3D打印,是一種增材制造方法,相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械加工“減材制造”技術(shù)而言,即為一種“從無(wú)到有”的材料制造方法,是一項(xiàng)制造業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)革命,展現(xiàn)了新時(shí)代個(gè)性化創(chuàng)造的活力和潛力。3D打印技術(shù)起源于美國(guó),這項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn),不僅給予了創(chuàng)新主體一個(gè)全新的視角,同時(shí)也吸引了大眾的高度關(guān)注。3D打印技術(shù)在20世紀(jì)末期逐漸得到推廣,又被稱(chēng)為“第3次工業(yè)革命”的重要標(biāo)志之一。
近年來(lái),中國(guó)陸續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)政策支持3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在2017年發(fā)布的《重大技術(shù)裝備關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化實(shí)施方案》中指出由骨干企業(yè)牽頭,聯(lián)合相關(guān)單位,研制工業(yè)級(jí)鑄造3D打印設(shè)備,滿足大型發(fā)動(dòng)機(jī)、航天航空等領(lǐng)域黑色及鋁合金鑄件的需求。數(shù)據(jù)顯示,2018年,我國(guó)GDP同比實(shí)際增長(zhǎng)6.6%,經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng),為我國(guó)3D打印行業(yè)提供了良好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境。
3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈從上中下游來(lái)看,上游為塑料、金屬、蠟、石膏、砂等其他各種材料。中游為3D打印設(shè)備及技術(shù),下游則為制造、醫(yī)療、建筑、軍事等應(yīng)用領(lǐng)域。
從技術(shù)環(huán)境看,3D打印技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科交叉科學(xué),綜合了數(shù)字建模、材料化學(xué)、機(jī)電控制化學(xué)等諸多學(xué)科,利用該技術(shù)可以達(dá)到材料的快速成形。是技術(shù)密集型行業(yè),具有多學(xué)科交叉、技術(shù)復(fù)雜度高的特點(diǎn)。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始研發(fā)快速成型技術(shù)的研發(fā),從專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)來(lái)看,1985年至今,全球在3D打印領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)超過(guò)12萬(wàn)。1985-2011年期間專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱诜€(wěn)定狀態(tài),在近30年的時(shí)間里年均申請(qǐng)量近2000件,平均專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)率為3.6%。
從市場(chǎng)規(guī)模看,全球3D打印材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,在2010-2016年期間,產(chǎn)業(yè)規(guī)模從2.66億美元(約16.8億元人民幣)增至8億美元(約50.4億元人民幣),年均增長(zhǎng)24.6%。據(jù)預(yù)測(cè),到2022年全球打印材料的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到16億美元,數(shù)據(jù)顯示,2017年我國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到17.5億元,同比增長(zhǎng)47.4%。伴隨著中國(guó)3D打印技術(shù)的相應(yīng)成熟,在航天航空、汽車(chē)等行業(yè)需求將持續(xù)增加。
從行業(yè)壁壘看,由于我國(guó)3D打印行業(yè)發(fā)展處于初級(jí)階段,關(guān)鍵技術(shù)積累不足,相關(guān)學(xué)科融合不夠,行業(yè)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力;3D打印人才需求量大,需要研發(fā)、制造、銷(xiāo)售、技術(shù)服務(wù)等復(fù)合型人才;材料是3D打印技術(shù)的關(guān)鍵,3D打印材料的制備技術(shù),生產(chǎn)材料的設(shè)備構(gòu)造,以及得到產(chǎn)品的具體性能,都和材料有關(guān)。材料既決定了3D打印的應(yīng)用趨勢(shì),也決定了3D打印的發(fā)展方向。目前,3D打印的材料包括聚合物、金屬和陶瓷等,并且近年來(lái)也出現(xiàn)了一些新興的材料。由于3D打印技術(shù)的特殊性對(duì)材料行業(yè)依賴(lài)性較高,但3D打印材料行業(yè)處在成長(zhǎng)初期階段,可使用的材料成熟度跟不上3D市場(chǎng)的發(fā)展,材料仍然是制約3D打印發(fā)展的重要因素。
未來(lái),隨著全球范圍內(nèi)新一輪科技與產(chǎn)業(yè)革命正在萌發(fā),世界各國(guó)紛紛將3D打印作為未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新增長(zhǎng)點(diǎn)。我國(guó)必將推動(dòng)3D打印技術(shù)與新材料技術(shù)、新設(shè)計(jì)的加速融合,相信在不久的將來(lái),3D打印材料將更加多元化,滿足3D打印技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求,我國(guó)3D打印行業(yè)發(fā)展將進(jìn)入新階段。