3D打印行业产业链及影响浅析.docx

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1、3D打印行业产业链及影响浅析1 3D打印基本界定1.13 D打印定义3D打印，即快速成型技术的一种，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。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、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。1.14 3D打印原理日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与

2、普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建

3、部件。63D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。133D打印特点3D打印带来了世界性制造业革命，以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3D打印机的出现，将会颠覆这一生产思路，这使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题，任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。3D打印无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地所缩短了产品的生产周期，提高了生产率。尽管仍有待完善，但3D打印技术市场潜力巨大，势必成为未来制造业的众多突破技术之一。3D打印使得人们可以在一些电子产品商店购买到这类打印机，工厂

4、也在进行直接销售。科学家们表示，三维打印机的使用范围还很有限，不过在未来的某一天人们一定可以通过3D打印机打印出更实用的物品。3D打印技术对美国太空总署的太空探索任务来说至关重要，国际空间站现有的三成以上的备用部件都可由这台3D打印机制造。这台设备将使用聚合物和其他材料，利用挤压增量制造技术逐层制造物品。3D打印实验是美国太空总署未来重点研究项目之一，3D打印零部件和工具将增强太空任务的可靠性和安全性，同时由于不必从地球运输，可降低太空任务成本。1.15 3D打印优势来自各个行业、具有不同背景和专业技术水平的人用类似的方式描述，3D打印帮助他们减少主要成本、时间和复杂性障碍。优势1：制造复杂物

5、品不增加成本。就传统制造而言，物体形状越复杂，制造成本越高。对3D打印机而言，制造形状复杂的物品成本不增加，制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。制造复杂物品而不增加成本将打破传统的定价模式，并改变我们计算制造成本的方式。优势2：产品多样化不增加成本。一台3D打印机可以打印许多形状，它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少，做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本，一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。优势3：无须组装。3D打印能使部件一体化成型。传统的大规模生产建立在组装线基础上，在现代

6、工厂，机器生产出相同的零部件，然后由机器人或工人（甚至跨洲）组装。产品组成部件越多，组装耗费的时间和成本就越多。3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套钱链，不需要组装。省略组装就缩短了供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。供应链越短,污染也越少。优势4：零时间交付。3D打印机可以按需打印。即时生产减少了企业的实物库存，企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求，所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产，零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。优势5：设计空间无限。传统制造技术和工匠制造的产品形状有限，制造形状的能力受制于所使用

7、的工具。例如，传统的木制车床只能制造圆形物品，轧机只能加工用铳刀组装的部件，制模机仅能制造模铸形状。3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。优势&零技能制造。传统工匠需要当几年学徒才能掌握所需要的技能。批量生产和计算机控制的制造机器降低了对技能的要求，然而传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。3D打印机从设计文件里获得各种指示，做同样复杂的物品，3D打印机所需要的操作技能比注塑机少。非技能制造开辟了新的商业模式，并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。优势7：不占空间、便携制造。就单位生产空间而言，与传统制造机器相比

8、，3D打印机的制造能力更强。例如，注塑机只能制造比自身小很多的物品，与此相反，3D打印机可以制造和其打印台一样大的物品。3D打印机调试好后，打印设备可以自由移动，打印机可以制造比自身还要大的物品。较高的单位空间生产能力使得3D打印机适合家用或办公使用，因为它们所需的物理空间小。优势8：减少废弃副产品。与传统的金属制造技术相比，3D打印机制造金属时产生较少的副产品。传统金属加工的浪费量惊人，90%的金属原材料被丢弃在工厂车间里3D打印制造金属时浪费量减少。随着打印材料的进步,“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。优势9：材料无限组合。对当今的制造机器而言，将不同原材料结合成单一产品是件难事，因

9、为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着多材料3D打印技术的发展，我们有能力将不同原材料融合在一起。以前无法混合的原料混合后将形成新的材料，这些材料色调种类繁多，具有独特的属性或功能。优势10：精确的实体复制。数字音乐文件可以被无休止地复制，音频质量并不会下降。未来，3D打印将数字精度扩展到实体世界。扫描技术和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率，我们可以扫描、编辑和复制实体对象，创建精确的副本或优化原件。1.16 3D打印与传统制造对比对比传统制造，3D打印技术有着众多优势，首先能够按照设计，随心所欲地生产，真正实现了个性化;其次它

10、可以一次成型，快速制造，省去了传统工艺的多道工序;第三，采用了增量法而非传统的减量法，节省了原料，基本上没有废弃物产生。有设计师曾说“3D打印技术对时尚市场有着极大的影响潜力，这是一个将手工业与时装设计相结合的契机，一旦我们制作的机器能够满足时装制作的要求,人们只需要站在房间里进行3D扫描，一件衣服就做成了3D打印是一场制造业的革命。目前，AdidaS和Nike都已经将3D打印应用于生产领域了。而世界上最大的三个3D打印机制造商-德国的EOS、美国的3DSystems和美国以色列合资公司Stratasys的客户名单上都已经出现了ReebokNewBa1anceUnderArmourNikeAd

11、idaso2 3D打印产业链分析2.13 产业链的构成3D打印产业环节较少，这也是其有别于传统制造业的地方。打印原材料和打印设备是最重要的产业链环节，为3D打印提供基础设备和产品成型原料，这两项是决定产品的重要因素；方案提供商是3D打印流程的实现者，提供设计到成型全程的运营服务。原材料：目前3D打印成熟使用的材料有限，ABS.人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料等耗材是可以使用主要的材料。不过未来可使用的材料已经越来越多，例如：XeroXPARC公司正在研发传感器、晶体管等电子产品的打印材料，一旦成功，将意味着消费者可以自行设计打印手机或者MP3等。3D打印机：随着原来的巨型机转向了桌面机，设备价格

12、也从几百万美元降到几千美元，可打印的物品精度也在逐步提高，打印机的使用价值逐渐凸显，因此，三年前尚处于技术前沿的3D打印如今已成制造业中的新兴战略领域方案服务：方案提供商提供设计到成品的流程服务，包括硬件和软件。现在的模型设计以CAD软件为主，结合其他的三维建模软件，实现设计层面的服务化；而随着开源硬件的推广，方案服务商可以使用契合用户购买能力的方案去推送硬件服务。2.14 产业链发展难点在3D打印的现阶段发展当中，还是会遇到非常多的问题。其中主要问题有以下几点：2.15 格因素大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右，一些国内的仿制品价格可以低到60元。但是据3D打印机代理商透露，国产

13、的3D打印机虽然价格低，但质量很难保障。对于桌面级3D打印机来说，由于仅能打印塑料产品，因此使用范围非常有限，而且对于家庭用户来说，3D打印机的使用成本仍然很高。因为在打印一个物品之前，人们必须会懂得3D建模，然后将数据转换成3D打印机能够读取的格式，最后再进行打印。2、原材料3D打印不是一项高深艰难的技术。它与普通打印的区别就在于打印材料。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。不仅如此，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，最贵

14、的要四万元左右。3、社会风险成本如同核反应既能发电，又能破坏一样。3D打印技术在初期就让人们看到了一系列隐忧，而未来的发展也会令不少人担心。如果什么都能彻底复制，想到什么就能制造出什么，听上去很美的同时，也着实让人恐惧。4、著名的3D打印悖论3d打印是一层层来制作物品，如果想把物品制作的更精细，则需要每层厚度减小；如果想提高打印速度，则需要增加层厚，而这势必影响产品的精度质量。若生产同样精度的产品，同传统的大规模工业生产相比，没有成本上的优势，尤其是考虑到时间成本，规模成本之后。5、整个行业没有标准，难以形成产业链21世纪3d打印机生产商是百花齐放，如战国时代。3D打印机缺乏标准，同一个3d模

15、型给不同的打印机打印，所得到的结果是大不相同的。此外，打印原材料也缺乏标准,2012-2013年3d打印机厂商都想让消费者买自己提供的打印原料，这样他们能获取稳定的收入。这样做虽然可以理解，毕竟普通打印机也走这一模式,但3d打印机生产商所用的原料一致性太差,从形式到内容千差万别，这让材料生产商很难进入，研发成本和供货风险都很大，难以形成产业链。表面上是3D打印机捆绑了3D打印材料，事实上却是材料捆绑了打印机，非常不利于降低成本和抵抗风险。6、意料之外的工序：3d打印前所需的准备工序，打印后的处理工序很多人可能以为3d打印就是电脑上设计一个模型，不管多复杂的内面，结构，掘一下按钮，3d打印机就能

16、打印一个成品。这个印象其实不正确。真正设计一个模型，特别是一个复杂的模型，需要大量的工程，结构方面的知识，需要精细的技巧，并根据具体情况进行调整。用塑料熔融打印来举例，如果在一个复杂部件内部没有设计合理的支撑，打印的结果很可能是会变形的。后期的工序也通常避免不了。媒体将3d打印描述成打印完毕就能直接使用的神器。可事实上制作完成后还需要一些后续工艺：或打磨，或烧结，或组装，或切割，这些过程通常需要大量的手工工作。7、缺乏杀手铜产品及设计都说3d打印能给人们巨大的生产自由度，能生产前所未有的东西。可直到2012年，这种“杀手”级别的产品还很少，几乎没有。做些小规模的饰品，艺术品是可以的，做逆向工程也可以的，但要谈到大规模工业生产，3d打印还不能取代传统的生产方式。如果3d打印能生产别的工艺所不能生产的产品，而这种产品又能极大提高某些性能，或能极大改善生活的品质，这样或许能更