制造業的變革力量

3D打印技術是指由計算機輔助設計模型（CAD）直接驅動的，運用金屬、塑料、陶瓷、樹脂、蠟、紙、砂等材料，在快速成形設備里分層制造復雜形狀物理實體的技術。基本流程是，先用計算機軟件設計三維模型，然后把三維數字模型離散為面、線和點，再通過3D打印設備分層堆積，最后形成一個三維的實物。

傳統制造技術是“減材制造技術”，3D打印則是“增材制造技術”，具有制造成本低、生產周期短等明顯優勢。3D打印將多維制造變成簡單的由下而上的二維疊加，從而大大降低了設計與制造的復雜度。同時，3D打印還可以制造傳統方式無法加工的奇異結構，尤其適合動力設備、航空航天、汽車等高端產品上的關鍵零部件制造。

三十年積累

3D打印技術最早可以追溯到1976年噴墨打印機的發明。1984年，查爾斯·赫爾（Charles Hull）將光學技術應用于快速成型領域，拉開了3D打印的帷幕。

1984至1989年的五年時間里，3D打印最核心的4個專利技術SLA、SLS、FDM、3DP相繼問世，專利技術數量較1984年以前大幅增加，行業由此步入了初始發展期。3D Systems、Stratasys、EOS等企業成立，開啟了3D打印商業化時代。

3D打印在1996至2006的十年間經歷了快速發展，LENS、DLP等新技術出現，專注特定領域的新進公司涌現，如Objet（Polyjet技術）、Z Corp.（3DP技術）、Arcam（EBM技術）、Envisiontec（DLP技術）等。工業級設備的成型速度、尺寸和工作溫度大幅提升，售價維持在較高水平。較為成熟的SLA和SLS技術開始應用于汽車、齒科、航空等行業。

2007年開始，行業進入快速成長階段。RepRap和Fab@Home開源項目的出現和FDM專利到期等因素，推動了桌面級3D打印市場快速發展。在線打印服務這一新的商業模式出現。老牌設備廠商開始考慮新的增長點，重視打印服務，并購同行業公司。

優勢明顯

3D打印技術將會帶來高度定制化的生產，降低復雜設計的成本，并降低短期零部件和產品的管理費用。3D打印正在滲透汽車、航空航天、醫療等行業。波音公司有300種飛機部件使用3D打印技術制造，這些零部件的成本節約了25%-50%。與傳統制造相比，3D打印具有以下五大優勢：

可以制造具有復雜幾何構型的物品。3D打印可以突破傳統制造產品的形狀限制，將以前僅存在圖紙或是電腦中的設計轉變為真正看得見的產品，從而為設計師提供無限的空間和可能。

產品多樣化無需增加成本。傳統制造的規模經濟，是以犧牲產品多樣性為代價的。如果需要改變產品的形狀，通常需要重新鑄造模具或購買新的設備。而如果采用3D打印，即便每次制造的產品形狀不一樣，也不會有額外的成本增加。

無需組裝。在傳統的制造業中，一件復雜的產品通常是先由生產部門制造出各種零件，再送往裝配部門進行組裝。在現代大規模生產中，生產部門和裝配部門很可能相隔千里，甚至會在不同的國家或地區，零件在各部門之間的運輸成本會很高。而且如果一個產品所需的零部件越多，那么組裝消耗的時間和成本也就相應地越多。3D打印能夠使部件一體化成型，從而省略掉組裝環節，縮短了生產的供應鏈，有效地節約了勞動力和成本。

減少副產品，更加綠色環保。在傳統的金屬加工中，90%的金屬原材料會被廢棄掉。而3D打印的“凈成型”制造則可以有效地減少原材料的浪費，更有利于環保。

按需打印，減少庫存。3D打印可以讓企業根據客戶的訂單即時生產出產品，而無需實體庫存，這樣大大降低了企業的成本和風險。

仍處于發展初期

3D打印行業雖然最近幾年保持了較高增速，但現階段的3D打印技術，特別是應用于消費級3D打印機上的技術，仍處于初級階段，工業級3D打印離顛覆傳統制造業也有很遠的距離

從短期來看，3D打印還不足以改變現有的制造模式，其意義在于通過降低生產成本以及降低創新風險對原有制作模式進行升級。

從大規模制造角度來說，3D打印的改變主要體現在對設計環節的升級，讓創新變得更加容易。大規模制造目前仍是世界經濟發展的支柱。大規模制造的優勢是標準化生產，生產效率高，但是其規模性、復雜性、生產環節的剛性使得創新具有一定的風險性，很多大型制造企業在創新方面都比較謹慎。

3D 打印未來要想更多應用于直接制造，還有以下幾大關鍵問題有待突破：1）目前比較適合直接制造小型零件，大零件的難點在于熱應力太大，打印材料凝固會收縮，體積收縮就帶來非常大的應力。2）冶金過程復雜，焊接過程很難控制。其結果是力學性能不行，產品疲勞性較差。3）產品及行業標準有待確立，這需要一個長期積累的過程。

各環節將逐漸專業化

3D打印產業鏈可以分為打印設備、打印材料和打印服務三個環節。3D打印機是實現打印的載體，價格從幾千到幾百萬美元不等。打印材料為產品的成型提供原料，是3D打印的物質基礎，現在主要使用的打印材料包括塑料、光敏樹脂、金屬、陶瓷等。提供打印服務的方案提供商可以為從設計到成品的生產流程提供軟硬件支持。

現在3D產業還處于發展的初級階段。受技術推廣和市場規模的限制，產業鏈各環節的分工還不是很明顯。主要的3D打印企業一般都會同時涉足材料、設備和服務這三個環節。隨著技術發展的成熟和市場規模的擴大，3D打印產業鏈的各個環節將會產生專業化的分離。材料供應專業化和產品設計服務獨立化是大勢所趨。

長遠影響深遠

長期來看，3D打印將與互聯網結合，推動生產模式的變革。大規模流水線生產的制造業模式已經存續百年，下一個具有替代性的商業模式是什么？目前還沒有統一的答案。基于互聯網技術的云制造成為最有可能的突破點。

云制造，即在“制造即服務”理念的基礎上，借鑒了云計算思想發展起來的一個新概念。云制造支持制造業在廣泛的網絡資源環境下，為產品提供高附加值、低成本和全球化制造服務。

云制造將推動集中制造走向分散制造。制造商可以根據項目的特別需求，構建一個臨時的集合。到時候，規模經濟不再決定商業模式，因為每部分的生產成本相同。每個云制造商可能都很小，但是數十億的螞蟻工廠，合并之后的整體效能將與大規模工業生產相當。

云制造是未來工業的商業模式，也將實現大規模制造和手工制造兩條平行生產模式的融合，而3D打印技術將是云制造的重要推動力量。