3D打印技術(shù)是近兩年全球制造業(yè)中的一個(gè)熱門話題。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Statista的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，到2013年底，全球3D打印市場(chǎng)的整體規(guī)模約為22億歐元(約30億美元)， 2018年全球3D打印市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到45億歐元(約61億美元)，到2023年則繼續(xù)上升至77億歐元(約105億美元)。實(shí)際上，3D打印技術(shù)的正式名稱為增材制造，它基于數(shù)字化三維CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，使用塑料和金屬粉末等作為原材料來(lái)生產(chǎn)各種零件模型。
3D打印所采用的制造技術(shù)和原材料多種多樣，從目前的市場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，F(xiàn)DM型(熔融層積)3D打印機(jī)是市場(chǎng)的主流，這種打印機(jī)在2D打印機(jī)的基礎(chǔ)上加入了Z軸的概念，使用可熱熔固態(tài)耗材成形完成3D塑形，耗材與整機(jī)的售價(jià)都較低，但同時(shí)也存在耗材熱穩(wěn)定性不足、打印精度不高的缺點(diǎn)。除此之外，SLA型光固化3D打印機(jī)通過激光將光敏樹脂液體耗材固化，規(guī)避了原有的固體耗材熱脹冷縮的問題，大幅提升了打印精度，因而成為許多廠商開發(fā)的重點(diǎn)之一。而在高端工業(yè)級(jí)3D打印應(yīng)用中，近年來(lái)SLS金屬激光燒結(jié)3D打印技術(shù)也取得了迅猛的發(fā)展。
全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)(金額單位：十億歐元)
Source：StatistayS6esmc
商業(yè)應(yīng)用仍占主流
以3D打印技術(shù)制造產(chǎn)品原型一直都是該技術(shù)自發(fā)展以來(lái)最重要的用途，它能夠讓使用單位在研發(fā)階段降低或緩和因產(chǎn)品設(shè)計(jì)、造型和功能等因素所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，還能支持新的制造流程，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。
例如在模具制造業(yè)中，Stratasys公司的3D打印解決方案被運(yùn)用在車載應(yīng)用供水與供暖系統(tǒng)制造商Whale 公司的加工制造過程中，成功將原型部件注塑模具工具的交付周期縮短了97%左右。 Whale 公司 3D 技術(shù)服務(wù)部負(fù)責(zé)人 Jim Sargent 表示，公司現(xiàn)在使用 Objet350 Connex 多材料 3D 打印機(jī)，在 24 小時(shí)內(nèi)就能打印出 3D 注塑模具工具，且只需花費(fèi)制造金屬工具成本的一小部分?！斑^去，我們生產(chǎn)金屬工具的交付周期為 4—5周，且生產(chǎn)成本十分高昂；現(xiàn)在，憑借3D 打印機(jī)，可以在白天完成工具的設(shè)計(jì)，夜間進(jìn)行 3D 打印，次日早晨利用一系列最終產(chǎn)品材料對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。這一全新的加工方法顯著節(jié)省了我們的時(shí)間和成本。”
利用3D打印技術(shù)制造醫(yī)療器材是另一個(gè)令人振奮的發(fā)展方向。以較為成熟的齒科應(yīng)用為例，3D打印技術(shù)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)文件數(shù)據(jù)，為每位患者逐層創(chuàng)建出專用的塑料制品，滿足了定制化、以及大批量生產(chǎn)這兩項(xiàng)要求，并且協(xié)助提升了手術(shù)的精準(zhǔn)度，因此在牙科治療和美容手術(shù)中受到了歡迎。另外，在骨科應(yīng)用中，3D打印技術(shù)同樣也能夠以優(yōu)良的單位成本優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)骨科植入物或其它醫(yī)療器械的目標(biāo)。
對(duì)于大眾消費(fèi)類市場(chǎng)而言，盡管有關(guān)機(jī)構(gòu)表示，由于生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品價(jià)格等因素，3D 打印技術(shù)在這一領(lǐng)域中仍需5到10年才能達(dá)到成熟期，但一些行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)已經(jīng)開始積極布局這一市場(chǎng)。在3D Systems近期公布的2014下半年戰(zhàn)略重點(diǎn)中，其中之一就是繼續(xù)拓展3D打印產(chǎn)品與技術(shù)的消費(fèi)級(jí)應(yīng)用，例如通過與消費(fèi)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)如：好時(shí)(Hershey)、孩之寶(Hasbro)、史泰博(Staples)和美泰(Mattel)等公司聯(lián)手，進(jìn)一步推動(dòng)消費(fèi)級(jí)3D打印市場(chǎng)的容量。此外，據(jù)稱，3D Systems將于今年秋天在洛杉磯推出世界上第一家數(shù)字面包店，該面包店將有助于促進(jìn)其開發(fā)的糖果ChefJet系列3D打印機(jī)的市場(chǎng)推廣力度。
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3D打印機(jī)市場(chǎng)格局初現(xiàn)
越來(lái)越多的OEM廠家正加入到3D打印機(jī)供應(yīng)商的行列中。根據(jù)Gartner的預(yù)測(cè)，2014年全球3D打印機(jī)的出貨量將達(dá)到9.9萬(wàn)臺(tái)左右，2015年這一數(shù)值將成倍增長(zhǎng)；同時(shí)，2014年全球市場(chǎng)對(duì)3D打印機(jī)的支出將同比增長(zhǎng)62%，達(dá)到6.69億美元，其中企業(yè)支出將為5.36億美元，消費(fèi)類支出約為1.33億美元。
盡管市場(chǎng)空間仍然有限，但最近一兩年3D打印機(jī)的銷售增長(zhǎng)速度有目共睹。有行業(yè)人士指出，一旦市場(chǎng)容量達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)的水平，一些資金、技術(shù)實(shí)力雄厚的大型供應(yīng)商將在行業(yè)中占據(jù)更為重要的位置，并主導(dǎo)重新定義該行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)模式，而那些小公司則會(huì)逐漸退出市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)或是被收購(gòu)。
在頂級(jí)3D打印機(jī)供應(yīng)商的名單中，3D Systems和Stratasys公司是兩大代表，他們目前的研發(fā)重點(diǎn)也是行業(yè)的主流趨勢(shì)之一，那就是如何令到3D打印設(shè)備的價(jià)格能夠被更廣泛的市場(chǎng)所接受。在過去，主要用于工業(yè)應(yīng)用的3D 打印機(jī)的價(jià)格至少要在10萬(wàn)美元以上，而如今，3D打印機(jī)的目標(biāo)價(jià)位是要降至1300美元左右。特別是對(duì)于小型公司而言，成功的關(guān)鍵在于能否滿足1300美元范圍內(nèi)的市場(chǎng)需求，以適應(yīng)大批量生產(chǎn)和銷售，或者是否擁有一些專利技術(shù)，以求被收購(gòu)。總之，未來(lái)3~5年內(nèi)，大多數(shù)規(guī)模較小的3D打印機(jī)公司將遇到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
與此同時(shí)，那些領(lǐng)先的3D打印機(jī)制造廠商還在不斷的發(fā)展壯大之中，他們通常采用企業(yè)收購(gòu)行為，進(jìn)一步刺激業(yè)務(wù)增長(zhǎng)率并引入更先進(jìn)的技術(shù)，以鞏固自己在行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位。例如，去年年中，Stratasys收購(gòu)了桌面型3D打印設(shè)備廠商Makerbot；3D Systems并購(gòu)了金屬粉末SLS 3D打印機(jī)生產(chǎn)廠商Phenix Systems。今年四月，Stratasys同意以2.95億美元收購(gòu)北美最大的3D打印、模具、注塑建模和快速成型服務(wù)提供商Solid Concepts，以及另一家3D打印公司Harvest Technologies。而為了進(jìn)軍醫(yī)療行業(yè)，今年3D Systems宣布收購(gòu)定制化醫(yī)療設(shè)備和個(gè)體化手術(shù)治療公司Medical Modeling、仿真手術(shù)設(shè)備公司Simbionix等多家企業(yè)。
傳統(tǒng)(2D)打印機(jī)廠商同樣是一股不可忽視的勢(shì)力，許多商業(yè)化3D技術(shù)都是由2D打印機(jī)廠商所開發(fā)的，其中包括佳能、惠普、京瓷、理光和富士施樂等。毫無(wú)疑問的是，這些2D打印機(jī)制造商一直都在等待3D市場(chǎng)的成熟和出貨量的起飛，目前他們正利用已有的自身品牌積累，積極作好進(jìn)軍3D打印市場(chǎng)的準(zhǔn)備。
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中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)迎來(lái)重要“窗口”期
作為全球重要的制造業(yè)大國(guó)，3D打印技術(shù)在中國(guó)同樣獲得了政策面和產(chǎn)業(yè)面的高度重視。世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)羅軍在今年6月舉行的2014年3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì)上指出，未來(lái)三到五年是中國(guó)3D打印發(fā)展的重要“窗口”期，到2020年3D打印產(chǎn)業(yè)有望實(shí)行全面產(chǎn)業(yè)化。
在桌面級(jí)設(shè)備方面，今年8月，珠海西通電子有限公司發(fā)布了國(guó)內(nèi)首款采用SLA光固化技術(shù)的3D打印機(jī)，打印精度最高可達(dá)0.025mm，打印速度可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)15mm，產(chǎn)品定價(jià)約為2萬(wàn)元左右，大幅提升了產(chǎn)品的品質(zhì)和性價(jià)比。此外，在主流的FDM熔融層積打印機(jī)市場(chǎng)上，珠海西通電子、杭州先臨三維科技股份有限公司、深圳武騰科技有限公司等都是目前本土重要的供應(yīng)廠商。
在工業(yè)級(jí)開發(fā)上，西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司以西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為技術(shù)依托，主要從事高性能致密金屬零件的激光立體成形制造，以及金屬零件的激光修復(fù)再制造。目前采用鉑力特的金屬3D打印技術(shù)，僅用25天即成功制造出大型民用客機(jī)翼身組合體大部段中的關(guān)鍵零部件鈦合金上、下翼緣條，大大縮短了航空關(guān)鍵零部件的研發(fā)周期。今年三月，空中客車公司與鉑力特簽署了合作協(xié)議，共同開發(fā)激光3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。
對(duì)于國(guó)內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)的未來(lái)前景，羅軍認(rèn)為，中國(guó)企業(yè)仍然需要從技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品成熟度、市場(chǎng)開發(fā)、材料開發(fā)等多個(gè)層面加大投入力度，走集群發(fā)展的道路，引導(dǎo)科研單位與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)相結(jié)合，同時(shí)還要加強(qiáng)與國(guó)際市場(chǎng)的對(duì)話合作，力爭(zhēng)走在全球3D打印產(chǎn)業(yè)的技術(shù)前沿。
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