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1、3D 打印行业深度争论报告依据 2023 版的Wohlers 显示,2023 年全球 3D 打印市场规模约 40 亿美元,相比 2023 年几乎翻了一番。其大体分布概况是欧洲约 10 亿美元,美国约 15 亿美元,中国所占份额约 3 亿美元。而据Wohlers 和研兄机构Gartner 统计,估量 2023 年 3D 打印设备销售额将到达将近50-60 亿美元,整个市场将维持近 20%增长率。当前 3D 打印领域主要业务包括:设备制造、打印材料和打印效劳。据此,我们将目前市场上的厂商分为以下 3 类:设备制造商、材料供给商和打印效劳商。目前 3D 打印本钱较高,主要由于设备本钱和材料本钱处于较
2、高水平。以金属 3D 打印为例,依据匡算,在总的本钱构成中,设备本钱占到总制造本钱的约3/4,耗材本钱以及后期处理本钱分别占比为 11%和 7%。上游环节:依据Wohlers Associates 统计显示,2023 工业级 3D 打印设备中,销售额前三位分别为光固化 31%, FDM 材料挤出 22%,粉末尿熔化 21%。而效劳商最想购置的设备来看,以金属粉末作为主要耗材的粉末床熔化设备的需求量超过了整体的一半以上。金属材料将成为工业进展的趋势,而粉末制备是 3D 打印格外重要的一个技术难度, 直接影响 3D 打印技术进步的快慢。中游设备:中游设备大致分为高端和低端两类,大多数中小企业的产品
3、集中在门槛较低的基于塑料热熔融技术的低端设备。在较高端的基于激光熔覆技术的高端设备方面,某些具有核心技术和应用市场拓展力气的企业具备确定优势。下游效劳:在工业领域中,3D 打印目前先在军工、核电等价格不敏感型领域领先推广和应用,主要针对大型、小批量、非标准件产品,尤其在试制模型阶段。一、3D 打印:第三次工业革命的标志性生产工具3D 打印技术是指由计算机关心设计模型(CAD)直接驱动的,运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸、砂等材料,在快速成形设备里分层制造任何简洁外形的物理买体的技术。根本流程是,先用计算机软件设计三维模型,然后把三维数字模型离散为面、线和点,再通过3D 打印设备分层积存,最终
4、变成一个三维的买物。传统制造技术是“减材制造技术”,3D 打印则是“增材制造技术”, 具有制造本钱低、生产周期短等明显优势,被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。3D 打印将多维制造变成简洁的由下而上的二维叠加,从而大大降低了设计与制造的简洁度。同时,3D 打印还可以制造传统方式无法加工的奇异构造,尤其适合动力设备、航空航天、汽车等高端产品上的关键零部件的制造。上一轮的工业革命中,制造业主要通过批量化的流水线制造和集约生产来降低生产本钱,买现规模效益。原来是制造商和消费者分别,现在是制造商和消费者合为一体,开展自工业化。3D 打印将引发真正意义上的制造业革命,产业组织形态和供给链模式都
5、将被重构建, 带来无穷的创空间一3D 打印仍处于前沿科学依据 2023 年Gartner 技术成熟曲线显示,目前 3D 打印技术处于“过高期望的峰值”Peak of InflatedExpectations:在此阶段的特征就是早期公众过分关注。:在此阶段的特征就是早期公众过分关注。回忆过去 10 年,2023 年 3D 打印消灭一轮高潮,当时的概念为“快速成型”,全国很多地方都建立相应的生产力促进中心,主要购置光固化设备。但是后来受到 CNC 技术(数控加工,是数字化加工的一种, 属于去除加工的形式)的党争,很多快速成型的工艺,CNC 也能做, 且快速成型生产的产品在精度和效率方面都高于 3D
6、 打印;之后 3D 打印在工业上渐渐姜缩。固然,过去10 年 3D 打印技术也在进展,目前已经到达与铸造精度相媲美的技术水平,但与一般的工业应用仍有距离。目前,3D 打印是作为CNC 技术的一个补充。目前 3D 打印仍待解决的问题包括:1)材料,开发专用材料的本钱大。2)行业标准待建立。3)涉及到法律法规及伦理领域的问题。二欧美进展:应用广泛3D 打印技术诞生于上世纪 80 年月的美国,此后马上消灭第一波小高潮,美国很快涌现出多家 3D 打印公司:1984 年,CharlesHull 开头研发 3D 打印技术,1986 年,他独立门户,创办了世界上第一家 3D 打印技术公司(3D System
7、s 公司也是目前 3D 市场领军者之一),同年公布了第一款商用 3D 打印机。1988 年,Scott Crump 制造了FDM(热熔挤韦,成型)技术,并于 1989 年成立了现在的另一家 3D 打印上市公司Stratasys( NASDAO:SSYS, 该公司在 1992 年卖出了第一台商用 3D 打印机。到了 21 世纪初,3D 打印安静下来,很多人开头质疑这种技术的牢靠性,当时只能做一些塑料模型,强度和精度都不高。直到2023 年, 开源 3D 打印工程【RepRap】公布“Darwin“, 3D 打印机制造进入纪元;同年,Objet 推出Connex500,让【多材料】3D 打印成为可
8、能。在欧美 3D 打印技术已经广泛应用。目前限制金属材料进展的主要的问题是其成形制造效率不高,每个小时大约只有 100-3000 克。三国内进展:设备多集中在教育领域中国从 1991 年开头研兄 3D 打印技术,当时的名称叫快速原型技术(Rapid Prototyping,即开发样品之前的买物模型;具体在国际上有几种成熟的工艺,分层买体制造(LOM、立体光刻(SL ),熔融挤压(FDM、激光烧结(SLS)等(后文会将重要技术一一详述),国内也在不断跟踪开发。2023 年前后,这些工艺从买验室争论逐步向工程化、产品化转化。由于做出来的只是原型,而不是可以使用的产品,而且国内对产品开发也不重视,大
9、多是抄袭,所以快速原型技术在中国工业领域普及得很慢,全国每年仅销售几十台快速原型设备,主要应用于职业技术培训、高校等教育领域。2023 年以后,清华大学、华中科技大学、西安交大等高校连续争论3D 打印技术。西安交大侧重于应用,做一些模具和航空航天的零部件;华中科技大学开发了不同的 3D 打印设备;清华大学把快速成形技术转移到企业一一殷华(后改为太尔时代)后,把争论重点放在了生物制造领域。目前国内的 3D 打印设备和效劳企业一共有二十多家,规模都较小。一类是十年前就开头技术研发和应用,如北京太尔时代、北京隆源、武汉滨湖、陕西恒通等。这些企业都有自身的核心技术。另一类是2023 年左右成立的,如湖
10、南华曙、先临三维、紫金立德、飞尔康、峰华卓立等。而华中科技大学、西安交通大学、清华大学等高校和科研机构是重要的 3D 技术培育基地。四国内外技术差距大从 2023 年设备数量上看,美国目前各种 3D 打印设备的数量占全世界40%,而中国只有 8%左右。国内 3D 打印在过去 20 年进展比较缓慢, 在技术上存在瓶颈。1)材料的种类和性能受限制,特别是使用金属材料制造还存在问题。2)成形的效率需要进一步提高。3)在工艺的尺寸、精度和稳定性上迫切需要加强。随着美国“再工业化、再制造化”的口号呼喊,3D 打印所打造的少劳动力制造将给美国极大的动力去进展。中国与美国的差距主要表现在:1)产业化进程缓慢
11、,市场需求缺乏;2)美国 3D 打印产品的快速制造水平比国内高;3)烧结的材料尤其是金属材料,质量和性能比我们好;4)激光烧结陶瓷粉末、金属粉末的工艺方面还有确定差距;5)国内企业的收入构造单一,主要靠卖 3D 打印设备,而美国的公司是多元经营,设备、效劳和材料根本各占销售收入的 1/3。在全球 3D 模型制造技术的专利实力榜单上,美国 3DSystems 公司、日本松下公司和德国EOS 公司遥遥领先。展望未米,3D 打印是以数字化、网络化为根底,以共性化、短流程为特征,实现直接制造、桌边制造和批量定制的的制造方式。其生长点表现在:与生物工程的结合,与艺术制造的结合,与消费者直接结合。目前,在
12、欧美等兴盛国家,3D 打印技术的应用已较为广泛,大到飞行器、赛车,小到服装、手机外壳、甚至是人体组织器官。尤其在一些穿插学科领域中,3D 打印的应用更加明显。二、 3D 打印细分工艺:将来主流方向是金属打印依据打印所用材料及生产片层方式的不同,实现方法有以下几种:1) 熔化或软化材料产生层。2)液体材料加工方法。3)层压板制造(LOM, 将纸、聚合物、金属等材料薄层剪裁成确定外形并粘接在一起。这些3D 打印技术由不同公司研发提倡,主要区分在于打印速度、本钱、可选材料及颜色力气等。一 FDM:最早的 3D 打印技术FDM 技术是由Stratasys 公司于 1980 年中后期制造。该成型设备承受
13、成卷的塑料丝或金属丝作为材料,工作时将材料供给给挤压喷嘴, 喷嘴加热溶化材料,并在计算机关心制造软件的把握以及步进电机或伺服电机的驱动下,沿着水平和垂直方向移动打印,热塑性材料凑够喷嘴挤出,形成层并快速硬化。打印完成后,拿掉固定在零件或模型外部的支撑材料即可。整个成型过程需要恒温环境,熔融状态的丝挤出成型后假设突然受到冷却,简洁造成翘曲和开裂,适当的环境温度最大限度地减小这种造型缺陷,提高成型质量和精度。由于FDM 工艺不用激光,使用、维护简洁,本钱较低,同时兼具成型材料种类多,成型件强度高、精度较高的特点,使该工艺可以直接制造功能性零件。目前,FDM 技术可以打印的材料包括ABS,聚碳酸醋、
14、PLA,聚苯矾等。与其他的 3D 打印技术相比,FDM 是唯一使用工业级热塑材料作为成型材料的积层制造方法,打印出的物件具有可耐受高热、腐蚀性化学物质、抗菌和猛烈的机械应力等特性,被用于制造概念模型、功能模型,甚至直接制造零部件和生产工具。FDM 技术被Stratasys 公司的Dimension, uPrint 和Fortus 全线产品以及惠普大幅面打印机作为核心技术所承受。由于其成型材料种类多,成型件强度高、精度高,外表质量好,易于装配、无公害,可在办公室环境下进展等特点,使得该工艺进展极为快速,目前 FDM 在全球已安装快速成形系统中的份额大约为 30% 。2023 年 3 月,Stra
15、tasys 公司公布的超大型快速成型系统Fortus 900mc,代表了当今FDM 技术的最高成型精度、成型尺寸和产能,成型尺寸高达 914.4mm X696mmX914.4mm,打印误差为每毫米增加0.0015-0.089mm,打印层厚度最小仅为 0.178mm,被用于打印真正的产品级零部件。二粒状物料成型技术(1)激光烧结激光烧结是在拉状层中选择性地溶化打印材料,通常承受激光来烧结材料并形成固体。在这种方法中,未溶化的材料作为生成物件的支撑薄壁,从而削减了对其他支撑材料的需求。激光烧结技术主要包括2 种类型:一种是SLS 技术,主要承受金属和聚合物为打印材料,具体包括尼龙、添加玻璃纤维的尼
16、龙、刚性玻璃纤维、聚醚铜、聚苯乙烯、尼龙及铝粉等混合材料、尼龙及碳纤维的混合材料、人造橡胶等, 3DSystems 公司的sPro 系列 3D 打印机就是实行SLS 技术;另一种是直接金属激光烧结(DMLS)技术,已经实现可打印几乎任何金属合金, 具有代表性的设备是德国EOS 公司的直接金属激光烧结设备。对于SLS 而言,国产设备大约 100 万元/台,进口设备 300 万元/台, 进口材料大约 100 美元/公斤。(2)EBM电子束熔炼是一种金属部件的积层制造技术,可打印钛合金等材料。电子束熔炼技术是通过高真空环境下的电子束将溶化的金属粉末层 层叠加,与直接金属激光烧结技术低于熔点的生产环境
17、有所不同,EBM技术生产出的物件密度高、无空隙且格外结实。承受 EBM 技术的代表设备为瑞典ARCAM 公司的EBM 系统。(3)PP使用PP 技术的 3D 打印机每次喷一层石膏或者树脂粉末,并通过横截面进展粘合。打印机不断重复该过程,直到打印完每一层。此技术允许打印全颜色原型和弹性部件,将蜡状物、热固性树脂和塑料参与粉末一起打印,还可以增加强度。承受此打印技术的代表设备为3D Systems 公司的ZPrinter 系列 3 D 打印机。三光聚合成型技术(1)SLASLA 的主要实现途径是用于生产固件部件的光固化成型技术。SLA 技术最早由美国 3D Systems 公司成功买现商业化,其生
18、产的Projet 系列和iPro 系列 3D 打印设备均承受了SLA 技术。该技术由于具有成型过程自动化程度高、制作原型外表质量好、尺寸精度高以及能够买现比较精细的成型尺寸等特点,因而成为广泛应用的快速成型工艺方 法。但 SLA 系统的缺点是对液态光敏聚合物进展操作的周密设备,对工作环境要求苛刻,同时,成型件多为树脂类,强度、刚度和耐热性有限,不利于长期保存。Objet 公司的PolyJet 系统是一种喷头打印技术,目前已买现以 16-30um 的超薄层喷射光敏聚合物材料,并层层构建到托盘上,直至部件制作完成。每一层光敏聚合物在喷射时即承受紫外线光固化,打印出的物件即为完全凝固的模型,无需后固
19、化。被设计用来支撑简洁几何外形的凝胶体支撑材料,通过手剥和水洗即可除去。(2)DLP在数字光处理技术中,大捅的物体聚合物被暴露在数字光处理投影机的安全灯环境下,暴露的液体聚合物快速变硬,然后设备的构建盘以较小的增量向下移动,液体聚合物再次暴露在光线下。这个过程不断重复,直到模型建成。最终排出捅中的液体聚合物,留下买体模型。承受DLP 技术的代表设备是德国EnvisionTec 公司的Ultra3D 打印数字光处理快速成型系统。DLP 激光成型技术和SLA 立体平版印刷技术比较相像,也是承受光敏树脂作为打印材料,不同的是 SLA 的光线是聚成一点在面上移动,而DLP 在打印平台的顶部放置一台高区
20、分率的数字光处理器(DLP)投影仪,将光打在一个面上来固化液态光聚合物,逐层的进展光固化,因此速度比同类型的SLA 立体平版印刷技术速度更快。DLP 的应用格外广泛,该技术最早是由德州仪器开发的,它至今照旧是此项技术的主要供给商。最近几年该技术放入 3D 打印中,利用机器上的紫外光(白光灯),照出一个截面的图像,把液态的光敏树脂固化。该技术成型精度高,在材料属性、细节和外表光滑度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。SLA 与DLP 打印所需的液态光敏树脂材料也因生产商家和机型的不同而各有特点,比方EnvisionTec 的各类机型都可以使用EC-500 型蜡基液体树脂材料制造各类精巧饰品模型以用
21、于失蜡法铸造,但其每千克材料本钱高达几千元。其民用代表机型有 B9 Creator2500 美元), Form 1 3300 美金)等。四3DP 三维喷绘打印技术3DP 是一种基于微喷射原理(从喷嘴喷射出液态微滴),按确定路径逐层打印积存成形的打印技术,这种技术和平面打印格外相像。3DP 打印机主要部件为储粉缸和成形室工作台。打印时首先在成形室工作台上均匀地铺上一层粉末材料,接着打印头依据零件截面外形,将粘结材料有选择性地打印到已铺好的粉末层上,使零件截面有实体区域内的粉末材料粘接在一起,形成截面轮廓,一层打印完后工作台下移确定高度,然后重复上述过程。如此循环逐层打印直至工件完成,再经后处理,
22、得到成形制件。同立体印刷、叠层买体制造和选择性激光烧结快速成形技术相比,3DP不需要昂贵的激光系统,具有设备价格廉价、运行和维护本钱低的优势。与熔融沉积快速成形技术相比,3DP 可以在常温下操作,具有运行牢靠,成形材料种类多和价格低的优势。此外,与其它RP 系统相比,3DP 还有操作简洁、成形速度快、制件精度高、成形过程无污染, 适合办公室环境使用等优点。五几种方法优劣比对:目前FDM 和SLS 为主流金属零件快速制造技术代表了RP 技术的最进展方向。目前,真正能够制造周密金属零件的快速成型技术只有选择性激光熔化和选择性激光烧结。SLS 成型方法成型金属零件时,多承受树脂或低熔点材料包覆的金属
23、粉末作为原材料,通过激光扫描使树脂熔化将金属粉末固结在一起,在成型后经过脱脂、浸渗低熔点金属(如青铜等)来提高致密度。使用该技术成型,金属零件工序简洁且零件强度与精度多数状况下仍达不到要求。而选择性激光熔化 SLM 技术是一种极具创的快速成型技术,能一步加工出具有冶金结合,相对密度接近100%, 具有简洁构造、高的尺寸精度的金属零件。目前,金属 3D 打印本钱偏高是其主要缺点之一。在总本钱构成中,购置设备本钱约占总本钱的3/4。而上述两种工艺的设备均属于工业级打印设备,价格普遍较为昂贵。其次,金属3D 打印的材料通常有钦粉、铝合金粉和不锈钢粉。耗材本钱虽然仅占总本钱 11%,但是相较于其他一般
24、金属材料,这些材料本钱要高出将近10 倍左右。如德国EOS 公司所生产的不锈钢粉、铝硅粉、钛合金粉, 其价格是传统粉体的 10 至 20 倍。而 3D 打印用钛粉本钱约为 180 万/ 吨,是一般航空用钛材价格的 9 倍多。三、市场现状:个人打印高增速、功能应用以模具为主依据 2023 版的Wohlers 显示,2023 年全球 3D 打印市场规模约 40 亿美元,相比 2023 年几乎翻了一番。其大体分布概况是欧洲约 10 亿美元,美国约15 亿美元,中国所占份额约3 亿美元。面对工业的3D 打印机设置台数按国家进展统计的话,美国占38%,位居第一,其次是日本占 9.7%,第三位德国占 9.
25、4%,第四位中国占 8.7% 。近年来,3D 打印市场高速进展,个人 3D 打印市场也已开启。依据市场争论机构Frost & Sullivan 公布的2023 年全球 3D 打印市场争论报告)显示,从 1994 年到 2023 年,全球 3D 打印机市场规模始终保持高速增长态势,复合增长率到达了 17.6%0 2023 年全球个人 3D 打印设备销售量呈现爆发式增长,销售量从 5987 台猛增至 23265 台, 增幅接近 300%,大幅超过商用 3D 打印设备增速。就企业实力来看,目前欧美较具规模的 3D 打印企业的年销售收入一般都在 10 亿元人民币左右,而国内目前仍没有一家企业收入过亿,
26、 甚至超过 5000 万元的企业都寥寥无几。目前,我国 3D 打印行业整体上进展不错,设备、材料、软件等核心领域都能够不同程度买现自给, 并在文化创意、工业、生物医学等领域得到应用。但是,缺乏龙头企业、核心技术、成熟的商业模式,以及市场广泛应用和政策资金扶持。激光器、软件、材料等核心技术还依靠进口。四、 3D 打印将来进展以及市场空间依据 2023 版的Wohlers 显示,2023 年全球 3D 打印市场规模约 40 亿美元,2023 年全球 3D 打印产业整体的销售规模到达 22.04 亿美元。2023-2023 年三年的年复合增长率达 27%。该机构估量 2023 年则将进一步上升至 5
27、0 亿美元,并且此后整个市场将维持近 20%增长率。估量至 2023 年,3D 打印市场规模将到达近 110 亿美元。2023 年我国产值 20 亿元。世界 3D 打印技术产业联盟秘书长、中国3D 打印技术产业联盟执行理事长罗军表示:现在还是 3D 打印技术的起步阶段、产业化的初级阶段。将来 3-5 年将是 3D 打印技术最为关键的进展机遇期,假设推动顺当,2023 年同比翻一番没有大问题, 而 2023 年则有望到达 80-100 亿,到 2023 年产值将达百亿元人民币。一 3D 打印在各类应用领域中的进展前景增材制造工艺在材料的利用率上有着明显的优势。2023 年 3D 打印技术三个领域
28、内应用最为普遍:分别为消费品和电子占 21.8%,交通设备占 18.6%,医疗占 16.4%。在个人应用领域虽然起步较工业领域稍晚,但是增长势头凶狠。据统计,2023 年全球个人 3D 打印设备销售量为 23265 台,增长率高达200%。虽然 2023 年的增长率为 46.3%,但就整体而言,近些年3D 打印技术在个人应用领域的进展还是格外迅猛的。(1) 航空航天领域:最具进展前景领域之一3D 打印制造出来的金属零件完全符合航空航天领域对于将来器械设备制造的要求。1)“轻量化”和“高强度”始终是航空航天设备制造和研发的主要目标。3D 打印技术所制造出来的零件能够很好的迎合这两个要求,如由激光
29、快速成型技术打造的一次成型钛合金的承力力气比一般锻造、焊接强上近 30%; 2)由于航空航天设备所需要的零部件往往都是一些需要单件定制的小部件,假设运用传统工艺制作势必会存在制作周期过长,且本钱过高的问题。而 3D 打印技术低本钱快速成型的特点则能很好地弥补这一问题;3)传统技术在生产零件过程中会造成很多不必要的损耗,对于简洁产品,夸大的时候原材料利用率仅有不到 10%。而 3D 打印所特有的增材制造技术则能很好的利用原材料利用率高达 90% 。举例而言,我国其次款自主设计的国产大型客机C919 制作飞机零部件是 3D 打印应用于航空航天领域的典型案例之一。主要制造的飞机零件是中心翼缘条,其规
30、格为长约 3 米,重量到达 196Kg,工序耗时在一个月以内。假设通过传统工艺制造,国内制造力气尚无法满足,向国外选购会增加本钱。截止至 2023 年 11 月,C919 的订单数已到达 380 架,客机的首飞时间定于 2023 年,估量届时 3D 打印飞机零部件订单数量将会消灭一波顶峰。而 C919 客机仅仅只是一个开头,将来 3D 打印将会被广泛应用于航空航天领域。整个市场的增长空间将不行限量。(2) 军工领域:军备需求增长明确据外媒报道称,3D 打印技术将会被应用于我国一代高性能型战斗机之中,如首款航母舰载机歼-15、多用途战机歼-16、第五代重型战斗机歼-20 等。两会期间,歼-15
31、总设计师孙聪透露,钦合金和 M100 钢的 3D 打印技术,已被广泛用于歼-15 的主承力局部,包括整个前起落架。目前我国前三代战斗机保有量约为 2023 架,将来几年我国战斗机更换代的步伐会随着科技的进步而不断加快。假设3D 打印技术在第四代战斗机上的成功应用,势必会使得 3D 打印钛合金的需求量消灭“井喷”的现象。2023 年国防支出预算将增加 12.2%,升至 8082.3 亿元。我国国防支出预算首次突破 8000 亿元人民币。近四年来国防支出预算的增幅均在 10%以上,而此次 12.2%的增幅也是连降三年后首次上升。国防开支的不断上升预示着军工领域可分的“蛋糕”在不断做大。现代化部队是
32、我国军队建设目标之一,3D 打印技术的应用符合提高军队设备高科技含量的要求。增材制造产品本身耗材少,质量轻,损耗少的特点不仅仅可以应用于战斗机的制造,还能满足军工领域其他设备制造的需要。今后在这一领域需求量将会消灭大幅的提升。(3) 医疗领域:兴领域成为中坚力气医疗领域已然成为 3D 打印应用最多的领域之一,2023 年产能占据全球产值的 16.4%。且大局部应用都集中在假肢制造、牙齿矫正与修复等方面。利用 3D 打印能够完善地复制人体构造构造,贴合人体工学。现如今在欧洲,使用 3D 打印制造钛合金人体骨骼的成功案例就有 3 万多例。随着科技的不断进步,将 3D 打印应用于组织器官移植的技术也
33、不单单只停留在理论层面。2023 年 5 月,美国俄亥俄州一名六周大男婴患有支气管软化,病情危重。医生利用3D 打印机,制作了一个夹板, 在婴儿的气道中开拓了一个通道。男婴最终成功维持呼吸,幸免于难。这是医学史上首宗 3D 打印器官成功移植的案例。依据美国器官共享网络(UNOS)统计数据,美国等待器官移植的患者人数在逐年增加。截止至 2023 年 4 月 10 日,美国在等待器官移植手术的病患共计 78000 余人。今后这将是一个需求量极大的市场。而由于符合要求的器官捐献数量缺乏,以及术后可能产生的严峻排斥性问 题,传统医疗手段已然无法满足现在需要器官移植病患的要求。因此, 今后 3D 打印在
34、这一领域的应用将会格外可观的。二金属 3D 打印进展前景无可限量金属材料由于其高硬度,耐高温等得天独厚的特性,其作为3D 打印原材料的进展空间将会是巨大的。相较于PVC,陶瓷等材料金属 3D 打印所制造出来的产品可以在更多的领域得到应用,如航天航空、汽车制造、军工等。产业链下游需求面更加宽广,使得金属零部件的3D 打印技术在将来的进展前景更加被业界所看好。固然,金属 3D 打印在现阶段照旧会遇到确定的技术难题。由于金属的熔点相对较高,所以在成品制造的过程中会有多种物理过程(如金属固液形态的转变),热传导和外表集中等。为了解决这一系列问题, 需要多种制造参数协作。相较于其他材料的 3D 打印技术
35、,金属零部件快速成型技术应当是最为简洁的。因此,随着科技的逐步成熟,金属 3D 打印技术进步的空间将会是格外巨大的。依据WohlersAssociates 统计显示,2023 年售价在 5000 美元以上的工业级 3D 打印设备中,按销售额划分,占据市场前三位的分别是光固化 31%,FDM 材料挤出 22%粉末尿熔化 21%。从另一项统计数据分析中,能够更加直观的反映将来 3D 打印市场的进展走向。从 3D 打印效劳商最想购置的设备来看,以金属粉末作为主要耗材的粉末床熔化设备的需求量超过了整体的一半以上。由此可见,能够处理难以加工的金属材料,符合更广泛市场应用的金属3D 打印技术更加受到市场的
36、青睐。三3D 打印在我国的进展前景目前,我国 3D 打印技术尚处于初期进展阶段。与增材制造技术进展最为领先的美国尚有确定的差距。影响我国 3D 打印进一步产业化推广的问题主要可以总结为以下几点。第一,我国尚没对 3D 打印行业建立统一的共性标准。由于使用3D 打印技术制造产品的特点为小批量,共性化,这就凸显行业共性标准的打算性意义。而国内目前整个行业尚处于一个整合度较低,比较无序的阶段。这大大制约了 3D 打印在国内的大规模商业化进程;其次,3D 打印原材料供给缺乏已成为制约其在我国进展的障碍之一。由于增材制造技术的特别性,耗材在整个制造过程中起到了打算性的作用。而我国 3D 打印耗材主要依靠
37、于国外进口,尤其是金属材料。过高的材料本钱可能成为阻碍进展的缘由之一;国内机械制造产业链相比照较成熟,偏低的传统制造本钱,会大大降低 3D 打印技术的性价比。在确定程度上减弱市场对此技术的重视程度。虽然目前我国 3D 打印在产业化的道路上稍落后于世界其他兴盛国家,但是在增材制造技术的研发上,我国并没有逊色于其他国家,甚至在某些领域还处于世界领先地位。特别是在利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大型零部件这一技术上,我国更是走在 3D 打印技术进展最为成熟的美国之前,领先于全球。王华明教授所带着的科研团队,凭借“飞机钛合金大型简洁整体构件激光成型技术”获得“2023 年度国家技术制造一等奖”。该
38、项技术已成功应用于我国其次款自主设计制造的国产大型客机C919 的零部件制造上。仅需 55 天便可以在试验室中打造出C919 机头的四个主风档窗框。假设向国外公司定制,则需至少两年以上时间,且本钱也会相应增加很多。并且以此项技术所打印出的钦合金零部件很可能大规模应用于我国第四代战斗机之上。可见,今后 3D 打印在国内市场的进展空间将格外浩大。史玉升教授所带着的科研团队是我国较早取得 3D 打印技术进步成就的团队。其在2023 年凭借“选择性激光烧结(SLS)”技术,荣获国家科技进步二等奖。并且以“基于粉末尿的激光烧结立体打印”技术, 获得了 2023 年国家技术制造二等奖。其团队打造的 1.2 米X1.2 米工作面的世界最大“立体打印机”入选两院院士评比的“2023 年中国十大科技进展闻”。