3D打印突破

文‖《上海國資》記者 孫一元 整理

3D打印突破

文‖《上海國資》記者 孫一元 整理

當(dāng)前，3D打印技術(shù)越發(fā)成熟，實(shí)現(xiàn)了諸多令人興奮的突破，在改變了人們生活現(xiàn)狀的同時(shí)，也帶來新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。

優(yōu)勢(shì)明顯

3D打印技術(shù)早在1990年代問世，但直到近幾年才有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，3D打印技術(shù)具有制造成本低、制作周期短、生產(chǎn)效率高等明顯的優(yōu)勢(shì)。期打印原材料浪費(fèi)率很低，絕大部分材料可以被回收再次使用，因?yàn)樗艽蛴〕鼋M裝好的產(chǎn)品，因此還節(jié)約了組裝成本。這將打破傳統(tǒng)的制造定價(jià)模式。

用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)部件或原型往往需要數(shù)周或數(shù)月，而使用3D打印技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數(shù)天乃至數(shù)個(gè)小時(shí)。

就傳統(tǒng)工藝而言，物件形狀越復(fù)雜，制造成本越高且存在諸多限制。3D打印技術(shù)并不受復(fù)雜程度的限制并且不會(huì)增加制造成本和時(shí)間。這將改變通常的設(shè)計(jì)和制造的局限性，讓更多的設(shè)計(jì)方案有了實(shí)現(xiàn)的可能。

該行業(yè)在全球目前有六大巨頭。包括3D打印行業(yè)的創(chuàng)始者3D Systems,Stratasys,領(lǐng)先的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)生產(chǎn)商EOS，桌面級(jí)3D打印界的首家企業(yè)Makerbot，來自德國的另一家巨頭、金屬3D打印機(jī)廠商SLMSolutions，紐約3D打印耗材廠商Graphene3DLab。

3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。

目前3D打印技術(shù)已經(jīng)在軍事、航空航天、醫(yī)療、汽車、機(jī)械設(shè)備制造及消費(fèi)領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用，在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑等領(lǐng)域也有所應(yīng)用，甚至已能打印人臉和心臟。

在全球3D打印下游行業(yè)應(yīng)用中，汽車行業(yè)應(yīng)用規(guī)模最大，其次是消費(fèi)產(chǎn)品行業(yè)。雖然消費(fèi)產(chǎn)品行業(yè)應(yīng)用占到第二位，但整體來看，除了消費(fèi)產(chǎn)品之外的其他領(lǐng)域多數(shù)屬于工業(yè)領(lǐng)域，因此工業(yè)級(jí)3D打印的應(yīng)用規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過消費(fèi)級(jí)3D打印。

新突破

2016年，3D打印新突破不斷。

1月4日，3DSystems將其ProXDMP3203D打印機(jī)推向市場(chǎng)。這款直接金屬3D打印機(jī)具有高精度、高生產(chǎn)量的特征，并且非常適合打印化學(xué)純鈦、不銹鋼和鎳基超合金零件。

其后，美國能源部的ORNL和建筑公司SOM合作推出了世界上最大的、節(jié)能且環(huán)保的3D打印聚合物建筑原型和一體化的3D打印車輛，前者由后者供能，二者展示了未來的離網(wǎng)生活。

2月，西門子投資2140萬歐元在瑞典開設(shè)其第一家金屬3D打印工廠來大規(guī)模生產(chǎn)金屬打印件。這是西門子在金屬3D打印領(lǐng)域的首次重大投資。一群來自WakeForestBaptist醫(yī)學(xué)中心的再生醫(yī)學(xué)科學(xué)家則開發(fā)出一種能打印活的組織結(jié)構(gòu)（如骨骼和器官）的3D生物打印機(jī)，成功地打印出了耳朵、骨骼和肌肉結(jié)構(gòu)。

3月22日，NASA將其第二代便攜式機(jī)載3D打印機(jī)成功送上國際空間站。

4月，工業(yè)級(jí)3D打印公司Carbon（以前叫Carbon3D）推出了其第一款基于CLIP的商業(yè)3D打印機(jī)M1和七種新的專有樹脂材料。迪拜推出了“迪拜3D打印戰(zhàn)略”，這個(gè)獨(dú)特的全球計(jì)劃將在三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域推進(jìn)3D打印技術(shù)：3D打印建筑、3D印打印醫(yī)療應(yīng)用和3D打印醫(yī)療物品。該計(jì)劃的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是截至2030年，迪拜3D打印建筑物的比率不少于25%。一個(gè)月后，迪拜在短短17天內(nèi)完成了世界上第一個(gè)3D打印“未來辦公室”，其面積為250平方米。3D打印巨頭Stratasys則揭示了其創(chuàng)新的J7503D打印機(jī)，新機(jī)器比Stratasys現(xiàn)有的聚合物噴射3D打印機(jī)快兩倍，最多可以同時(shí)打印六種材料，而打印材料的顏色有數(shù)千種。

5月，惠普推出并開始售賣其首款噴射熔融3D打印機(jī)。據(jù)說新機(jī)器的打印速度比現(xiàn)有系統(tǒng)快10倍，但其成本只有它們的一半。

6月，空中客車公司在2016年柏林國際航空航天展覽上展出了一款4米長的3D打印無人機(jī)。這個(gè)無人機(jī)是完全3D打印而成的，將被用來優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。LocalMotors推出的一款3D打印自動(dòng)駕駛巴士——Olli，首次出現(xiàn)在華盛頓特區(qū)的道路上。它是第一款使用IBMWatson的汽車物聯(lián)網(wǎng)——一個(gè)以汽車為中心的認(rèn)知學(xué)習(xí)平臺(tái)——的汽車。

9月，美國通用電氣（GE）試圖用14億美元收購ArcamAB和SLMSolutions。最終的結(jié)果是GE成功地收購了Arcam，對(duì)SLMSolutions的收購失敗，但轉(zhuǎn)而購買了ConceptLaser。

10月18日，Ultimaker在全球推出了Ultimaker3。在前兩款3D打印機(jī)的基礎(chǔ)上，Ultimaker3擁有一個(gè)完全一體化的專業(yè)3D打印環(huán)境和一個(gè)可靠的雙擠出系統(tǒng)，并且可以打印工業(yè)級(jí)線材，真正的是一款專業(yè)級(jí)桌面3D打印機(jī)。

11月，微軟獲得了一項(xiàng)新的3D打印技術(shù)專利，該技術(shù)能用混合的CMYKW材料實(shí)現(xiàn)全彩3D打印。這意味著您將可以3D打印出帶有任何顏色的多彩對(duì)象。

12月，悉尼的心臟研究所（HRI）開發(fā)了一款能3D打印人類細(xì)胞的生物打印機(jī)，并成功地3D打印出跳動(dòng)的心臟細(xì)胞，這些細(xì)胞可用來修復(fù)受損的心臟組織。這是一項(xiàng)重大的突破，意味著人類離3D打印出可植入的人體器官又進(jìn)了一步。

更讓人興奮的是，近日由亞馬遜創(chuàng)始人Jeff Bezos擁有的航空航天公司藍(lán)色起源正在使用3D打印技術(shù)來構(gòu)建BE-4，這是一種由液化天然氣驅(qū)動(dòng)的下一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)將為藍(lán)色起源的新Glenn軌道火箭提供動(dòng)力，并且也可能是聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的火箭。

市場(chǎng)爆發(fā)

多種3D打印預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)表明，3D打印正處在市場(chǎng)爆發(fā)前夜。機(jī)構(gòu)估計(jì)目前的全球3D打印市場(chǎng)價(jià)值48億美元，SmarTech認(rèn)為是37億美元，SmithersPira認(rèn)為是59億美元。

在對(duì)未來的預(yù)測(cè)上，各家數(shù)據(jù)雖差別甚大，但都不否認(rèn)未來市場(chǎng)巨大。ContextWorld保守預(yù)測(cè)到2020年，3D打印市場(chǎng)規(guī)模為160億美元，ARKInvest則認(rèn)為有410億美元。到2025年，LuxResearch預(yù)測(cè)只有120億美元，而麥肯錫預(yù)測(cè)至少為1800億美元。匯總這些數(shù)據(jù)后，德勤預(yù)計(jì)，到2020年3D打印市場(chǎng)的總值將達(dá)到205億美元。

《“十三五”3D打印行業(yè)深度分析及發(fā)展規(guī)劃指導(dǎo)報(bào)告》認(rèn)為，推動(dòng)3D打印長足發(fā)展的原因眾多，其中之一是像惠普這樣的巨頭加入了增材制造世界。2016年早些時(shí)候，惠普發(fā)布了他們的噴射熔融3D打印機(jī)，他們的參與可能將給3D打印行業(yè)帶來新面貌。據(jù)該報(bào)告，更好的材料和處理能力也將促進(jìn)行業(yè)的增長。

該報(bào)告同時(shí)預(yù)測(cè)桌面3D打印機(jī)市場(chǎng)會(huì)顯著增長，盡管3DSystems等主要的3D打印公司公開宣布計(jì)劃撤出該領(lǐng)域，堅(jiān)定地轉(zhuǎn)向工業(yè)級(jí)增材制造。作為桌面3D打印市場(chǎng)上升可能性的證據(jù)，機(jī)構(gòu)報(bào)告提到了改進(jìn)了的FDM3D打印以及除FDM之外的新型桌面3D打印機(jī)。

“雖然桌面3D打印部分僅產(chǎn)生了2.93億美元的收入，這只占整個(gè)增材制造市場(chǎng)的一小部分，但該部分2015年的年收入實(shí)現(xiàn)了62%的增長，”德勤服務(wù)有限公司的研究總監(jiān)Mark Cotteleer說，“雖然在早期，除了愛好者使用外，桌面3D打印機(jī)只在教育領(lǐng)域得到了有限使用，但現(xiàn)在，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、藝術(shù)、珠寶、牙科和消費(fèi)產(chǎn)品等行業(yè)正在越來越多地使用這類機(jī)器。”

專家認(rèn)為，未來一個(gè)時(shí)期內(nèi)，3D打印行業(yè)仍將在高附加值價(jià)值的行業(yè)內(nèi)首先得到發(fā)展。綜合考慮下游的需求場(chǎng)景，醫(yī)療、航空航天、汽車將有望成為3D打印技術(shù)的主力爆發(fā)點(diǎn)。