1、3D打印调研报告目录目录3D打印概念及工艺技术介绍打印概念及工艺技术介绍1 3D打印市场研究与分析打印市场研究与分析2 3D打印与传统印刷业的碰撞和融合打印与传统印刷业的碰撞和融合33D打印概念及工艺介绍1“3D3D打印技术打印技术”：是一系列快速成形技术的总称，属于制造技术的一种，其基本原理是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成薄层的工件截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终各薄层叠加形成三维制件。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。什么是什么是3D3D打印技术？打印技术？3D3D打印工作原理打印工作原理3D3D打印工作示意图打印工作示意图3D3D打印工
2、艺过程打印工艺过程3D打印过程包括3个核心环节：1、前端数据获取(3D扫描和建模)，2、中端数据加工处理(计算机辅助设计)3、后端产品加工(3D打印)。通过数据处理转换通过数据处理转换 将模型分层将模型分层打印机读取文件中的打印机读取文件中的横截面信息横截面信息用液体状、粉状或片用液体状、粉状或片状的材料逐层打印状的材料逐层打印将各层截面或部件按将各层截面或部件按照设计结构粘合或组照设计结构粘合或组装起来装起来3D打印产品打印产品（目标物品）（目标物品）3D3D扫描和建模扫描和建模计算机辅助设计软件（计算机辅助设计软件（CADCAD）或计算机动画建模软件或计算机动画建模软件简单产品简单产品复杂
3、产品复杂产品3D3D打印工艺过程打印工艺过程举例一：简单产品举例一：简单产品3D3D打印工艺过程打印工艺过程举例二：较复杂产品举例二：较复杂产品前期建模与数据处理前期建模与数据处理后处理阶段后处理阶段成型加工阶段（打印）成型加工阶段（打印）CAD模型STL文件Z 打印软件Z打印310系统3D打印最终产品初成品粘合成型阶段修饰加工3D3D打印工艺技术打印工艺技术类型技术材料工艺公司喷出型熔融沉积造型(FDM)热塑性塑料，共晶系统金属、可食用材料CAD控制下喷头沿零件截面与填充轨迹运动，挤出融化材料后迅速固化，逐层成型，可直接铸造零件。强度精度高，成本最低占用最小，最流行。美Stratasys熔融
4、纤维制造(FFF)聚乳酸（PLA）、ABS树脂跟FDM类似，新词不受专利权约束RepRap融化压模式(MEM)金属线/塑料丝-颗粒型直接金属粉末激光烧结（DMLS)大部分合金在基材表面添加熔覆材料，用高能激光束使之与基材表面薄层一起熔凝德国EOS,美国Morris Tech电子束熔融（EBM)钛合金通过FDM设备（2500度）逐层融化金属粉末，快速得到所需金属零件瑞典Arcam AB选择性热烧结（SHS）热塑塑料粉末-选择性激光烧结（SLS)塑料粉/金属粉/陶瓷粉粉末状材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下按照界面轮廓信息进行选择性烧结，层层堆积美DTM、3D System，德国EOS粉末
5、层喷头3D打印（PP、3DP）石膏/塑料类似喷墨打印，逐层喷涂成型材料至得到所需模型3D Sys(Z Corp)叠加型激光层叠制造（LOM)纸/金属箔/塑料膜片材表面首先涂覆一层热熔胶，用热压棍热压片材，使之粘结，用CO2激光器切割零件截面轮廓美Helisys、Kinergy光聚合立体平版印刷（SLA）液态光敏树脂激光扫描并曝光液态光敏树脂，聚焦光斑处树脂反应固化，然后工作平台移至下一深度，保持液面处于焦平面，逐层成型。可成形任意复杂形状，尺寸精度高，主要应用于复杂、高精度工件的快速成型。3D System数字光处理(DLP)液态光敏树脂和SLA相似，用高分辨率DLP投影仪固化液态光聚合物，逐
6、层进行光固化，比同型SLA速度快，成型精度高。-3D技术目前有多种工艺，最主要的包括SLA（立体平版印刷）、SLS（选择性激光烧结）、3DP（三维打印）及FDM（熔融沉积制造）等。SLA和SLS是基于激光或其他光源的成型技术，设备造价和制作模型成本都比较昂贵，因此只在一些特殊领域，如航天军工、高端装备领域有所应用。3DP和FDM则是基于原料喷射成型的技术，因不需要昂贵的激光器，且成型材料种类多，制件精度高，成型过程无污染，价格低廉，适合办公环境使用等，工艺发展迅速。3D打印市场研究与分析2国际国际3D3D打印技术发展现状打印技术发展现状 在欧美发达国家，在消费电子业、汽车制造、航空、医疗、科研
7、等领域，3D打印技术以较低的成本、较高的效率、较便捷的生产方式应用于小批量的定制部件或复杂而精细度要求较高的产品生产，在美国已逐步实现3D打印产业化。2013年全球年全球3D打印市场份额打印市场份额 目前3D打印已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印，技术及实用性越来越成熟。美国、日本、德国占据了3D打印市场的主导，从政策和产业市场来说，美国发展的最好，占据了全球近40%的比重。2013年年3D打印技术应用行业分布打印技术应用行业分布3D3D打印技术全球市场容量打印技术全球市场容量近几
8、年，3D打印业务在全球的发展势头十分迅猛。据前瞻产业研究院发布的2014-2018年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告显示：2009年全球3D打印市场规模为10.69亿美元，此后三年保持在20%以上的速度增长，至2012年市场规模达到22.04亿美元。2013年全球3D产业的发展更是突飞猛进，增速达到81.49%，市场规模达40亿美元。未来5-10 年全球快速成型市场将继续以年均20%的速度膨胀，2019 年可达66.5亿美元的总量。2009-2013年全球年全球3D打印市场规模打印市场规模3D打印设备个人消费蓄势待发：2011年，全世界个人用3D打印机供货量达到2.3万台以上，激增到
9、2010年的4倍左右，随着技术的进步，售价必然会逐步下降，个人用3D打印机的用量还有很大上升空间。1994年开始研究年开始研究3D打印打印，北京隆源公，北京隆源公司于司于1995年成功研年成功研发了一台发了一台AFS激光激光快速成型机快速成型机华中科技大学华中科技大学研制出研制出SLS快速快速成型机成型机（选择（选择性激光烧结）性激光烧结）华中科技大学华中科技大学史玉升教授的研究团队开发的史玉升教授的研究团队开发的1.2米米1.2米的米的立体打印机立体打印机，是目前世界上最大，是目前世界上最大成形空间的快速制造装备。成形空间的快速制造装备。杭州的先临三维科技杭州的先临三维科技国内最具综合实力的
10、国内最具综合实力的3D打印，目前已经打印，目前已经拥有有十几个型号的拥有有十几个型号的3D打印机打印机，掌握六，掌握六种生产工种生产工艺。艺。3D3D打印国内现状打印国内现状技术发展技术发展已有部分技术处于世界先进水平校办企业和研究院是主要参与者规模小，处于产业化培育期核心技术对外依赖，耗材技术落后 应用方面存有巨大商机湖南华曙高科技2012年8月15日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。3D3D打印国内的现状打印国内的现状政府支持政府支持3D打印入选国家高技术研究发展计划（国家高技术研究发展计划（8
11、63计划）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。国内国内3D3D打印市场容量打印市场容量 国内制造业3D打印使用密度仅约为美国的20%。作为一种全球最前沿的制造技术，3D打印将是国内制造业升级的重要一环，产业化的空间巨大。目前，国内的3D打印主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科
12、正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。3D打印机在国内企业级装机量在400台左右。近两年增长快速，年增速在70%左右，市场规模超过1亿元，2013年达到20个亿的产值。世界3D打印技术产业联盟秘书长、中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军表示，预计3年左右，中国3D打印产值将达百亿元人民币。工业制造工业制造产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型制作模具原型或直接打印模具，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。文化创意和数码娱乐文化创意和数码娱乐形状和结构复
13、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。航空航天、国防军工航空航天、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。生物医疗生物医疗人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。消费品消费品珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造。作品的设计和制造。建筑工程建筑工程建筑模型风动试验和效果展示，建筑模型风动试验和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模拟。教育教育模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在北美的一些中
14、学、普通高校和军事院校，3D打印机已经被用于教学和科研。个性化定制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打印的应用领域打印的应用领域 3D打印是以数字化、网络化为基础，以个性化、短流程为特征，实现直接打印是以数字化、网络化为基础，以个性化、短流程为特征，实现直接制造、桌边制造和批量定制的新的制造方式。其生长点表现在：与生物工程的制造、桌边制造和批量定制的新的制造方式。其生长点表现在：与生物工程的结合，与艺术创造的结合，与消费者直接结合，应用较为广泛。结合，与艺术创造的结合，与消费者直接结合，应用较为广泛。成本方面，不论是材料还是设备价格普遍都比较昂贵，材料的价格便宜的
15、几百元/公斤，最贵的要4万元/公斤左右;大多数桌面级3D打印机售价2万元人民币左右，国内的仿制品价格可以低到6000元但质量难以保证。核心技术方面，国内有国内有40多家多家3D打印企业，能拿出产品的不到打印企业，能拿出产品的不到10家，打家，打印机拥有量过百台的仅印机拥有量过百台的仅4家，掌握核心技术少之又少。尤其是在家，掌握核心技术少之又少。尤其是在3D打印打印中起决定性作用的核心软件及耗材方面，主要依赖进口。中起决定性作用的核心软件及耗材方面，主要依赖进口。产业链缺乏统筹发展，行业没有共性标准：目前国内3D打印企业还处于“单打独斗”初步发展阶段，产业整合度较低，主导的技术标准、开发平台尚未
16、确立，技术研发和推广应用还处于无序状态。精度、速度和效率方面，目前3D打印受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突，成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求。3D3D打印的未来打印的未来-挑战与瓶颈挑战与瓶颈 3D 3D打印从理论上讲，能够设计或想象出的东西，全部能打印出来，相信在未来，打印从理论上讲，能够设计或想象出的东西，全部能打印出来，相信在未来，3D3D打印确实打印确实能改变几乎整个制造业。但目前，能改变几乎整个制造业。但目前，3D3D打印技术及其产业还处于打印技术及其产业还处于“拓荒阶段拓荒阶段”，还存在，还存在制造成本制造成本高，制造效率低，制造精度尚
17、不能令人满意，工艺与装备研发不充分，打印尺寸受限，打印出高，制造效率低，制造精度尚不能令人满意，工艺与装备研发不充分，打印尺寸受限，打印出的东西在机械强度、电气属性等无法与传统制造业相抗衡等方面的问题，的东西在机械强度、电气属性等无法与传统制造业相抗衡等方面的问题，替代不了传统制造业替代不了传统制造业，将来，将来3D3D打印只有跟传统制造业改造与提升相结合，打印只有跟传统制造业改造与提升相结合，才有更大生存空间。才有更大生存空间。3D打印的发展趋势打印的发展趋势-前景前景材料越来越丰富材料越来越丰富ObjetObjet新推出的大型3D打印机Objet1000已经支持打印140种材料，每次打印可
18、同时利用其中的14种，但物品是多种多样的，只有更丰富更实用的材料才能让3D打印尽快的融入生产和生活。实用性越来越高实用性越来越高，从简单的原型开发，到打印巧克力，到飞机上的钛合金部件，3D打印的成品已经越来越实用价格下降，应用广泛化、家庭化、个人化技术提升普及，技术提升普及，精度精度、效率提高、效率提高3D打印与传统印刷业的碰撞和融合33D3D打印产业链打印产业链3D打印产业链包括3D打印设备制造、打印材料制造、应用软件和服务。目前其市场份额大致为：打印服务40%，原材料31%，打印机29%。3D扫描仪光固化3D打印机3D打印机小型精密步进电机小型精密步进电机CAD辅助3D模型设计3D打印材料
19、3D打印盈利模式打印盈利模式建模设计建模设计数据处理数据处理3D打印服务打印服务卖机器卖机器卖材料卖材料卖服务卖服务卖标准卖标准3D3D打印与传统印刷业的关联打印与传统印刷业的关联项 目3D打印传统印刷工艺技术是一项融合了计算机软件、材料、机械、控制、网络信息等多学科知识的综合性系统性技术。包括产品三维建模，层片数据生成与传输，能束逐层扫描材料，材料熔化，材料的逐层叠加成型五个环节。是传统加工制造工艺的替补性技术。是一项关于对图像和文字进行复制和逼真还原的应用性生产技术，在印刷的生产过程中也不涉及减材还是增材制造的问题。覆盖行业面几乎所有行业都能覆盖，绝非印刷能进，其他关联行业均能涉足印刷包装
20、行业关联性可应用于柔性版制造、珂罗版、凹版制版、压纹机印版、瓦楞纸生产线上的瓦辊、印刷电子等领域。技术难点现有的3D打印设备，硬度、精准度，重复定位、网点精密度等方面，均不能实现产品打印后直接使用的要求。打印喷头依赖进口，没有既满足喷头属性又适合印刷工艺生产属性的材料。1.3D打印生产前大量的数据处理工作可以借鉴印刷数据处理方面积攒的经验。2.印刷业色彩还原和管理技术为3D打印机色彩还原难题提供解决可能3D打印和传统印刷的核心目的都是传递信息，并让更多的人掌握这些信息，但他打印和传统印刷的核心目的都是传递信息，并让更多的人掌握这些信息，但他们又有着们又有着 诸多的不同与关联性。诸多的不同与关联
21、性。3D打印作为一种打印作为一种20多年前出现的技术，最近突然被广泛关注，被赋予多年前出现的技术，最近突然被广泛关注，被赋予“第三第三次工业革命次工业革命”等意义，最初来自欧美国家的推动。但目前还仅仅是美国两家等意义，最初来自欧美国家的推动。但目前还仅仅是美国两家从事从事3D打印的上市公司巨头（打印的上市公司巨头（Stratasys和和3D Systems）实验性质的案例，还）实验性质的案例，还尚未推向实际应用，市场前景短期内不能确定。尚未推向实际应用，市场前景短期内不能确定。3D打印的市场宣传在推广新技术上具有积极意义，但有行业专家认为打印的市场宣传在推广新技术上具有积极意义，但有行业专家认
22、为3D打印市打印市场还有待培育，印企现在进入有点操之过急，只要是材料依赖进口，核心技术场还有待培育，印企现在进入有点操之过急，只要是材料依赖进口，核心技术没有掌握，高昂的产品价格很难打开市场，已经进入的印企在短期内很难挣钱，没有掌握，高昂的产品价格很难打开市场，已经进入的印企在短期内很难挣钱，只能是通过有限的产品制作，积累更多的实际操作经验，为市场条件成熟后的只能是通过有限的产品制作，积累更多的实际操作经验，为市场条件成熟后的盈利打基础。盈利打基础。从历史规律看，任何一种新技术逐渐得到推广普及的过程中，总是存从历史规律看，任何一种新技术逐渐得到推广普及的过程中，总是存在短期影响被高估、长期影响
23、被低估的趋势，企业理应采用积极的态在短期影响被高估、长期影响被低估的趋势，企业理应采用积极的态度，密切地关注、了解新技术的发展趋势，认真分析市场状况，准确度，密切地关注、了解新技术的发展趋势，认真分析市场状况，准确把握介入时机，有效利用新技术，为企业在转型发展保驾护航。把握介入时机，有效利用新技术，为企业在转型发展保驾护航。总结 你只闻到我的香水，却没看到我的汗水。你只闻到我的香水，却没看到我的汗水。你否定我的现在，我决定我的未来！你否定我的现在，我决定我的未来！你嘲笑我一无所有，不配去爱，我可怜你总是等待。你嘲笑我一无所有，不配去爱，我可怜你总是等待。你可以轻视我们的年轻，我们会证明这是谁的时代。你可以轻视我们的年轻，我们会证明这是谁的时代。梦想是注定孤独的旅行，路上少不了质疑和嘲笑，梦想是注定孤独的旅行，路上少不了质疑和嘲笑，但那又怎样？但那又怎样？哪怕遍体鳞伤，也要活得漂亮！哪怕遍体鳞伤，也要活得漂亮！
