3D打印技术日趋成熟 即将迎来产业化发展机遇期

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 温程辉 • 2017-08-24 09:34:01  来源:前瞻产业研究院 E429G0

作为一项具备多种优势的新型制造技术,3D打印一直备受各界关注。随着3D打印技术日趋成熟,在建筑、生物医学、航天军工等多个领域取得突破,未来3-5年将是3D打印产业化最为关键的发展机遇期。

3D打印

3D打印发展现状

3D打印也称为增材制造技术。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。

我国的3D打印主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。其中,3D打印最大的三块需求分别来自民用消费、工业设计和航天军工。

截止2016年底国内外3D打印应用情况

3D打印

资料来源:前瞻产业研究院《中国3D打印产业分析报告

其中,已有部分技术处于世界先进水平。例如,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,有望率先应用于航天、航空装备制造、生物细胞3D打印技术取得显著进展。

可见,我国虽为3D打印行业的后起之秀,但研发能力和应用前景发展势头迅猛。受此影响,国内3D打印产业市场规模增长飞速,已由2012年的1.61亿美元增至2016年的11.9亿美元,在全球市场规模的比重则相应地由7%升至19.64%。

2012-2016年中国3D打印产业规模(单位:亿美元,%)

3D打印

资料来源:前瞻产业研究院《中国3D打印产业分析报告

3D打印发展瓶颈

3D打印技术在过去数十年里取得了重大进展,但有关材料、设备和应用的技术挑战依然存在,具体体现在以下两个方面。

一是材料特性。在3D打印技术能够完全过渡到提供切实可行的制造解决方案之前,需要为材料提供力学性能数据的规范性标准,也需要更详细的由这些材料性能制成零部件的规范信息。在没有充分认识材料属性之前,是无法进行相应零部件设计的。目前,世界各国已经研发了很多3D打印技术材料,因此,建立全面的规范标准需要整合研究机构以及系统与材料制造商。

二是材料开发。虽然已有大量的同质与异质材料混合物应用于3D打印技术,但仍然需要开发更多的材料。其中包括更好地理解已经使用的材料的加工——结构——属性之间关系,从而了解这些材料的局限性和优点。此外,还需要开发质量测试程序和方法,以帮助扩展可用材料的种类。

3D打印发展前景

总的来说,3D打印产业爆发只是时间问题。仅以医疗保健应用为例,据预计,2015-2022年期间,全球3D打印医疗保健市场销售额年均复合增长率维持22%左右,到2022年全球销售额将突破23亿美元。

2015-2022年全球医疗保健行业3D打印市场销售额及预测(单位:亿美元)

3D打印

资料来源:前瞻产业研究院《中国3D打印产业分析报告

2016年,我国增材制造产业规模已达80亿元,产业规模实现较快增长。工信部也正在抓紧编制《国家增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》,预期行动计划将在政策扶持等方面给予产业一定的支持。

值得一提的是,在3D打印静待爆发期间,低端3D打印机的市场增速下降。这是由于工业制造爱好者和“标新立异者”们已经大都购置了这种设备,因此市场已经初步饱和。下一步,业界需要思考如何拓展个人用户市场。同时,对3D打印机用途的讨论也在不断增加。

不过,在美国等国家,已经有人指出3D打印可能被用于危险用途,因此应当受到法律限制。如果政府管制加强,也可能影响市场扩张的速度,这也是3D打印企业必须考虑的政策风险。

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