3D打印未来前景预测

3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

目前，我国3D打印产业尚处于发展初期，发展初期的3D打印产业链主要包括最初的原材料处理、设备制造到最后的打印应用与服务。目前，国内从事增材制造材料生产的代表企业有银禧科技(塑料)、瑞熙钛业(钛及钛合金)、铂力特(金属)、飞而康(金属)、华曙高科(尼龙和金属)、联泰科技(树脂)、极光尔沃(PLA)、闪铸科技(ABS和PLA)、金石三维(光敏树脂和ABS)、盈普(高分子粉体)、中瑞科技(树脂、金属、尼龙、陶瓷、覆膜砂等)、迅实科技(光敏树脂和光固化蜡)、长朗科技(热塑性塑料)等。

虽然中国的3D打印产业有国家政策支持而发展较快，但实际上产业化仍处于起步阶段。中国内3D打印应用仍主要停留在科研阶段，并未实现在工业及个人消费领域大规模推广。中国3D打印市场的发展布局也呈现地域不平衡的趋势。自2000年中国开始涉足3D打印领域，历经十余年产业的积累，中国3D打印产业如今逐渐形成了以沿海城市为首的华东3D打印产业发展中心，以京津为代表的华北3D打印产业发展中心和以广东为代表的华南3D打印产业发展中心，以及华中、西南、东北、西北等零散发展区域。其中，华东、华北两大发展中心占据国内60%的市场份额，而以京津为代表的华北发展中心近年呈现领跑趋势，未来或将主导中国3D打印市场。近年来，我国3D打印市场应用程度不断深化，在航空航天汽车、船舶、核工业、模具等领域均得到了越来越广泛的应用。2017-2019年，我国3D打印产业规模逐年增加，增加速度要略快于全球整体增速，以至于我国3D打印产业占全球的比重在不断增加。跟据相关数据，2019年，中国3D打印产业规模约为157.5亿元，较2018年增加31.1%。

据中研普华研究院报告《2021-2025年中国3D打印行业全景调研与发展战略研究报告》数据显示

全球3D打印产业发展状况分析

第一节 全球3D打印发展状况

一、全球3D打印发展现状

3D打印技术最早可以追溯到1976年喷墨打印机的发明。20世纪80年代以后，3D打印行业受到国内外的广泛关注，各种3D打印技术也在多个行业应用并发展。目前已覆盖了制造、医疗、教育、航空航天、军事等多个领域。2019年，全球3D打印产业规模达119.56亿美元，增长率为29.9%，同比增长增加4.5%。

2019年美国产业规模占全球比重40.4%，德国仅次于美国，中国位居第三。作为3D打印起步较晚的中国，近几年，抓紧自主创新和研发，虽然和国外的技术还有一定差距，但也一步步朝着精细化和专业发展。当然，国内巨大的市场潜能，也吸引了不少国外3D打印行业巨头的目光和投资，进一步推动了中国3D打印产业的发展。

二、全球3D打印行业市场规模

图表：2017-2019年全球3D打印市场规模(单位：亿美元)

数据来源：中研普华产业研究院

根据相关数据，2019年，全球3D打印产业规模达119.56亿美元，增长率为29.9%，同比增长增加4.5%。

三、全球3D打印竞争结构

全球3D打印产业已基本形成了美、欧等发达国家和地区主导，亚洲国家和地区后起追赶的发展态势。美国率先将3D打印产业上升到国家战略发展高度，引领技术创新和产业化。欧盟及成员国注重发展金属3D打印技术，产业发展和技术应用走在世界前列。俄罗斯凭借在激光领域的技术优势，积极发展激光3D打印技术研究和应用。日本全力振兴3D打印产业，借助3D打印技术重塑制造业国际竞争力。

图表：全球3D打印产业区域分布情况(单位：%)

数据来源：中研普华产业研究院

四、全球3D打印发展瓶颈

3D打印无需开模、一体成型、生产周期短，特别适用于生产及快速交付结构复杂产品、小批量产品，因此被广泛用于原型制作、定制生产以及复杂零部件制造等领域。不过，3D打印也存在明显短板：3D打印机售价高、产品制作时间长，不具备规模经济性，大批量产品的生产成本明显高于传统加工方式;打印材料价格较高，种类非常有限，材料强度、加工精度等方面与传统精密加工方式仍存差距。总体来看，3D打印与传统制造工艺各有千秋，二者不是替代关系，未来应在各自擅长的领域发挥作用。

五、全球3D打印前景预测

3D打印被视为引领新一轮科技革命和产业变革的核心技术之一，发展前景广阔。随着经济发展和生活水平提高，消费者更加追求个性化的需求，3D打印将与机器人、人工智能等技术一起，提高制造业生产线的柔性化程度，以更低成本生产定制产品，推动制造业生产方式由大规模生产向个性化定制转变。同时，凭借节约仓储和物流成本、快速响应本地市场的优势，3D打印将推动制造业向本地制造模式发展。

此外，3D打印教育深入推广将会推动创客运动的兴起，家庭打印机、小型3D打印店更加普及，人们将能够制造自己设计的产品。未来，随着3D打印机、材料和后处理技术的发展，3D打印的应用领域将不断扩大。

第二节 美国3D打印产业发展经验与启示

一、美国3D打印产业发展现状

打印技术方面：硅谷一家创新公司开发出一种全新的“连续液界面生产工艺”，通过操纵光和氧气将液体媒介中的物体融合在一起，构造出物体的3D模型，不仅能让3D打印速度提高25到100倍，而且能制造出其他方法无法获得的结构;普渡大学科研人员利用喷墨打印技术制造出液体合金设备，能打印用于一切弹性材料和纤维上的柔性可伸展导体;密歇根理工大学研发出一种小型设备，通过在“生物墨水”中添加石墨烯，打印出人工神经组织;哈佛大学研制出一种新型多材料打印头，能混合并打印浓缩、有粘弹性的“墨水”材料，不仅能控制几何形状，还能在运行中改变材料成分;麻省理工学院研制出一种称为“多种制造系统”的新型3D打印机，能一次使用10种不同材料，打印分辨率达40微米级，该校还通过3D打印技术造出精美绝伦且用途更广的玻璃。

打印产品方面：FDA首次批准美国Aprecia制药公司利用3D打印技术生产癫痫病药物(SPRITAM)，向个性化定制药物迈出了重要一步;通用电气公司3D打印出一台可点火运行的小型喷气发动机，长30厘米、高20厘米，在通油测试时每分钟转速可达33000转;海伦·德沃斯儿童医院首次将两种常见的成像技术(CT和3D经食道超声心动图)成功地结合在一起，打印出更精确的3D心脏模型;加州大学圣地亚哥分校利用新的3D打印技术，开发出能够在液体中游泳并具有多种用途的微型机器人;一名机械工程专业的学生用3D打印技术成功设计和制造出世界上第一把能自动装填的3D打印左轮手枪。

光电子制造技术方面：美国科学家利用迄今最纤薄(仅为三个原子厚)的钨基半导体作为发光“增益材料”，制造出一种新型纳米激光器;伊利诺伊大学香槟分校通过结合3D全息光刻和2D光刻技术，制造出一种适用于大规模集成电路的高性能3D微电池(只有指尖大小);斯坦福大学首次通过拉伸二硫化钼的晶体点阵，“扯”出能隙可以变化的半导体，为制造高性能传感器和太阳能电池等奠定了基础;IBM研制出首个制程为7纳米的测试芯片，厚度仅为头发丝的万分之一，计算能力为当前最强芯片的4倍，突破了半导体行业的瓶颈;美国科学家将石墨烯和氮化硼纳米管结合，研制成全新的混合数字开关，可作为电子产品中控制电流的基本元件。

此外，美国科学家还研制出全球首款全彩色柔性薄膜反射显示屏，其通过外部施加的电压来改变自身的颜色，不需要光源，相反它会反射周围的环境光为其所用;波音公司于2012年提出的一项用于飞机的激光动力推进系统专利于2015年7月获批，该技术能在放射性燃料上点燃高能激光，或能用来推动火箭、导弹和航天器等。

2017年3月3日，《美国3D打印标准化路线图》最终版已经发布，标准化对行业的健康发展起到积极作用，不仅仅是可以润滑上下游产业链的沟通，还可以启示企业如何错位竞争。美国增材制造创新中心(America Makes)在积极的加速增材制造的技术发展与应用转化。这方面他们通过将整个行业的生态圈，从上游到中游，下游以及用户端邀请在一起切磋需求与短板，可以说市场需求是制定各项标准与政策的基础。

来源：中研普华