工業(yè)級3D打印機(jī)的主要用途

打印材料多重選擇，滿足不同工藝要求。打印成品直接用于珠寶首飾黃金、k金、銀、銅等材質(zhì)的壓模及鑄造；，以及鐘表、眼鏡、醫(yī)療、牙科、動漫、工藝品等高精密產(chǎn)品制造。

下圖為歐飾工業(yè)級3D打印機(jī)打印產(chǎn)品

3d打印機(jī)的應(yīng)用

3d打印機(jī)的工作原理與傳統(tǒng)打印技術(shù)相似，但在外部設(shè)備中，用電腦軟件設(shè)計3d模型，數(shù)字化分析的原理與醫(yī)學(xué)顯微鏡下觀察組織切片的實驗相似，模型設(shè)計時需要使用切片樣品，設(shè)計模型的層片重疊，打印相同模型的產(chǎn)品，最后固體成型。大家都知道，傳統(tǒng)的制造技術(shù)是通過噴墨技術(shù)在紙上涂墨，這也是制造的起源。3d打印的最大區(qū)別在于它使用的材料不是墨水，而是真正的特殊材料。當(dāng)然，因為目前技術(shù)的限制，材料不能隨意選擇，而是有一定的種類，但又有重大突破。

1.1醫(yī)療

目前的醫(yī)療技術(shù)雖然能夠支持人工器官的正常工作，但是成本高、壽命短，容易感染。但3D打印技術(shù)的出現(xiàn)卻很好地解決了這一問題。以鈦合金為原料，經(jīng)過1:1的器官修復(fù)，可以最大限度地模擬人體器官的形狀和功能。當(dāng)然，模型的設(shè)計也很復(fù)雜，需要大量的精確計算來討論具體操作的可執(zhí)行性，最后取代器官。已經(jīng)知道打印3d可以將物質(zhì)還原到分子水平，這類膠囊或固體顆粒藥物由分子構(gòu)成，因此可以使用該技術(shù)來打印藥物，這不僅節(jié)省了時間，而且節(jié)省了臨床上仍處于試驗階段的藥物。它不僅可以根據(jù)臨床反應(yīng)保存藥物數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)臨床反應(yīng)調(diào)整分子結(jié)構(gòu)。

2.公路運輸。

3d打印技術(shù)在高速公路上的應(yīng)用在國外已被證明是可行的。利用3d打印技術(shù)，只需在輔助設(shè)計軟件中設(shè)計道路模型，添加原材料即可直接打印高速公路。雖然這種打印機(jī)用于大型機(jī)械，但工作原理是相同的。此外，在公路維護(hù)中，使用3d打印技術(shù)更加方便快捷?，F(xiàn)行施工技術(shù)均為現(xiàn)場施工。這個方法很費時，而且受外部因素的影響，如地形，天氣等。如采用三維打印技術(shù)，可到國外如橋梁，路基等進(jìn)行施工。產(chǎn)品成型后，可以說操作更簡單、更安全、更靈活。

3.航空航天

3d打印技術(shù)在航天領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。眾所周知，飛機(jī)部件非常精密，理論上沒有誤差，但在生產(chǎn)線式生產(chǎn)過程中不可避免地會出現(xiàn)不符合要求的情況。

使用3d打印技術(shù)可以盡力避免這種事發(fā)生。原料溶于噴嘴。由3d模型生成專用軟件生成模型并將其發(fā)送到打印機(jī)的接收設(shè)備。噴管按預(yù)定的軌道運轉(zhuǎn)、堆積、覆蓋，并最終形成合格部件。通過配合使用大型3d打印機(jī)，可以實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，即節(jié)約資源和高效率。

未來發(fā)展趨勢

目前，國內(nèi)制造業(yè)依賴傳統(tǒng)制造，3d打印技術(shù)尚未形成規(guī)模，產(chǎn)業(yè)鏈更不用說了。但是，將來3D打印取代傳統(tǒng)制造，3D打印的應(yīng)用也越來越廣泛。以上應(yīng)用領(lǐng)域只是典型的一個方面，其它如美術(shù)設(shè)計，建筑沙盤設(shè)計，零件制造等。三維打印滲透于各行各業(yè)，成為一種趨勢。這與我們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，不可分割，也可以實現(xiàn)全國人民的普及。采用3D打印技術(shù)的人數(shù)在不斷增加，隨著使用的深入，新技術(shù)的應(yīng)用也在反其道而行之，提高了整個行業(yè)的水平，最終形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈。但目前的3D打印技術(shù)存在著諸多問題。3d打印材料選擇性差。只有特殊材料可以在高溫下溶解并復(fù)原。從某種意義上說，模型的可伸縮性和可塑性等性能都會受到影響。此外，由于材料及電腦運算速度的限制，印刷一些復(fù)雜精密模型需要較長時間。不斷研究適合于現(xiàn)有技術(shù)的新材料和印刷技術(shù)的創(chuàng)新。簡單地說，持續(xù)改善用戶體驗。技術(shù)員可以從這兩個方面來發(fā)展和研究三維打印技術(shù)。

3d打印技術(shù)的出現(xiàn)填補了制造業(yè)的空白，同時對傳統(tǒng)制造業(yè)也有沖擊。3D打印技術(shù)以其操作性強(qiáng)，方便實用，節(jié)省資源等優(yōu)點，占據(jù)著不可動搖的地位，實現(xiàn)了跨行業(yè)、多學(xué)科的交叉滲透。將來，3D打印將會滲透到我們生活的每一個角落，現(xiàn)在提高用戶的體驗感，最大限度地改善現(xiàn)有的技術(shù)壁壘，這些都是技術(shù)人員需要解決的問題。解決這些后，3d打印機(jī)的用途和前景將進(jìn)一步擴(kuò)大和提升。

3D打印的定義及發(fā)展歷程

3D打印也稱為增材制造技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實現(xiàn)。

3D打印起源于19世紀(jì)末的美國，由美國研究的照相雕塑和地貌成型技術(shù)開創(chuàng)了的3D打印核心思想，1984年，查爾斯胡爾將光學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俪尚皖I(lǐng)域，并于1986年成立了世界上第一家生產(chǎn)3D打印設(shè)備的公司3D Systems，自此，美國開始涌現(xiàn)出多家3D打印公司。隨后的30年里，3D打印技術(shù)不斷創(chuàng)新，應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展，3D打印產(chǎn)業(yè)逐漸成熟。

目前3D打印主要分為桌面級和工業(yè)級兩種。桌面級是3D打印技術(shù)的初級階段和入門階段，能夠很直觀地闡述3D打印技術(shù)的工藝原理。由于桌面級3D打印機(jī)價格相對便宜、攜帶方便、易于操作等，因而其應(yīng)用場景主要集中于家庭、辦公等場景。

中國3D打印產(chǎn)業(yè)鏈處于發(fā)展初期

目前，我國3D打印產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，發(fā)展初期的3D打印產(chǎn)業(yè)鏈主要包括最初的原材料處理、設(shè)備制造到最后的打印應(yīng)用與服務(wù)。

中國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

— —產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年加速增長

近年來，我國3D打印市場應(yīng)用程度不斷深化，在航空航天汽車、船舶、核工業(yè)、模具等領(lǐng)域均得到了越來越廣泛的應(yīng)用。2017-2019年，我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年增加，增加速度要略快于全球整體增速，以致于我國3D產(chǎn)業(yè)占全球的比重在不斷增加。根據(jù)2020年3月賽迪顧問(CCID)發(fā)布的《2019年全球及中國3D打印行業(yè)數(shù)據(jù)》，2019年，中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模為打印產(chǎn)業(yè)打印產(chǎn)業(yè)157.5億元，較2018年增加31.1%。

2020年全球爆發(fā)新冠疫情，各國醫(yī)療防護(hù)設(shè)備緊缺，此時3D打印扮演了救場的角色。國內(nèi)最大的B2C跨境電商平臺全球速賣通上的數(shù)據(jù)顯示，疫情期間我國3D打印機(jī)銷售火爆，疫情以來該平臺上3D打印機(jī)的銷售額和2019年比已經(jīng)翻番。預(yù)計2020年我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到208億元。

— —3D打印設(shè)備規(guī)模占比最大

3D打印產(chǎn)業(yè)主要由3D打印設(shè)備、3D打印材料和3D打印服務(wù)三大細(xì)分行業(yè)構(gòu)成，2019年，中國3D打印設(shè)備產(chǎn)業(yè)規(guī)模70.86億元，占比最高，達(dá)到45%;3D打印服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模為45.67億元，占比29%;3D打印材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模40.94億元，占比26%。

— —進(jìn)口3D打印設(shè)備以高端商用產(chǎn)品為主

3D打印機(jī)隨用途的不用價位也不同，一般商用打印機(jī)價位較高，價位為幾萬到幾十萬不等;國內(nèi)購物網(wǎng)站上已經(jīng)可以購買到廉價的3D打印機(jī)價格在3000至5000元不等，并配有快速入門指南、相應(yīng)軟件下載、機(jī)器矯正等介紹。

在3D打印設(shè)備進(jìn)出口方面，據(jù)中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會，2019年5月-2020年5月中國3D打印機(jī)進(jìn)口均價呈波動下降趨勢。2020年5月中國3D打印機(jī)進(jìn)口均價為4313.58美元/臺，環(huán)比下降20%。出口均價為186.12美元/臺，環(huán)比上升13%?？芍袊?D打印機(jī)進(jìn)出口均價差距較大，進(jìn)口均價約為出口均價的23倍，進(jìn)口產(chǎn)品以高端商用產(chǎn)品為主。

— —華東地區(qū)為主要企業(yè)聚集區(qū)域

華東地區(qū)是我國3D打印企業(yè)的主要聚集區(qū)域，根據(jù)CCID公布的數(shù)據(jù)顯示，2019年華東地區(qū)3D打印企業(yè)數(shù)量占全國的比重為42.4%。中南、華北、西南等地區(qū)也有優(yōu)秀企業(yè)集聚，分別占比23.8%、13.9%和8.4%。華東地區(qū)的3D打印知名企業(yè)包括湖南華曙高科技有限責(zé)任公司、杭州先臨三維科技股份有限公司、上海光韻達(dá)三維科技有限公司、上海曼恒數(shù)字技術(shù)有限公司;中南地區(qū)的3D打印知名企業(yè)包括深圳市光華偉業(yè)實業(yè)有限公司、湖北嘉一三維高科股份有限公司等。

產(chǎn)業(yè)鏈上游金屬打印材料需求較大

3D打印的材料主要包括金屬、陶瓷、塑料、細(xì)胞組織、石膏、無機(jī)料粉、光敏樹脂等。目前，石膏、無機(jī)料粉、光敏樹脂、塑料等也許能滿足一般3D打印的需求，玩具等塑料打印制品可以直接使用。但工業(yè)級應(yīng)用的金屬粉末僅有鈦、不銹鋼、金銀等的應(yīng)用還受到技術(shù)的限制，應(yīng)用范圍相對較窄。

作為決定3D打印技術(shù)發(fā)展進(jìn)程的一項重要因素，3D打印材料的地位逐漸提高。隨著3D打印技術(shù)的一步步普及，對于材料的需求也在飛速上漲。根據(jù)2020年3月賽迪顧問發(fā)布的《2019年全球及中國3D打印行業(yè)數(shù)據(jù)》，2019年，中國3D打印材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)40.94億元，比2018年增長26.2%，在3D打印產(chǎn)業(yè)中占比26%。

在3D打印材料中，金屬材料占比較大，根據(jù)CCID公布的數(shù)據(jù)顯示，2019年，中國3D打印材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，非金屬材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模25.38億元，占比最高，達(dá)到62%;金屬材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模15.56億元，占比38%。

產(chǎn)業(yè)鏈下游工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用占比超60%

3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的下游主要分為兩大類：民用消費領(lǐng)域，如攝影、飲食、教育等方面;工業(yè)領(lǐng)域，如傳統(tǒng)的航空、汽車、船舶、電子、家電、醫(yī)學(xué)、建筑等行業(yè)，同時還包括珠寶、時裝、食品、紡織業(yè)以及考古領(lǐng)域。

據(jù)《Wohlers Report 2020》問卷調(diào)查顯示，目前全球3D打印工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中使用3D打印最多的行業(yè)是汽車工業(yè)，遙遙領(lǐng)先，占比為16.4%。消費領(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%。

注：其他的領(lǐng)域是指欄目中沒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能單獨列出的行業(yè)

我國的3D打印主要集中在家電及電子消費品、建筑、教育、模具檢測、醫(yī)療及牙科正畸、文化創(chuàng)意及文物修復(fù)、汽車及其他交通工具、航空航天等領(lǐng)域。其中，3D打印最大的三塊需求分別來自民用消費、工業(yè)設(shè)計和航天軍工。

根據(jù)CCID公布的數(shù)據(jù)顯示，2019年，中國3D打印應(yīng)用服務(wù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模29.23億元，占比達(dá)到64%;消費領(lǐng)域應(yīng)用服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模16.44億元，占比36%。

中國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景

— —產(chǎn)業(yè)鏈上的專業(yè)分工進(jìn)一步深化

現(xiàn)階段，主要的3D打印企業(yè)一般以材料供應(yīng)，設(shè)備制造和打印服務(wù)的綜合形式存在。這是由產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期技術(shù)推廣和市場規(guī)模的限制所致。而從長期來看，3D產(chǎn)業(yè)鏈上的專業(yè)分工會進(jìn)一步深化，專業(yè)材料供應(yīng)商和專業(yè)打印企業(yè)會出現(xiàn)，產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)會獨立或向下游消費企業(yè)轉(zhuǎn)移。同時還會出現(xiàn)為3D打印產(chǎn)業(yè)提供支持服務(wù)的第三方檢測驗證、金融、電子商務(wù)、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等服務(wù)平臺。在產(chǎn)業(yè)成熟期，一個完整的3D打印產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)該包括：1)上游：專業(yè)材料供應(yīng)商、3D打印設(shè)備制造商、軟件開發(fā)商、數(shù)字化技術(shù)提供商、耗材提供商、專業(yè)設(shè)計機(jī)構(gòu)、3D打印設(shè)備經(jīng)銷商、3D打印服務(wù)等;2)下游：民用消費、工業(yè)設(shè)計和航天軍工、服裝公司、汽車公司、船舶公司、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域;3)服務(wù)支持平臺：第三方檢測驗證支持、金融支持、電子商務(wù)、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等支持平臺。

— —行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)增長

近年來，我國高度重視3D打印市場的發(fā)展，國家也不斷出臺政策進(jìn)行產(chǎn)業(yè)扶持，2020年2月，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會、工信部、科技部、教育部等六部門日前印發(fā)《增材制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動計劃(2020-2022年)》，提出到2022年，立足國情、對接國際的增材制造新型標(biāo)準(zhǔn)體系基本建立。此外，推動2-3項我國優(yōu)勢增材制造技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，增材制造國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，增材制造標(biāo)準(zhǔn)國際競爭力不斷提升?！缎袆佑媱潯穼ξ覈?D打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)，預(yù)計3D打印產(chǎn)業(yè)年均增速在25%以上，2020年增材制造產(chǎn)業(yè)銷售收入超過200億元。結(jié)合國家層面政策指導(dǎo)以及國內(nèi)近6年3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，前瞻預(yù)測2025年，我國3D打印市場規(guī)模將超過630億元。

以下附3D打印產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)：

—— 以上數(shù)據(jù)來源于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場需求與投資前景分析報告》

3D打印是目前為止世界上最先進(jìn)的一種技術(shù)，它利用打印功能，實現(xiàn)了很多領(lǐng)域的發(fā)展，是具有非常廣泛用途的一款產(chǎn)品。這種技術(shù)的基礎(chǔ)是一臺打印機(jī)器，通過特殊的打印材質(zhì)和嚴(yán)密的計算機(jī)語言，能夠打印出人類所需的各種物品，其中，最厲害的用途是能夠打印人體組織，為殘缺的人體提供完整的身體器官。

首先，這款技術(shù)一開始面世，僅僅只是為我們展示了它為建造房屋建筑所作出的貢獻(xiàn)。因為其打印速度很快，加上精密的機(jī)械加工，這款機(jī)器使我們耳目一新，認(rèn)為這款產(chǎn)品一旦面世，必定會給人類技術(shù)的革新帶來更強(qiáng)大的技術(shù)支撐。而這款技術(shù)發(fā)展至今，也在不斷的擴(kuò)展其發(fā)展?jié)摿?，到目前為止，它已?jīng)能夠采用一些新材料，為殘缺的人提供人體組織，但是由于有違常理，這項研究展示沒能真正應(yīng)用在醫(yī)療當(dāng)中。

其次，除了能夠利用人體組織打印人體所需的器官之外，這款技術(shù)應(yīng)用的范圍也特別廣。在建筑、科研、工業(yè)設(shè)計等方面，都是一個香餑餑。以往的技術(shù)，在這些領(lǐng)域的發(fā)展里，要么需要人們付出大量的時間鉆研，要么就需要人們付出大量的精力周密計算。3D打印技術(shù)在這方面的領(lǐng)略之處，正是將這兩大劣勢解決了。只需要能夠提供出來材料和必備的計算公式，3D打印很快就能將人們理想中的模型具體化，這大大提高了人們的生產(chǎn)效率。

當(dāng)然，科技的進(jìn)步絕不止于此，3D答應(yīng)的面世，為我們科技的革新提供了新的動力，在不久之后的將來，3d打印還會發(fā)揮它的巨大潛力，為我們的生活和工作提供更加有力的支持。當(dāng)這一技術(shù)慢慢成熟之后，也許我們的生活就離不開它了。