3D打印产业将如何前行

发布时间：2017-03-26 作者：王磊明来源：中国航空报

关键字：3D打印

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未来，3D打印将朝着速度更快、精度更高、性能更优、质量更可靠的方向发展，成为一股强大的科技力量。

20世纪80年代后期，3D打印机的横空出世，开启了增材制造新时代。近年来，借着新一轮科技革命和产业变革的东风，3D打印步入快速发展期。世界各国纷纷将其作为未来产业发展新的增长点加以培育，如2012年美国将“增材制造技术”确定为首个制造业创新中心（后更名为“美国制造”），欧盟、日本、韩国、新加坡、俄罗斯、南非、印度等国也通过各种措施推进3D打印产业发展。我国的3D打印技术与世界先进水平基本同步，但产业化仍处于起步阶段。未来，3D打印将朝着速度更快、精度更高、性能更优、质量更可靠的方向发展，成为一股强大的科技力量。

趋势一：桌面级市场已陷入“红海” 掘金工业级正当时

近几年，桌面3D打印机“叫好又叫座”，销量呈现大幅增长，而工业级3D打印机则略显惨淡。根据大数据公司CONTEXT的数据，2015年全球桌面3D打印机销量增长了33%，工业级3D打印机则下降了9%；2016年上半年全球桌面3D打印机同比增加15%，工业级3D打印机却减少15%。桌面3D打印机门槛低、设计简单，是企业进军3D打印领域的较好入口。但经过多年的发展，桌面级市场竞争已近“白热化”，加之利润小、精度低、实用性不佳，天花板效应明显。

而工业级市场契合了智能制造的理念，可广泛运用于汽车、航空航天、机械工业、医疗等市场需求大、发展潜力大的领域，随着技术的逐渐成熟和成本的不断降低，将会爆发出难以想象的巨大能量。

2015年底，全球3D打印巨头3D Systems公司宣布停产消费级桌面3D打印机，转向更赚钱的专业级和工业级市场；2016年初，国内3D打印技术大咖西通电子在珠海宣布全面进军工业级3D打印领域。

趋势二：金属3D打印领域快速发展应用端空间渐打开

金属3D打印被称为“3D打印王冠上的明珠”，是门槛最高、前景最好、最前沿的技术之一。同样来自CONTEXT发布的数据，2015年全球金属3D打印机销量增长了35%，2016年上半年同比增长17%，可以说是工业级3D打印领域逆势上涨的一朵“奇葩”。在汽车制造、航空航天等高精尖领域，有些零部件形状复杂、价格昂贵，传统锻铸工艺生产不出来或损耗较大，而金属3D打印则能快速制造出满足要求、重量较轻的产品。

2015年11月，奥迪公司使用金属3D打印技术按照1：2的比例制造出了Auto Union（奥迪前身）在1936年推出的C版赛车的所有金属部件；2016年9月，GE斥资14亿美元收购了瑞典Arcam公司和德国SLM Solutions集团两大金属3D打印巨头，加快布局3D打印航空发动机零部件业务。此外，医疗器械、核电、造船等领域对金属3D打印的需求也十分旺盛，应用端市场正逐渐打开。

趋势三：3D打印产业化还需时日 “增”“减”制造长期共存

3D打印采用增材制造技术，是对以“减材制造”“等材制造”为基础的传统制造业的创新与挑战，但并不是非此即彼的关系，而是并存互补的关系。

从历史看，传统制造业经过了几千年的积累和发展，技术、工艺、材料等已经非常成熟，而3D打印则是一个新生事物，只有30多年的发展历程，在速度、精度、强度等方面还有诸多限制。

从现状看，当前3D打印市场份额十分有限，专业咨询机构Wohlers Associates发布的数据显示，2015年全球3D打印市场规模为51.65亿美元，至2020年将达到212亿美元，而这与数十万亿美元的制造业市场相比，还微乎其微。

相比传统制造，3D打印研发周期更短、用料更省，在小批量、个性化定制等方面优势明显，但在大规模生产方面存在着许多不足之处。增材制造虽然不能完全替代减材制造、等材制造，但作为传统制造技术的有益补充，3D打印将极大地推动制造业的转型升级。

趋势四：产品生产方式加速变革 “整”“分”制造携手共进

3D打印是“工业4.0”时代最具发展前景的先进制造技术之一，它从两个方面改变了产品的生产方式：一方面，传统制造业以“全球采购、分工协作”为主要特征，产品的不同部件往往在不同的地方进行生产，再运到同一地方进行组装。而3D打印则是“整体制造、一次成型”，省去了物流环节，节约了时间和成本。

另一方面，传统制造业以生产线为核心、以工厂为主要载体，生产设备高度集中。而3D打印则体现了以大数据、云计算、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技术与制造业的融合，生产设备分散在各地，实现了分布式制造，从而省去了仓储环节。

“整体制造”和“分布式制造”在字义上看似矛盾，在3D打印技术上则实现了统一，前者强调生产过程，后者强调生产行为，共同推动着产品生产方式的变革。

趋势五：成型尺寸向两边延伸 “大”“小”产品颠覆想象

随着3D打印应用领域的扩展，产品成型尺寸正走向两个极端：一方面往“大”处跨，从小饰品、鞋子、家具到建筑，尺寸不断被刷新，特别是汽车制造、航空航天等领域对大尺寸精密构件的需求较大，如2016年珠海航展上西安铂力特公司展示的一款3D打印航空发动机中空叶片，总高度达933毫米。

另一方面向“小”处走，可达到微米纳米水平，在强度硬度不变的情况下，大大减轻产品的体积和重量，如哈佛大学和伊利诺伊大学的研究员3D打印出比沙粒还小的纳米级锂电池，其能够提供的能量却不少于一块普通的手机电池。未来，3D打印的成型尺寸将不断延伸，从大的不可思议到小的瞠目结舌，“只有想不到的，没有做不到的”。

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