3D打印行业调研报告

1、盘固集团松海发展部3 打印行业调研报告目录一、3打印介绍二、3打印机工作原理和打印技术工作原理3打印技术3三、3打印机优势及其用途四、3打印机市场五、3打印机生产厂商六、3打印行业存在的问题可供选择的耗材过少，打印产品用途单一成本居高不下效率低下，打印时间过长 HYPERLINK l _TOC_250001 七、3打印行业主要商业模式 HYPERLINK l _TOC_250000 八、总结101 / 10噺固集团投游发展部摘要:本小组经过网络调研、实地调查等方式关于 3 3 打印机基本情况、工作原理、打印技术、产品用途、市场 前3 打印机厂商、行业瓶颈、主要商业模式等内容。、3 打印介绍3

2、打印又称快速成形技术。诞生于 20 80 年代后期，是鉴于材料堆积法的 一种高新制造技术，它集机械工程、CA 科学、激光技术于一身，可以直接将设计思想转变成现实原型。 基本原理是“分 层制造，逐层叠加”。、3 打印机工作原理和打印技术工作原理3打印机可以根据零件的形状，每次制作一个具有一定微小厚度和特定形状的 截面，然后再把他们逐层的“粘”起来。当然整个进程是在电脑控制下，由3打印机系统完成的。不同公司制造的 3打印机所用 的成型材料一般不同，系统的工作 原也有所区别，但其基本原理都是一样的，也就是前面所说的“分层制造，逐层 叠加”。3打印机工作的进程可以打一个形象的比喻：例如要制作一个塑料材

3、质的 苹果，首先们需要的就是在电脑上做出一个 3的苹果模型文件，然后在打印机里 面放入原料材2 / 101-1杭州铭展生产的桌面级3打印机图1-2杭州铭展桌面级3打印机打印的模型囁盘固集团投游发展部质，接着就可以开始打印了。打印系统在控制的时候会从这个苹果3模型底部开始切成很多片，也就是上面说到的截面，一般最先开始制作的是底面的那一层，这时，系统会控制激光器在这一层截面的范围烧结原料（或挤出原料，这 根据打印机的不同而有所差别），这一层做好就做上一层，直到整个苹果被“打印” 出来。3打印技术80 3 较成熟的有“立体光固化成型法”、“选择性激光烧结法”、“分层实体制造法” 等。立体光固化成型法

4、（SLA用特定的激光聚焦到光固化材料的表面，使之由点到线再由线到面顺序凝固， 完成一个层面的绘图作业，这样层层堆叠构成一个三维的实体。该技术是最早实用 化的快速成型技术，一般采用的原料为液态光敏树脂。这项技术主要用于制造多种 模具、模型等。该技术成形速度快，精度较高，但是由于树脂固化进程中产生收缩， 不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料 是其发展趋势。优势：该技术是最早出现的快速成形制造工艺，成熟度高，经过时间的试验。 加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具或模具缺陷：造价昂贵，维持成本过高，该系统是要关于液体进行操作的精密设备，关于 工作环境要求高。产品

5、多为树脂类，强度，耐热性有限，不利于长期保存。软件系 统操作复杂，入门门槛较高。总结：立体光固化成形法的发展趋势是高速化，节能环保与微型化。选择性激光烧结（SLS该技术最早由美国德克萨斯大学奥斯汀分校提出，1992 TM 公司推出该 技术的商业化生产设备，几十年来奥斯汀分校和 TMI 公司在SLS 领域做了大量的研 究工EOS 公司在这一领域也做了很多研究工作，并且开发了相应的 系列成型设备。国内也有多家单位进行 SLS 学、西北工业大学、中北大学等。选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并且使烧结成型的固化 层层层叠加生成所需形状的零件。整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉

6、 末缸活塞上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞上均匀铺上一层，计算机根据原型的 切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一 个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光3 / 10盘固集团投资发展部束再扫描烧结新层。如此循环，直到三维零件成型。SLS烧结成型零件，关于用传统切削加工方法难以制造出的高强度零件，关于快速成型 技术更广泛的应用具有特别重要的意义。据研究人员介绍，该技术今后的发展方向 应该是单元体系金属零件烧结，多元合金材料零件的烧结成型等。分层实体制造法（LOMLOM 又称层叠成形，它以片材为原材料，激光切割系统依照计算机提取的

7、横截 面轮廓线数据，将背面涂有热溶胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓，切割完一层 后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然 后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。金属箔，塑料膜，陶瓷膜等。LOM 常用材料是纸,LOM 的技术特点是工作可靠，成本低。缺陷是不能制造中空构建。成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸。主要用途：快速制造新产品样件、模型等。三、3 打印机优势及其用途3打印行业最早应用于工业领域，随着技术的发展，适用的制造领域范围 不断大。近些年来，市场规模保持着较快的增速。从3打印现有的技术优势和自身局限，以及未来的发展方向来看，这一技术在医疗、

8、航空航天、消费 电子和汽车行业的发展前景较为广阔。现阶段，除了医疗领域之外，3 打印技 术关于其他行业的贡献主要集中在 产品设计和模具开发 两个方面，随着技术的不 断完备，这一技术的应用将会向行业的其他环节渗透。同时，随着 创客”潮流的风靡，近些年来，3 打印设备在个人消费市场的 需求急速膨胀。由于个人制造没有传统工业技术标准的约束，我们判断，未来 仍将保持相关于较快的发展速度，存在巨大的市场潜在需求。随着技术的不断发展，3 打印已经逐步应用于制造业的各个领域。从近 10 3打印设备下游应用行业的分布来看，个人消费品（以电子行业为主） 和交通运输设备占据主要份额；同时，医疗方面的占比在持续提升

9、。而印设备在航空航天领域的应用也稳中有升。3 打从具体用途来看，3 打印技术的应用主要集中在 模具、工具加工（主要是 产品设计中的样件制造）和功能性设计模型上 。同时，近些年来，使用 3 打4 / 10盘固集团投海发展部印设备进行直接部件制造的比例，从最初的简直为零，开始逐渐跃升。3 打印最突出的优点是无需模具就能够成型，也不需要机械加工，就能直 接从设计好的三维图形数据中打印出任何形状的物体。而传统的制造工艺最核 心的一个环节就是要建模，很多高端产品能够设计出来，最大的困难是生产不 出来。因此，3 打印意义的核心一是传统生产方式不能生产制造的个性化、复 杂高难度产品，经过 3 打印技术都能够

10、直接制造；二是虽然传统方式能够生 产制造，但投入成本太大，周期太长，经过3 打印技术可以实现快捷、方便、 缩短周期、降低成本的目的。四、3打印机市场1987年3 system公司使用立体平面印刷技术（SL）成功研发了第一台商 用3 打印设备SLA-1。二十多年以来，3打印产业的市场规模一直保持着较 高的增速。亚制造业协会首席执行官罗军介绍说，2011年全球3打印市场规模在13亿美元，中国囊括设备、耗材和服务在内，为3亿元人民币左右。WohlersAssociates的统计和预测，1993-201117.6%。20122025%-30%2019年， 65亿美元。这里统计的产值范围仅囊括 3 打印

11、设备，3 打印材料，以及外包的打印 服务，即3设备制作的最终零部件。如果加上衍生市场的收入：囊括3打印图3-1ABS工程塑料打印的复杂曲面模型图3-2ABS工程塑料耗材设备制造的中间产品，如模具；以及其他的服务，CA模型设计，设备使用教5 / 10盘固集团投资发展部学等，2011 年已接近 30 亿的市场规模。根据我们关于国内几家3打印机公司的实地调查，国内3打印机市场规模 有限。据上海福斐科技董事长助理张乐奎介绍， 2012年国内3打印机市场规 模在10亿元右，该公司经过代理国外3打印机产品实现年 销售额1亿元左 右，并且且张乐奎估量业级别 3打印机市场规模在最近几年只会缓慢平稳增 长。另一

12、家位于杭州的铭展网络科技公司市场人员张经理介绍，该公司自201111 3 3 打印机厂商虽然不多，但 竞争也十分激烈，主要还是 因为目前国内市场规模有限。五、3打印机生产厂商根据我们的调查，国内外均有公司进行 3 打印机的生产。但国外厂商生产的3 打印机主要偏向于 工业级别，而国内厂商生产的 3 打印机主要偏向于 桌面级别3 打印机主要生产商集中在美国，3 国际上比较著名的公司有：3SystemsObjet、Z-crop、Makerbot、Sratasys3 打印机可以使用的耗材、加工尺寸、加工精度、加工速度等均 优于国内3 3 ABS 工程塑料。3 3 打印机，大多数生产厂商购买国外 3 打

13、印机部件在国内进行组装，仿制国外的产品。国内产品在精度控制、耗材选择 等方面与国外产品仍然有很大的差距。目前国内产品使用的主要耗材为 ABS 工程塑 料，而国外产100 m 级别，而国25 m 3 1 m 左右，超精密0.01 m 左右）但国内产品的优势在于成本较低关于于精度要求不高， 只需要进行产品外观设计、产品模具验证等需求能够得到基本 满足。6 / 10盘固集团投游发展部图5-1光敏树脂材料打印的模型图5-2金属材料打印的模型六、3打印行业存在的问题根据我们关于 3 打印机行业的调查，该行业主要存在的几大问题如下：可供选择的耗材过少，打印产品用途单一目前国内外关于于3打印的热捧导致某些报

14、道有点玄乎，比如能直接打印汽车、 印肾脏云云。实际上，根据我们的调查，可供3打印机使用的耗材有相当的局限性，目前仅仅可以使用 ABS 工程塑料、光敏树脂、石膏粉、金属等材料。美国、加拿大公司联合研制的所谓“ 3 打印车” Urbee 已问世一年有余。它是 一种两人乘坐的三轮混合动力车，其主要动力为电力，辅以燃料乙醇，目标是成为 最绿色的汽车。可惜媒体报道时通常偏离其环保目标，而称它为“第一辆完全经过 3 打印制造的车”。真是这样吗？事实是现在仍无法仅经过 3 打印的方式制造汽 车里的关键部件，比如电机。这辆车全身上下 唯一用3打印来制造的部分只有外 壳而已。Urbee队本想用玻璃钢制造车外壳，

15、但在关于比后选择了FM 3打印技术。最终，他们 经过2500小时打印，得到50个零件并且组装出了 Urbee的外壳。由此可见，3 打印并且不意味着将车的设计文件输入机器， 就能够无中生有造出 一台功能完整的车。就连宝马、现代等传统车商，迄今也刚刚做到用 FM 3 打印 技术加速开发新型方向盘和仪表面板。现在可见，想用 3 打印作为生产方式来取代大规模生产不太可能。且不说 3 打印技术目前尚且不具备直接生产像汽车这样复杂的混合材料产品，即使该技术在 未来取得长足进步，完全打印一辆车只怕要耗时好几个月，在成本上远远高于大规 模生产车时均摊到每辆车上的成本。所以，关于于生产有大量刚性需求的产品来说，

16、 具有规模经济优势的大规模生产仍比重点放在个性化、可定制的越发经济。3 打印生产方式不过，也正因为这个原因，在某些生产规模无法达到“汽车”规模经济效应的 领7 / 10盘固集团投资发展部域，3打印正逐渐成为主力生产方式之一。 飞机工业就是一个典范。由于飞机产 量小，结构复杂，用传统制造方式成本高昂，浪费原料，周期很长。因此，波音 公司正助3打印生产某些零件，并且已装配到美国空军现役战机上；中国西北工 业大学正尝试用“电子束热熔”技术制造飞机用钛合金零件；2012年度中国国家技术发明一等奖获奖项目正是“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”。在需要高度定制化的某些医疗领域，3 3 月初，一 位

17、3 打印技术及计算机断层扫描/料”公司的生物兼容塑料替换了自己 75%的受损颅骨。无独有偶，美国男孩卢克因膀胱频繁渗尿，导致肾功能受损。美国威克森林再 生医学研究所曾用 3 打印技术为卢克定制了膀胱模子，并且使其自身细胞在模子内 发育成可发挥膀胱功能的器官。这个人造器官让卢克避免了终生依赖透析的命运。 但这种打印技术目前还无法治成有实用价值的肾脏等结构、功能更复杂的器官，此前媒体盛传的 3 打印肾脏还深藏在实验室中，不能植入人体 。目前，威克森林研 究所正尝试利用喷墨打印机原理，用细胞替代墨水，直接打印制造人体组织和器官。此外，3 打印技术还可用于博物馆展品复制、个性化玩具及首饰定制等等需要

18、精确仿造或异想天开的设计等领域。成本居咼不下3 打印机价格便宜，在几千至几万元不等，但是受成本和耗 材的百万元人民币，成本居高不下，使得很多企业不敢尝试。效率低下，打印时间过长3 3 打印机进行规模化生产的 时间成本也远远高于传统的制造工艺， 因为其效率仍然处于较低的水平。Urbee 3 打印机打印，但整个打印时间长达 2500 小时，可见，3 打印机的效率问题仍然是其发展的一个瓶颈。七、3打印行业主要商业模式3 打印市场在国内主要有 3 种商业模式，第一是设备销售，囊括国外设备代理 和国内厂商自己生产，第二是提供 3 打印服务，囊括模型设计、3 照相等服务， 第三是3 打印机配套耗材的生产。

19、设备销售8 / 10囁盘固集团投游发展部关于于采用设备销售的模式，国内厂商生产的 3 打印机均为桌面级别，实用性不大3 打印服务33打印机设备成本过高，且一般企业 使用率不高，因此，很多生产企业在需要进行制造新产品模具时，越发 偏向于选择3打印代理服务，因此，成立专门的机构提供该项服务具有一定 市场会存在需要签署保密协议的问题。耗材生产3打印最具局限性的地方要属于其耗材，3打印机能使用的耗材有限，并且且， 大部分耗材的生产技术都掌握在国外生产者的手中。例如，掌握核心3 打印机技术的Objet公司，目前已经研究出14种基本材料，并且在此基础上混搭出107种材料，国外，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。3 4 2000 多元每公斤。最便 宜的ABS 工程塑料耗材也要几百元每公斤。3 机配套的耗材，第三方公司生产的耗材很难与打印机匹配。这让材料生产商很 难进入，研发成本和供货风险都很大。目前仅有极少数公