3D打印技术 分析研究报告新材料在线 产业研究院2015年 5月18世纪 60年代，蒸汽机的广泛使用引发了第一次工业革命20世纪 80年代后期， 3D打印机横空出世。3D打印机 广泛使用将引发第三次工业革命有人推测什么是 3D打印什么是 3D打印3D打印（ 3D printing）， 即快速成形技术的一种，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，国外称为增材制造（ Additive manufacturing）。其基本原理是离散 -堆积原理 。铺开一层粉末 打印横截面1 2打印粉末层33D文件 3D打印机 3D立体模型3D打印 流程图离散 -堆积成形原理CAD模型Z向离散化 (分层 )层片信息处理层片加工控制信息层片加工层面堆积后处理数据处理过程(离散过程 )物理实现过程(堆积过程 )工艺规划3D打印实例3D打印的手枪 3D打印的比基尼3D打印的汽车 Urben3D打印的微缩工厂模型3D打印的头骨 3D打印的飞机3D打印的特点（与传统制造对比）与传统制造（减法制造）对比， 3D打印最大的区别是 加法制造（增材制造 ）传统制造大量制造，以量制价规格化减法制造，产品设计受模具限制手工制造劳动力密集跨国企业在人力便宜之处设工厂设计和生产线距离遥远3D打印小量生产，成本均一定制化加法制造，能实现任何设计数字化制造脑力密集跨国企业在各国市场所在地设工厂设计即生产，随时回应市场需求3D打印的应用目前， 3D打印已在工业造型、机械制造、军事、建筑、影视、家电轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到广泛应用，并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展 。工业制造文化创意航空航天 生物医疗消费品建筑工程教育 个性化定 制3D打印的应用汽车20%航天12%工业 /商业器械11%商品 /电子产品20%医学 /牙科15%教育8%政治 /军事6%建筑3%其他5%2012年全球 3D打印应用情况目前， 3D打印技术主要应用汽车、航空航天、机械工业、电子消费品和医学领域3D打印在生物医学的应用由于 3D打印具有个性化特点，可广泛应用于生物医学，具体包括 细胞打印，组织工程支架和植入物，假体，手术器械，牙科 等 。细胞打印 组织工程 支架3D打印的医用假体眼球牙科（烤瓷牙）3D打印 假肢3D打印植入物 3D打印人工耳医疗模型3D打印产业链分析高分子材料陶瓷材料金属合金粉末纳米复合材料碳纤维材料人体细胞3D打印产业链分析3D打印产业链基础材料打印原材料3D打印设备制造领域医疗器械设计领域 商业领域教育领域考古与文物保护领域方案提供商模型软件3D打印服务3D打印产业价值链分析供应商掌握 3D打印技术的控制权。供应商掌握 3D打印原材料的控制权。供应3D打印技术 /原材料供应商制造3D打印机加工业流通3D打印技术企业直销 /经销应用3D打印技术 *配套 /售后消费3D打印技术企业 等国内外 大型 3D打印技术生产企业和小型的 3D打印技术生产企业并存。单一 的 3D打印技术生产企业和综合的 3D打印技术 /3D打印技术工业企业并存。大部分 大中型 3D打印技术企业拥有自己的直销网络。小部分 3D打印技术生产企业在全国委托代理商销售产品。3D打印技术企业的直销和经销并存的局面仍将长期存在 。3D打印技术主要应用于航空航天、汽车制造等领域。3D打印技术业受技术条件的影响较大。国内 的 3D打印技术业向 3D打印技术精细化的方向发展 。3D打印机的品质以及价格会直接影响消费者的购买。3D打印机的售后服务也会影响消费者的购买 。3D打印技术方法 基本材料立体 平版印刷，或光固化（ Stereo lithography, SLA）光硬化 树脂photopolymer分层实体制造 （ Laminated object manufacturing, LOM） 纸、金属膜、塑料薄膜选择性激光烧结 （ Selective laser sintering, SLS）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末熔融沉积成型 （ Fused deposition modeling, FDM）热塑性塑料 , 共晶系统 金属、可食用材料激光熔覆快速制造技术（ Laser Engineering Net Shape ， LENS） 几乎任何合金三维打印（ Three-Dimensional Printing， 3DP） 陶瓷粉末，金属粉末数字光处理（ DLP） 液态树脂熔丝制造（ Fused Filament Fabrication, FFF） 聚乳酸（ PLA）、 ABS树脂融化压模（ Melted and Extrusion Modeling, MEM） 金属线、塑料线电子束熔化成型（ Electron beam melting, EBM） 钛合金选择性热烧结（ Selective heat sintering, SHS） Thermoplastic powder粉末层喷头三维打印（ Powder bed and inkjet head 3d printing， PP）3D打印主要技术方法3D打印主要技术方法 SLA光固化快速成形 SLA， 又称立体光刻、光成形等，是一种采用激光束逐点扫描 液态光敏树脂 使之固化的 RP成形工艺 。设备产家： Formlabs OldWorldLabs ASIGA 3D Systems Stratasys Voxeljet 日本 CMET公司 以色列 Cubital公司应用：对 样品形状及尺寸设计进行直观分析3D打印主要技术方法 LOM叠层实体制造 LOM工艺 是快速原型技术中具有代表性的技术之一，是基于 激光切割薄片材料、由黏结剂黏结各层成形 ，在我国也称为分层实体制造 SSM(slicing solid manufacturing)。该工艺由美国的 Michael Feygin于 1985年申请专利。 美国 Helisys Inc公司 日本 Kira公司 瑞典 Sparx公司 新加坡 Kinergy精技私人有限公司设备产家：应用：3D打印主要技术方法 SLS激光选区烧结 SLS工艺 ，又称选择性烧结，它是采用红外激光作为热源来烧结粉末材料，并以逐层堆积方式成形三维零件的一种快速成形 技术。设备产家：EOSShining3D 先临三维1、金属零件直接制造 2、模具制作应用：3D打印主要技术方法 FDM熔融沉积 成型 FDM工艺 由美国工程师 ScottCrump于 1988年研制 成功，一般 是热塑性材料，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。设备产家：StratasysMakerbot太尔 时代SolidoodleUltimaker3D SystemsBotObjects应用实例：3D打印主要技术方法 LENS激光熔覆快速制造技术，或激光近形制造技术 LENS=激光熔覆技术 +快速原型技术，是由 美国 Sandia国家实验室的David Keicher发明的。 1999年， LENSTM获得了美国工业界“最富创造力的 25项技术”之一的称号 。设备产家：美国 Stratasys公司清华大学应用涡轮动力设备修复和 改造高载荷、低转速、高精度、高合金零部件的修复和 强化汽车覆盖件大型模具激光修复与 强化矿山机械零件的激光强化与修复3D打印主要技术方法 3DP3DP是美国麻省理工学院 Emanual Sachs等人研制的。 E.M.Sachs于1989年申请了 3DP专利 ，该专利 是非成形材料微滴喷射成形 范畴的核心专利之一。 3DP工艺与 SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用 粘接剂 (如硅胶 )将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。Zcorporation公司EX-ONE公司 等设备产家：3D打印市场分析2014年，全球 3D打印市场规模 为 41亿美元，增长率超过 35%4112535.2%-20%-10%0%10%20%30%40%0204060801001201402003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2016 2018全球 3D打印市场规模（亿美元） 增长率来源： Wohlers report 2015，新材料在线整理2014年 ，全球 3D打印设备市场规模 为 41 亿 美元，同比 增长 35.2 %预计 到 2016年 将 达到 70亿美元，到 2018年 将达到 125亿美元。2012-2018年全球 3D打印机出货量年均复合增长率为 106.6% Gartner预测 ， 预计到 2018年将超过 230 万台 2012-2018年期间，全球 3D打印机出货量年均复合增长率为 106.6% 2015-2016年，消费级 3D打印的增长率为 123%，2016-2017年，消费级 3D打印的增长率为 149%消费级 3D打印 工业级 3D打印来源： Gartner，新材料在线整理全球 3D打印机 分布，图片 及数据来自 3dhubs3D打印机在欧洲和美国得到广泛应用美国38.0%日本9.7%德国9.4%中国8.7%其他34.2%2012年工业级 3D打印市场分布2014中国 3D打印市场规模为 50亿元来源：三盛咨询，新材料在线整理 2012年，中国 3D打印市场行业市场规模为 10亿元，到2014年达到 50亿 元1020502012 2013 20142012-2014年中国 3D打印行业市场规模（单位：亿元）全球 3D打印企业2014全球 3D打印机 制造商 Top30来源：互联网周刊中国 3D打印现状中国 3D打印现状国家政策 四川省增材制造 (3D打印 )产业发展路线图（ 2014-2023）工 信部正式发布 国家增材制造产业发展推进计划 (2015-2016年 )中国制造 2025中国 3D打印现状3D打印大型会议 2012年 10月成立中国 3D打印技术产业联盟 2013年 5月，北京举办世界 3D打印技术大会 2014年 ，青岛 举办世界 3D打印技术大会暨 博览会 2015年，将在成都 举办世界 3D打印技术大会暨 博览会中国 3D打印现状3D打印相关企业 北京太尔时代杭州铭展科技浙江闪铸科技湖南华曙 高科技深圳光韵达光电科技银 邦股份华中数控南风股份大族激光3D打印发展趋势新 推出的大型 3D打印机 Objet 1000已经支持打印 140种材料，每次打印可同时利用其中的 14种，但物品是多种多样的，只有更丰富更实用的材料才能让 3D打印尽快的融入生产和生活 。1、 材料 越来越 丰富3D打印未来发展趋势从 简单的原型开发，到打印巧克力，到飞机上的钛合金部件， 3D打印的成品已经越来越实用2、 实用性越来越 高3、 精度会越来越高同时速度更快 .4、家庭化，个人化，价格 下降现在最便宜的打印机已经卖到了 300美元左右如果 啥 都 能彻底复制 ，听 上去很美的同时，也着实让人恐惧，未来就可能引起很多知识产权 诉讼。选择局限性较大成型 品的物理特性 较差而且 安全方面也存在 隐患材料 的价格便宜的 几百元 一公斤，最贵的要 四万元 左右。造价昂贵 ， 大多桌面级 3D打印机售价 2万元 人民币 左右3D打印的未来 -挑战与瓶颈3D打印的挑战和瓶颈成本方面社会风险精度和效率方面材料方面从中长期看来 3D打印产业具有较为广阔的发展前景，但目前产业距离成熟阶段尚有较大距离，理想很丰满，现实很骨感 对于 3D打印市场规模的短期发展不宜过分高估 。精度 还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且 受工作 原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。26 其他事宜免费加入 3D打印 专家库微信后台留言：3D打印专家 +姓名 +单位 +职位 +电话 +Email免费加入 3D打印 企业导航微信后台留言：3D打印导航 +姓名 +单位 +职位 +电话 +Email免费获取 3D打印 PDF报告微信后台留言：3D打印报告 +姓名 +单位 +职位 +电话 +Email微信公众号： xincailiaozaixian新浪微博：新材料在线官微Email: servicexincailiao官方微博官方微信新材料在线 ® 免责声明新材料在线 ® 版权声明1. 本文仅代表作者本人观点，新材料在线 ®对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或 完整性提供任何明示或暗示的保证。本报告内容及观点也不构成任何投资建议，报告中所引用信息均来自公开资料，请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。2. 本文部分数据、图表或其他内容来源于网络或其他公开资料，版权归属原作者、原出处所有。任何涉及商业盈利目的均不得使用，否则产生的一切后果将由您自己承担。3. 新材料在线 ®尊重知识产权，本文作者引用部分数据仅为交流学习之用，所引用数据都标注了原文出处，个人或单位如认为本文存在侵权之内容，应及时与我们取得联系，收到信息后即及时给予处理。4. 新材料在线 ®力求数据严谨准确，但因时间和人力有限，文中数据难免有所纰漏，我们对文中数据、观点不做任何保证。如有重大失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们热忱欢迎新材料各界人士免费加入 新材料在线 ®平台，发表您的观点或见解。对 【 版权声明 】 和 【 免责声明 】 的解释权、修改权及更新权均属于 新材料在线 ® 所有 。1. 凡注明 “ 新材料在线 ” 的所有文字、图片、音视频资料、研究报告等信息版权均属新材料在线 ®平台所有，转载或引用本网版权所有之内容须注明“转自（或引自）新材料在线”字样，并标明本网网址xincailiao 。2. 本站信息仅供用于学习交流使用，对于不当转载或引用本网内容而引起的民事纷争、行政处理或其他损失，本网不承担责任。附则