3D打印未来发展以及市场空间

　  根据2013版的Wohlers显示，2013年全球3D打印市场规模约40亿美元，2012年全球3D打印产业整体的销售规模达到22.04亿美元。2010-2012年三年的年复合增长率达27%。该机构预计2017年则将进一步上升至50亿美元，并且此后整个市场将维持近20%增长率。预计至2021年，3D打印市场规模将达到近110亿美元。

     2013年我国产值20亿元。世界3D打印技术产业联盟秘书长、中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军表示：现在还是3D打印技术的起步阶段、产业化的初级阶段。未来3-5年将是3D打印技术最为关键的发展机遇期，如果推进顺利，2014年同比翻一番没有大问题，而2015年则有望达到80-100亿，到2016年产值将达百亿元人民币。

　  3D打印在各类应用领域中的发展前景

　  增材制造工艺在材料的利用率上有着明显的优势。2012年3D打印技术三个领域内应用最为普遍：分别为消费品和电子占21.8%，交通设备占18.6%，医疗占16.4%。

　  在个人应用领域虽然起步较工业领域稍晚，但是增长势头凶猛。据统计，2011年全球个人3D打印设备销售量为23265台，增长率高达200%。虽然2012年的增长率为46.3%，但就整体而言，近些年3D打印技术在个人应用领域的发展还是十分迅猛的。

　  航空航天领域：最具发展前景领域之一

　  由3D打印制造出来的金属零件完全符合航空航天领域对于未来器械设备制造的要求。1）“轻量化”和“高强度”一直是航空航天设备制造和研发的主要目标。3D打印技术所制造出来的零件能够很好的迎合这两个要求，如由激光快速成型技术打造的一次成型钛合金的承力能力比普通锻造、焊接强上近30%；2）由于航空航天设备所需要的零部件往往都是一些需要单件定制的小部件，如果运用传统工艺制作势必会存在制作周期过长，且成本过高的问题。而3D打印技术低成本快速成型的特点则能很好地弥补这一问题；3）传统技术在生产零件过程中会造成许多不必要的损耗，对于复杂产品，夸张的时候原材料利用率仅有不到10%。而3D打印所特有的增材制造技术则能很好的利用原材料，利用率高达90%。

　  举例而言，我国第二款自主设计的国产大型客机C919制作飞机零部件是3D打印应用于航空航天领域的典型案例之一。主要制造的飞机零件是中央翼缘条，其规格为长约3米，重量达到196Kg，工序耗时在一个月以内。若通过传统工艺制造，国内制造能力尚无法满足，向国外采购会增加成本。

　  截止至2012年11月，C919的订单数已达到380架，客机的首飞时间定于2015年，预计届时3D打印飞机零部件订单数量将会出现一波高峰。而C919客机仅仅只是一个开始，未来3D打印将会被广泛应用于航空航天领域。整个市场的增长空间将不可限量。

　  军工领域：军备需求增长明确

　  据外媒报道称，3D打印技术将会被应用于我国新一代高性能新型战斗机之中，如首款航母舰载机歼-15、多用途战机歼-16、第五代重型战斗机歼-20等。两会期间，歼-15总设计师孙聪透露，钛合金和M100钢的3D打印技术，已被广泛用于歼-15的主承力部分，包括整个前起落架。目前我国前三代战斗机保有量约为2000架，未来几年我国战斗机更新换代的步伐会随着科技的进步而不断加快。如果3D打印技术在第四代战斗机上的成功应用，势必会使得3D打印钛合金的需求量出现“井喷”的现象。

　  2014年国防支出预算将增加12.2%，升至8082.3亿元。我国国防支出预算首次突破8000亿元人民币。近四年来国防支出预算的增幅均在10%以上，而此次12.2%的增幅也是连降三年后首次回升。国防开支的不断上升预示着军工领域可分的“蛋糕”在不断做大。现代化部队是我国军队建设目标之一，3D打印技术的应用符合提高军队设备高科技含量的要求。增材制造产品本身耗材少，质量轻，损耗少的特点不仅仅可以应用于战斗机的制造，还能满足军工领域其他设备制造的需要。今后在这一领域需求量将会出现大幅的提升。

　  医疗领域：新兴领域成为中坚力量

　  医疗领域已然成为3D打印应用最多的领域之一，2012年产能占据全球产值的16.4%。且大部分应用都集中在假肢制造、牙齿矫正与修复等方面。利用3D打印能够完美地复制人体结构构造，贴合人体工学。现如今在欧洲，使用3D打印制造钛合金人体骨骼的成功案例就有3万多例。

　  随着科技的不断进步，将3D打印应用于组织器官移植的技术也不单单只停留在理论层面。2013年5月，美国俄亥俄州一名六周大男婴患有支气管软化，病情危重。医生利用3D打印机，制作了一个夹板，在婴儿的气道中开辟了一个通道。男婴最终成功维持呼吸，幸免于难。这是医学史上首宗3D打印器官成功移植的案例。

　  根据美国器官共享网络（UNOS）统计数据，美国等待器官移植的患者人数在逐年增加。截止至2014年4月10日，美国在等待器官移植手术的病患共计78000余人。

　  今后这将是一个需求量极大的市场。而由于符合要求的器官捐献数量不足，以及术后可能产生的严重排斥性问题，传统医疗手段已然无法满足现在需要器官移植病患的要求。因此，今后3D打印在这一领域的应用将会非常可观的。

　  金属3D打印发展前景无可限量

　  金属材料由于其高硬度，耐高温等得天独厚的特性，其作为3D打印原材料的发展空间将会是巨大的。相较于PVC、陶瓷等材料金属3D打印所制造出来的产品可以在更多的领域得到应用，如航天航空、汽车制造、军工等。产业链下游需求面更加宽广，使得金属零部件的3D打印技术在未来的发展前景更加被业界所看好。

　  当然，金属3D打印在现阶段仍然会遇到一定的技术难题。因为金属的熔点相对较高，所以在成品制造的过程中会有多种物理过程（如金属固液形态的转变），热传导和表面扩散等。为了解决这一系列问题，需要多种制造参数配合。相较于其他材料的3D打印技术，金属零部件快速成型技术应当是最为复杂的。因此，随着科技的逐步成熟，金属3D打印技术进步的空间将会是非常巨大的。

　  根据WohlersAssociates统计显示，2012年售价在5000美元以上的工业级3D打印设备中，按销售额划分，占据市场前三位的分别是光固化31%，FDM材料挤出22%，粉末床熔化21%。

　  从另一项统计数据分析中，能够更加直观的反映未来3D打印市场的发展走向。从3D打印服务商最想购买的设备来看，以金属粉末作为主要耗材的粉末床熔化设备的需求量超过了整体的一半以上。由此可见，能够处理难以加工的金属材料，符合更广泛市场应用的金属3D打印技术更加受到市场的青睐。

　 3D打印在我国的发展前景

　  目前，我国3D打印技术尚处于初期发展阶段。与增材制造技术发展最为领先的美国尚有一定的差距。

　  影响我国3D打印进一步产业化推广的问题主要可以总结为以下几点。第一，我国尚没对3D打印行业建立统一的共性标准。由于使用3D打印技术制造产品的特点为小批量，个性化，这就凸显行业共性标准的决定性意义。而国内目前整个行业尚处于一个整合度较低，比较无序的阶段。这大大制约了3D打印在国内的大规模商业化进程；第二，3D打印原材料供给不足已成为制约其在我国发展的障碍之一。由于增材制造技术的特殊性，耗材在整个制造过程中起到了决定性的作用。而我国3D打印耗材主要依赖于国外进口，尤其是金属材料。过高的材料成本可能成为阻碍发展的原因之一；国内机械制造产业链相对比较成熟，偏低的传统制造成本，会大大降低3D打印技术的性价比。在一定程度上削弱市场对此技术的重视程度。

　  虽然目前我国3D打印在产业化的道路上稍落后于世界其他发达国家，但是在增材制造技术的研发上，我国并没有逊色于其他国家，甚至在某些领域还处于世界领先地位。特别是在利用选择性激光烧结（SLS）技术制造大型零部件这一技术上，我国更是走在3D打印技术发展最为成熟的美国之前，领先于全球。

　  王华明教授所带领的科研团队，凭借“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成型技术”获得“2012年度国家技术发明一等奖”。该项技术已成功应用于我国第二款自主设计制造的国产大型客机C919的零部件制造上。仅需55天便可以在实验室中打造出C919机头的四个主风挡窗框。若向国外公司定制，则需至少两年以上时间，且成本也会相应增加许多。并且以此项技术所打印出的钛合金零部件很可能大规模应用于我国第四代战斗机之上。可见，今后3D打印在国内市场的发展空间将十分庞大。

　   史玉升教授所带领的科研团队是我国较早取得3D打印技术进步成就的团队。其在2001年凭借“选择性激光烧结（SLS）”技术，荣获国家科技进步二等奖。并且以“基于粉末床的激光烧结立体打印”技术，获得了2011年国家技术发明二等奖。其团队打造的1.2米×1.2米工作面的世界最大“立体打印机”入选两院院士评选的“2011年中国十大科技进展新闻”

　   国内许多企业也致力于3D打印设备的研发与制造之中。如陕西恒通于1997年研制并销售国内第一台光固化快速成型机，且如今公司已经推出售价不到7000元的个人3D打印机；北京隆源在公司设立当年便成功研制了中国第一台SLS技术的快速成型设备；盈普光电于2007年成功研制出国内首台直接制造塑胶零件的激光烧结成型3D打印系统。

　  3D打印产业的发展自然也离不开政府的大力支持。国家领导人对于将3D打印设为国家重大科技项目建议作出重要批示。科技部也将3D打印编入《国家高技术研究发展计划（863计划）》、《国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》。不仅如此，各地方政府也于2013年提出了对于支持3D打印发展的各项规划与政策。