3D打印突破

文‖《上海國資》記者 孫一元 整理

3D打印突破

文‖《上海國資》記者 孫一元 整理

當前，3D打印技術越發成熟，實現了諸多令人興奮的突破，在改變了人們生活現狀的同時，也帶來新的產業發展機遇。

優勢明顯

3D打印技術早在1990年代問世，但直到近幾年才有突飛猛進的發展。

與傳統制造業相比，3D打印技術具有制造成本低、制作周期短、生產效率高等明顯的優勢。期打印原材料浪費率很低，絕大部分材料可以被回收再次使用，因為它能打印出組裝好的產品，因此還節約了組裝成本。這將打破傳統的制造定價模式。

用傳統方法制造出一個部件或原型往往需要數周或數月，而使用3D打印技術則可以將時間縮短為數天乃至數個小時。

就傳統工藝而言，物件形狀越復雜，制造成本越高且存在諸多限制。3D打印技術并不受復雜程度的限制并且不會增加制造成本和時間。這將改變通常的設計和制造的局限性，讓更多的設計方案有了實現的可能。

該行業在全球目前有六大巨頭。包括3D打印行業的創始者3D Systems,Stratasys,領先的工業級3D打印機生產商EOS，桌面級3D打印界的首家企業Makerbot，來自德國的另一家巨頭、金屬3D打印機廠商SLMSolutions，紐約3D打印耗材廠商Graphene3DLab。

3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造。

目前3D打印技術已經在軍事、航空航天、醫療、汽車、機械設備制造及消費領域得到了一定的應用，在珠寶、鞋類、工業設計、建筑等領域也有所應用，甚至已能打印人臉和心臟。

在全球3D打印下游行業應用中，汽車行業應用規模最大，其次是消費產品行業。雖然消費產品行業應用占到第二位，但整體來看，除了消費產品之外的其他領域多數屬于工業領域，因此工業級3D打印的應用規模遠遠超過消費級3D打印。

新突破

2016年，3D打印新突破不斷。

1月4日，3DSystems將其ProXDMP3203D打印機推向市場。這款直接金屬3D打印機具有高精度、高生產量的特征，并且非常適合打印化學純鈦、不銹鋼和鎳基超合金零件。

其后，美國能源部的ORNL和建筑公司SOM合作推出了世界上最大的、節能且環保的3D打印聚合物建筑原型和一體化的3D打印車輛，前者由后者供能，二者展示了未來的離網生活。

2月，西門子投資2140萬歐元在瑞典開設其第一家金屬3D打印工廠來大規模生產金屬打印件。這是西門子在金屬3D打印領域的首次重大投資。一群來自WakeForestBaptist醫學中心的再生醫學科學家則開發出一種能打印活的組織結構（如骨骼和器官）的3D生物打印機，成功地打印出了耳朵、骨骼和肌肉結構。

3月22日，NASA將其第二代便攜式機載3D打印機成功送上國際空間站。

4月，工業級3D打印公司Carbon（以前叫Carbon3D）推出了其第一款基于CLIP的商業3D打印機M1和七種新的專有樹脂材料。迪拜推出了“迪拜3D打印戰略”，這個獨特的全球計劃將在三個關鍵領域推進3D打印技術：3D打印建筑、3D印打印醫療應用和3D打印醫療物品。該計劃的一個關鍵目標是截至2030年，迪拜3D打印建筑物的比率不少于25%。一個月后，迪拜在短短17天內完成了世界上第一個3D打印“未來辦公室”，其面積為250平方米。3D打印巨頭Stratasys則揭示了其創新的J7503D打印機，新機器比Stratasys現有的聚合物噴射3D打印機快兩倍，最多可以同時打印六種材料，而打印材料的顏色有數千種。

5月，惠普推出并開始售賣其首款噴射熔融3D打印機。據說新機器的打印速度比現有系統快10倍，但其成本只有它們的一半。

6月，空中客車公司在2016年柏林國際航空航天展覽上展出了一款4米長的3D打印無人機。這個無人機是完全3D打印而成的，將被用來優化空氣動力學設計。LocalMotors推出的一款3D打印自動駕駛巴士——Olli，首次出現在華盛頓特區的道路上。它是第一款使用IBMWatson的汽車物聯網——一個以汽車為中心的認知學習平臺——的汽車。

9月，美國通用電氣（GE）試圖用14億美元收購ArcamAB和SLMSolutions。最終的結果是GE成功地收購了Arcam，對SLMSolutions的收購失敗，但轉而購買了ConceptLaser。

10月18日，Ultimaker在全球推出了Ultimaker3。在前兩款3D打印機的基礎上，Ultimaker3擁有一個完全一體化的專業3D打印環境和一個可靠的雙擠出系統，并且可以打印工業級線材，真正的是一款專業級桌面3D打印機。

11月，微軟獲得了一項新的3D打印技術專利，該技術能用混合的CMYKW材料實現全彩3D打印。這意味著您將可以3D打印出帶有任何顏色的多彩對象。

12月，悉尼的心臟研究所（HRI）開發了一款能3D打印人類細胞的生物打印機，并成功地3D打印出跳動的心臟細胞，這些細胞可用來修復受損的心臟組織。這是一項重大的突破，意味著人類離3D打印出可植入的人體器官又進了一步。

更讓人興奮的是，近日由亞馬遜創始人Jeff Bezos擁有的航空航天公司藍色起源正在使用3D打印技術來構建BE-4，這是一種由液化天然氣驅動的下一代火箭發動機，這臺發動機將為藍色起源的新Glenn軌道火箭提供動力，并且也可能是聯合發射聯盟的火箭。

市場爆發

多種3D打印預測數據表明，3D打印正處在市場爆發前夜。機構估計目前的全球3D打印市場價值48億美元，SmarTech認為是37億美元，SmithersPira認為是59億美元。

在對未來的預測上，各家數據雖差別甚大，但都不否認未來市場巨大。ContextWorld保守預測到2020年，3D打印市場規模為160億美元，ARKInvest則認為有410億美元。到2025年，LuxResearch預測只有120億美元，而麥肯錫預測至少為1800億美元。匯總這些數據后，德勤預計，到2020年3D打印市場的總值將達到205億美元。

《“十三五”3D打印行業深度分析及發展規劃指導報告》認為，推動3D打印長足發展的原因眾多，其中之一是像惠普這樣的巨頭加入了增材制造世界。2016年早些時候，惠普發布了他們的噴射熔融3D打印機，他們的參與可能將給3D打印行業帶來新面貌。據該報告，更好的材料和處理能力也將促進行業的增長。

該報告同時預測桌面3D打印機市場會顯著增長，盡管3DSystems等主要的3D打印公司公開宣布計劃撤出該領域，堅定地轉向工業級增材制造。作為桌面3D打印市場上升可能性的證據，機構報告提到了改進了的FDM3D打印以及除FDM之外的新型桌面3D打印機。

“雖然桌面3D打印部分僅產生了2.93億美元的收入，這只占整個增材制造市場的一小部分，但該部分2015年的年收入實現了62%的增長，”德勤服務有限公司的研究總監Mark Cotteleer說，“雖然在早期，除了愛好者使用外，桌面3D打印機只在教育領域得到了有限使用，但現在，產品設計、藝術、珠寶、牙科和消費產品等行業正在越來越多地使用這類機器。”

專家認為，未來一個時期內，3D打印行業仍將在高附加值價值的行業內首先得到發展。綜合考慮下游的需求場景，醫療、航空航天、汽車將有望成為3D打印技術的主力爆發點。