【3D打印行業(yè)的初步研究1】

余億萬

l 3D打�。旱谌喂I(yè)革命

2012年3月19日，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)宣布創(chuàng)立美國(guó)“制造創(chuàng)新國(guó)家網(wǎng)絡(luò)”計(jì)劃。由政府主導(dǎo)、聯(lián)邦政府和工業(yè)部門共同斥資10億美元逐步建立15個(gè)“制造創(chuàng)新中心”，組成創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。

2012年4月21日，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》刊文【第三次工業(yè)革命】，認(rèn)為3D打印技術(shù)將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起，推動(dòng)第三次工業(yè)革命的實(shí)現(xiàn)。

2012年8月16日，美國(guó)“國(guó)家增材制造創(chuàng)新中心”作為其首個(gè)“樣板示范”創(chuàng)新中心剪彩成立。作為新技術(shù)研究、開發(fā)、示范、轉(zhuǎn)移和推廣的基礎(chǔ)平臺(tái)，號(hào)稱要成為增材制造技術(shù)全球卓越中心并提升美國(guó)制造全球競(jìng)爭(zhēng)力。

至此，3D打印作為媒體和資本的新寵，風(fēng)風(fēng)火火地從幕后走向臺(tái)前，發(fā)展如火如荼。從飛機(jī)、汽車、槍支、巧克力、比基尼到星球再造式的沙漠打印，讓越來越多的人了解到3D打印技術(shù)，開始憧憬著未來革命性的技術(shù)將對(duì)這個(gè)世界帶來的影響。

“3D打印機(jī)將來不是要取代某一個(gè)制造業(yè)，而是要取代幾乎所有的制造業(yè)。”作為世界首個(gè)公布3D打印機(jī)開源數(shù)據(jù)信息的科學(xué)家，英國(guó)工程學(xué)家阿德里安·鮑耶對(duì)中國(guó)青年報(bào)記者表示，“未來你想要什么，只需下載圖紙，按一下‘打印’鍵，就可以去喝咖啡聽音樂了，剩下的所有事，請(qǐng)統(tǒng)統(tǒng)交給打印機(jī)。”

如今，3D打印已經(jīng)慢慢融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、教育、醫(yī)療、建筑等各大領(lǐng)域，打印出了巧克力、血管、腎臟、飛機(jī)、自行車、汽車、玩具、房子、衣服等等產(chǎn)品，已經(jīng)開始慢慢改變我們的生活。

第三次工業(yè)革命真的到來了嗎？

【什么是3D打印】

3D打印技術(shù)是依托于信息技術(shù)、精密機(jī)械以及材料科學(xué)等多學(xué)科發(fā)展起來的尖端技術(shù)。其學(xué)術(shù)名稱為快速成型技術(shù)（RP：Rapid Prototyping Manufacturing），也叫增材制造技術(shù)（AM： Additive Manufacturing），誕生于上世紀(jì)80年代。它的【基本原理是：分層制造、逐層疊加】。把一個(gè)通過設(shè)計(jì)或者掃描等方式做好的3D模型按照某一坐標(biāo)軸切成無限多個(gè)剖面，然后一層一層的打印出來并按原來的位置堆積到一起，形成一個(gè)實(shí)體的立體模型，類似于高等數(shù)學(xué)中的積分。整個(gè)制造過程包括3個(gè)環(huán)節(jié)：前端數(shù)據(jù)獲取(3D掃描和建模),中端數(shù)據(jù)加工處理(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)),后端產(chǎn)品打印(3D打印)。

傳統(tǒng)制造過程與之相對(duì)應(yīng)的兩種技術(shù)是切削和鑄塑（減法制造）。相比這兩種技術(shù)，3D打印技術(shù)（加法制造）有自己的優(yōu)勢(shì)，那就是不像切削那樣浪費(fèi)材料，也不像鑄塑那樣要求先制作模具。一次成型，快速個(gè)性化定制是它的重要特點(diǎn)，這在小批量，多品種（個(gè)性化）的生產(chǎn)中占有非常大的優(yōu)勢(shì)。

【3D打印發(fā)展簡(jiǎn)史】

3D打印技術(shù)興起于美國(guó)20世紀(jì)80年代。在傳統(tǒng)制造業(yè)里，復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造難度高、開模費(fèi)用大、制造時(shí)間長(zhǎng)等，讓人們想象一種快速成型的方法，經(jīng)過不斷設(shè)計(jì)研究，慢慢催生了3D打印技術(shù)。后來硬件Arduino和其他尾隨技術(shù)的開源，又催生了3D打印技術(shù)的工業(yè)化，讓其從幕后走向前臺(tái)。

【國(guó)外3D打印簡(jiǎn)史】

1984年，Charles Hull開始研發(fā)3D打印技術(shù)，【1986年】，他自立門戶，創(chuàng)辦了世界上第一家3D打印技術(shù)公司，也是現(xiàn)在的3D市場(chǎng)領(lǐng)軍者之一3D Systems 公司（NYSE: DDD），同年發(fā)布了【第一款商用3D打印機(jī)】，2012年1月，他們收購(gòu)了另外兩家3D打印公司Zcorp和Vidar Systems；

1988年，Scott Crump發(fā)明了FDM（熱熔擠制成型）技術(shù)，并于1989年成立了現(xiàn)在的另一家3D打印上市公司斯川塔斯Stratasys（NASDAQ:SSYS），該公司在1992年賣出了第一臺(tái)商用3D打印機(jī)。2012年4月，Stratasys還收購(gòu)了以色列的Objet公司，從而成為【全球最大】3D打印機(jī)制造商。

1989年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty等在美國(guó)申請(qǐng)了三維印刷技術(shù)的專利，之后Emanuel M. Sachs和John S. Haggerty又多次對(duì)該技術(shù)進(jìn)行完善，形成了今天的三維印刷快速成型工藝。

1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。

1995年，美國(guó)ZCorp公司（后被3Dsystems收購(gòu)）從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。

1996年，媒體第一次使用【3D打印】這個(gè)詞來稱呼當(dāng)時(shí)的快速成型機(jī)，后來取代了之前的稱謂，成就了現(xiàn)在流行的3D打印這個(gè)概念；

2005年，市場(chǎng)上首個(gè)高清晰彩色3D打印機(jī)Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

2008年，開源3D打印項(xiàng)目【RepRap】發(fā)布“Darwin”，3D打印機(jī)制造進(jìn)入新紀(jì)元；同年，Objet 推出Connex 500，讓【多材料】3D打印成為可能。

2010年11月，世界上第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世。

2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。7月，英國(guó)研究人員開發(fā)出世界上第一臺(tái)3D巧克力打印機(jī)。8月，南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)。

2012年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次打印出人造肝臟組織。

目前，美國(guó)擁有世界上３８．５％的３Ｄ打印設(shè)備，而中國(guó)所占的比例只有８．６％，有著很大的提升空間。3D打印技術(shù)在美國(guó)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，目前全球有兩家3D打印機(jī)制造巨頭，分別Stratasys和3D Systems，均在美國(guó)納斯達(dá)克上市，2011年?duì)I業(yè)收入分別為1.7億美元和2.9億美元。目前國(guó)外3D打印機(jī)制造商主要有：商用3D打印機(jī)主要制造商包括Stratasys，Objet Geometries,Z Corporation， 3DSystems等。家用3D打印機(jī)主要制造商有Reprap，Makerbot Industries，Ultimaker，Botmill，Fab@Home等

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