3D打印技術日趨成熟 即將迎來產業化發展機遇期

打印機 3D打印 航空航天 建築 前瞻產業研究院 前瞻產業研究院 2017-08-26

作為一項具備多種優勢的新型製造技術,3D打印一直備受各界關注。隨著3D打印技術日趨成熟,在建築、生物醫學、航天軍工等多個領域取得突破,未來3-5年將是3D打印產業化最為關鍵的發展機遇期。

3D打印技術日趨成熟 即將迎來產業化發展機遇期

3D打印發展現狀

3D打印也稱為增材製造技術。它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是採用數字技術材料打印機來實現的。

我國的3D打印主要集中在家電及電子消費品、建築、教育、模具檢測、醫療及牙科正畸、文化創意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。其中,3D打印最大的三塊需求分別來自民用消費、工業設計和航天軍工。

截止2016年底國內外3D打印應用情況

3D打印技術日趨成熟 即將迎來產業化發展機遇期

資料來源:前瞻產業研究院《中國3D打印產業分析報告》

其中,已有部分技術處於世界先進水平。例如,激光直接加工金屬技術發展較快,已基本滿足特種零部件的機械性能要求,有望率先應用於航天、航空裝備製造、生物細胞3D打印技術取得顯著進展。

可見,我國雖為3D打印行業的後起之秀,但研發能力和應用前景發展勢頭迅猛。受此影響,國內3D打印產業市場規模增長飛速,已由2012年的1.61億美元增至2016年的11.9億美元,在全球市場規模的比重則相應地由7%升至19.64%。

2012-2016年中國3D打印產業規模(單位:億美元,%)

3D打印技術日趨成熟 即將迎來產業化發展機遇期

資料來源:前瞻產業研究院《中國3D打印產業分析報告》

3D打印發展瓶頸

3D打印技術在過去數十年裡取得了重大進展,但有關材料、設備和應用的技術挑戰依然存在,具體體現在以下兩個方面。

一是材料特性。在3D打印技術能夠完全過渡到提供切實可行的製造解決方案之前,需要為材料提供力學性能數據的規範性標準,也需要更詳細的由這些材料性能製成零部件的規範信息。在沒有充分認識材料屬性之前,是無法進行相應零部件設計的。目前,世界各國已經研發了很多3D打印技術材料,因此,建立全面的規範標準需要整合研究機構以及系統與材料製造商。

二是材料開發。雖然已有大量的同質與異質材料混合物應用於3D打印技術,但仍然需要開發更多的材料。其中包括更好地理解已經使用的材料的加工——結構——屬性之間關係,從而瞭解這些材料的侷限性和優點。此外,還需要開發質量測試程序和方法,以幫助擴展可用材料的種類。

3D打印發展前景

總的來說,3D打印產業爆發只是時間問題。僅以醫療保健應用為例,據預計,2015-2022年期間,全球3D打印醫療保健市場銷售額年均複合增長率維持22%左右,到2022年全球銷售額將突破23億美元。

2015-2022年全球醫療保健行業3D打印市場銷售額及預測(單位:億美元)

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資料來源:前瞻產業研究院《中國3D打印產業分析報告》

2016年,我國增材製造產業規模已達80億元,產業規模實現較快增長。工信部也正在抓緊編制《國家增材製造產業發展行動計劃(2017-2020年)》,預期行動計劃將在政策扶持等方面給予產業一定的支持。

值得一提的是,在3D打印靜待爆發期間,低端3D打印機的市場增速下降。這是由於工業製造愛好者和“標新立異者”們已經大都購置了這種設備,因此市場已經初步飽和。下一步,業界需要思考如何拓展個人用戶市場。同時,對3D打印機用途的討論也在不斷增加。

不過,在美國等國家,已經有人指出3D打印可能被用於危險用途,因此應當受到法律限制。如果政府管制加強,也可能影響市場擴張的速度,這也是3D打印企業必須考慮的政策風險。

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