能夠（gòu）在現有工業級5軸控製技術的基礎上連續（xù）進行擠出式3D打印和（hé）銑削作業；MIT研發的MultiFab 3D打印（yìn）機能同時處理包（bāo）括晶狀體、紡織物、光纖等（děng）10種材料；加拿大的（de）ORD Solutions公司推出的一款3D打印機，可以使用五種不同顏色的線材打印（yìn）出多（duō）彩作品。
趨勢十：我國3D打印起步早發（fā）展慢（màn）產學研協（xié）同是突破口
在3D Systems、Stratasys、先臨（lín）三維等行業巨頭紛紛跑馬圈地之時，哈佛大學Wyss研究所、加利福尼亞大學勞倫斯•利弗莫爾實驗（yàn）室（LLNL）、卡內基梅隆（lóng）大學Adam W.Feinberg研究團隊等科研機構憑（píng）借其雄（xióng）厚的研（yán）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（jì）90年代，發端於高校，如今已形成清華（huá）大學（xué）顏永年團（tuán）隊、北京航空航天大學王華明團隊、西安交通大學盧秉（bǐng）恒團隊、華中科技（jì）大學史玉升研究（jiū）團隊（duì）和西北工業大學黃衛東團隊等骨幹科研力量，論文和申（shēn）請（qǐng）專（zhuān）利的數量處於世（shì）界第二位。
2016年10月又成立（lì）了中國增材製造產業聯盟，國家增材製造（zào）創（chuàng）新中心建設方案也通過了專家論證。隨（suí）著我國科技體製機製改革的不斷推進，走產學研協同之路，形成長效合（hé）作（zuò）機製（zhì），成為我國推進3D打印產業化的現實（shí）選擇。
