隨著社會(huì)的發(fā)展總是有一些新的技術(shù)出現(xiàn)在我們生活中，并且扮演著越來(lái)越重要的角色，今天我們要講的3D打印就是這樣的技術(shù)。3D打印出現(xiàn)也就幾十年的時(shí)間，但是它的發(fā)展卻是肉眼可見(jiàn)的，可能許多人提到3D腦海中第一涌現(xiàn)多的就是在電影院看的3D電影，那的確也是3D技術(shù)的一種運(yùn)用，但是今天講的是3D打印，一個(gè)在我們生活中運(yùn)用更廣泛也對(duì)我們生活改變最大的一種技術(shù)。

3D現(xiàn)在被廣泛的運(yùn)用于制造、醫(yī)療、教育、航空航天、軍事等多個(gè)領(lǐng)域。3D打印技術(shù)自上世紀(jì)80年代誕生以來(lái)，在很長(zhǎng)一段發(fā)展時(shí)期內(nèi)都被認(rèn)為是一種快速原型技術(shù)，但是在過(guò)去的五到十年里，3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)超越了用于原型的制造而是逐步向中小批量生產(chǎn)制造方向演化，成為一種增材制造技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，3D打印賦能產(chǎn)品性能提升，將重塑萬(wàn)億制造業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局。3D打印正在以附加值創(chuàng)造的方式與傳統(tǒng)制造業(yè)深度結(jié)合，如果你是制造業(yè)中的一員，你不能選擇忽略這種技術(shù)，因?yàn)檫@種技術(shù)不是噱頭，增材制造不僅僅是一種制造工藝，最核心的是這種工藝的影響力，這種工藝創(chuàng)造的是產(chǎn)品的整個(gè)生命周期效益的提升，并重塑企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

奧巴馬在2011年底和2012年4月，兩次在公開(kāi)演講會(huì)上大力提倡快速成型和快速制造技術(shù)，把人工智能、3D 打印、機(jī)器人視為重振美國(guó)制造業(yè)的三個(gè)重要支柱，認(rèn)為可以憑借這幾項(xiàng)技術(shù)，使制造業(yè)“重歸美國(guó)”。隨后美國(guó)的3D 打印產(chǎn)業(yè)得到政府扶持。美國(guó)國(guó)防部、能源部和商務(wù)部等5 家政府部門(mén)將共同出資4500 萬(wàn)美元，由俄亥俄州、賓夕法尼亞州和西弗吉尼亞州的企業(yè)、學(xué)校和非營(yíng)利性組織組成的聯(lián)合團(tuán)體將出資4,000 萬(wàn)美元，在俄亥俄州建立了一所由政府部門(mén)和私營(yíng)部門(mén)共同出資的制造業(yè)創(chuàng)新研究所——美國(guó)國(guó)家增材制造創(chuàng)新學(xué)會(huì)(National Additive Manufacturing Innovation Institute)，研發(fā)3D 打印技術(shù)。

毋庸置疑的是，3D打印本身就是一個(gè)大的生態(tài)圈體系，3D打印推動(dòng)分布式制造的發(fā)展是設(shè)備硬件、設(shè)計(jì)軟件、打印材料、后處理、質(zhì)量控制技術(shù)共同發(fā)展的結(jié)果。由這些企業(yè)所構(gòu)成的3D打印上下游生態(tài)系統(tǒng)，將在未來(lái)幾年持續(xù)發(fā)生變化，隨著新的公司持續(xù)進(jìn)入3D打印領(lǐng)域，3D打印企業(yè)不斷推出新的技術(shù)、建立新的合作伙伴關(guān)系，未來(lái)我們將會(huì)更加清晰的看到3D打印進(jìn)一步向生產(chǎn)制造方向演化的趨勢(shì)

概述

1、3D打印的特點(diǎn)：

（1）、無(wú)需機(jī)械加工或模具，直接從計(jì)算機(jī)中生成零件；

（2）、可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法制造出的外形；

（3）、在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過(guò)程的情況下，該技術(shù)還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造過(guò)程。

2、3D打印的優(yōu)點(diǎn)：

（1）、制造形狀復(fù)雜的物品成本不增加。本質(zhì)上是一種在計(jì)算機(jī)上運(yùn)用數(shù)字模型而進(jìn)行的打印，通過(guò)它制造一個(gè)形狀復(fù)雜的物品，并不比打印一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊消耗更多的時(shí)間、技能或成本。

（2）、一臺(tái)3D打印機(jī)可以打印許多形狀，它可以像工匠一樣每次都做出不同形狀的物品。由于采取的是分層制造，甚至還可以打印我們需要的整件，而不是傳統(tǒng)的制造整件只能通過(guò)零部件加工，最后在進(jìn)行組裝。

（3）、創(chuàng)新了生產(chǎn)模式。由于是采取的計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字模型打印，壓根就沒(méi)有多余的材料浪費(fèi)，打印出來(lái)就是我們需要的產(chǎn)品了；其次，3D打印可以實(shí)現(xiàn)空間的最大化的利用，相較于傳統(tǒng)的模式它是不需要機(jī)床，數(shù)控的器具的；最后，它是快速成型的，從一張?jiān)O(shè)計(jì)圖到產(chǎn)品往往只需要數(shù)個(gè)小時(shí)的時(shí)間，相較于傳統(tǒng)的模式快得不是一星半點(diǎn)。

發(fā)展的前景

、政策的支持

3D打印將成為未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新增長(zhǎng)點(diǎn)，該行業(yè)屬于國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)的支持對(duì)象。在《十三五國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃》中就明確的指出，要打造增材制造，該產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是促進(jìn)高端裝備與新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展突破、引領(lǐng)中國(guó)制造新跨越的重要舉措。3D打印作為一種新興的“去模具、減廢料、降庫(kù)存”等特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前制造方式的重要補(bǔ)充。就從世界上的國(guó)家來(lái)看，許多發(fā)達(dá)的國(guó)家也都出臺(tái)了許多相關(guān)政策支持該技術(shù)的發(fā)展。

、市場(chǎng)規(guī)模巨大，并且正在快速擴(kuò)大之中

作為整個(gè)3D打印產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)部分是最受?chē)?guó)家重視，同時(shí)也是最吸引產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一是3D數(shù)字化，二是3D打印。就數(shù)字化市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，規(guī)模實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)的增長(zhǎng)。在2014到2017年之間全球的3D數(shù)字化規(guī)模從28億美元到37億美元，CARA為7.64%，預(yù)計(jì)到2023年整個(gè)全球的市場(chǎng)要達(dá)到59億美元。再?gòu)闹袊?guó)3D數(shù)字化來(lái)看，中國(guó)作為整個(gè)亞太區(qū)最大的市場(chǎng)，在2014年到2017年就已經(jīng)從22.6億人民幣到33.8億元人民幣，CAGR更是達(dá)到10%以上，預(yù)計(jì)到2023年的時(shí)候要達(dá)到66億元人民幣。

再?gòu)?D打印來(lái)看，在該領(lǐng)域中國(guó)已經(jīng)逐漸成為世界舉足輕重的組成部分，美國(guó)依舊是該行業(yè)的霸主。3D打印機(jī)的數(shù)量也在不斷的上升之中，在1998年剛產(chǎn)生是只有幾十臺(tái)，到2022年專業(yè)級(jí)的打印機(jī)已經(jīng)有近3萬(wàn)臺(tái)，全世界擁有超百萬(wàn)臺(tái)，增速迅猛。

、應(yīng)用廣泛

《Wohlers Report 2021》問(wèn)卷調(diào)查顯示，2020年工業(yè)中使用3D打印最多的行業(yè)是汽車(chē)工業(yè)，遙遙領(lǐng)先，占比為16.4%。消費(fèi)領(lǐng)域/電子領(lǐng)域和航空航天則緊隨其后，分別為15.4%和14.7%。圖中標(biāo)注為其他的領(lǐng)域是指欄目中沒(méi)有列出的較寬范圍的其他工業(yè)領(lǐng)域，如礦物加工、化工、水處理、木材/紙張以及其他目前還沒(méi)能單獨(dú)列出的行業(yè)

、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在還處于成長(zhǎng)期

依托行業(yè)不同生命階段關(guān)鍵因素的發(fā)展特征對(duì)行業(yè)的成熟度進(jìn)行綜合判定和分析，目前全球3D打印行業(yè)處在行業(yè)成長(zhǎng)中期。3D打印起源于19世紀(jì)末的美國(guó)，由美國(guó)研究的照相雕塑和地貌成型技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了的3D打印核心思想，1986年，世界上第一家生產(chǎn)3D打印設(shè)備的公司3D Systems成立，自此，美國(guó)開(kāi)始涌現(xiàn)出多家3D打印公司。

產(chǎn)業(yè)鏈分析

3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的上游為原材料及基礎(chǔ)配件，原材料分為金屬專用材料及非金屬專用材料兩大類(lèi)，是基礎(chǔ)配件及3D打印耗材的原材料。基礎(chǔ)配件包括核心零部件(主板、振鏡系統(tǒng)、芯片、電子束槍、激光器、DLP光引擎等)和輔助運(yùn)行系統(tǒng)(三維掃描儀、三維建模軟件、打印控制軟件及切片軟件等);

中游為3D打印耗材(金屬粉末、光敏樹(shù)脂、工程塑料、陶瓷材料、生物材料等)及3D打印設(shè)備的研發(fā)制造;

下游為3D打印服務(wù)及應(yīng)用，3D打印主要應(yīng)用場(chǎng)景于航空航天、模具鑄造、生物醫(yī)療、汽車(chē)、軍工等領(lǐng)域。

、上游分析

3D打印原材料包括工程塑料、光敏樹(shù)脂、橡膠類(lèi)材料、陶瓷材料、金屬材料等

在材料分類(lèi)上，主要分為金屬和非金屬類(lèi)材料。其中金屬類(lèi)材料包括鈦合金、鋁合金和不銹鋼等，基本依賴進(jìn)口，成本高昂。2019年，國(guó)內(nèi)3D打印材料市場(chǎng)規(guī)模為41億元，同比增長(zhǎng)26%，其中金屬類(lèi)材料占比約4成，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模約16億元

中游分析

就中游來(lái)說(shuō)主要是指3D打印機(jī)，從1988年開(kāi)始第一臺(tái)打印機(jī)誕生，到現(xiàn)在已經(jīng)擁有超百萬(wàn)臺(tái)打印機(jī)，每年的CARA都超過(guò)20%。

下游分析

3D打印主要應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、汽車(chē)等領(lǐng)域，以制造業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛

在醫(yī)療上：

3D打印最令人鼓舞的應(yīng)用是在醫(yī)療行業(yè)，3D打印具有挽救生命或大幅改善醫(yī)療的潛能?？衫?D打印技術(shù)使用金屬、塑料等非活體組織材料定制化假肢、牙科、骨科植入物、助聽(tīng)器外殼等醫(yī)療器械。當(dāng)然這些都只是3D技術(shù)最簡(jiǎn)答的運(yùn)用是初階的東西，我們可以大膽的想象，未來(lái)考3D打印技術(shù)我們可以打印血管，甚至可以打印我們身體上的一些器官，可以說(shuō)這不僅是對(duì)我們生活方式的一種改變，更多是幫助了我們可以更好應(yīng)對(duì)生活中的一些疾病。

在航空航天、軍事上

因?yàn)?D打印有著精度高、時(shí)間快等特點(diǎn)，也被廣泛的運(yùn)用于航天領(lǐng)域。例如波音公司已經(jīng)使用3D打印機(jī)為其新型787飛機(jī)生產(chǎn)環(huán)境控制管道（ECD）。通過(guò)3D打印，可以將ECD作為一體，不需要組裝；并且由于3D打印件的重量減少，節(jié)省燃料

當(dāng)然 ，3D打印還被廣泛的運(yùn)用于制造業(yè)，像汽車(chē)制造；武器裝備，像坦克制造；在我們的服裝行業(yè)、食品行業(yè)、教育行業(yè)等都可以看到它的身影，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步我們把3D打印技術(shù)運(yùn)用到我們生活中的各行各業(yè)之中去。