3D打印行业调研报告

3D打印行业调研报告

目录

一、3D打印介绍............................................................ 错误!未定义书签。

二、3Ｄ打印机工作原理和打印技术ﻩ错误!未定义书签。

1. 工作原理ﻩ错误!未定义书签。

２. 3D打印技术 ...................................................... 错误!未定义书签。

三、３D打印机优势及其用途 ..................................... 错误!未定义书签。

四、3D打印机市场 ....................................................... 错误!未定义书签。

五、3D打印机生产厂商ﻩ错误!未定义书签。

六、3D打印行业存在的问题 ....................................... 错误!未定义书签。

１．可供选择的耗材过少，打印产品用途单一.错误!未定义书签。

２．成本居高不下ﻩ错误!未定义书签。

3．效率低下,打印时间过长ﻩ错误!未定义书签。

七、３Ｄ打印行业主要商业模式ﻩ错误!未定义书签。

八、总结ﻩ错误!未定义书签。

ﻬ摘要：

本小组通过网络调研、实地调查等方式对３D打印行业进行了调研,现形成该报告，主要内容包括3D打印机基本情况、工作原理、打印技术、产品用途、市场前

景、国内外3Ｄ打印机厂商、行业瓶颈、主要商业模式等内容。

一、3Ｄ打印介绍

3Ｄ打印又称快速成形技术。诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种高新制造技术，它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以直接将设计思想转变成现实原型。基本原理是“分层制造，逐层叠加”。

图１－1杭州铭展生产的桌面级3D打印机图1-2 杭州铭展桌面级３Ｄ打印机打印的模型

二、3D打印机工作原理和打印技术

1. 工作原理

3D打印机可以根据零件的形状，每次制作一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把他们逐层的“粘”起来。当然整个过程是在电脑控制下，由3Ｄ打印机系统完成的。不同公司制造的３D打印机所用的成型材料一般不同,系统的工作原理也有所区别,但其基本原理都是一样的,也就是前面所说的“分层制造，逐层叠加”。3Ｄ打印机工作的过程可以打一个形象的比喻:例如要制作一个塑料材质的苹果，首先我们需要的就是在电脑上做出一个3D的苹果模型文件,然后在打印机里面放入原料材质,接着就可以开始打印了。打印系统在控制的时候会从这个苹果3D模型底部开始切成很多片,也就是上面说到的截面,一般最先开始制作的是底面的那一层，这时，系统会控制激光器在这一层截面的范围烧结原料(或挤出原料，这根据打印机的不同而有所差别），这一层做好就做上一层,直到整个苹果被“打印”出来。

２. ３D打印技术

从上世纪80年代3D打印诞生之后到如今，已经有十几种不同的打印技术，其中比较成熟的有“立体光固化成型法”、“选择性激光烧结法”、“分层实体制造法”等。

2.1 立体光固化成型法(SLA)

用特定的激光聚焦到光固化材料的表面，使之由点到线再由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业,这样层层堆叠构成一个三维的实体。该技术是最早实用化的快速成型技术，一般采用的原料为液态光敏树脂。这项技术主要用于制造多种模具、模型等。该技术成形速度快,精度较高，但是由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。

优势：该技术是最早出现的快速成形制造工艺,成熟度高,经过时间的检验。加工速度快,产品生产周期短，无需切削工具或模具

缺陷：造价昂贵,维护成本过高，该系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求高。产品多为树脂类，强度,耐热性有限，不利于长期保存。软件系统操作复杂,入门门槛较高。

总结:立体光固化成形法的发展趋势是高速化，节能环保与微型化。

2．2 选择性激光烧结（SLS)

该技术最早由美国德克萨斯大学奥斯汀分校提出，1９9２年美国DＴM公司推出该技术的商业化生产设备，几十年来奥斯汀分校和DＴM公司在ＳLＳ领域做了大量的研究工作，同时，德国的EOＳ公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备。国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作,如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学等。

选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环，直到三维零件成型。

总结：金属粉末SLS技术是近年来人们研究的一个热点。实现使用高熔点金属直接烧结成型零件,对用传统切削加工方法难以制造出的高强度零件,对快速成型技术更广泛的应用具有特别重要的意义。据研究人员介绍，该技术今后的发展方向应该是单元体系金属零件烧结，多元合金材料零件的烧结成型等。

2．3 分层实体制造法（LＯＭ）

LOM又称层叠成形,它以片材为原材料，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热溶胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓,切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。LOM常用材料是纸，金属箔，塑料膜,陶瓷膜等。

ＬOM的技术特点是工作可靠，成本低。缺点是不能制造中空构建。

成形材料:涂敷有热敏胶的纤维纸。

主要用途:快速制造新产品样件、模型等。

三、3D打印机优势及其用途

3Ｄ打印行业最早应用于工业领域,随着技术的发展，适用的制造领域范围

不断扩大。近些年来，市场规模保持着较快的增速。从3Ｄ打印现有的技术优

势和自身局限,以及未来的发展方向来看,这一技术在医疗、航空航天、消费电子

和汽车行业的发展前景较为广阔。现阶段，除了医疗领域之外,3Ｄ打印技术对

其他行业的贡献主要集中在产品设计和模具开发两个方面，随着技术的不断完

善,这一技术的应用将会向行业的其他环节渗透。

同时，随着“创客”潮流的风靡，近些年来,３D打印设备在个人消费市场的

需求急速膨胀。由于个人制造没有传统工业技术标准的约束,我们判断,未来仍将

保持相对较快的发展速度，存在巨大的市场潜在需求。

随着技术的不断发展,３D打印已经逐步应用于制造业的各个领域。从近10

年3D打印设备下游应用行业的分布来看，个人消费品（以电子行业为主)和交

通运输设备占据主要份额;同时，医疗方面的占比在持续提升。而3D打印设备

在航空航天领域的应用也稳中有升。

从具体用途来看,3D打印技术的应用主要集中在模具、工具加工（主要是

产品设计中的样件制造）和功能性设计模型上。同时，近些年来,使用3Ｄ打印

设备进行直接部件制造的比例，从最初的几乎为零,开始逐渐跃升。

3D打印最突出的优点是无需模具就能够成型,也不需要机械加工，就能直

接从设计好的三维图形数据中打印出任何形状的物体。而传统的制造工艺最核

心的一个环节就是要建模，很多高端产品能够设计出来,最大的困难是生产不出

来。因此，3D打印意义的核心一是传统生产方式不能生产制造的个性化、复杂

高难度产品,通过3D打印技术都能够直接制造;二是虽然传统方式能够生产制