從原型制作到制造業(yè)革命

3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料或光敏材料，通過(guò)逐層打印并粘合、固化的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印的工藝流程一般分為三步，即三維建模、產(chǎn)品成型和成品后處理。

3D打印是快速成型技術(shù)的一種，也稱(chēng)為增材制造。增材制造與傳統(tǒng)的減材制造相對(duì)應(yīng)。減材制造通過(guò)多種加工手段（切、削、銑、磨等）去除多余的物料，用做減法的形式來(lái)得到成型的物件;而增材制造則通過(guò)將材料逐層添加黏合，用做加法的形式來(lái)制造物品。大到建筑行業(yè)的混凝土澆灌，小到蛋糕行業(yè)的奶油裱花工藝，都可以看作是增材制造。

3D打印市場(chǎng)迅猛增長(zhǎng)

3D打印的主要用途集中在直接零件生產(chǎn)、功能建模、用于交流思想的概念建模和裝配實(shí)驗(yàn)等。應(yīng)用產(chǎn)業(yè)最主要的是航天軍工、消費(fèi)商品和電子類(lèi)、車(chē)輛類(lèi)以及醫(yī)療/口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)等。

根據(jù)3D打印專(zhuān)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)Wohlers Associates的統(tǒng)計(jì)，全球3D 打印應(yīng)用最多的是汽車(chē)領(lǐng)域和電子消費(fèi)品領(lǐng)域，各占20%的比重。3D 打印的醫(yī)學(xué)應(yīng)用比重同樣很大，占到15%，其中主要包括人造骨骼、牙齒、假肢等。此外，航空航天、工業(yè)機(jī)械等的應(yīng)用比例也都在10%以上。

在過(guò)去的六年里（2009-2014），全球3D打印市場(chǎng)收入以年均復(fù)合增長(zhǎng)率30.1%的速度高速增長(zhǎng)。到2014年，全球3D打印市場(chǎng)收入已經(jīng)達(dá)到41億美元。由于核心基礎(chǔ)專(zhuān)利到期、工業(yè)級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用逐漸增多、個(gè)人級(jí)市場(chǎng)快速普及等因素，全球3D打印市場(chǎng)有望繼續(xù)快速增長(zhǎng)。

3D打印在具備眾多優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，目前也存在著不少局限性。首先，3D打印所使用的耗材非常有限，僅有石膏、無(wú)機(jī)粉料、光敏樹(shù)脂、塑料、陶瓷等10 多種，且價(jià)格較為昂貴。其次，3D打印機(jī)的價(jià)格十分高昂。此外，3D打印在產(chǎn)品精度和生產(chǎn)時(shí)長(zhǎng)上都有一定的局限性。

高效的個(gè)性化制造方式

從手工生產(chǎn)角度來(lái)說(shuō)，3D打印是很好的替代。手工生產(chǎn)滿足個(gè)性化需求，但主要問(wèn)題是生產(chǎn)效率低。3D打印既能夠滿足個(gè)性化需求，生產(chǎn)效率又高出手工制造很多倍。

同時(shí)，3D打印可降低成型成本，降低新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。以前的原型成型是一個(gè)周期較長(zhǎng)、成本高昂的過(guò)程。3D打印原型制造將慢慢取代原有的原型制造。現(xiàn)在3D打印機(jī)可以制作復(fù)雜的和不常見(jiàn)的形狀，使得設(shè)計(jì)師能夠更容易實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想。

也有大規(guī)模制造的潛力

除了滿足小批量、個(gè)性化需求之外，隨著技術(shù)的發(fā)展，3D打印作為增材制造的屬性以及去渠道化的前景，將推動(dòng)更低成本以及更高效率的制造。

降低生產(chǎn)成本方面，對(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，傳統(tǒng)制造業(yè)現(xiàn)階段仍然在成本上能體現(xiàn)它的優(yōu)勢(shì);但是對(duì)于高精度復(fù)雜或者個(gè)性化的產(chǎn)品生產(chǎn)，3D打印則在成本上、技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度上更勝一籌。3D打印因?yàn)槭窃霾闹圃欤a(chǎn)中幾乎不產(chǎn)生廢料，材料利用率非常高，常常能達(dá)到90%以上。另外，3D打印還極大地解放了勞動(dòng)力，一個(gè)技術(shù)工人可以看管數(shù)臺(tái)打印機(jī)，且一臺(tái)打印機(jī)可以生產(chǎn)各種不同的產(chǎn)品，可以大量節(jié)省勞動(dòng)力，而勞動(dòng)效率卻又?jǐn)?shù)倍甚至數(shù)十倍地提高。

提高生產(chǎn)效率方面，與生產(chǎn)成本類(lèi)似，現(xiàn)階段傳統(tǒng)制造業(yè)和3D打印在生產(chǎn)不同產(chǎn)品上的生產(chǎn)效率上各有千秋。對(duì)于如今已經(jīng)形成了配套完善、功能齊全的產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)效率仍然高于3D打印。但在制造樣件和模具方面，3D打印則顯示出其優(yōu)勢(shì)。