3D打印技術的市場應用與發展趨勢分析

郭潔

【摘要】3D打印技術乃世界第三次工業革命的代表性技術之一，給制造業帶來了巨大的變革。近年來，國內外的3D打印技術蓬勃發展，在各個領域有著廣泛的應用。3D打印技術從此解放了人們創造新產品所受到地限制，依靠3D打印技術可以將自己的創意變成真實的產品，從而催生了大量獨立設計師及設計品牌，設計的社會化趨勢將會打破以往設計組織的僵硬的結構劃分。

【關鍵詞】3D打印技術；市場應用；發展趨勢

【中圖分類號】TP334.8 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）09-0276-02

曾經的第一次工業革命和第二次工業革命是以蒸汽機的發明和電氣化的使用為標志。當時是以其強大的生產力解放為基礎的，徹底改變了當時西方發達國家甚至整個世界的面貌，有效推動了現代制造的歷史進程。隨著人類的不斷進步，于20世紀80年代中期，3D打印機誕生了，它的出現又改變了人類歷史中通過切割原料或通過模具成型來制造新的實體物品，3D打印機依據計算機指令，通過層層堆積原材料制造產品，是“增材制造”，這種技術將會讓大規模的個性化生產和復雜精密的零件批量生產成為可能，同時推進全球制造業的“第四次工業革命”，3D打印產業將會是具有強大的競爭能力的新型產業。

一、3D打印技術概況

3D打印運用了不同的幾種技術。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構建創建部件。3D打印常用材料有耐用性尼龍材料、尼龍玻纖、橡膠、鋁材料、石膏材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金類材料。基本原理是：首先在電腦中設計好或者通過掃描方式完成三維立體零件模型，依照空間某一坐標軸切成許多個一定厚度的剖面，切剖面的過程可以按微積分的思想去理解，然后通過打印機由下向上一層一層將每一剖面打印出來，再將剖面粘合起來，最后制造出所需零件的實體。可以概括為“分層制造、逐層疊加”的方式。工作的過程中，首先是在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散，接著噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持松散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，截至2012年底，著名的3D打印成型公司Stratasys的產品已經可以支持123種不同材料進行3D打印，打印速度方面，垂直可達到25.4mm/h以上。隨著智能制造的進一步發展，3D打印技術將被推向更高的層面。

二、3D打印技術的市場應用現狀

目前，在全球3D打印機行業，美國3DSystems和Stratasys兩家公司的產品占據了較大的市場份額。我國3D技術的研發水平還存在著較大的差距。國內3D打印是從200年開始起步，在國家相關政策的引導和技術改進的支撐下，本技術在這幾年處于高速發展時期。其應用加快了相關行業變化發展的步伐。我國在軍工、航空航天、地理信息、醫療、消費電子與藝術品設計等眾多領域都有使用3D打印技術。醫療領域，現在可以使用3D打印制造骨頭、假牙、膝蓋等骨關節技術；汽車行業，3D打印可以完成汽車零件的定型，再開模具，最后按照傳統方法批量生產，可以使汽車開發成本大大降低；航空航天領域，可以使用3D打印技術減輕飛行器的重量同時能減少成本……3D打印發展前景廣闊，但作為新興產業，我國的3D打印還面臨材料短缺、售價過高、應用不成熟的問題。比如：我國的3D打印面臨耗材短缺，目前3D打印耗材原料僅有塑料、石膏、無機粉料、光敏樹脂、陶瓷等價格較昂貴的材料，能生產這類材料的廠商很少，導致了3D打印耗材資源匱乏。

三、3D打印的未來發展趨勢

隨著智能制造，控制技術，材料技術，信息技術等不斷發展和提升，這些技術也被廣泛地綜合應用與制造工業，3D打印技術也將會被推向一個更加廣闊的發展平臺。中國的3D打印產業仍處于起步階段，并未實現在工業及個人消費領域大規模推廣。對于正處于培育推廣階段的中國3D產業而言，政府的重視與政策扶持顯得尤為重要。目前國內已有多省市成立了地方3D打印產業聯盟，并在相關政策中提及要重點發展3D產業。教育部也正在制訂方案，讓3D打印機走進學校。此次《國家增材制造發展推進計劃（2014-2020年）》的出臺與落實，進一步明確了產業的發展方向，并在政策上給予更多的支持，將成為推動3D打印產業發展重要力量，進一步引爆中國的3D打印市場。未來，3D打印技術主要有以智能化、便捷化和通用化發展趨勢。

四、結束語

3D打印技術的優勢突顯，該技術能快速打印新設計的樣件，提高制造復雜零部件的能力，有效地縮短了新產品的研制周期，同時降低開發成本。面對著新的生產方式的變革，我們應加以重視3D打印這一新技術可能帶來的制造業革命，深入分析全球3D打印技術的市場發展趨勢，研究建立3D打印的基礎理論和技術體系，積極探索和積累3D打印的市場運營和行業管理經驗，積極有效地應對3D打印技術并使之為實現中國夢和實現中華民族的偉大復興而服務。

參考文獻

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