什么是3D打印技术？2019年3D打印技术发展现状及趋势未来5年中国3D打印产业发展前景预测--手机中研网

什么是3D打印技术？2019年3D打印技术发展现状及趋势未来5年中国3D打印产业发展前景预测

WuYaNan2019/7/2

什么是3D打印技术？2019年3D打印技术发展现状及趋势未来5年中国3D打印产业发展前景预测

日前，Nervous System设计工作室最近创作出一款神奇的裙子，它可以像正常裙子一样摆动的3D打印裙。制作它的计算系统被称为Kinematics，是将折纸工艺结合3D打印与推动技术的成果。

那么，这件3D打印的裙子是怎么做出来的呢？

和普通服装制作方法不同，Kinematics制作的服装首先需要在CAD软件中进行三维设计。它根据运动学模型将衣服分解为大小不一的三角形。设计师可以控制这些三角元素的尺寸、位置，并且可以通过javascript的脚本计算出服装运动的仿真图像。

一旦设计师满意，系统将根据这些参数数据分析出每个片体的尺寸并将其传输到3D打印设备中进行制作，这个过程中可以节省85%的体积和材料。

3D打印技术如此强大，那么什么是3D打印技术呢？2019年3D打印技术发展现状及趋势如何？

什么是3D打印技术?

3D打印技术又称三维打印技术，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。

3D打印技术出现在上世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这一技术如今在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。

3D打印属于快速成形技术的一种，它是一种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，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术(即“积层造形法”)。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件，意味着“3D打印”这项技术的普及。

3D打印技术通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。该技术珠宝，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。

优点介绍

三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作，桌面打印机可以打印出小物品，而且，人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子里;而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大物品，则需要更大的打印机和更大的放置空间。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。

与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降低了成本;大幅减少了材料浪费;而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器;另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。

3D打印历史

·1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。

·1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。

·1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。

·2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

·2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。

·3D打印图片2011年6月6日，发布了全球第一款3D打印的比基尼。

·2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。

·2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。

·2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。

·2013年10月，全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。

·2013年11月，美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”(SolidConcepts)设计制造出3D打印金属手枪。

·2017年1月16日，科技公司Bellus 3D可完整拍下高分辨率的人脸3D照片，这些照片进行3D打印出的面具与真正的人脸。

·2017年4月7日，德国运动品牌阿迪达斯(adidas)推出了全球首款鞋底3D打印制成的运动鞋，计划2018年开始批量生产，以应对快速变化的时尚潮流，生产更多定制产品。

2019年3D打印技术发展现状及趋势前景分析

由于我国近年才引入3D打印技术，与国外相比差距非常大，目前全球已经发展至金属3D打印、高分子3D打印、陶瓷3D打印以及生物3D打印技术，我国则主要在层压、激光灯。不过近年来我国生物3D打印技术不断获得突破，推进了3D打印医疗器械、人工组织器官的临床转化进程。

3D打印设备主要分为桌面级和工业级两种。桌面级是3D打印技术的初级阶段和入门阶段，能够很直观地阐述3D打印技术的工艺原理。工业级的3D打印机主要分为快速原型制造和直接产品制造两种。两者在打印精度、速度、尺寸等各方面都有不同，其中，打印支撑和打印实体可分参数打印的设计是区分工业机和桌面机的最重要标志。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

市场规模不断扩大工业级产品潜力较大

我国3D打印从1988年发展至今，呈现出不断深化、不断扩大应用的态势。2015-2017年的3年间，中国3D打印产业规模实现了翻倍增长，年均增速超过25%。2017年，中国3D打印领域相关企业超过500家，产业规模已达100亿元，增速略微放缓至25%左右，但仍高于全球4个百分点。2018年上半年，中国3D打印产业维持25%以上增速，2018年整体规模有望达到18.3亿美元。

3D打印应用领域广泛，其在下游应用行业和具体用途领域的分布反映了这一技术具有的优势和特点，同时也反映了这一技术的局限和在发展过程中尚需完善的地方。3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。目前，应用领域排名前三的是工业机械、航空航天和汽车，分别占市场份额的20.0%、16.6%和13.8%。

从3D打印机类型来看，2017年，国内桌面3D打印机出货量增长27%，其中约95%是个人或桌面打印机，工业级3D打印机出货量虽只增加了5%。但从销售收入来看，工业级3D打印机占总收入的80%。所以，虽然消费级设备支撑了出货量，但工业级设备支撑了整个行业的销售收入，未来工业级3D打印设备是行业收入增长的主力军。

品牌繁杂国际品牌占较大份额

近几年来，我国3D打印市场呈现出稳中向好的态势。因此，越来越多的企业想要分这块大蛋糕，纷纷进入该领域，目前中国所有3D打印相关企业中，约有46.9%是2016年以后进入3D打印市场的。当前中国市场的主流设备品牌包括联泰、EOS、华曙、铂力特、3D Systems、GE、Stratasys、惠普等，多为国外品牌。

以环渤海、长三角、珠三角为核心的空间发展格局已形成

从区域分布来看，我国3D打印产业集聚态势明显，目前已基本形成以环渤海、长三角、珠三角为核心，以中西部部分地区为纽带的产业空间发展格局。

其中，北京、浙江、陕西、湖北、广东等省份产业发展较快。目前，北京市从事3D打印技术研发、生产与服务的企业达70家以上，2017年实现销售收入约6亿元。广东省从事3D业务的企业超过400家，实现产值超过30亿元。陕西省从事3D研发生产企业超过70家，2017年营业收入达5亿多元。

技术不断进步高校研发力较强

我国3D打印技术与国外相比虽仍有较大差距，但随着产业的兴起，我国以高校科研机构为主的3D技术研究不断取得进步。2017年中国3D打印相关专利申请量达到7402件，其中华南理工大学、西安交通大学分别排名第一第二名。技术的进步让我国3D打印方案不断落地，2019年1月11日，中国第一座使用3D打印技术制作的高分子材料观景桥正式亮相。未来，“3D打印+”生态圈将会越来越完善。

资本市场逐渐趋向理性

近年来，随着市场监管趋严、行业去伪存真加速，以及一系列风险事件的发生，3D打印热度逐步降低，资本市场对增材制造企业估值趋于理性。2016年中国3D打印行业发生融资事件14起，2017年增至24起，净增加10起。2018年市场趋向冷静，全年融资事件26起，金额普遍偏小，多集中于3D打印设备制造领域。

发展问题犹存探索脚步不停

我国3D打印产业虽然取得了长足的发展，但发达国家还有较大差距，关键技术滞后、关键装备与核心器件严重依赖进口的问题依然较为突出。此外，中国的专用材料发展滞后，目前国内只开发出钛合金、高强钢等几十种金属，材料成形品性能普遍不高。而行业领军企业及巴斯夫等材料企业纷纷布局专用材料领域，突破一批新型高分子复合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等专用材料。

且目前，中国3D打印尚未出现大规模的市场应用，制约大规模产业化的原因在于打印速度较慢，成本相对较高。随着技术的进步，局部领域已经迈过了使用的盈亏平衡点，未来数年，3D打印有望迎来至为关键的迸发期。

未来5年中国3D打印产业发展前景预测

3D打印市场规模预测

2017年中国3D打印市场规模达到110.0亿元，增长率为37.5%。我们预计，2018年我国3D打印市场规模将达到152亿元，未来五年(2018-2022)年均复合增长率约为35.25%，2022年将达到508亿元。

一、有利因素

1.政策支持

近年来，3D打印在国际、国内都引起广泛关注，被列入《国家高技术研究发展计划(863计划)》，全国各重要工业城市也纷纷出台3D打印相关的扶持及优惠政策，鼓励创新，大力发展该项业务。国务院印发的《中国制造2025》，是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。《中国制造2025》中提到，要增加增材制造等前沿技术和装备的研发，推动优势和战略产业快速发展。

2017年12月，工业和信息化部、发展改革委等十二部门印发《增材制造(3D打印)产业发展行动计划(2017-2020年)》。计划中提到，到2020年，增材制造产业年销售收入超过200亿元，年均增速在30%以上。关键核心技术达到国际同步发展水平，工艺装备基本满足行业应用需求，生态体系建设显著完善，在部分领域实现规模化应用，国际发展能力明显提升。行业应用显著深化。

2.物联网+3D打印

无处不在的互联网技术和日益成熟的3D打印结合后，可以形成威力巨大的智能制造生态系统，打通从设计师到消费者之间的通道，并有可能干掉工厂。

对于3D打印在“中国制造”向“中国智造”过程中的角色定位，3D打印是发展智能制造的核心技术之一，有不可替代的作用。特别是将3D打印技术与物联网技术、大数据、云计算、机器人、智能材料等其他先进技术结合，将构成一个智能产业生态系统。设计师将各种富有创新意义的设计放到数据库平台上，用户通过物联网技术，就可以自由选择需要的产品，然后在家里打印出来，从而实现万物互联，万物打印。

3.部分技术世界先进

目前我国在3D打印已有部分技术处于世界先进水平。其中，激光直接加工金属技术发展较快，已基本满足特种零部件的机械性能要求。在这方面，西北工业大学的黄卫东团队采用这类技术直接制造金属零件，并已成功对航空发动机叶片进行了再制造修复。与此同时，北京航空航天大学教授王华明领衔的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”，让我国在高性能金属材料3D打印上，跻身世界领先行列，如今已广泛应用于我国的航空航天领域。

4.“3D打印”从科研走向产业

2017年12月8日，2017世界智能制造大会专项活动--制造业+增材制造技术分论坛在南京国际青年会议中心举行。多位业界专家及领军企业负责人现场介绍了增材制造(俗称“3D打印”)技术的最新成就，3D打印正逐渐从科研走向产业。

3D打印现在已被应用到了高性能大型金属构件的生产中。由于3D打印是热加工，目前还存在很多缺陷，尤其是在生产大型的构件方面，容易出现断裂等问题。大型金属构件增材制造国家工程实验室副主任张述泉介绍，他们经过长期科研攻关，现在在很多材料的3D打印中终于克服了这一难题，最大已经可以3D打印出12平方米的高性能金属构件，被广泛应用于航空、核电、汽车等领域。

3D打印产业全景图：

二、不利因素

1.与领先国家差距大

我国3D打印领域尽管专利数量多，但是质量较领先国家仍有很大差距。我国3D打印领域被引用频率高的专利明显较少，而且专利的权利要求书条目也相对少一些。条目数量在一定程度上反映了技术的先进性和复杂性，同时也体现了专利的质量。缺乏核心技术与人才是制约中国3D打印发展的关键因素。

2.无法商业化量产

国内3D打印企业由于生产效率、材料短缺、缺乏核心技术等问题，短期内恐无法实现批量化、规模化生产。以3D打印制造出的电话为例，说明电话可以制造出，但只能看，不能用，因此，3D打印商品不能加上电子组件，无法让电子产品量产。

究其原因，一方面3D打印所使用的耗材非常有限。目前3D打印的耗材原料主要分为仅有石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料、陶瓷等10多种，且价格较为昂贵，金属尤是。国产3D设备对应的耗材短缺主要源自两个原因:便宜的赚不到钱，厂家不愿意生产，而贵的耗材现有技术跟不上，由于缺少政策扶持和补贴，厂家又不愿意投入资金和人力成本去研发。