3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸在于材料

3D打印技術(shù)，因其新穎的增材制造的理念在上世紀80年代一經(jīng)推出，即受到熱捧。近5至8年，隨著其核心部件如激光、高精度電機、加熱噴頭等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，加之諸如打印汽車、槍支、食品、器官等事件的報道，3D打印被提升到相當高的位置，其產(chǎn)值和應(yīng)用范圍被嚴重高估。

3D打印還未形成廣泛的工業(yè)應(yīng)用，不存在實際的完整產(chǎn)業(yè)鏈條，不能大面積應(yīng)用的最主要原因是各類適用材料不能滿足設(shè)計要求。在常用3D打印材料種類基本穩(wěn)定的前提下，企業(yè)若期望提升產(chǎn)品質(zhì)量、提升產(chǎn)品競爭力和擴大市場份額，就需要對一系列打印設(shè)備組件進行技術(shù)升級。打印設(shè)備總體設(shè)計優(yōu)化，對成型工藝進行創(chuàng)新，以及對加熱/制冷噴頭、三維運動機構(gòu)、步進/伺服電機、激光束/電子束發(fā)生器、送料裝置等設(shè)備進行技術(shù)升級，都可以提高3D打印產(chǎn)品的力學性能、表面質(zhì)量，減少預(yù)處理/后處理工序，節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效能，從而提高3D打印設(shè)備的市場競爭力。

3D打印材料是用于逐層堆積制作零部件的基礎(chǔ)原材料，也是此項應(yīng)用的技術(shù)核心?？蒲腥藛T針對不同類型和性質(zhì)的原材料開發(fā)出各類3D打印技術(shù)。目前市場上主流的3D打印工藝有選擇性激光燒結(jié)（SLS）、光固化成型（SLA）、絲材熔融擠出成型（FDM）、液體噴印成型（3DP）、分層實體制造（LOM），以及相應(yīng)的細分衍生技術(shù)等，其應(yīng)用材料則包含金屬粉末、高分子聚合物、光敏樹脂、聚乳酸、無機材料粉末、生物高分子材料等，涵蓋范圍十分廣泛。

由于3D打印技術(shù)采用在水平面內(nèi)逐行成型、在三維結(jié)構(gòu)內(nèi)逐層堆積的技術(shù)原理，致使打印材料性能直接決定成品的強度、剛度等力學性能，粗糙度等表面質(zhì)量，以及防潮性、熱穩(wěn)定性、生物相容性等其他特殊性能，而材料性能又能進一步影響熱處理、表面理化處理、精加工、拋光鍍膜等后續(xù)工藝，直接影響生產(chǎn)成本和成型效率。

3D打印材料的需求持續(xù)影響著3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢。以選擇性激光燒結(jié)技術(shù)為例，該技術(shù)針對不同種材料提升激光束質(zhì)量、設(shè)定相應(yīng)聚焦點尺寸和激光強度、熔融擠出成型（FDM）技術(shù)研究噴頭加熱溫度對ABS塑料熔絲尺寸和成型性能的影響、設(shè)備中三維運動機構(gòu)提高精度的改進、步進/伺服電機的響應(yīng)速度和精度的提升，均是在打印材料的需求影響下進行的技術(shù)提升和創(chuàng)新。

3D打印產(chǎn)業(yè)包含打印設(shè)備、打印材料和打印服務(wù)三大類。據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計，2013年全球3D打印產(chǎn)業(yè)中，打印設(shè)備產(chǎn)值和打印材料產(chǎn)值比重相當，分別為38.6%和37.2%，均超過總產(chǎn)值40.1億美元的1/3，打印服務(wù)產(chǎn)值占比略小，為24.2%。

可以看出，打印材料業(yè)務(wù)可較大程度影響3D打印企業(yè)的生存發(fā)展。全球3D打印龍頭3DSystem公司由于打印耗材需求量大增，導(dǎo)致其在2012年底收購了多家材料生產(chǎn)企業(yè)，材料業(yè)務(wù)的增長最終使其在2013年全年實現(xiàn)45%的營收增速，在全球3D打印泡沫開始破裂時逆市增長。

目前可應(yīng)用于3D打印的材料種類較少，大量材料的應(yīng)用潛能也未開發(fā)出來。如在未來能解決3D打印材料在應(yīng)用領(lǐng)域面臨的三大突出問題，打印材料可能會成為整個3D打印產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值最高的環(huán)節(jié)。