中国3D打印技术应用前景光明

    1、激光快速成型——全球制造技术的一场革命

    激光快速成型制造（3D打印）是利用激光、CAX、自动控制等技术，直接采用“堆积”制成三维立体模型的一种新型加工工艺。由于加工过程省去了开模、削切等中间流程，激光快速成型在小批量、结构复杂的实体加工方面具有得天独厚的优势，据测算可以缩短加工周期70%以上、节省材料90%以上、降低一般制造费用50%以上，被誉为全球制造技术的一场革命。

    3D打印技术源于美国，以3DSystems和DTM公司为代表的一批中小科技公司在20世纪80年代末-90年代初相继研发出立体光固成型（SLA）、选择性激光烧结（SLS）和熔丝沉积造型（FDM）等主流技术路线，经过20多年的沉淀和不断完善已经日臻成熟。

    根据统计，2011年全球3D打印产品（设备+服务）的销售总额已经达到16.8亿美元，近十年时间里以年均27%的速度高速增长。未来5-10年全球快速成型市场将继续以年均20%的速度膨胀，2019年可达66.5亿美元的体量。

    从应用的行业和功能来看，3D打印设备已经广泛地应用于航空航天、汽车、消费电子、工业、医疗、建筑等领域，功能从最早的展示、教学拓展到工业模具的制造，乃至零部件的直接制造。3D打印直接用于零部件制造的比例由2003年的不到4%跃升到了2011年的24%。3D打印越来越接近于工业用途的趋势，体现了这项新兴的制造技术正在逐渐从“小众”市场走向“大众”市场，未来可能深刻地改变世界制造业的格局。

    2、3D打印并非万能，但代表全球制造业一种发展方向

    在当前的技术条件下，3D打印的应用仍然具有一定的局限性，主要体现在两个方面：

    1）材料技术亟需突破：一般3D打印的材料包括石膏、无机料粉、光敏树脂、塑料等，但工业级应用的金属粉末仅有钛、不锈钢、金银等寥寥数种，材料种类亟需扩展；

    2）批量生产经济性不高、控制难度高：快速成型设备的成本和效率优势体现在小批次、设计复杂的物件制造上，但制造大型、结构简单、大批量的零件相比于数控机床具有劣势，不仅成本较高，而且由于收缩率的影响、尺寸精度难以控制。

    虽然所谓3D打印大规模替代传统制造的“第三次工业革命”还比较遥远，但在航天军工、汽车等高端制造领域以及模具试制方面的应用已经非常成熟，并且随着性能和效率的进步，3D打印的可达市场也在迅速膨胀。以汽车行业为例，5年前全球车身磨具的平均开发时间大致是24个月，而目前3D打印技术的进步已经帮助发达国家汽车制造商缩短到8-12个月。而在航天军工领域，近十年时间里激光快速成型已经成为美军新一代歼击机（F18、F22、F31等）钛合金结构件的主要制造技术。

    3D打印技术虽然并非万能，对传统的制造方式的冲击与日俱增，它确确实实地代表了当今全球制造业的一种变革方向。作为“制造业回归”政策的一项举措，2011年6月美国总统奥巴马宣布将向3D打印产业支出5亿美元以期减少制造业对人口红利的依赖，未来重夺制造业领先地位。一个非常明显的趋势是：未来在3D打印领域率先实现突破的国家，将可能占领世界制造业版图的制高点。

3D打印行业应用示例图

    3、3D打印技术是中国制造业升级的重要一环

    激光快速成型产业在国外发展得如火如荼，但在中国尚处于初级阶段。世界范围内，高端制造业发达国家美国、德国和日本拥有数量最多的3D打印设备。其中，仅美国一国就占到全球保有量的约40%。反观中国，仅占到不足9%，以制造业总附加值衡量的使用密度仅为美国的约22.6%，这与中国世界第一制造业大国的地位严重不符。从经济转型的角度来看，未来中国制造业将可能面临人口红利衰退和全球技术进步的夹击，发展更集约、更高效、更自动化的先进制造业是大势所趋。3D打印作为最为前沿的制造技术之一，将拥有巨大的产业化空间。

    在产业政策层面上，2012年底工信部高层在“技术国际论坛”上的表态支持，以及国内3D打印科研的领军人物王华明教授获得2012年国家发明技术一等奖，已经明确释放出政府将大力促进3D打印产业化的信号。后期政府将可能在顶层设计、产业规划、财税引导等多个方面出台相关产业扶持政策。