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3D打印行业技术产品及资本市场状况,田晓青、江本赤、王力超、高婷2014年3月12日,美国发明家恰克赫尔创立的“光固化快速成型术”（SLA)通过逐层叠加薄层，利用紫外线固化后形成固体模型,2012-今,美国总统奥巴马在卡内基梅隆大学宣布创立美国“制造创新国家网络”计划。由政府主导、联邦政府和工业部门共同斥资10亿美元逐步建立15个“制造创新中心”，组成创新网络。,英国经济学人刊文第三次工业革命，认为3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。,美国“国家增材制造创新中心”作为其首个“样板示范”创新中心剪彩成立，号称要成为增材制造技术全球卓越中心，提升美国制造全球竞争力。,3D打印作为媒体和资本的新宠，从飞机、汽车、枪支、巧克力、比基尼到星球再造式的沙漠打印，被广泛憧憬：“3D打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。”,序言 3D打印与第三次工业革命,Contents,3D打印技术是目前全球最尖端的几项技术之一，该技术甚至被人看做引领第三次工业革命的新技术。作为世界首个公布3D打印机开源数据信息的科学家，英国工程学家阿德里安鲍耶表示，“未来你想要什么，只需下载图纸，按一下打印键，就可以去喝咖啡听音乐了，剩下的所有事，请统统交给打印机。”三维打印（3D printing），即快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。,一、概念和原理,2013年，美国马里兰大学的几位学生采用3D打印出的机器飞鹰，能俯冲、盘旋,2013年，普林斯顿大学采用3D打印的彷生耳，可以听到无线电波,2013年5月，3D打印枪支可能违规，美参议员呼吁立法,2013年5月10日，3D打印技术展在北京举办，图为歼-15战机利用3D打印技术制造的钛合金主承力部分（前起落架）。,3D技术在珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，枪支以及其他领域都有所应用,一、概念和原理,3D打印技术依托于信息技术、精密机械以及材料科学等多学科，学术名称为快速成型技术（RP：RapidPrototyping Manufacturing），也叫增材制造技术（AM：AdditiveManufacturing）。,基本原理是【分层制造、逐层叠加】。把一个通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面，然后一层一层的打印出来并按原来的位置堆积到一起，形成一个实体的立体模型，类似于高等数学中的积分。,一、概念和原理,用液体状、粉状或片状的材料将截面逐层打印，再粘合,标准文件是STL文件格式,一、概念和原理,整个制造过程包括3个环节,一、概念和原理,加法制造,切削和铸塑减法制造,不像切削那样浪费材料，也不像铸塑那样要求先制作模具。一次成型，快速个性化定制是它的重要特点，这在小批量，多品种（个性化）的生产中占有非常大的优势。,传统制造,3D打印,一、概念和原理,打印机截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的，一般的厚度为100微米，即0.1毫米，打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。,Objet Connex 系列还有三维 Systems ProJe系列可以打印出16微米薄平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。,分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以先用打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。,三维模型的分区示意,3D 打印依托多个学科领域的尖端技术，至少包括以下三方面：信息技术：要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并且根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向。精密机械：3D 打印以“每层的叠加”为加工方式。要生产高精度的产品，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求。材料科学：用于3D 打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。,3D打印所需的关键技术,一是节省原材料和人工由于采用“添加制造技术”，它的用料只有原来的1/3 到1/2，打印速度却快4 倍。同时因省却生产线和一部分组装过程，可降低人工成本。二是可以制作形态各异的物品理论上，只要电脑可以设计出的造型，3D 打印机都可以打印。2011 年在加拿大展出的3D 打印汽车Urbee，即以其时尚前卫的流线型外观吸引了众多关注。,3D打印的优点,1工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。3D 打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D 打印的家用器具模型，也被用于企业的宣传、营销活动中。2文化创意和数码娱乐：形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影阿凡达运用3D 打印塑造了部分角色和道具，3D 打印的小提琴接近了手工艺的水平。3航空航天、国防军工：复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。4生物医疗：人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。5消费品：珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY 作品的设计和制造。6建筑工程：建筑模型风动试验和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模拟。7教育：模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在北美的一些中学、普通高校和军事院校，3D 打印机已经被用于教学和科研。8个性化定制：基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印定制服务。,3D打印的应用领域,二、3D打印技术方法,3D打印技术方法-FDM,FDM（热熔堆积固化成型法）由Stratasys公司所设计与制造，FDM技术利用ABS，polycarbonate(PC)，polyphenylsulfone(PPSF)以及其它材料。这些热塑性材料受到挤压成为半熔融状态的细丝，由沉积在层层堆栈基础上的方式，从3D CAD资料直接建构原型。该技术通常应用于塑型，装配，功能性测试以及概念设计。此外，FDM技术可以应用于打样与快速制造。,精度和稳定性 FDM技术所提供的准确性通常相等或是优于SLA技术以及PolyJet技术，且确定优于SLS技术。表面精度 FDM技术最明显的限制就是表面完工精度。由于是半熔融状态塑料挤制成型，表面完工精度比SLA与PolyJet还要粗糙，而与SLS不相上下。后期加工 FDM原型可以进行铣床加工，钻孔，研磨，车床加工等。为了补偿表面精度不足并加强特征细节，当有特殊的品质需求时，使用者通常会进行二次加工来提升原型的细节。,3D打印技术方法LOM,LOM 薄片分层堆层成型法（Laminated Object Manufacturing）,薄片分层堆层制作是根据三维CAD 模型每个截面的轮廓线，在计算机控制下，发出控制激光切割系统的指令，使切割头作X 和Y 方向的移动。供料机构将底面涂有热溶胶的箔材（如涂覆纸、涂覆陶瓷箔、金属箔、塑料箔材）一段段的送至工作台的上方。激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用二氧化碳激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线，并将纸的无轮廓区切割成小碎片。然后，由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。可升降工作台支撑正在成型的工件，并在每层成型之后，降低一个纸厚，以便送进、粘合和切割新的一层纸。最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。然后取出，将多余的废料小块剔除，最终获得三维产品。叠层实体制作快速原型工艺适合制作大中型原型件，翘曲变形较小，成型时间较短，激光器使用寿命长，制成件有良好的机械性能，适合于产品设计的概念建模和功能性测试零件。且由于制成的零件具有木质属性，特别适合于直接制作砂型铸造模。,分层实体制造（LOM）优点如下（1）成型速度较快。由于只需要使用激光束沿物体的轮廓进行切割，无须扫描整个断面，所以成型速度很快，因而常用语加工内部结构简单的大型零件。（2）原型精度高，翘曲变形小。（3）原型能承受高达200摄氏度的温度，有较高的硬度和较好的力学性能。（4）无需设计和制作支撑结构。（5）可进行切削加工。（6）废料易剥离，无须后固化处理。（7）可制作尺寸大的原型。（8）原材料价格便宜，原型制作成本低。,LOM的缺点（1）不能直接制作塑料原型。（2）原型的抗拉强度和弹性不够好。（3）原型易吸湿膨胀，因此，成型后应尽快进行表面防潮处理。（4）原型表面有台阶纹理，难以构建形状精细、多曲面的零件，因此，成型后需进行表面打磨,3D打印技术方法3DP,是美国麻省理工学院Emanual Sachs等人研制的。于1989年申请了3DP（Three-Dimensional Printing）专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。采用3DP技术的厂商，主要是Zcorporation公司、EX-ONE公司等，Zprinter、R系列三维打印机为主，此类3D打印机能使用的材料比较多，包括石膏、塑料、陶瓷和金属等，而且还可以打印彩色零件，成型过程中没有被粘结的粉末起到支撑作用，能够形成内部有复杂形状的零件。此类打印机通过多喷头和喷嘴来提高速度。,三维打印（3DP）优点：（1）成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。（2）在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一。（3）成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。,3DP的缺点：强度较低，只能做概念型模型，而不能做功能性试验,3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离（等于层厚：0.0130.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除。Objet公司的Polyjet技术，也是3DP工艺的一种，不同的是，Polyjet所采用的是光敏数值材料、橡胶、ABS等多种材料。该技术的特点是生成精度高。,3D打印技术方法OBJet打印原理,OBJet使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理，之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。,3D打印技术方法OBJet打印原理,3D打印技术方法OBJet打印原理,3D打印技术方法OBJet打印原理,3D打印技术方法OBJet打印原理,3D打印技术方法SLA,SLA（Stereo lithography Appearance），即立体光固化成型法。SLA 用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料。首先，通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；其次，激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径 照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后，升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型；最后，将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。,SLA 技术的优势1）光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高，经过时间的检验。2）由CAD数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具与模具。3）可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具。使CAD数字模型直观化，降低错误修复的成本。4）为实验提供试样，可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核。5）联机操作，可远程控制，利于生产的自动化。,SLA 技术的缺陷1）SLA系统造价高昂，使用和维护成本过高。2)SLA系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻。成型件多为树脂类，强度，刚度，耐热性有限，不利于长时间保存。3)预处理软件与驱动软件运算量大，与加工效果关联性太高。4)软件系统操作复杂，入门困难；使用的文件格式不为广大设计人员熟悉。,3D打印技术方法SLS,粉末材料选择性烧结（Selected Laser Sintering）,粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料（塑料粉等与粘结剂的混合粉）进行选择性烧结，是一种由离散点一层层堆集成三维实体的快速成型方法。,选择性激光烧结（SLS）优点（1）可以采用多种材料。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。（2）过程与零件复杂程度无关，制件的强度高。（3）材料利用率高，为烧结的粉末可重复使用，材料无浪费。（4）无须支撑结构。（5）与其他成型方法相比，能生产较硬的模具。,SLS的缺点（1）原型结构疏松、多孔，且有内应力，制作易变性。（2）生成陶瓷、金属制件的后处理较难。（3）需要预热和冷却。（4）成型表面粗糙多孔，并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。（5）成型过程产生有毒气体及粉尘，污染环境。,3D打印技术方法SLS,选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。,整个装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)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,控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。,3D打印技术方法SLS,国外主要SLS 成型材料的产品及用途国外的许多快速成型系统开发公司和使用单位都对快速成型材料进行了大量的研究工作,开发了多种适合于快速成型工艺的材料。其中在SLS 领域,以DTM公司所开发的成型材料最具代表。,3D打印技术方法SLS,国内主要SLS 成型材料的产品及用途与快速成型设备的研究相比,我国快速成型材料及工艺的研究相对滞后,目前还处在起步阶段,与国外相比存在较大差距。,三、厂商与产品,商用3D打印机制造商Stratasys3D Systems 家用3D打印制造商:Reprap.orgMakerbot IndustriesUltimakerFabHome,世界3D打印厂商一览,世界3D打印厂商一览,3D产品介绍,1、3D Systems 桌面产品（家用级）3D打印界元老级别的公司。3D SYSTEMS 是该技术的创始者，目前有近400项专利和6个系列的产品。,3DToucht 系列类型：ALM最低价：$3490，最高价：$4370,Cube 系列卖价：$1299适合做一些模型，而且性价比比价高，也比较稳定,RapMan系列类型：ALM(Additive Layer Manufacturing),最低价：$1390，最高价：$2170需要自己动手组装，没外壳，相当于就是个简单的内核机，合适拿去研究并且做改进，配套软件为Axon。,3D产品介绍,Cube 系列卖价：Only$1299使用技术：塑料喷头打印（PJP）打印喷头 单头打印 Cube的工作原理就像一台冰淇淋机器，在一个平面上一圈一圈，一层一层地挤上材料。当然这里使用的不是冰淇淋，而是经过加热后融化的塑料材料。喷头按照计算后的三维路径挤出极细的塑料丝，层层堆积出一个作品。Cube各式各样的个性制作：耳环，机器人，玩具飞机，马克杯，门把，宠物玩具，狗牌，iPhone壳，可穿的鞋，浴缸玩具，餐巾环，Android人偶，手环，棋子，建筑模型，神像等等等等Cube使用的打印材料是可回收的ABS与PLA塑料。提供多达30多种生动色彩的材料盒，只需替换材料盒即可变换色彩。如果需要制作多色的作品，可以分次打印后进行组装，打印的过程中不能更换材料盒。更换材料盒操作简单，卡扣设计，并且能显示该盒内材料所剩多少。一盒材料大约能制作1315个iphone壳（或相似尺寸的作品）。,3D产品介绍,Zprinter是 3D SYS 收购 Zcorp后的作品大小：74 x 79 x 140(cm)-188 x 74 x 145(cm)精度：0.089-0.102 mm 耗材：高性能复合材料 类型：喷嘴 粉末价格：RMB 18万-90万,Projet大小：555914724(mm)-749 x 1207 x 1543(mm)精度：0.025-0.05 mm 耗材：蜡质材料 类型：MJM“多喷头成型”(MJM)技术价格：RMB 9万-40万,3D产品介绍,3D产品介绍,Time needed to print this 27.5 in3 part需要打印27.5立方英寸的时间,Z Corp.3 Hours(小时),Others48 Hours(小时),3D产品介绍,惠普(HP)于宣布推出TopShot Scanning技术，它在激光打印机的上方添加了一个3D扫描仪，运用革命性的方法捕捉3D立体物体的影像及扫描文件，该技术可以用于中小型企业或者网络拍卖品的拍摄等用途。,2013.4 惠普宣布将联手康涅狄格大学并斥资百万美元，成立美国最先进的3D打印创新中心以及实验室。现已经有三台3D打印机入驻了3D打印中心，分别为一台电子束熔机和两台高功率激光器，主要用来融化制造3D打印出的颗粒物。,2012.3 推出可进行3D扫描复印的惠普HP LaserJet Pro 200 Color MFP M275nw。2012.5 发布了第一款3D打印产品，不过Designjet 3D打印机只面向欧洲消费者出售，售价高达1.75万美元。,3D产品介绍,Objet 30 Pro,大小：82.56259cm精度：0.1mm 耗材：光敏树脂（丙烯酸基感光聚合材料）类型：LOM但与传统有区别属于分层喷射 价格：$20900以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。但是，这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比，还相差甚远。,3D产品介绍,2013.5,BotObjects公司开始预售旗下ProDesk3D，该产品是全球首款桌面型全彩3D打印机，提供橘色和蓝色机型，橘色版预定价2849美元，早期预定用户可享受400美元折扣，配有5色墨盒一套等相关配件，而蓝色版本售价3349美元，打印能力是橘色版本的三倍，每套墨盒售价为49.95美元这款ProDesk3D打印机采用5色的PLA墨盒系统，可通过双喷嘴对3D打印对象进行渲染，带来丰富的色彩。另外，在使用PLA或PVA材料的时候，该打印机可将精度误差控制在25微米以内，支持打印ABS材质。,3D产品介绍,Stratasys、Objet 公司的产品,FDM耗材：ABSplus,LOM 耗材：光敏树脂,价格：$32000$9900$15900-$20900 RMB 90万-200万,3D产品介绍,德国EOS、美国Makerbot、Formlabs公司的产品,SLS 材料：粉末状PA、金属粉末,FDM材料：ABS、PLS,ABS、普通热塑材料 PLA：聚乳脂，一种新型生物降解材料，使用可再生的植物资源（玉米）的淀粉原料制成,SLA耗材：APR(激光催化特殊材料）类型：SLA 价格：$2299-2699,3D产品介绍,德国Envisiontec公司的产品,耗材：光敏树脂 类型：SLA+DLP（digital light Process）光投影固化技术,3D产品介绍,美国 Mcor technology、Solido 公司的产品,3D产品介绍,国产：太尔时代、铬展、闪铸、威示泰克,耗材：ABS/PLA 类型：FDM 价格：9999RMB,耗材：ABS/PLA 类型：FDM 价格：$1499,耗材：ABS/PLA 类型：FDM 价格：3-5000RMB,1,2,3,1994年开始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机,华中科技大学研制出SLS快速成型机（选择性激光烧结）,华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的1.2米1.2米的立体打印机，是目前世界上最大成形空间的快速制造装备。杭州的先临三维科技国内最具综合实力的3D打印，目前已经拥有有十几个型号的3D打印机，掌握六种生产工艺。,三、3D打印技术在中国的现状,湖南华曙高科技2012年8月15日，由该公司研制的国内首台激光3D打印机在长沙下线并出口美国。该装备就能运用激光添加层烧结技术，“打印”出设计者想要得到的任何形状复杂零部件。,4,技术研发我国已有部分技术处于世界先进水平。其中，激光直接加工金属技术发展较快已基本满足特种零部件的机械性能要求产业应用依托高校成果，产业化运作的公司实体主要有1、陕西恒通智能机器（依托西安交通大学）恒通公司早在1997年就研制出国内第一台光固化激光快速成型机，目前已形成了工业型、精密型、面成型、医学型、陶瓷型等10种型号20余个规格的系列产品，精度可达到0.02mm，应用方向包括工业设计、吹塑制模、热成型、塑料挤塑等领域，适用于航空航天、汽车、船舶、家用电器、军工、机械制造、生物医学、医疗器械、玩具动漫等行业。2、主攻选择性激光烧结（SLS）设备制造、材料（包括塑料、金属、陶瓷等）生产的湖南华曙高科技公司成功研制出SLS尼龙材料，成为继德国赢创公司之后第二家该类材料制造商。这项技术已应用于国内外汽车行业，包括内饰、外饰件（比如仪表台、仪表板、后视镜等塑胶件）设计及改型、发动机中部分复杂异型部件设计等。3湖北滨湖机电（依托华中科技大学）都已实现了一定程度的产业化,。,市场推广一些中小企业成为国外3D 打印设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。,三、3D打印技术在中国的现状,我国的3D打印起步并不晚，像彦永年、王华明、王运赣、史玉升、卢秉恒等教授都是早期就加入研究的先驱。总体而言，我国在核心技术有先进的一面，但在产业化方面，发展还稍显滞后。经过20多年的发展，这个产业，美国、以色列、德国领跑全球，中国跟随其后。在我国，北京江苏湖北深圳西安基础不错，处于国内前列。目前，我国有40多家3D打印企业，如北京隆源、深圳普力得科技、武汉滨湖机电、长沙华曙高科、南京紫金立德、宝岩自动化、西安铂力特等等。拿出产品的有近10家，其中，产量过百台的仅4家，而拥有核心技术的，那就更少了。我国的3D打印产业，整体面临核心环节对外依赖，耗材技术滞后等重大制约问题。硬件方面，自动化控制系统方面与国外相比还有较大的差距，运行稳定性有待提高。软件方面，与国外亦有很大差距。3D打印“打印”是表象，核心在软件。软件之于3D打印机，好比大脑之于人。缺了软件，设计师灵感再多，变不成模型，打不出实物。作为3D打印支撑技术的软件系统，现为美国、以色列几家大公司控制，国内近乎空白。市场方面，3D打印需求九成在欧美，全球行业集中度极高，欧美两家龙头企业已占七成份额。过度依赖外需，内需启动缓慢，使国产3D打印产业生存现状不容乐观。从核心技术、应用材料到市场渠道，我国3D产业链与国外差距还很大。,。,三、3D打印技术在中国的现状,3D打印的技术方法专利状况,中国3D打印技术专利申请已经数百项,在SIPO网站 摘要（3d or 三维 or 立体 or 实体）and（打印 or 快速成型）结果 有583项,1,3D打印的技术方法专利状况,中国3D打印技术专利申请已经高达数百项,CN200510018843.5 华中科技大学材料梯度控释给药系统及其三维打印成形制备方法涉及一种材料梯度控释给药系统，采用三维打印成形技术，通过“逐层打印，层层叠加”进行制备，顶层和底层铺设阻释作用的控释材料粉末，并喷涂粘结剂粘结成形；中间层铺设含有药物和赋形剂的混合粉末，并喷涂粘结剂粘结成形，每一层面上，通过不同的区域喷涂的粘结剂不同、喷涂速度和/或喷涂次数不同而构成层面内控释材料浓度区域差异，获得控释材料的梯度分布。,1,CN201010134283.0 台湾研能科技本发明是一种立体成型机构，包含打印组件，用以喷印液体；定量供粉组件，用以提供建构粉末；铺粉装置，用以对建构粉末进行铺粉作业；建构槽系统，用以承载铺粉装置所铺设的建构粉末，且打印组件喷印液体于其上；加热装置，以于喷印作业的同时对建构粉末进行加热作用；喷印头维护装置，包括清洁单元及封存单元；传动部件防尘结构，罩盖于传动部件上，用以阻隔建构粉末与传动部件接触；粉末过滤装置，用以吸取及过滤立体成型机构运作时所扬起的建构粉末；以及连续供液装置，用以提供液体至打印匣，以进行在建构粉末上的喷印作业。,3D打印的技术方法专利状况,中国3D打印技术专利申请已经高达数百项,CN200510018843.5 华中科技大学材料梯度控释给药系统及其三维打印成形制备方法涉及一种材料梯度控释给药系统，采用三维打印成形技术，通过“逐层打印，层层叠加”进行制备，顶层和底层铺设阻释作用的控释材料粉末，并喷涂粘结剂粘结成形；中间层铺设含有药物和赋形剂的混合粉末，并喷涂粘结剂粘结成形，每一层面上，通过不同的区域喷涂的粘结剂不同、喷涂速度和/或喷涂次数不同而构成层面内控释材料浓度区域差异，获得控释材料的梯度分布。,1,CN201010134283.0 台湾研能科技本发明是一种立体成型机构，包含打印组件，用以喷印液体；定量供粉组件，用以提供建构粉末；铺粉装置，用以对建构粉末进行铺粉作业；建构槽系统，用以承载铺粉装置所铺设的建构粉末，且打印组件喷印液体于其上；加热装置，以于喷印作业的同时对建构粉末进行加热作用；喷印头维护装置，包括清洁单元及封存单元；传动部件防尘结构，罩盖于传动部件上，用以阻隔建构粉末与传动部件接触；粉末过滤装置，用以吸取及过滤立体成型机构运作时所扬起的建构粉末；以及连续供液装置，用以提供液体至打印匣，以进行在建构粉末上的喷印作业。,3D打印的技术方法专利状况,中国3D打印技术专利申请已经高达数百项,CN200410073185.5 西安交通大学本发明提出了一种基于光固化原型热解的碳化硅陶瓷复合材料成型工艺方法，其基础原理是光固化快速成型 工艺和反应烧结碳化硅技术的结合。主要的工艺方法是以液态光敏树脂为制件成型原料，通过光固化快速成型工艺制成原型，为碳化硅陶瓷的外形和内部组织提供有机模板，通过热解工艺转化为无机模板三维碳支架。然后进行高温渗硅，硅在碳支架上进行原位反应形成碳化硅陶瓷及其复合材料构件。该方法改变了传统的陶瓷构件制备工艺过程，克服了传统工艺难以制造形状复杂、尺寸精密的陶瓷制件的不足，实现了碳化硅陶瓷的无模精密制造。,1,CN201110199540.3 华中科技大学本发明公开了一种直接制造大型致密零件的选区激光熔化快速成型设备，主要包括激光器阵列、光学系统阵列、成型缸、成型缸立体式分段加热保温结构、成型缸重量平衡系统、基板调平装置、双回收缸、双贮粉箱、双定量送粉和落粉装置、铺粉装置、保护气氛罩、气体净化系统、控制系统。所采用的光学系统由多个光学系统单元、机械移动平台构建，可以任意扩展或缩减光学系统的覆盖范围。采用本发明制造的零件尺寸远大于目前国内外选区激光熔化技术所能制造的零件，在不改变成型精度、零件复杂程度和机械性能的同时，成型效率成倍提升。,3D 打印国内的现状 政府支持,根据这份发展计划，政府将提供四千万人民币（约六百五十万美元）作为研究基金来支持3D打印核心技术的发展。这些研究将侧重于：1.激光融化机器对大型航空部件的开发与应用。2.大型激光烧结设备对复杂零部件和模具的开发与应用。3.高温高压扩散焊接设备对复杂零部件的材料/结构一体化设计的开发与应用。4.3D打印核心技术在机械工业的客户定制化方面的开发与应用。,2013年4月中国科技部最近公布了国家高技术研究发展计划（863计划）作为未来最重要的技术之一，3D打印首次入选。,3D 打印国内的现状 上市公司,3D打印概念股受益：1 000988华工科技 3D打印概念2 002008大族激光 3D打印概念3 300004南风股份 3D打印概念4 300161华中数控 3D打印概念5 300177 中海达 3D打印概念6 300227 光韵达 3D打印概念7 300331苏大维格 3D打印概念8 300337银邦股份 3D打印概念9 600765中航重机 3D打印概念10 603002宏昌电子 3D打印概念.,据了解，到2015年，我国高端装备制造业销售收入要从2010年的约1.6万亿元增长到6万亿元以上，在装备制造业中的占比从8%提高到15%。未来1015年将是我国推进工业化的关键时期，核电、火电、水电、冶金、化工、船舶等行业都将继续快速发展，孕育着对大型铸锻件的空前需求。,3D 打印国内现状,3D技术颇受国内资本关注,本土公司试水3D 打印2012 年8 月，金属复合材料生产商银邦股份(300337)宣布和无锡安迪利捷贸易公司合资成立飞尔康快速制造科技公司，其注册资本为5000 万元，银邦股份参股45%，主营3D 打印的金属粉末生产和销售。华泰证券点评道，银邦股份进军新领域为投资者提供了充分的想象空间。总部位于中国台北的软硬件及顾问服务解决方案提供商实威国际则经营3D 打印机相关软件，其产品涉及3D 设计软件、3D 产品文件编写，可以加强客户建立2D、3D 图档和动画的能力。在2012 年8 月的中国台北国际模具暨模具制造设备展上，实威国际就展出了3D产品设计Solidworks 系列软件，协助缩短制造业研发时间。,3D 打印国内现状 上市公司,1.银邦股份（300337）：涉足3D打印,金属3D打印技术其实就是电脑设计3D图形，利用激光产生的高温烧结金属粉末，产生金属构件。公司成立院士流动站，拥有专门的研发部门，定期向公司提交研发成果。并针对金属复合材料建立起一套完整的研发流程;将研发活动专业化、常态化。确保公司有持续的新产品项目储备，以供升级换代。2.华中数控（300161）：3D打印设备系公司合作研发技术2012年7月13日，华中8型总线式高档数控系统、全电动注塑机控制系统、节能型电液混合伺服驱动和马达、3D打印设备等最新技术、产品进行全面展示，3D打印设备系华中科技大学数控工程中心与公司合作研发的技术，尚未形成产品。华中科大1991年成立快速制造中心；1998年，36岁的史玉升进入该中心工作，开始负责如何用各种粉末材料快速造出各种任意复杂结构的零部件。经过多年努力，他们已从最初可以快速制造拳头大小的鼠标，到近年来可以快速制造出半人多高的大器件1.2米1.2米工作面、基于粉末床的激光快速制造装备已在汉问世。这一工作面远远超过德国、美国等公司同类产品，使得我国在快速制造领域达到世界领先水平。,3D 打印国内现状 上市公司,3、南风股份（300004）：1.68亿元投资3D打印项目将投资“重型金属构件电熔精密成型技术项目”，总投资1.68亿元，资金由南方风机研究所自筹。据披露，这种技术广义的说法就是国际上流行的3D打印技术，以金属粉末、丝材为原料，通过高能束熔化沉积“直接生长”，从CAD模型完成高性能重大型金属构件成型。4、光韵达公司是国内最早采用精密激光技术生产SMT 模板的企业之一，也是最早采用紫外激光技术进行柔性线路板成型服务的企业。公司主要从事激光模板、精密金属零件两类产品的生产销售并提供柔性线路板激光成型、激光钻孔两类服务。5、大族激光公司是中国激光装备行业的领军企业，也是亚洲最大、世界知名的激光加工设备生产厂商，主要从事激光加工设备的研发、生产和销售。公司激光焊接机、激光切割设备产品市场不断成熟，未来三年这两项业务有望保持高速增长。6、华工科技公司亦是激光领域的重要企业，主营产品有激光加工系列成套装备、激光全息防伪等。高校产业重组上市的高科技公司，下属华工图像、高理电子、正源光子、华工激光、同济现代等五家核心企业，这几家核心企业产品市场占有率处于行业领先地位。,3D 打印国内的现状-产业联盟,2013.5月29-31,2012年10月15日在北京成立,2013世界3D打印技术产业大会将在北京举行,3月2324日，由亚洲制造业协会、中国3D打印技术产业联盟发起签约的中国3D打印技术创新中心落户南京,发起人：北京航空航天大学材料学院王华明教授华中科技大学史玉升教授清华大学颜永年教授亚洲制造业协会CEO罗军 联盟秘书长湖南华曙高科有限公司总裁许小曙南京紫金立德电子有限公司总裁连宁英国增材制造联盟主席格瑞汉姆-卓曼美国drexel大学周功耀教授华南理工大学机械与汽车工程学院杨永强清华大学机械学院张人佶教授上海大学快速制造中心主任胡庆夕教授中北大学材料科学与工程学院白培康教授中北大学材料科学与工程学院王建宏教授四川大学制造科学与工程学院殷国富教授.,发起企业：亚洲制造业协会华中科技大学快速制造中心武汉滨湖机电科技公司中航激光公司湖南华曙高科有限公司南京紫金立德电子有限公司无锡飞而康快速制造公司昆山永年先进制造公司以色列objet公司鞍山煜宸科技有限公司董事长南充元顺机械制造有限公司波鸿集团上海彩石激光科技有限公司佛山峰华卓立制造技术有限公司成都航利集团,3D 打印 盈利模式,3D Systems 公司(DDD.NYSE)是全球最大的3D 打印机生产商和解决方案提供者。从2009 年收购桌面工厂(Desktop Factory)以来，3D Systems 陆续收购了25 家公司以补充产品线和提升技术实力，其如今的规模是2009 年底的3 倍，市值是当时的10 倍，达近24 亿美元，目前市盈率高达75 倍。公司首席技术总监查尔斯胡尔(Charles W.Hull)是3D 打印技术的发明者。3D Systems 向客户提供“一站式”全套增值解决方案，包括硬件、软件、材料、工艺、教育培训和应用支持。它不仅提供打印机，还出售打印机配套的原材料、相关设计软件，并为客户提供培训，其解决方案涉及模具、医疗、教育、珠宝、建筑等行业。,3D 打印 盈利模式,近年来，服务在3D SYS 公司收入中所占比例越来越高，2011 年公司服务收入已达9312 万美元，占比由2007 年的23.2%升至40%。在服务、原材料和打印机三块业务的整体拉动下，公司2011 年收入同比增长44%至2.3 亿美元，净利润更是飙升81%至3542 万美元。互联网服务提供商Shapeways 是3D Systems 的网络版，它并不直接出售打印机，而是通过社交网络把“全价值链”搬到了线上。用户在网站注册后，既可以把自己的产品设计上传到网站，也可以购买现有的3D 设计图，再选择和购买原材料，就可以下单，公司会将打印出来的成品送货上门。用户也可以在线展示和销售产品，并将产品卖给其他人。2011 年Shapeways 已经印制了75 万种产品，最受欢迎的是珠宝首饰、iPhone 手机套和玩具火车，使用的材料包括塑料、不锈钢、银、陶瓷和玻璃。目前，它还在研发更多的3D 打印原料，木材、蜡甚至钛、金等高端金属。,3D打印产业链初具规模,市场细分，众多公司进入掘金Stratasys 公司(SSYS，NASDAQ)主要以生产3D 打印机为主，产品涵盖桌面打印机、办公室打印机和工厂打印机。公司2011 年收入1.56