全球3D打印產(chǎn)業(yè)鏈全面分析報告匯總

根據(jù)2013版的Wohlers顯示，2013年全球3D打印市場規(guī)模約40億美元，相比2012年幾乎翻了一番。其大體分布概況是歐洲約10億美元，美國約15億美元，中國所占份額約3億美元。而據(jù)Wohlers和研兄機構Gartner統(tǒng)計，預計2017年3D打印設備銷售額將達到將近50-60億美元，整個市場將維持近20%增長率。



　　當前3D打印領域主要業(yè)務包括：設備制造、打印材料和打印服務。據(jù)此，我們將目前市場上的廠商分為以下3類：設備制造商、材料提供商和打印服務商。目前3D打印成本較高，主要由于設備成本和材料成本處于較高水平。以金屬3D打印為例，根據(jù)匡算，在總的成本構成中，設備成本占到總制造成本的約3/4，耗材成本以及后期處理成本分別占比為11%和7%。

　　上游環(huán)節(jié)：根據(jù)Wohlers Associates統(tǒng)計顯示，2012工業(yè)級3D打印設備中，銷售額前三位分別為光固化31%， FDM材料擠出22%，粉末尿熔化21%。而服務商最想購買的設備來看，以金屬粉末作為主要耗材的粉末床熔化設備的需求量超過了整體的一半以上。金屬材料將成為工業(yè)發(fā)展的趨勢，而粉末制備是3D打印非常重要的一個技術難度，直接影響3D打印技術進步的快慢。

　　中游設備：兵馬未動，糧草先行。我們認為隨著3D打印行業(yè)的興起，設備廠商作為早周期部分將顯著受益。中游設備大致分為高端和低端兩類，大多數(shù)中小企業(yè)的產(chǎn)品集中在門檻較低的基于塑料熱熔融技術的低端設備，缺乏投資價值。在較高端的基于激光熔覆技術的高端設備方面，某些具有核心技術和應用市場拓展能力的企業(yè)具備一定投資價值。

　　下游服務：在工業(yè)領域中，3D打印可能會率先在軍工、核電等價格不敏感型領域率先推廣和應用，主要針對大型、小批量、非標準件產(chǎn)品，尤其在試制階段的經(jīng)常進行修改的產(chǎn)品。

　　此外，從量化角度看，鑒于海內外股市大環(huán)境的不同，海外和國內的3D概念股的走勢也十分迥異，總體的相關性不高，相關系數(shù)不到0.1，不過分年來看，2014年以來，海內外3D打印概念股的聯(lián)動性明顯增強，相關系數(shù)超過0.2。個股方面，2014年初至今，金運激光、高樂股份、新北洋、光韻達、拓斯達、南風股份和深圳惠程受海外3D打印指數(shù)的帶動最為明顯，相關系數(shù)都超過0.2，且在統(tǒng)計上顯著。國內3D概念股與海外概念股之間的聯(lián)動性，在別除掉時差因素后基本同步，不存在明顯的更長期的領先滯后關系。

　　不確定性分析：3D打印雖然已經(jīng)發(fā)展了近30年，但A股市場的投資潮也是近3年才興起。因此產(chǎn)學結合以及下游需求的培育情況均成為投資的風險點。

　　一、3D打印：第三次工業(yè)革命的標志性生產(chǎn)工具

　　3D打印技術是指由計算機輔助設計模型(CAD)直接驅動的，運用金屬、塑料、陶瓷、樹脂、蠟、紙、砂等材料，在快速成形設備里分層制造任何復雜形狀的物理買體的技術�；�本流程是，先用計算機軟件設計三維模型，然后把三維數(shù)字模型離散為面、線和點，再通過3D打印設備分層堆積，最后變成一個三維的實物。

　　傳統(tǒng)制造技術是“減材制造技術”，3D打印則是“增材制造技術”，具有制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢，被譽為“第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具”。3D打印將多維制造變成簡單的由下而上的二維疊加，從而大大降低了設計與制造的復雜度。同時，3D打印還可以制造傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結構，尤其適合動力設備、航空航天、汽車等高端產(chǎn)品上的關鍵零部件的制造。

　　上一輪的工業(yè)革命中，制造業(yè)主要通過批量化的流水線制造和集約生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，買現(xiàn)規(guī)模效益。原來是制造商和消費者分離，現(xiàn)在是制造商和消費者合為一體，開展自工業(yè)化。3D打印將引發(fā)真正意義上的制造業(yè)革命，產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)和供應鏈模式都將被重新構建，帶來無窮的創(chuàng)新空間。

　�。ㄒ唬�3D打印仍處于前沿科學

　　根據(jù)2012年Gartner技術成熟曲線顯示，目前3D打印技術處于“過高期望的峰值”Peak of Inflated Expectations：在此階段的特征就是早期公眾過分關注。

　　回顧過去10年，2000年3D打印出現(xiàn)一輪高潮，當時的概念為“快速成型”，全國很多地方都建立相應的生產(chǎn)力促進中心，主要購買光固化設備。但是后來受到CNC技術(數(shù)控加工，是數(shù)字化加工的一種，屬于去除加工的形式)的黨爭，很多快速成型的工藝，CNC也能做，且快速成型生產(chǎn)的產(chǎn)品在精度和效率方面都高于3D打��；之后3D打印在工業(yè)上慢慢姜縮。當然，過去10年3D打印技術也在發(fā)展，目前已經(jīng)達到與鑄造精度相媲美的技術水平，但與一般的工業(yè)應用仍有距離。目前，3D打印是作為CNC技術的一個補充。

　　目前3D打印仍待解決的問題包括：1)材料，開發(fā)專用材料的成本大。2)行業(yè)標準待建立。3)涉及到法律法規(guī)及倫理領域的問題。

　�。ǘ�）歐美發(fā)展：應用廣泛

　　3D打印技術誕生于上世紀80年代的美國，此后馬上出現(xiàn)第一波小高潮，美國很快涌現(xiàn)出多家3D打印公司：1984年，CharlesHull開始研發(fā)3D打印技術，1986年，他自立門戶，創(chuàng)辦了世界上第一家3D打印技術公司(3D Systems公司也是目前3D市場領軍者之一)，同年發(fā)布了第一款商用3D打印機。

　　1988年，Scott Crump發(fā)明了FDM(熱熔擠韋，}成型)技術，并于1989年成立了現(xiàn)在的另一家3D打印上市公司Stratasys ( NASDAO：SSYS，該公司在1992年賣出了第一臺商用3D打印機。

　　到了21世紀初，3D打印沉寂下來，許多人開始質疑這種技術的可靠性，當時只能做一些塑料模型，強度和精度都不高。直到2008年，開源3D打印項目RepRap發(fā)布“Darwin"， 3D打印機制造進入新紀元；同年，Objet推出Connex500，讓多材料3D打印成為可能。

　　在歐美3D打印技術已經(jīng)廣泛應用。目前限制金屬材料發(fā)展的主要的問題是其成形制造效率不高，每個小時大約只有100-3000克。

　�。ㄈ�）國內發(fā)展：設備多集中在教育領域

　　中國從1991年開始研兄3D打印技術，當時的名稱叫快速原型技術(Rapid Prototyping，即開發(fā)樣品之前的買物模型；具體在國際上有幾種成熟的工藝，分層買體制造(LOM、立體光刻(SL)，熔融擠壓(FDM、激光燒結(SLS)等(后文會將重要技術一一詳述)，國內也在不斷跟蹤開發(fā)。2000年前后，這些工藝從買驗室研究逐步向工程化、產(chǎn)品化轉化。

　　由于做出來的只是原型，而不是可以使用的產(chǎn)品，而且國內對產(chǎn)品開發(fā)也不重視，大多是抄襲，所以快速原型技術在中國工業(yè)領域普及得很慢，全國每年僅銷售幾十臺快速原型設備，主要應用于職業(yè)技術培訓、高校等教育領域。

　　2000年以后，清華大學、華中科技大學、西安交大等高校繼續(xù)研究3D打印技術。西安交大側重于應用，做一些模具和航空航天的零部件；華中科技大學開發(fā)了不同的3D打印設備；清華大學把快速成形技術轉移到企業(yè)一一殷華(后改為太爾時代)后，把研究重點放在了生物制造領域。

　　目前國內的3D打印設備和服務企業(yè)一共有二十多家，規(guī)模都較小。一類是十年前就開始技術研發(fā)和應用，如北京太爾時代、北京隆源、武漢濱湖、陜西恒通等。這些企業(yè)都有自身的核心技術。另一類是2010年左右成立的，如湖南華曙、先臨三維、紫金立德、飛爾康、峰華卓立等。而華中科技大學、西安交通大學、清華大學等高校和科研機構是重要的3D技術培育基地。

　　（四）國內外技術差距大

　　從2012年設備數(shù)量上看，美國目前各種3D打印設備的數(shù)量占全世界40%，而中國只有8%左右。國內3D打印在過去20年發(fā)展比較緩慢，在技術上存在瓶頸。1)材料的種類和性能受限制，特別是使用金屬材料制造還存在問題。2)成形的效率需要進一步提高。3)在工藝的尺寸、精度和穩(wěn)定性上迫切需要加強。

　　隨著美國“再工業(yè)化、再制造化”的口號呼喊，3D打印所打造的少勞動力制造將給美國極大的動力去發(fā)展。中國與美國的差距主要表現(xiàn)在：1)產(chǎn)業(yè)化進程緩慢，市場需求不足；2)美國3D打印產(chǎn)品的快速制造水平比國內高；3)燒結的材料尤其是金屬材料，質量和性能比我們好；4)激光燒結陶瓷粉末、金屬粉末的工藝方面還有一定差距；5)國內企業(yè)的收入結構單一，主要靠賣3D打印設備，而美國的公司是多元經(jīng)營，設備、服務和材料基本各占銷售收入的1/3。在全球3D模型制造技術的專利實力榜單上，美國3D Systems公司、日本松下公司和德國EOS公司遙遙領先。

　　展望未來，3D打印是以數(shù)字化、網(wǎng)絡化為基礎，以個性化、短流程為特征，實現(xiàn)直接制造、桌邊制造和批量定制的新的制造方式。其生長點表現(xiàn)在：與生物工程的結合，與藝術創(chuàng)造的結合，與消費者直接結合。

　　目前，在歐美等發(fā)達國家，3D打印技術的應用已較為廣泛，大到飛行器、賽車，小到服裝、手機外殼、甚至是人體組織器官。尤其在一些交叉學科領域中，3D打印的應用更加明顯。



　　二、 3D打印細分工藝：未來主流方向是金屬打印

　　根據(jù)打印所用材料及生產(chǎn)片層方式的不同，實現(xiàn)方法有以下幾種：1)熔化或軟化材料產(chǎn)生層。2)液體材料加工方法。3)層壓板制造(LOM，將紙、聚合物、金屬等材料薄層剪裁成一定形狀并粘接在一起。這些3D打印技術由不同公司研發(fā)倡導，主要區(qū)別在于打印速度、成本、可選材料及色彩能力等。



　　（一） FDM：最早的3D打印技術

　　FDM技術是由Stratasys公司于1980年中后期發(fā)明。該成型設備采用成卷的塑料絲或金屬絲作為材料，工作時將材料供應給擠壓噴嘴，噴嘴加熱融化材料，并在計算機輔助制造軟件的控制以及步進電機或伺服電機的驅動下，沿著水平和垂直方向移動打印，熱塑性材料湊夠噴嘴擠出，形成層并迅速硬化。打印完成后，拿掉固定在零件或模型外部的支撐材料即可。

　　整個成型過程需要恒溫環(huán)境，熔融狀態(tài)的絲擠出成型后如果驟然受到冷卻，容易造成翹曲和開裂，適當?shù)沫h(huán)境溫度最大限度地減小這種造型缺陷，提高成型質量和精度。由于FDM工藝不用激光，使用、維護簡單，成本較低，同時兼具成型材料種類多，成型件強度高、精度較高的特點，使該工藝可以直接制造功能性零件。

　　目前，F(xiàn)DM技術可以打印的材料包括ABS，聚碳酸醋、PLA，聚苯礬等。與其他的3D打印技術相比，F(xiàn)DM是唯一使用工業(yè)級熱塑材料作為成型材料的積層制造方法，打印出的物件具有可耐受高熱、腐蝕性化學物質、抗菌和強烈的機械應力等特性，被用于制造概念模型、功能模型，甚至直接制造零部件和生產(chǎn)工具。

　　FDM技術被Stratasys公司的Dimension， uPrint和Fortus全線產(chǎn)品以及惠普大幅面打印機作為核心技術所采用。由于其成型材料種類多，成型件強度高、精度高，表面質量好，易于裝配、無公害，可在辦公室環(huán)境下進行等特點，使得該工藝發(fā)展極為迅速，目前FDM在全球已安裝快速成形系統(tǒng)中的份額大約為30% 。

　　2012年3月，Stratasys公司發(fā)布的超大型快速成型系統(tǒng)Fortus 900mc，代表了當今FDM技術的最高成型精度、成型尺寸和產(chǎn)能，成型尺寸高達914.4mm X696mmX914.4mm，打印誤差為每毫米增加0.0015 -0.089mm，打印層厚度最小僅為0.178mm，被用于打印真正的產(chǎn)品級零部件。

　�。ǘ�）粒狀物料成型技術

　　(1)激光燒結

　　激光燒結是在拉狀層中選擇性地融化打印材料，通常采用激光來燒結材料并形成固體。在這種方法中，未融化的材料作為生成物件的支撐薄壁，從而減少了對其他支撐材料的需求。激光燒結技術主要包括2種類型：一種是SLS技術，主要采用金屬和聚合物為打印材料，具體包括尼龍、添加玻璃纖維的尼龍、剛性玻璃纖維、聚醚銅、聚苯乙烯、尼龍及鋁粉等混合材料、尼龍及碳纖維的混合材料、人造橡膠等，3DSystems公司的sPro系列3D打印機就是采取SLS技術；另一種是直接金屬激光燒結(DMLS)技術，已經(jīng)實現(xiàn)可打印幾乎任何金屬合金，具有代表性的設備是德國EOS公司的直接金屬激光燒結設備。

　　對于SLS而言，國產(chǎn)設備大約100萬元/臺，進口設備300萬元/臺，進口材料大約100美元/公斤。

　　(2)EBM

　　電子束熔煉是一種金屬部件的積層制造技術，可打印鈦合金等材料。電子束熔煉技術是通過高真空環(huán)境下的電子束將融化的金屬粉末層層疊加，與直接金屬激光燒結技

　　術低于熔點的生產(chǎn)環(huán)境有所不同，EBM技術生產(chǎn)出的物件密度高、無空隙且非常堅固。采用EBM技術的代表設備為瑞典ARCAM公司的EBM系統(tǒng)。

　　(3)PP

　　使用PP技術的3D打印機每次噴一層石膏或者樹脂粉末，并通過橫截面進行粘合。打印機不斷重復該過程，直到打印完每一層。此技術允許打印全色彩原型和彈性部

　　件，將蠟狀物、熱固性樹脂和塑料加入粉末一起打印，還可以增加強度。采用此打印技術的代表設備為3D Systems公司的ZPrinter系列 3D打印機。

　�。ㄈ�）光聚合成型技術

　　(1)SLA

　　SLA的主要實現(xiàn)途徑是用于生產(chǎn)固件部件的光固化成型技術。SLA技術最早由美國3D Systems公司成功買現(xiàn)商業(yè)化，其生產(chǎn)的Projet系列和iPro系列3D打印設備均采用了SLA技術。該技術由于具有成型過程自動化程度高、制作原型表面質量好、尺寸精度高以及能夠買現(xiàn)比較精細的成型尺寸等特點，因而成為廣泛應用的快速成型工藝方法。但SLA系統(tǒng)的缺點是對液態(tài)光敏聚合物進行操作的精密設備，對工作環(huán)境要求苛刻，同時，成型件多為樹脂類，強度、剛度和耐熱性有限，不利于長期保存。

　　Objet公司的PolyJet系統(tǒng)是一種噴頭打印技術，目前已買現(xiàn)以16 -30um的超薄層噴射光敏聚合物材料，并層層構建到托盤上，直至部件制作完成。每一層光敏聚合物在噴射時即采用紫外線光固化，打印出的物件即為完全凝固的模型，無需后固化。被設計用來支撐復雜幾何形狀的凝膠體支撐材料，通過手剝和水洗即可除去。

　　(2)DLP

　　在數(shù)字光處理技術中，大捅的物體聚合物被暴露在數(shù)字光處理投影機的安全燈環(huán)境下，暴露的液體聚合物快速變硬，然后設備的構建盤以較小的增量向下移動，液體聚合物再次暴露在光線下。這個過程不斷重復，直到模型建成。最后排出捅中的液體聚合物，留下買體模型。采用DLP技術的代表設備是德國EnvisionTec公司的Ultra 3D打印數(shù)字光處理快速成型系統(tǒng)。

　　DLP激光成型技術和SLA立體平版印刷技術比較相似，也是采用光敏樹脂作為打印材料，不同的是SLA的光線是聚成一點在面上移動，而DLP在打印平臺的頂部放置一臺高分辨率的數(shù)字光處理器(DLP)投影儀，將光打在一個面上來固化液態(tài)光聚合物，逐層的進行光固化，因此速度比同類型的SLA立體平版印刷技術速度更快。

　　DLP的應用非常廣泛，該技術最早是由德州儀器開發(fā)的，它至今仍然是此項技術的主要供應商。最近幾年該技術放入3D打印中，利用機器上的紫外光(白光燈)，照出一個截面的圖像，把液態(tài)的光敏樹脂固化。該技術成型精度高，在材料屬性、細節(jié)和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。

　　SLA與DLP打印所需的液態(tài)光敏樹脂材料也因生產(chǎn)商家和機型的不同而各有特點，比如EnvisionTec的各類機型都可以使用EC-500型蠟基液體樹脂材料制造各類精致飾品模型以用于失蠟法鑄造，但其每千克材料成本高達幾千元。其民用代表機型有B9 Creator （2500美元)，F(xiàn)orm 1 （3300美金)等。

　�。ㄋ模�3DP三維噴繪打印技術

　　3DP是一種基于微噴射原理(從噴嘴噴射出液態(tài)微滴)，按一定路徑逐層打印堆積成形的打印技術，這種技術和平面打印非常相似。3DP打印機主要部件為儲粉缸和成形室工作臺。打印時首先在成形室工作臺上均勻地鋪上一層粉末材料，接著打印頭按照零件截面形狀，將粘結材料有選擇性地打印到已鋪好的粉末層上，使零件截面有實體區(qū)域內的粉末材料粘接在一起，形成截面輪廓，一層打印完后工作臺下移一定高度，然后重復上述過程。如此循環(huán)逐層打印直至工件完成，再經(jīng)后處理，得到成形制件。

　　同立體印刷、疊層買體制造和選擇性激光燒結快速成形技術相比，3DP不需要昂貴的激光系統(tǒng)，具有設備價格便宜、運行和維護成本低的優(yōu)勢。與熔融沉積快速成形技術相比，3DP可以在常溫下操作，具有運行可靠，成形材料種類多和價格低的優(yōu)勢。此外，與其它RP系統(tǒng)相比，3DP還有操作簡單、成形速度快、制件精度高、成形過程無污染，適合辦公室環(huán)境使用等優(yōu)點。

　�。ㄎ澹�幾種方法優(yōu)劣比對：目前FDM和SLS為主流

　　金屬零件快速制造技術代表了RP技術的最新發(fā)展方向。目前，真正能夠制造精密金屬零件的快速成型技術只有選擇性激光熔化和選擇性激光燒結。SLS成型方法成型金屬零件時，多采用樹脂或低熔點材料包覆的金屬粉末作為原材料，通過激光掃描使樹脂熔化將金屬粉末固結在一起，在成型后經(jīng)過脫脂、浸滲低熔點金屬(如青銅等)來提高致密度。使用該技術成型，金屬零件工序復雜且零件強度與精度多數(shù)情況下仍達不到要求。而選擇性激光熔化SLM技術是一種極具創(chuàng)新的快速成型技術，能一步加工出具有冶金結合，相對密度接近100%，具有復雜結構、高的尺寸精度的金屬零件。目前，金屬3D打印成本偏高是其主要缺點之一。

　　在總成本構成中，購置設備成本約占總成本的3/4。而上述兩種工藝的設備均屬于工業(yè)級打印設備，價格普遍較為昂貴。其次，金屬3D打印的材料通常有欽粉、鋁合金粉和不銹鋼粉。耗材成本雖然僅占總成本11%，但是相較于其他普通金屬材料，這些材料成本要高出將近10倍左右。如德國EOS公司所生產(chǎn)的不銹鋼粉、鋁硅粉、鈦合金粉，其價格是傳統(tǒng)粉體的10至20倍。而3D打印用鈦粉成本約為180萬/噸，是普通航空用鈦材價格的9倍多。


　　三、市場現(xiàn)狀：個人打印高增速、功能應用以模具為主

　　根據(jù)2013版的Wohlers顯示，2013年全球3D打印市場規(guī)模約40億美元，相比2012年幾乎翻了一番。其大體分布概況是歐洲約10億美元，美國約15億美元，中國所占份額約3億美元。面向工業(yè)的3D打印機設置臺數(shù)按國家進行統(tǒng)計的話，美國占38%，位居第一，其次是日本占9.7%，第三位德國占9.4%，第四位中國占8.7% 。



　　近年來，3D打印市場高速發(fā)展，個人3D打印市場也已開啟。根據(jù)市場研究機構Frost & Sullivan發(fā)布的《2012年全球3D打印市場研究報告))顯示，從1994年到2011年，全球3D打印機市場規(guī)模一直保持高速增長態(tài)勢，復合增長率達到了17.6%。2011年全球個人3D打印設備銷售量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，銷售量從5987臺猛增至23265臺，增幅接近300%，大幅超過商用3D打印設備增速。國際模協(xié)秘書長羅百輝表示，從簡單的模具制造，到發(fā)動機、汽車，甚至航天飛機的零部件生產(chǎn)，都能看到3D打印技術的身影。航空航天、醫(yī)療、汽車和模具制造也通常被認為是3D打印在工業(yè)領域四大最有前途的應用。現(xiàn)在，技術人員又開始構想打印出整棟房子，甚至連房子里的家具和電視也一并“打印”�；蛟S未來某一天，你真的不需要請建筑師，就可以在3D打印工廠里“打”出自己的房子。

　　不過，從目前看，3D打印還受制于設備和材料的制約，在短期內很難成長為一個大眾市場，也難以替代傳統(tǒng)制造技術。不過，這一數(shù)字僅占全球制造市場的0.02%。在飛機、核電和火電等行業(yè)所使用的重型機械、高端精密機械裝備上，傳統(tǒng)的焊接和零部件加固的方法使得部件之間的連接并不牢固，但是使用3D打印技術，出來的產(chǎn)品是自然無縫連接，結構之間的穩(wěn)固性和連接強度要遠遠高于傳統(tǒng)方法。這在飛機、核電等高端裝備制造行業(yè)的應用上非常廣泛。

　　就企業(yè)實力來看，目前歐美較具規(guī)模的3D打印企業(yè)的年銷售收入一般都在10億元人民幣左右，而國內目前仍沒有一家企業(yè)收入過億，甚至超過5000萬元的企業(yè)都寥寥無幾。目前，我國3D打印行業(yè)整體上發(fā)展不錯，設備、材料、軟件等核心領域都能夠不同程度買現(xiàn)自給，并在文化創(chuàng)意、工業(yè)、生物醫(yī)學等領域得到應用。但是，缺乏龍頭企業(yè)、核心技術、成熟的商業(yè)模式，以及市場廣泛應用和政策資金扶持。激光器、軟件、材料等核心技術還依賴進口。

　　四、3D打印未來發(fā)展以及市場空間

　　根據(jù)2013版的Wohlers顯示，2013年全球3D打印市場規(guī)模約40億美元，2012年全球3D打印產(chǎn)業(yè)整體的銷售規(guī)模達到22.04億美元。2010-2012年三年的年復合增長率達27%。該機構預計2017年則將進一步上升至50億美元，并且此后整個市場將維持近20%增長率。預計至2021年，3D打印市場規(guī)模將達到近110億美元。

　　2013年我國產(chǎn)值20億元。世界3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長、中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長羅軍表示：現(xiàn)在還是3D打印技術的起步階段、產(chǎn)業(yè)化的初級階段。未來3-5年將是3D打印技術最為關鍵的發(fā)展機遇期，如果推進順利，2014年同比翻一番沒有大問題，而2015年則有望達到80-100億，到2016年產(chǎn)值將達百億元人民幣。

　�。ㄒ唬� 3D打印在各類應用領域中的發(fā)展前景

　　增材制造工藝在材料的利用率上有著明顯的優(yōu)勢。2012年3D打印技術三個領域內應用最為普遍：分別為消費品和電子占21.8%，交通設備占18.6%，醫(yī)療占16.4% 。

　　在個人應用領域雖然起步較工業(yè)領域稍晚，但是增長勢頭兇猛。據(jù)統(tǒng)計，2011年全球個人3D打印設備銷售量為23265臺，增長率高達200%。雖然2012年的增長率為46.3%，但就整體而言，近些年3D打印技術在個人應用領域的發(fā)展還是十分迅猛的。

　　（1）航空航天領域：最具發(fā)展前景領域之一

　　由3D打印制造出來的金屬零件完全符合航空航天領域對于未來器械設備制造的要求。

　　1)“輕量化”和“高強度”一直是航空航天設備制造和研發(fā)的主要目標。3D打印技術所制造出來的零件能夠很好的迎合這兩個要求，如由激光快速成型技術打造的一次成型鈦合金的承力能力比普通鍛造、焊接強上近30%；

　　2)由于航空航天設備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的小部件，如果運用傳統(tǒng)工藝制作勢必會存在制作周期過長，且成本過高的問題。而3D打印技術

　　低成本快速成型的特點則能很好地彌補這一問題；3)傳統(tǒng)技術在生產(chǎn)零件過程中會造成許多不必要的損耗，對于復雜產(chǎn)品，夸張的時候原材料利用率僅有不到10%。而3D打印所特有的增材制造技術則能很好的利用原材料利用率高達90% 。

　　舉例而言，我國第二款自主設計的國產(chǎn)大型客機C919制作飛機零部件是3D打印應用于航空航天領域的典型案例之一。主要制造的飛機零件是中央翼緣條，其規(guī)格為長約3米，重量達到196Kg，工序耗時在一個月以內。若通過傳統(tǒng)工藝制造，國內制造能力尚無法滿足，向國外采購會增加成本。

　　截止至2012年11月，C919的訂單數(shù)已達到380架，客機的首飛時間定于2015年，預計屆時3D打印飛機零部件訂單數(shù)量將會出現(xiàn)一波高峰。而C919客機僅僅只是一個開始，未來3D打印將會被廣泛應用于航空航天領域。整個市場的增長空間將不可限量。

　�。�2）軍工領域：軍備需求增長明確

　　據(jù)外媒報道稱，3D打印技術將會被應用于我國新一代高性能新型戰(zhàn)斗機之中，如首款航母艦載機殲-15、多用途戰(zhàn)機殲-16、第五代重型戰(zhàn)斗機殲-20等。兩會期間，殲-15總設計師孫聰透露，欽合金和M100鋼的3D打印技術，已被廣泛用于殲-15的主承力部分，包括整個前起落架。目前我國前三代戰(zhàn)斗機保有量約為2000架，未來幾年我國戰(zhàn)斗機更新?lián)Q代的步伐會隨著科技的進步而不斷加快。如果3D打印技術在第四代戰(zhàn)斗機上的成功應用，勢必會使得3D打印鈦合金的需求量出現(xiàn)“井噴”的現(xiàn)象。

　　2014年國防支出預算將增加12.2%，升至8082.3億元。我國國防支出預算首次突破8000億元人民幣。近四年來國防支出預算的增幅均在10%以上，而此次12.2%的增幅也是連降三年后首次回升。國防開支的不斷上升預示著軍工領域可分的“蛋糕”在不斷做大。現(xiàn)代化部隊是我國軍隊建設目標之一，3D打印技術的應用符合提高軍隊設備高科技含量的要求。增材制造產(chǎn)品本身耗材少，質量輕，損耗少的特點不僅僅可以應用于戰(zhàn)斗機的制造，還能滿足軍工領域其他設備制造的需要。今后在這一領域需求量將會出現(xiàn)大幅的提升。

　　（3）醫(yī)療領域：新興領域成為中堅力量

　　醫(yī)療領域已然成為3D打印應用最多的領域之一，2012年產(chǎn)能占據(jù)全球產(chǎn)值的16.4%。且大部分應用都集中在假肢制造、牙齒矯正與修復等方面。利用3D打印能夠完美地復制人體結構構造，貼合人體工學�，F(xiàn)如今在歐洲，使用3D打印制造鈦合金人體骨骼的成功案例就有3萬多例。

　　隨著科技的不斷進步，將3D打印應用于組織器官移植的技術也不單單只停留在理論層面。2013年5月，美國俄亥俄州一名六周大男嬰患有支氣管軟化，病情危重。醫(yī)生利用3D打印機，制作了一個夾板，在嬰兒的氣道中開辟了一個通道。男嬰最終成功維持呼吸，幸免于難。這是醫(yī)學史上首宗3D打印器官成功移植的案例。

　　根據(jù)美國器官共享網(wǎng)絡(UNOS)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，美國等待器官移植的患者人數(shù)在逐年增加。截止至2014年4月10日，美國在等待器官移植手術的病患共計78000余人。今后這將是一個需求量極大的市場。而由于符合要求的器官捐獻數(shù)量不足，以及術后可能產(chǎn)生的嚴重排斥性問題，傳統(tǒng)醫(yī)療手段已然無法滿足現(xiàn)在需要器官移植病患的要求。因此，今后3D打印在這一領域的應用將會非常可觀的。

　�。ǘ�）金屬3D打印發(fā)展前景無可限量

　　金屬材料由于其高硬度，耐高溫等得天獨厚的特性，其作為3D打印原材料的發(fā)展空間將會是巨大的。相較于PVC，陶瓷等材料金屬3D打印所制造出來的產(chǎn)品可以在更多的領域得到應用，如航天航空、汽車制造、軍工等。產(chǎn)業(yè)鏈下游需求面更加寬廣，使得金屬零部件的3D打印技術在未來的發(fā)展前景更加被業(yè)界所看好。

　　當然，金屬3D打印在現(xiàn)階段仍然會遇到一定的技術難題。因為金屬的熔點相對較高，所以在成品制造的過程中會有多種物理過程(如金屬固液形態(tài)的轉變)，熱傳導和表面擴散等。為了解決這一系列問題，需要多種制造參數(shù)配合。相較于其他材料的3D打印技術，金屬零部件快速成型技術應當是最為復雜的。因此，隨著科技的逐步成熟，金屬3D打印技術進步的空間將會是非常巨大的。

　　根據(jù)WohlersAssociates統(tǒng)計顯示，2012年售價在5000美元以上的工業(yè)級3D打印設備中，按銷售額劃分，占據(jù)市場前三位的分別是光固化31%，F(xiàn)DM材料擠出22%粉末尿熔化21%。

　　從另一項統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析中，能夠更加直觀的反映未來3D打印市場的發(fā)展走向。從3D打印服務商最想購買的設備來看，以金屬粉末作為主要耗材的粉末床熔化設備的需求量超過了整體的一半以上。由此可見，能夠處理難以加工的金屬材料，符合更廣泛市場應用的金屬3D打印技術更加受到市場的青睞。

　�。ㄈ�）3D打印在我國的發(fā)展前景

　　目前，我國3D打印技術尚處于初期發(fā)展階段。與增材制造技術發(fā)展最為領先的美國尚有一定的差距。

　　影響我國3D打印進一步產(chǎn)業(yè)化推廣的問題主要可以總結為以下幾點。第一，我國尚沒對3D打印行業(yè)建立統(tǒng)一的共性標準。由于使用3D打印技術制造產(chǎn)品的特點為小批量，個性化，這就凸顯行業(yè)共性標準的決定性意義。而國內目前整個行業(yè)尚處于一個整合度較低，比較無序的階段。這大大制約了3D打印在國內的大規(guī)模商業(yè)化進程；第二，3D打印原材料供給不足已成為制約其在我國發(fā)展的障礙之一。由于增材制造技術的特殊性，耗材在整個制造過程中起到了決定性的作用。而我國3D打印耗材主要依賴于國外進口，尤其是金屬材料。過高的材料成本可能成為阻礙發(fā)展的原因之一；國內機械制造產(chǎn)業(yè)鏈相對比較成熟，偏低的傳統(tǒng)制造成本，會大大降低3D打印技術的性價比。在一定程度上削弱市場對此技術的重視程度。

　　雖然目前我國3D打印在產(chǎn)業(yè)化的道路上稍落后于世界其他發(fā)達國家，但是在增材制造技術的研發(fā)上，我國并沒有遜色于其他國家，甚至在某些領域還處于世界領先地位。特別是在利用選擇性激光燒結(SLS)技術制造大型零部件這一技術上，我國更是走在3D打印技術發(fā)展最為成熟的美國之前，領先于全球。

　　王華明教授所帶領的科研團隊，憑借“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成型技術”獲得“2012年度國家技術發(fā)明一等獎”。該項技術已成功應用于我國第二款自主設計制造的國產(chǎn)大型客機C919的零部件制造上。僅需55天便可以在實驗室中打造出C919機頭的四個主風檔窗框。若向國外公司定制，則需至少兩年以上時間，且成本也會相應增加許多。并且以此項技術所打印出的欽合金零部件很可能大規(guī)模應用于我國第四代戰(zhàn)斗機之上。可見，今后3D打印在國內市場的發(fā)展空間將十分龐大。

　　史玉升教授所帶領的科研團隊是我國較早取得3D打印技術進步成就的團隊。其在2001年憑借“選擇性激光燒結(SLS)”技術，榮獲國家科技進步二等獎。并且以“基于粉末尿的激光燒結立體打印”技術，獲得了2011年國家技術發(fā)明二等獎。其團隊打造的1.2米X1.2米工作面的世界最大“立體打印機”入選兩院院士評選的“2011年中國十大科技進展新聞”。