3D打印技术的市场应用及发展前景分析

3D打印技术的市场应用及发展前景分析

作者：孙建明童泽平殷志平

来源：《现代商贸工业》2014年第18期

摘要：被称为“第三次工业革命重要标志之一”的一项新兴打印技术——3D打印技术越来越多的走入到了人们的生活当中。3D打印技术的问世，是一项具有工业革命意义的高新制造技术，同时也代表了世界制业最新发展趋势。为此，拟从3D打印技术的国内外发展现状入手，通过分析3D打印技术的市场应用及所存在的问题，研究我国3D打印的发展前景，为我国的3D打印产业的长远发展出谋划策。

关键词：

3D打印技术；市场应用；发展前景

中图分类号：

F27

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）18-0081-02

1 引言

当前，新一轮的数字化制造浪潮已在世界各国悄然兴起，随着发达国家制造业竞争力的持续下滑，“智能机器人、人工智能、3D打印”将成为实现数字化制造的关键技术。英国《经济学人》杂志曾经在2012年4月份发表了一个封面故事《第三次工业革命》，这个故事在论述数字技术给我们的世界带来变革的同时，特别的提到了3D打印技术会因为对传统工业制造规模效应的冲击将得到非常广阔的发展空间。作为第三场产业革命的标志之一，3D打印技术已在全球制造领域产生了重要影响。该技术已经不是研究员、科学家的专用技术，3D打印机甚至在一些欧美发达国家的应用也相当普遍。它已经从实验室和工厂逐渐走进学校和家庭。3D 打印的服装已频频出现在全球各大时装展上，3D打印的曲奇和糕点已成为许多家庭餐桌上颇受欢迎的小点心，就连3D打印的个性家具也受到年轻人的喜爱，在自行车和汽车等交通工具的设计中也日益呈现3D打印元素。从小朋友的定制玩具，到父母的立体婚纱照，再到爷爷奶奶的义齿，3D打印能使家庭中的每个成员都感到惊喜并从中获益。3D打印技术逐渐从打印物体外包造型过渡到打印物体的内部构成，最终发展到打印物体的高级功能和行为阶段。总而言之，3D打印技术在世界上的发展速度已经开始加速。

2 3D打印技术的市场应用现状

经过多年的发展，3D打印技术已初步形成了一套体系，同时该技术可应用的领域也逐渐扩大，已涵盖产品设计、模具设计与制造、材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等各个领域，前景远大。显然，只有不断提高3D打印技术的应用水平，才能持续推动3D技术的发展。3D打印技术的实际应用主要集中在以下几个方面。

2.1 产品设计领域

在新产品造型设计过程中，应用3D打印技术能快速、直接、准确地将设计者的思想转化为具有一定功能的实物样件，缩短了工业产品的设计开发周期和降低了开发成本。该技术建立了一种全新的产品开发模式。

2.2 建筑设计领域

传统的建筑模型设计制作模式已难以满足现代化的高端设计要求，借助打印技术强大的优势和无可比拟的逼真效果，现今大多设计机构在大型设施或大型场馆设计中采用3D打印技术先期构建精准的建筑模型来进行效果测试。

2.3 模具制造领域

传统的玩具模具制造耗时长，制作成本高，3D打印技术在降低生产成本的同时也大大缩减了开发周期，提高了生产效率。3D打印技术在模具制造方面采用直接制模和间接制模两种，前者是指利用3D打印技术直接堆积模具，后者是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。

2.4 机械制造和家电制造领域

3D打印技术在机械制造领域内主要用于单件制造和小批量金属零件的制造，具有成本低和周期短的优势。在家电行业，许多大型家电企业，如江苏的春兰、小天鹅，广东的美的、华宝、科龙，青岛的海尔等，在3D打印技术的普及与应用上都走在了国内前列，这些企业率先采用3D打印技术开发新产品，成效显著。

2.5 生物医学领域

近年来，随着人们对3D打印技术在生物医学研究领域应用研究的增多，利用3D打印技术制作人体器官模型，进行医疗模型和体外医疗器械制造，个性化和永久化的组织工程植入等，应用前景极为广泛。

此外，在文化艺术、美学教育、航空航天等众多领域，3D打印技术都展示了其广阔的市场应用前景。

3 3D打印技术的市场发展瓶颈

当前，我国3D打印产业尚处于起步阶段，市场发展缓慢，虽然取得了一些进展，但与发达国家相比，我国对这项技术显然还不够重视。一是由于尚无主导的技术标准、缺乏产学研一体化机构，技术研发和推广应用基本处于无序状态；二是由于当前3D打印的产业规模化程度低，尚未形成有效产业链，产业整合度低；三是有效的市场机制还未建立，主要依赖国家项目资助进行技术研究，企业的主体作用还未体现；四是缺乏社会的大力推广，3D打印相关课程尚未列入机械制造、材料工程等学科的教学课程体系，企业对3D打印技术的发展趋势认识不到位导致整个产业需求不足。

无疑，3D打印技术的出现，给人类带来了一种全新的生产方式和生活理念，对传统工业整体格局和规模化生产方式将是一种极大的挑战。然而，不容乐观的是，目前3D打印技术不得不面临打印材料、打印成本、规模经济等多方面的瓶颈，并且在短期内较难解决。

首先，关于打印材料，由于耗材对3D打印技术的应用和发展起着至关重要的作用，当前应用于3D打印的耗材及其有限，市场上常用的耗材包括PLA（生物降解塑料聚乳酸）、ABS 树脂、橡胶、石膏、塑料、可粘结的粉末颗粒等，以及少量价格高昂的进口材料。并且，多数耗材主要应用于家电制造、玩具等轻工业民用产品领域，在汽车、航空等领域应用还较少，尽管有部分金属材料应用，但是离规模化大批量生产尚有相当大的距离。

其次，关于打印成本，由于打印的设备成本偏高，导致3D打印成本总体成本居高不下，单个产品的制造成本依然处于较高水平。使用3D打印机制造产品，缺乏规模经济，使得单间产品的打印成本远远高出规模制造成本。一方面前期投资成本大，另一方面资本回报率却并不乐观，因此大规模的资金投入还未形成。此外，3D打印速度偏慢，对于一件较为复杂的产品，花费时间可能是好几天甚至几个月。

而关于规模经济方面，由于受传统格局的制约，3D打印的推广进展缓慢。众所周知，传统制造业之所以能实现规模化大生产得益于生产过程的可重复与标准化制造，相比之下，3D 打印更倾向于个性化与定制化，普通个人或企业的个性化与定制化需求显然难以满足规模化要求。

此外，3D打印技术还存在研发技术落后、产业的统筹规划不到位、知识产权保护有待完善及消费者市场有待开拓等多方面的的限制。从整个产业的角度来看，由于缺少大型龙头企业的示范作用，加之政府尚未出台有针对性的扶植措施，3D打印的整体产业体量还处于较低层次，离成熟的产业化运作还有相当大的差距。

4 3D打印技术的市场发展前景分析

随着3D打印机的普及，其应用领域也在不断扩展和延伸。据预测，2016年，中国有望超越美国成为全球最大的3D打印市场。3D打印也将促进中国企业提升国际市场上的竞争力并缩短与世界先进水平的差距。