D打印产业调研报告

1、.定义 3D打印（3Dprinting）也称为“增材制造（AdditiveManufacturing）”，它是新兴的一种快速成型技术。与传统的减材制造工艺不同，3D打印是以数据设计文件为基础，将材料逐层沉积或黏合以构造成三维物体的技术。现代意义上的3D打印技术于20世纪80年代中期诞生于美国。CharlesHull（3DSystems公司的创始人）和ScottCrump（Stratasys公司的创始人）是3D打印技术的先驱人物。以3DSystems和DTM公司为代表的一批美国中小科技公司在 20世纪80年代末-90年代初相继研发出光固化立体造型术(stereolithography, SLA)

2、,简称光造型术、选择性激光烧结（SLS）和熔丝沉积造型（FDM，Fused Deposition Modelling）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。3D打印与传统制造业的最大区别在于产品成型的过程上。在传统的制造业，整个制造流程一般需要经过开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程成型。3D打印则免去了复杂的过程，无需模具，一次成型。因此，3D打印可以克服一些传统制造上无法达成的设计，制作出更复杂的结构。技术分类1. 以高分子聚合反应为基本原理：激光立体印刷术（Stereolithography， SLA，有著名的Objet从下到上打印的（已和Stratasys合并）

3、和Formlabs为代表从上往下打印的）,它用激光选择性地让需要成型的液态光敏树脂发生聚合反应变硬，从而造型。高分子打印技术（Polymer Printing）, 高分子喷射技术（Polymer Jetting）, 数字化光照加工技术（Digital Lighting Processing）, 微型立体印刷术（Micro Stereolithography）。2. 以烧结和熔化为基本原理：选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering， SLS，3D打印行业龙头老大3D System的看家本领，EOS也是杰出代表，SLS用的不是液态的光敏树脂，而是粉末选择性激光熔化技术

4、（Selective Laser Melting, SLM）, 电子束熔化技术（Electron Beam Melting， EBM）。3. 以粉末-粘合剂为基本原理：三维打印技术（Three Dimensional Printing, 3DP，MIT在90年发明的，Zcorp（已被3D Systems收购）、voxeljet是杰出代表）4. 熔融沉积造型技术（Fused Deposition Modeling, FDM，著名代表有RepRap项目、MakerBot和Stratasys公司）5. 层压制造技术（Layer Laminate Manufacturing, LLM）6. 气溶胶打印

5、技术（Aerosolprinting）7. 生物绘图技术（Bioplotter）限制因素1. 生产模式效率单体的一体化成型，工作流程是完全固定的，无法形成此类产业效应，且目前的3D打印机体无法承受长时间，高强度的负荷。且单体机做生产，维护费用和难度是远远高出传统工艺把产业链平摊开的做法。2. 材料的限制1. 材料的适用范围的问题。目前，工业领域能用的就适用的金属材料只有10余种，铝硅合金、钛合金、镍合金和不锈钢比较成熟。而生物材料领域，比如，RegenHu开发的INK仅支持明胶、胶原与合成高分子混合物等几种材料；成品状况的话，打印出的结构生物相容性较差，孔隙率小且孔洞分布不均匀，细胞附着生长繁

6、殖率低。也就是，只能用作模仿，还不能实现特定功能性。家用领域也没好哪儿去，主流的有石膏、光敏树脂、ABS塑料等，Object公司号称可以14种基本材料的基础上混搭出107种材料，拭目以待吧。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。2. 材料应用导致的工艺问题。因为需要预先制成专用的金属粉末；打印出的金属制品致密度低，最高能达到铸造件致密度的98%，某些情

7、况下低于锻造件的力学性能，当然在某些构件，比如大型钛合金构件上（比如比较热的航空行业），是完全能够满足力学性能的，但总体状况，值得商榷；某些打印制品表面质量差，精度2-10m，需要打磨抛光机加工等后处理；3D打印具有复杂曲面的零部件时，支撑材料难以去除。材料性能差，强度，刚度，机械加工性等都远不如传统加工方式。3. 机器的限制3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平，几乎任何静态的形状都可以被打印出来，但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的，但是3D打印技术想要进入普通家庭，每个人都能随意打印想要的东西，那么机器的限制就必须得到

8、解决才行。4. 知识产权的忧虑在过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3D打印技术也会涉及到这一问题，因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西，并且数量不限。如何制定3D打印的法律法规用来保护知识产权，也是我们面临的问题之一，否则就会出现泛滥的现象。5. 道德的挑战道德是底线。什么样的东西会违反道德规律是很难界定的，如果有人打印出生物器官和活体组织，在不久的将来会遇到极大的道德挑战。6. 花费的承担3D打印技术需要承担的花费是高昂的。第一台3D打印机的售价为1万5。如果想要普及到大众，降价是必须的，但又会与成本形成冲突。指标精度目前普通

9、的3D打印分辨率是0.1mm，可靠性/成功率，最大打印尺寸，打印速度，用户交互/易用性，打印噪声，单色/双色打印头，支持的耗材种类及成本，售后服务等。面向群体1. 工业类设计师：（产品原型、玩具设计、灯饰设计）2. 艺术类设计师：（玩具设计、首饰设计、制作形态复杂的雕塑、影视道具、定格动画模型）3. 手办达人：（人偶模型、3D照相馆、手工作品）4. 机械类设计师：（机械零件、模具）5. 建筑师：（建筑原型设计、城市规划、风洞/压力测试、样板房展示）6. 科技极客：（DIY电子制作，高级玩具）7. 科研工作者：（考古、医疗、航空航天、武器研发、生物打印、材料研制）8. IT从业人员：（3D打印线

10、上服务、新媒体、电子商务、技术测评）9. 咖啡店主：（3D打印实体店、线下交流平台、企业产品展示平台）10. 出版行业：（科普杂志、科普图书）11. 学生/教师：（教学、科研）国内企业1. 3D打印技术研究及工业级设备制造清华大学北京殷华激光快速成型与模型技术有限公司华中科技大学武汉滨湖机电产业有限公司西安交通大学陕西恒通智能机器有限公司北京航空航天大学中航激光成型制造有限公司北京殷华、武汉滨湖、陕西恒通以自主研发的3D打印技术为基础，研制了工业级的快速成型机，主要以提供模具与原件制造服务、协助用户进行产品开发设计服务作为商业模式。北京殷华也进行专用打印耗材的研制与销售；中航激光主要研究飞机大

11、型整体钛合金主承力结构件激光快速成形及装机应用技术，在世界范围内首次实现了激光成形钛合金构件在民用客机研制上的应用。进行3D打印技术研究，但未实现企业化的主要科研机构还有南京航空航天大学、华南理工大学和中北大学。这些院校针对某一种快速成型技术进行研究并制造出了快速成型系统。中国科学院重庆绿色智能技术研究院的智能制造技术研究所于2013年5月成立了3D打印技术研究中心，此中心将建设3D打印公用技术平台，综合包括3D打印应用技术平台、材料研究与规模化制备技术平台、工艺研究与装备研制技术平台、结构与性能评价平台、设计与服务平台五大平台。另有北京隆源自动成型系统有限公司研制生产AFS激光快速成型机，提

12、供样件、精密铸件加工服务南京紫金立德电子有限公司研发、生产、销售工业级SD300Pro系列3D打印机，称拥有年产5千台桌面式3D打印机的生产能力，并研发、销售耗材。上市公司机器人成功研制首套金属材料激光快速成型设备，应用于航空航天、船舶等高端装备制造领域，是目前A股上市公司中唯一能提供成套金属3D打印设备的上市公司。称除金属3D打印机之外，机器人的具有激光诱导功能的纳米制版3D打印机和配套的纳米级材料，成为该公司新的利润增长点。2. 桌面级打印机研发北京太尔时代科技有限公司是调整产品技术方向的极少数企业之一。太尔时代重点推出 Up ! 系列桌面三维打印机，并将此系列以PP3DP品牌面向海外。2

13、010年，太尔时代推出了UP! Plus成为当时世界上首款桌面型3D打印机；2011年，太尔时代售出小型机3000多台，2012年增长更快；2012年，被美国Make杂志评选为 “最佳用户体验”3D打印机。此外，太尔时代的产品还有Inspire 系列工业级快速成型机，并出售一款在国内居于领先地位的智能三维扫描系统S-I三维扫描系统，此系统可在短时间内获取物体表面三维数据。同时，太尔时代也开发、销售ABS材料并提供ABS塑料的打印服务。杭州铭展网络科技有限公司，此公司研发、销售个人3D打印机设备，代理国际打印机品牌，并为用户提供3D打印服务。铭展基于开源3D打印机研发制造出了MBot个人3D打印

14、机系列，Mbot的目标是批量生产的经济型家用打印机，方便设计师，工程师，科技人员甚至是普通爱好者的使用。同时銘展为Zcorp系列与BFB系列打印机，NextEngine扫描仪中国地区代理服务商。此外，銘展创建”我爱3D”数字化设计3D模型分享社区，用户可以上传、免费下载模型数据。在銘展的淘宝网店，也销售打印材料和打印机零件等南京宝岩自动化有限公司。南方宝岩研发、销售桌面式3D打印机和工业级激光成型系统，代理国外品牌3D打印机，为用户提供专业的数字化设计与制造技术支持，并承接自动控制与加工设备的设计与开发。金华市闪铸科技有限公司。闪铸科技研发销售的桌面级打印机包括 Creator 系列和Adve

15、nturer 系列，并研发销售ABS耗材。3. 代理及其他服务普立得科技有限公司代理美国Stratasys公司的快速成型机，德国Steinbichler COMET-5三维扫描仪；提供三维求反建模、小批量产品快速制作服务湖南华曙高科技有限责任公司提供无模具智能制造服务，主要包括数控及CNC加工，模具模型激光加工制造。茂登三维打印服务提供快速成型和三维立体扫描服务。4. 材料研制我国在材料研发与供应方面能力薄弱，缺乏专业企业进行支撑，主要有一些企业为满足自产的打印机耗材需求进行单一的3D打印耗材研制，如太尔时代和闪铸科技研发销售ABS耗材。（ABS是一种用途极广的热塑性工程塑料）联邦股份是一家上

16、市企业，以金属材料制造为主业，做各种金属粉末，包括铝合金、钛合金、不锈钢、钴铬合金等材料。飞而康快速制造科技有限责任公司，该公司致力于生产符合国际标准的航空级粉末产品，同时利用金属增材制造技术及热等静压技术，净成形加工复杂部件。公司聚集了世界顶级的材料研究专家，进行专业耗材研发。5. 3D建模3D打印技术的整个过程中，3D建模也尤为重要。必须将要想打印东西进行三维建模后才能用3D打印机对建模的数据进行成型。3D模型的生成主要有两个途径，一是通过3D建模软件建模生成，二是通过扫描生成3D数据。每个品牌的打印机都有自己的打印软件，可以进行一些参数调整，但是跟3D模型设计关系不大。进行3D模型设计的

17、软件比较通用化，一般的3D打印机都支持.STL格式的3D模型数据文件，行业内常用的3D建模软件基本都可以满足这个要求，常用的有著名的AutoCAD软件，广泛应用于建筑的 3Dsmax，应用于3D模具制造的PR/E和UG，基于Windows开发的三维CAD系统SolidWorks等。重点在于能够生成.STL文件。除专业3D建模外，另有一些专门为3D打印提供建模的软件正在出现。Autodesk公司推出的为3D打印设计的免费软件123D，建模简单，并可以用数码或单反相机围绕物体拍摄照片，上传后利用云计算计算能力自动地为其生成3D模型，相当于使用相机充当三维扫描仪功能。也有一些简单易用的线上3D模型设计网站可供非专业设计者使用，如Tinkercad（Tinkercad - Mind to design in minutes）。另有一些国外团队设计手机3D模型设计软件，如它可将普通的图片转换成3D模型的Sculpteo，允许在移动设备上直接创建、打印3D模型的Android应用Paint3D。在国内，针对3D打印进行3D建模软件研发的企业环节基本空缺。不过，已有企业把目光放到3D扫描设备的研制上。杭州先临三