3D打印10大趨勢預(yù)測：顛覆想象,，重塑產(chǎn)業(yè)

20世紀(jì)80年代后期，3D打印機(jī)的橫空出世,，開啟了增材制造新時(shí)代,。近年來，借著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的東風(fēng),，3D打印步入快速發(fā)展期,。世界各國紛紛將其作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的增長點(diǎn)加以培育，如2012年美國將“增材制造技術(shù)”確定為首個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新中心(后更名為“美國制造”),，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(jìn)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。

我國的3D打印技術(shù)與世界先進(jìn)水平基本同步，但產(chǎn)業(yè)化仍處于起步階段,。未來,，3D打印將朝著速度更快、精度更高,、性能更優(yōu),、質(zhì)量更可靠的方向發(fā)展，成為一股強(qiáng)大的科技力量,。

趨勢一：桌面級市場已陷入“紅�,！�,掘金工業(yè)級正當(dāng)時(shí)

近幾年，桌面3D打印機(jī)“叫好又叫座”,，銷量呈現(xiàn)大幅增長,，而工業(yè)級3D打印機(jī)則略顯慘淡。根據(jù)大數(shù)據(jù)公司CONTEXT的數(shù)據(jù),，2015年全球桌面3D打印機(jī)銷量增長了33%,，工業(yè)級3D打印機(jī)則下降了9%;2016年上半年全球桌面3D打印機(jī)同比增加15%,，工業(yè)級3D打印機(jī)卻減少15%,。桌面3D打印機(jī)門檻低、設(shè)計(jì)簡單,，是企業(yè)進(jìn)軍3D打印領(lǐng)域的較好入口,。但經(jīng)過多年的發(fā)展，桌面級市場競爭已近“白熱化”，加之利潤小,、精度低,、實(shí)用性不佳，天花板效應(yīng)明顯,。

而工業(yè)級市場契合了智能制造的理念,，可廣泛運(yùn)用于汽車、航空航天,、機(jī)械工業(yè),、醫(yī)療等市場需求大、發(fā)展?jié)摿Υ蟮念I(lǐng)域,，隨著技術(shù)的逐漸成熟和成本的不斷降低,，將會爆發(fā)出難以想象的巨大能量。

2015年底,，全球3D打印巨頭3D Systems公司宣布停產(chǎn)消費(fèi)級桌面3D打印機(jī),，轉(zhuǎn)向更賺錢的專業(yè)級和工業(yè)級市場;2016年初，國內(nèi)3D打印技術(shù)大咖西通電子在珠海宣布全面進(jìn)軍工業(yè)級3D打印領(lǐng)域,。

趨勢二：金屬3D打印領(lǐng)域快速發(fā)展,，應(yīng)用端空間漸打開

金屬3D打印被稱為“3D打印王冠上的明珠”，是門檻最高,、前景最好,、最前沿的技術(shù)之一。

同樣來自CONTEXT發(fā)布的數(shù)據(jù),，2015年全球金屬3D打印機(jī)銷量增長了35%,，2016年上半年同比增長17%，可以說是工業(yè)級3D打印領(lǐng)域逆勢上漲的一朵“奇葩”,。在汽車制造,、航空航天等高精尖領(lǐng)域，有些零部件形狀復(fù)雜,、價(jià)格昂貴,，傳統(tǒng)鑄造鍛造工藝生產(chǎn)不出來或損耗較大，而金屬3D打印則能快速制造出滿足要求,、重量較輕的產(chǎn)品,。

2015年11月，奧迪公司使用金屬3D打印技術(shù)按照1:2的比例制造出了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14億美元收購了瑞典Arcam公司和德國SLM Solutions集團(tuán)兩大金屬3D打印巨頭,，加快布局3D打印航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件業(yè)務(wù)。此外,，醫(yī)療器械,、核電,、造船等領(lǐng)域?qū)�金�?D打印的需求也十分旺盛，應(yīng)用端市場正逐漸打開,。

趨勢三：3D打印產(chǎn)業(yè)化還需時(shí)日,，“增”“減”制造長期共存

3D打印采用增材制造技術(shù)，是對以“減材制造”,、“等材制造”為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)制造業(yè)的創(chuàng)新與挑戰(zhàn),，但并不是非此即彼的關(guān)系，而是并存互補(bǔ)的關(guān)系,。

從歷史看,，傳統(tǒng)制造業(yè)經(jīng)過了幾千年的積累和發(fā)展，技術(shù),、工藝,、材料等已經(jīng)非常成熟，而3D打印則是一個(gè)新生事物,，只有30多年的發(fā)展歷程,，在速度、精度,、強(qiáng)度等方面還有諸多限制,。

從現(xiàn)狀看，當(dāng)前3D打印市場份額十分有限,，專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)Wohlers Associates發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,，2015年全球3D打印市場規(guī)模為51.65億美元，至2020年將達(dá)到212億美元,，而這與數(shù)十萬億美元的制造業(yè)市場相比,，還微乎其微。

相比傳統(tǒng)制造,，3D打印研發(fā)周期更短,、用料更省，在小批量,、個(gè)性化定制等方面優(yōu)勢明顯,，但在大規(guī)模生產(chǎn)方面存在著許多不足之處。增材制造雖然不能完全替代減材制造,、等材制造,，但作為傳統(tǒng)制造技術(shù)的有益補(bǔ)充，3D打印將極大地推動(dòng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,。

趨勢四：產(chǎn)品生產(chǎn)方式加速變革,，“整”“分”制造攜手共進(jìn)
3D打印是工業(yè)4.0時(shí)代最具發(fā)展前景的先進(jìn)制造技術(shù)之一，它從兩個(gè)方面改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)方式：

一方面,，傳統(tǒng)制造業(yè)以“全球采購,、分工協(xié)作”為主要特征，產(chǎn)品的不同部件往往在不同的地方進(jìn)行生產(chǎn),，再運(yùn)到同一地方進(jìn)行組裝,。而3D打印則是“整體制造、一次成型”,，省去了物流環(huán)節(jié),，節(jié)約了時(shí)間和成本。

另一方面,，傳統(tǒng)制造業(yè)以生產(chǎn)線為核心,、以工廠為主要載體，生產(chǎn)設(shè)備高度集中,。而3D打印則體現(xiàn)了以大數(shù)據(jù),、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng),、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的融合,，生產(chǎn)設(shè)備分散在各地，實(shí)現(xiàn)了分布式制造,，從而省去了倉儲環(huán)節(jié),。

“整體制造”和“分布式制造”在字義上看似矛盾，在3D打印技術(shù)上則實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一,，前者強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過程,，后者強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)行為，共同推動(dòng)著產(chǎn)品生產(chǎn)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(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，產(chǎn)品成型尺寸正走向兩個(gè)極端：

一方面往“大”處跨,，從小飾品,、鞋子、家具到建筑,，尺寸不斷被刷新,，特別是汽車制造、航空航天等領(lǐng)域?qū)Υ蟪叽缇�密�?gòu)件的需求較大,，如2016年珠海航展上西安鉑力特公司展示的一款3D打印航空發(fā)動(dòng)機(jī)中空葉片,，總高度達(dá)933mm;

另一方面向“小”處走，可達(dá)到微米納米水平,，在強(qiáng)度硬度不變的情況下,，大大減輕產(chǎn)品的體積和重量，如哈佛大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)的研究員3D打印出比沙粒還小的納米級鋰電池,，其能夠提供的能量卻不少于一塊普通的手機(jī)電池,。未來,，3D打印的成型尺寸將不斷延伸，從大的不可思議到小的瞠目結(jié)舌,，“只有想不到的,，沒有做不到的”。

趨勢六：材料瓶頸待攻克,，“質(zhì)”“量”趨升“價(jià)”趨降
“巧婦難為無米之炊”,。3D打印材料是3D打印技術(shù)發(fā)展不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)前制約3D打印產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素,。近年來,，隨著3D打印需求的增加，3D打印材料種類得到了迅速拓展,，主要包括高分子材料,、金屬材料、無機(jī)非金屬材料等三大類,。但與傳統(tǒng)材料相比,，3D打印材料種類依然偏少。

以金屬3D打印為例,，可用材料僅有不銹鋼,、鈦合金、鋁合金等為數(shù)不多的幾種,。另外,，3D打印對材料的形態(tài)也有著嚴(yán)格的要求，一般為粉末狀,、絲狀,、液體狀等，相比普通材料價(jià)格比較昂貴,，根本無法滿足個(gè)人與工業(yè)化生產(chǎn)的需要,。足夠多“買得起”的材料才能為技術(shù)的發(fā)展提供足夠多的選擇空間、為應(yīng)用的擴(kuò)展提供足夠多的想象空間,。

未來,，3D打印材料將成為研究開發(fā)的焦點(diǎn)、資本涌入的風(fēng)口,，材料種類,、形態(tài)將得到進(jìn)一步拓展，價(jià)格下降可期,，精度,、強(qiáng)度、穩(wěn)定性、安全性也更加有保障,。

趨勢七：“黑科技”闖進(jìn)醫(yī)療界,，手術(shù)可“排練”、治療更精準(zhǔn)
3D打印的“個(gè)性化定制”與醫(yī)療行業(yè)的“對癥下藥”有著天然的契合性,，二者的結(jié)合主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：

一是術(shù)前演練,，利用3D打印技術(shù)還原出病患部位模型，讓醫(yī)生更直觀地了解病理結(jié)構(gòu),，增加了手術(shù)的成功率;

二是醫(yī)療器械,，包括助聽器,、護(hù)具,、假肢等外部設(shè)備以及關(guān)節(jié)、軟骨,、支架等內(nèi)植物;

三是“量身”制藥,，根據(jù)患者的生理特點(diǎn)、具體需要調(diào)配藥物,，提高了藥物的有效性;

四是生物打印,，用人造血管、心臟,、神經(jīng),、皮膚等來修復(fù)、替代和重建病損組織和器官,。（藍(lán)光英諾12暈11日上午對外公布,，3D生物打印血管成功植入恒河猴體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)血管再生）

盡管3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用還面臨著材料,、成本,、精度、標(biāo)準(zhǔn)等制約,，市場規(guī)模也較小,，但考慮到醫(yī)療領(lǐng)域巨大的需求潛力與極小的需求彈性，3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷擴(kuò)展,，在實(shí)施更為精準(zhǔn)的診療方案,、提供更為充足的移植器官等方面大顯身手。

趨勢八：3D打印牽手云制造,，有商業(yè)影響力的平臺不斷涌現(xiàn)
全球已經(jīng)進(jìn)入了高度的信息化時(shí)代,，互聯(lián)網(wǎng)作為信息化的重要工具正在重新定義各行各業(yè)。3D打印設(shè)備尚未普及,，技術(shù)使用也不“傻瓜”,，沒有設(shè)備、沒有技術(shù)的普通人該怎樣實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)想法呢。

成立于2008年的Shapeways公司搭建了一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的3D打印平臺,，擔(dān)當(dāng)起服務(wù)供應(yīng)商和需求用戶之間的“紅娘”,，解決了用戶的這個(gè)“痛點(diǎn)”。

如今,，MakeXYZ,、3DLt、3DHubs,、先臨三維,、光韻達(dá)、魔猴網(wǎng)等也做著類似的事情,，南京壹千零壹號自動(dòng)化科技公司的“1001號云制造平臺”還入選2016年中國“互聯(lián)網(wǎng)+”在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域十大新銳案例之首,。

“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”開拓了一種全新的商業(yè)模式——“云打印”，并將共享經(jīng)濟(jì)的思維引進(jìn)來,，閑置的3D打印機(jī)得到了有效使用,，客戶也能選擇稱心如意的設(shè)備和供應(yīng)商。

趨勢九：混合打印創(chuàng)造更多可能,，功能材質(zhì)色彩也“混搭”
隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,，人們對3D打印機(jī)的期望越來越高，早已不滿足于單一功能,、單一材質(zhì),、單一色彩等。

未來,，3D打印機(jī)可實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)(或不同3D打印技術(shù))的自由切換,，實(shí)用性將變得更強(qiáng);3D打印機(jī)的“口糧”更加豐富，金屬,、塑料,、橡膠等多種材料(或不同屬性的材料)的混合使用，將加工出結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的產(chǎn)品;打印出的產(chǎn)品也會五彩繽紛,。

如日本研發(fā)出的一款五軸混合3D打印機(jī)(由3D打印機(jī)與數(shù)控銑床混合而成),，能夠在現(xiàn)有工業(yè)級5軸控制技術(shù)的基礎(chǔ)上連續(xù)進(jìn)行擠出式3D打印和銑削作業(yè);MIT研發(fā)的MultiFab 3D打印機(jī)能同時(shí)處理包括晶狀體、紡織物,、光纖等10種材料;加拿大的ORD Solutions公司推出的一款3D打印機(jī),，可以使用五種不同顏色的線材打印出多彩作品。

趨勢十：我國3D打印起步早發(fā)展慢,，產(chǎn)學(xué)研協(xié)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時(shí),，哈佛大學(xué)Wyss研究所,、加利福尼亞大學(xué)勞倫斯•利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室(LLNL)、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)Adam W.Feinberg研究團(tuán)隊(duì)等科研機(jī)構(gòu)憑借其雄厚的研發(fā)實(shí)力也不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

我國3D打印的研究起步于20世紀(jì)90年代,，發(fā)端于高校,，如今已形成清華大學(xué)顏永年團(tuán)隊(duì)、北京航空航天大學(xué)王華明團(tuán)隊(duì),、西安交通大學(xué)盧秉恒團(tuán)隊(duì),、華中科技大學(xué)史玉升研究團(tuán)隊(duì)和西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東團(tuán)隊(duì)等骨干科研力量，論文和申請專利的數(shù)量處于世界第二位,。

來源：億歐