3D 打印机输出的复杂结构模型
3D 打印机制作的自行车
已经在市场上销售的 3D 打印机
二、3D 打印行业概述
3D 打印是一场制造技术的革命，是中国制造业升级的重要一环 3D 打印技术经过 20 余 年的发展，在全球范围内已经形成了一个规模 16.8 亿美元的新兴产业，并以年均 20-30% 的速度高速成长，预计到 2015 年市场规模可达 38 亿美元。目前中国制造业的 3D 打印使用 密度仅有美国的约 20%。作为一种全球最前沿的制造技术，3D 打印将是中国制造业升级的 重要一环，国内 3D 打印产业化的空间巨大。
产业化平台 中航重机、南风股份 滨湖机电 西安恒通 北京殷华 n.a. 北京隆源 n.a.
国内主流 3D 打印技术研发中心及产业化平台一览
在技术引入方面，英国伯明翰大学教授、澳大利亚国家轻合金研究中心主任吴鑫华教授 等国际快速成型专家近年来也开始与国内企业展开技术合作，加速了国内激光成型产业的成 熟。 在科研成果转化方面，国内几家科研机构也相继迈出了产业化的脚步。依托于华中科 大的滨湖机电以及背靠华南理工的北京隆源已经形成了千万年产值的规模，累计销售 SLS 双双突破 200+台，客户遍布汽车、发动机、航天、船舶、泵业、机械、医疗等行业，包括 东风汽车、凯泉泵业、山河智能、玉柴等诸多知名企业。北航团队产业化的突破口在于下游 大型铸锻件的加工制造，在 2010 年和 2012 年分别与中航重机、南风股份合作成立子公司， 依靠两个合作伙伴在军工航天、核电火电行业的优势资源锁定未来需求。两家公司对合作项 目投入均较大，分别规划在 2015 年前达到 5 亿元的体量。 国产快速成型技术已经走出实
造型展示件、翻模用件
Zprinter（三维喷绘打印） 低
小
低
中等
低
中等 好
民用
彩色造型展示件
主流激光快速成型设备性能、应用领域一览
应用领域 汽车
3D 打印实图
零部件 航天军工
电子、医疗
打印行业应用实例
1、供给端：四大研发核心提供国际一流技术 国内快速成型技术的研发工作始于 20 世纪 80 年代末，在时间点上和国际上保持一
1.1、激光快速成型——全球制造技术的一场革命 激光快速成型制造（3D 打印）是利用激光、CAX、自动控制等技术，直接采用“堆积” 制成三维立体模型的一种新型加工工艺。由于加工过程省去了开模、削切等中间流程，激光 快速成型在小批量、结构复杂的实体加工方面具有得天独厚的优势，据测算可以缩短加工周 期 70%以上、节省材料 90%以上、降低一般制造费用 50%以上，被誉为全球制造技术的一场 革命。 3D 打印技术源于美国，以 3D Systems 和 DTM 公司为代表的一批中小科技公司在 20 世纪 80 年代末-90 年代初相继研发出立体光固成型（SLA）、选择性激光烧结（SLS）和熔 丝沉积造型（FDM）等主流技术路线，经过 20 多年的沉淀和不断完善已经日臻成熟。根据 咨询公司 Wohlers Associates 的统计，2011 年全球 3D 打印产品（设备+服务）的销售总 额已经达到 16.8 亿美元，近十年时间里以年均 27%的速度高速增长。该公司进一步预测， 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
引导下，3D 打印的市场需求潜力无限。 民用：3D 打印机家用化
在世界范围内，3D 打印机家用化、娱乐化正在成为一种潮流。在 2012 年美国 CES 展 上，世界最大的 3D 打印机公司 3D Systems 展出了最新家用 Cube 系列，惠普、MakerBot 等公司也均有类似产品面世。桌面级 3D 打印机售价低廉，最低仅为 1000-2000 美元，贴 近大众消费水平，业界普遍期待它能复制家用电脑、苹果手机等消费电子产品的成功故事， 成为下一个改变消费者习惯的“大产品”。仅 2011 年一年的时间，全球个人 3D 打印机的 销量就翻了四倍。在国内，3D 打印的大众消费市场也正在形成中，近期北京开出的全国第 一家 3D 打印馆就是一个印证。事实上，南京紫金立德、杭州先临三维等一些国内企业已经 开始涉足桌面级 3D 打印机的生产，一条崭新的消费电子产业链呼之欲出。 工业：金属制造领域
喷墨打印机领域中，微压电打印的鼻祖爱普生曾经提出过这样的设想，未来的大型工 厂可能被小型的打印机所取代，这样的设想的前提是，打印机能取代机床、人力组装等复杂 工序，一体化的进行设备铸造。据一个简单的例子，我们都知道电脑主板有好几层，每一层 都有不同的电路设计，如果利用 3D 打印机（喷射特殊材质）通过打印来进行分层打印，要 比现在主板和电路生产节省大量的人力物力。
寸
护成本 面质量 境
耐冲击 能
类
性能
大
高
高
高
低
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一般
民用+工业 造型展示件、翻模用件
SLS（选域激光粉末烧结） 高
大
高
中等
中等
高
好
工业
结构件、航天航空、铸
造、泵、军工
FDM（熔丝沉积造型）
低
大
低
中等
低
中等 好
民用+工业 造型展示件、要求不高
的结构件
Obiject（三维喷绘打印） 低
小
低
高
低
中等 好
民用
科研单位 北京航空航天大学 华中科技大学
技术路线 SLS 设备 SLS、MC 设备
西安交通大学
SLA 设备及材料
清华大学
SLA、LOM 设备
南京航空航天大学 SLS 工艺
华南理工大学
SLA 材料
上海交通大学
RMC
带头人 王华明 教授 史玉升 教授 卢秉恒 教授 颜永年 教授 n.a. n.a. n.a.
3D 打印产业化一触即发从供给端看，国内北航、华中科大、西安交大、清华四大研发 中心在 3D 打印方面积累了国际一流的技术储备，在航空结构件锻造等领域甚至实现了世界 首次突破。从需求端看，未来几年内航天军工、民用消费、模具设计、医疗领域将驱动 3D 打印需求超越式增长。其中，国产四代战斗机的批量生产、国产大飞机项目的实现有望为 3D 打印创造出一个 20+亿元的“大市场”。综合来看， 3D 打印产业化的条件已经成熟，未 来 3 年将是市场急剧膨胀的“成长期”。
体量。 从应用的行业和功能来看，3D 打印设备已经广泛地应用于航空航天、汽车、消费电子、
工业、医疗、建筑等领域，功能从最早的展示、教学拓展到工业模具的制造，乃至零部件的 直接制造。3D 打印直接用于零部件制造的比例由 2003 年的不到 4%跃升到了 2011 年的 24%。3D 打印越来越接近于工业用途的趋势，体现了这项新兴的制造技术正在逐渐从“小众” 市场走向“大众”市场，未来可能深刻地改变世界制造业的格局。
三、3D 打印产业是一个超过万亿规模的产业
3D 打印如果走进我们的生活，涵盖将提供无数的商业机会，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。环顾我们身边，绝大部分消费品都可以使用 3D 打 印来制造。目前我们只能制造特定材料、功能单一的物品，但随着技术的发展，直接打印出 像电子产品这样的复杂物品未必不可能。因为 3D 打印的制造方式与传统方式完全不同，所 以被替代产业的从原材料处理、成品制造到相关服务都可以被包括到 3D 的产业链中。上表 仅仅列出了一部分 3D 打印能够替代的制造业，去除可能的重复统计部分，保守估计，这些 行业国内的年产值能达到 5 万亿人民币以上。等到若干年以后 3D 打印技术真正替代传统 制造业的时候，即使这些产业只有 10%的产品用 3D 打印的方式制造，在国内这也将是一个 万亿规模的产业。而就全球来说，产业规模将能够达到万亿美元。 在这里，我们把 3D 打 印产业分为 3D 打印设备制造、材料制造和相关的应用软件和服务三个部分。
2、需求端：民用、模具设计、军工、医疗领域 在现阶段，3D 打印在国内最大的三块需求分别来自民用消费、工业设计和航天军工。 在民用板块，桌面级 3D 打印机的引进有望撬动消费需求，打开大众娱乐的大市场；在工业 设计板块，对于模具制作的效率和精度的要求不断上升，中小型 3D 打印设备有望成为工业 设计人员的“标配”；受益于国产飞机产业腾飞及国家军费投入增加，航天军工领域有望成 为大型快速成型设备的最大增长点，另外核电建设的高峰期即将到来，也将对快速成型产业 的壮大提供有利条件。 3D 打印是典型的“供给创造需求”的产业，在适当产业政策的
类型
设备
耗材
应用软件
服务
传统喷墨打印机 同质化，打印平 纸张、油墨
少
少
面图案
3D 打印机
根据用途各不相 金属、塑料 、细 建模、打印控制、 通过智能终端和
同
胞等不同材料 远程应用
移动互联网多种
服务模式
快速成型设备 SLA（光固化成型）
价格 高
成 型 尺 设 备 维 零 件 表 工 作 环 成 型 件 粘 结 性 主要应用分 应用领域
从国外 3D 打印产业发展经验来看，全价值链模式是最优选择世界 3D 打印行业的两大巨 头——3D Systems 和 Stratasys 近十年的发展历程表明，材料+设备+服务的全价值链模式 是 3D 打印企业的最佳盈利模式。同时，3D 打印是一个个性化、分散的市场，需要针对不同 需求客户开发出全方位解决方案、拥有最完整的产品谱系。 1、快速成型技 术成熟可靠，国内应用前景光明
3D 打印技术
一、什么是 3D 打印
这自然是一种打印方式，所谓 3D，就是说打印出的不是平面的图案，而是一个三维的 物体。 3D 打印机是这样工作的：先在计算机里建立所需物体的模型，然后把模型分成很多 层的结构，用一个机器取一些原材料——现在来说一般是金属和塑料——机器把材料融化， 再跟喷墨打印机一样，将融化的材料用喷嘴喷出，打印出结构的第一层。然后是第二层、第 三层……每一层逐渐叠加，当所有层都打完时，你需要的物体就出现了。