《時代》周刊將3D打印產(chan) 業(ye) 列為(wei) “美國十大增長最快的工業(ye) ”。據Wohlers Associates預測， 2015年將達到37億(yi) 美元，並預計到2020年達到52億(yi) 美元。隨著技術成果的推廣和應用，3D打印技術產(chan) 業(ye) 的發展呈現出快速增長勢頭。

　　從(cong) 行業(ye) 分布來看，用於(yu) 消費電子領域的打印技術仍然占主導地位，大約占20.3%的市場份額，其他主要領域依次是汽車(19.5%)、醫療和醫科(15.1%)、工業(ye) 及商用機器(10.8%)；從(cong) 區域分布來看，北美地區(40.2%)、歐洲(29.1%)、亞(ya) 洲(26.3%)三大區域占主導地位，其中亞(ya) 洲地區主要集中於(yu) 日本(38.7%)及中國(32.9%)。

　　一、3大技術類型支撐產(chan) 業(ye) 發展

　　根據所用材料及生成片層方式的區別，產(chan) 業(ye) 不斷拓展出新的3D打印技術路徑和實現方法。可大致歸納為(wei) 擠出成型、粒狀物料成型、光聚合成型三大技術類型，每種類型又包括一種或多種技術路徑。

　　1、擠出成型。主要以熔融沉積成型(FDM)技術實現，與(yu) 其他的3D打印技術相比，FDM是唯一使用工業(ye) 級熱塑料作為(wei) 成型材料的積層製造方法，打印出的物件可耐受高熱、耐受腐蝕性化學物質、抗菌和抗強烈的機械應力，被用於(yu) 製造概念模型、功能原型，甚至直接製造零部件和生產(chan) 工具。FDM技術被Stratasys公司、惠普公司作為(wei) 核心技術所采用。2012年由Stratasys公司發布的超大型快速成型係統Fortus 900mc，代表了當今FDM技術的最高成型精度、成型尺寸和產(chan) 能，可被用於(yu) 打印真正的產(chan) 品級零部件。

　　2、粒狀物料成型。主要分為(wei) 兩(liang) 類，一類是有選擇的在顆粒層中融化打印材料，而未融化的材料則被生成物件的支撐或薄壁以減少對其他支撐材料的需求。主要包括：3D System公司的sPro係列3D打印機采用的選擇性激光燒結(SLS)技術，德國EOS公司采用的可打印幾乎所有合金材質的直接金屬激光燒結(DMLS)技術，瑞典ARCAM公司采用的通過高真空環境下電子束將融化的金屬粉末層層疊加的電子束熔煉(EBM)積層製造技術。

　　另一類是3D System公司的ZPrinter係列3D打印機所采用的噴頭式粉末成型打印技術。該係列打印機在噴每一層石膏或樹脂粉末的同時，都會(hui) 通過橫截麵進行粘合，並重複該過程，直到打印完每一層。該技術允許打印全色彩原型和彈性部件，將蠟狀物、熱固性樹脂和塑料加入粉末一起打印還可以增加強度。

　　3、光聚合成型。其實現途徑較多，其一是由美國3D System公司開發的用於(yu) 生產(chan) 固體(ti) 部件的光固化成型(SLA)技術。該技術具有成型過程自動化程度高、製作原型表麵質量好、尺寸精度高等特點，但對液態光敏聚合物進行操作的SLA精密設備同時也要求苛刻的工作環境，且成型件多為(wei) 樹脂類，強度、剛度、耐熱性有限，不利於(yu) 長時間保存。

　　其二是Objet公司的PolyJet噴頭打印機技術，噴射16-30μm超薄光敏聚合物材料層到構建托盤上直至部件製作完成。該技術通常被用來設計支撐複雜幾何形狀的凝膠體(ti) 材料，通過手剝和水洗即可去除。

　　其三是德國EnvisionTec公司的Ultra 3D打印數字光處理(DLP)快速成型係統。該係統能夠構建組合型的3D部件，並使用高分辨率的數字光處理器投影儀(yi) 來固化液態光聚合物，從(cong) 而快速精準的完成模型的製造。

二、產(chan) 業(ye) 發展仍麵臨(lin) 著重要的技術製約

　　3D打印產(chan) 業(ye) 在蓬勃發展的過程中也麵臨(lin) 諸多問題，影響和製約其快速大規模產(chan) 業(ye) 化的因素主要是以下三點：

　　1、材料的限製對3D打印技術應用範圍形成掣肘。目前3D打印耗材有限，多為(wei) 石膏、塑料、可粘結的粉末顆粒、樹脂等，製造精度、複雜性、強度等難以達到較高要求，一般隻能應用於(yu) 模型、玩具等產(chan) 品領域。對於(yu) 金屬材料來說，如果液化打印則難以成型；采用粉末冶金方式，除高溫還需高壓，這些技術恐怕短期很難成熟。

　　2、價(jia) 格成本的製約導致設備需求量難有爆發性增長。當前3D打印機價(jia) 格高企，昂貴的設備隻能提供有限的價(jia) 值。即使3D打印機成本能夠降下來，但單個(ge) 商品的製造成本依然得不到解決(jue) 。使用3D打印機製造商品，其成本要遠高於(yu) 大型企業(ye) 規模化生產(chan) 後均攤到每一件商品的成本。而後者批量生產(chan) 也比3D打印產(chan) 品的製造速度要快得多。

　　3、3D打印技術產(chan) 品性能缺陷暫時無法彌補。3D打印不適合直接製造高精度零件，後期仍需經過人工處理。由於(yu) 3D打印是材質一層一層堆積成形，每一層都有厚度，這決(jue) 定了它的精度難以企及傳(chuan) 統製造方法。提高製造精度需不斷降低每一層的厚度，難度提高的同時，製造時間也大幅延長。即便層和層之間粘結再緊密，其產(chan) 品性能也無法和傳(chuan) 統模具整體(ti) 澆鑄的零件相媲美。

　　三、未來產(chan) 業(ye) 技術發展趨勢日益明顯

　　當前產(chan) 業(ye) 技術領域正朝著以下方向發展：

　　1、規範性標準成為(wei) 3D打印材料選取的基本保障。目前已有大量材料或混合物應用於(yu) 3D打印技術，但如何更好地理解每種材料的加工—結構—屬性之間的關(guan) 係，並發揮好它們(men) 的特性仍需大量的研究工作。此外，開發質量測試的程序和方法以幫助擴展可用材料的種類也十分重要。在3D打印技術完全過渡到可提供切實可行的製造解決(jue) 方案之前，需要整合研究機構和材料製造商等多方力量來為(wei) 材料提供力學性能數據的規範性標準。

　　2、科學化的把控機製成為(wei) 實現工藝流程的關(guan) 鍵環節。為(wei) 提高機器之間的連貫性、重複性和統一性，需要有內(nei) 部過程監控和閉環反饋的方法。應認真審查原位傳(chuan) 感器，以此來提供無損性評估，並使之能夠進行早期缺陷檢測，特別是與(yu) 熱能控製有關(guan) 的缺陷檢測，較好的流程控製也將減少設備的故障時間。此外，要了解和預測材料性能(如表麵粗糙度和疲勞性能)，就需要創建預測性模型，對零部件在設計過程中的功能特性進行預估，並調整設計以達到預期結果。

　3、開放性與(yu) 易操作是設計工具的重要評價(jia) 標準。3D打印需要廣泛運用計算機輔助設計工具。對於(yu) 直接零部件製造，需要新工具來優(you) 化形狀和材料性能，同時設計複雜的點陣結構，以最大化地減少材料使用和重量。

　　對於(yu) 專(zhuan) 業(ye) 市場，源代碼開放式架構控製器和可重構設備模塊將使製造和研究更靈活；而對於(yu) 非專(zhuan) 業(ye) 性市場，基於(yu) 網絡的新設計工具可能允許非專(zhuan) 業(ye) 人員創造性地設計滿足個(ge) 人需求的產(chan) 品。新的設計環境會(hui) 帶動專(zhuan) 業(ye) 設計師連同初級用戶共同開展產(chan) 品設計