3D打印产业发展瓶颈在于材料

本文作者是赛迪顾问装备产业研究中心分析师王镓垠，《中国计算机报》授权刊发。

3D打印技术，因其新颖的增材制造的理念在上世纪80年代一经推出，即受到热捧。近5至8年，随着其核心部件如激光、高精度电机、加热喷头等相关技术的发展，加之诸如打印汽车、枪支、食品、器官等事件的报道，3D打印被提升到相当高的位置，其产值和应用范围被严重高估。

3D打印还未形成广泛的工业应用，不存在实际的完整产业链条，不能大面积应用的最主要原因是各类适用材料不能满足设计要求。在常用3D打印材料种类基本稳定的前提下，企业若期望提升产品质量、提升产品竞争力和扩大市场份额，就需要对一系列打印设备组件进行技术升级。打印设备总体设计优化，对成型工艺进行创新，以及对加热/制冷喷头、三维运动机构、步进/伺服电机、激光束/电子束发生器、送料装置等设备进行技术升级，都可以提高3D打印产品的力学性能、表面质量，减少预处理/后处理工序，节约成本、提高生产效能，从而提高3D打印设备的市场竞争力。

3D打印材料是用于逐层堆积制作零部件的基础原材料，也是此项应用的技术核心。科研人员针对不同类型和性质的原材料开发出各类3D打印技术。目前市场上主流的3D打印工艺有选择性激光烧结(SLS)、光固化成型(SLA)、丝材熔融挤出成型(FDM)、液体喷印成型(3DP)、分层实体制造(LOM)，以及相应的细分衍生技术等，其应用材料则包含金属粉末、高分子聚合物、光敏树脂、聚乳酸、无机材料粉末、生物高分子材料等，涵盖范围十分广泛。（欢迎阅读姜洪军的新书《中国互联网商业英雄列传》）

由于3D打印技术采用在水平面内逐行成型、在三维结构内逐层堆积的技术原理，致使打印材料性能直接决定成品的强度、刚度等力学性能，粗糙度等表面质量，以及防潮性、热稳定性、生物相容性等其他特殊性能，而材料性能又能进一步影响热处理、表面理化处理、精加工、抛光镀膜等后续工艺，直接影响生产成本和成型效率。

3D打印材料的需求持续影响着3D打印技术的发展趋势。以选择性激光烧结技术为例，该技术针对不同种材料提升激光束质量、设定相应聚焦点尺寸和激光强度、熔融挤出成型(FDM)技术研究喷头加热温度对ABS塑料熔丝尺寸和成型性能的影响、设备中三维运动机构提高精度的改进、步进/伺服电机的响应速度和精度的提升，均是在打印材料的需求影响下进行的技术提升和创新。

3D打印产业包含打印设备、打印材料和打印服务三大类。据赛迪顾问统计，2013年全球3D打印产业中，打印设备产值和打印材料产值比重相当，分别为38.6%和37.2%，均超过总产值40.1亿美元的1/3，打印服务产值占比略小，为24.2%。

可以看出，打印材料业务可较大程度影响3D打印企业的生存发展。全球3D打印龙头3DSystem公司由于打印耗材需求量大增，导致其在2012年底收购了多家材料生产企业，材料业务的增长最终使其在2013年全年实现45%的营收增速，在全球3D打印泡沫开始破裂时逆市增长。

目前可应用于3D打印的材料种类较少，大量材料的应用潜能也未开发出来。如在未来能解决3D打印材料在应用领域面临的三大突出问题，打印材料可能会成为整个3D打印产业产值最高的环节。

百度百家作家 姜洪军，著有《中国互联网商业英雄列传》、《极客：改变世界的创新基因》、《雷军：在对的时间做对的事》、《微软王朝危机》、《谷歌风云》、《乔布斯和他的对手们》等8本纸质图书；以及在百度阅读出品的电子书《败局鉴》、《对话CEO》、《他们改变了乔布斯》、《乔布斯前传》、《iPhone秘史：混乱、阴谋与背叛》、《iPad的前世今生》、《乔布斯：好莱坞屌丝逆袭记》、《20年前，屌丝眼中的互联网》、《20年前，屌丝眼中的商战》等。1996年起，在《中国计算机报》等IT媒体历任记者、主编。

欢迎扫描关注 姜洪军的微信公众号：传奇（lookchuanqi）。 作者联系邮箱： dajiang5199@163.com