3D打印的概念
三維打?。?D printing），即快速成形技術(shù)的一種，它是運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過一層又一層的多層打印方式（微積分），構(gòu)造零對象。用于模具制造、工業(yè)設(shè)計、建造模型，現(xiàn)正發(fā)展成產(chǎn)品制造，形成“直接數(shù)字化制造”，一些高價值應(yīng)用（比如髖關(guān)節(jié)或牙齒，或一些飛機零部件），目前已經(jīng)有打印而成的零部件出現(xiàn)。
3D打印所需關(guān)鍵技術(shù)
3D打印需要依托多個學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，至少包括以下方面：
信息技術(shù)：要有先進的設(shè)計軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并且根據(jù)模型自動分析出打印的工序，自動控制打印器材的走向。
精密機械：3D打印以“每層的疊加”為加工方式。要生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，必須對打印
設(shè)備的精準程度、穩(wěn)定性有較高的要求。
材料科學(xué)：用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)。
3D打印應(yīng)用領(lǐng)域
具體應(yīng)用領(lǐng)域包括：
1．工業(yè)制造：產(chǎn)品概念設(shè)計、原型制作、產(chǎn)品評審、功能驗證；制作模具原型或直接打印模具，直接打印產(chǎn)品。3D打印的小型無人飛機、小型汽車等概念產(chǎn)品已問世。3D打印的家用器具模型，也被用于企業(yè)的宣傳、營銷活動中。
2．文化創(chuàng)意和數(shù)碼娛樂：形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料特殊的藝術(shù)表達載體?？苹妙愲娪啊栋⒎策_》運用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藝的水平。
3．航空航天、國防軍工：復(fù)雜形狀、尺寸微細、特殊性能的零部件、機構(gòu)的直接制造。
4．生物醫(yī)療：人造骨骼、牙齒、助聽器、假肢等。
5．消費品：珠寶、服飾、鞋類、玩具、創(chuàng)意DIY作品的設(shè)計和制造。
6．建筑工程：建筑模型風動試驗和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模擬。
7．教育：模型驗證科學(xué)假設(shè)，用于不同學(xué)科實驗、教學(xué)。在北美的一些中學(xué)、普通高
校和軍事院校，3D打印機已經(jīng)被用于教學(xué)和科研。
8．個性化定制：基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載、電子商務(wù)的個性化打印定制服務(wù)。國內(nèi)3D打印
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涉及相關(guān)行業(yè)
工業(yè)機器人制造機器人（點焊、弧焊、搬運、特種、潔凈機器人、注塑機器人、汽車總裝、焊裝、涂裝物流自動化系統(tǒng)、汽車發(fā)動機缸蓋、缸體的自動化監(jiān)測、裝配設(shè)備）物流倉儲交通自動化、 數(shù)控系統(tǒng)、高端機床、包裝、印刷自動化、高空作業(yè)自動化、農(nóng)業(yè)機械自動化、煤炭機械自動化、電氣自動化。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題
3D打印機雖然發(fā)展迅速，但仍面臨缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)、研發(fā)投入不足、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展、缺乏教育培訓(xùn)和社會推廣等一系列問題：
1．缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo) 3D打印產(chǎn)業(yè)上游包括材料技術(shù)、控制技術(shù)、光機電技術(shù)、軟件技術(shù)，中游是立足于信息技術(shù)的數(shù)字化平臺，下游涉及國防科工、航空航天、汽車摩配、家電電子、醫(yī)療衛(wèi)生、文化創(chuàng)意等行業(yè)，其發(fā)展將會深刻影響先進制造業(yè)、工業(yè)設(shè)計業(yè)、生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)、電子商務(wù)業(yè)及制造業(yè)信息化工程。但在我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展智能制造業(yè)的相關(guān)規(guī)劃中，對3D打印這一交叉學(xué)科的技術(shù)總體規(guī)劃與重視不夠。
2．企業(yè)對技術(shù)研發(fā)投入不足 我國雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)力量不足。在加工流程穩(wěn)定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術(shù)等諸多具體環(huán)節(jié)，存在較大缺陷，難以完全滿足產(chǎn)品制造的需求。 而占據(jù)3D打印產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)地位的美國3Dsystems、stratasys等公司，每年都投入1000多萬美元研發(fā)新技術(shù)，研發(fā)投入占銷售收入的10%左右。兩家公司不僅研發(fā)設(shè)備、材料和軟件，而且以簽約開發(fā)、直接購買等方式，獲得大量來自企業(yè)外部的相關(guān)細分技術(shù)、專利，已掌握一批關(guān)鍵核心技術(shù)。
3．產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展 3D打印行業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系、市場平臺。供應(yīng)商和服務(wù)商體系中，包含工業(yè)設(shè)計機構(gòu)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機及耗材提供商、3D打印設(shè)備經(jīng)銷商、3D打印服務(wù)商。市場平臺包含第三方檢測驗證支持、金融支持、電子商務(wù)、知識產(chǎn)權(quán)保護等支持。而目前國內(nèi)的3D打印企業(yè)還處于“單打獨斗”的初步發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低，主導(dǎo)的技術(shù)標準、開發(fā)平臺尚未確立，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無序狀態(tài)。
4．缺乏教育培訓(xùn)和社會推廣 目前，企業(yè)購置3D打印設(shè)備的數(shù)量非常有限，應(yīng)用范圍狹窄。在機械、材料、信息技術(shù)等工程學(xué)科的教學(xué)課程體系中，缺乏與3D打印相關(guān)的必修環(huán)節(jié)，3D打印停留在部分學(xué)生的課外興趣研究層面。
3D打印市場的發(fā)展現(xiàn)狀
三維打印技術(shù)在美國已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化
三年前尚處于技術(shù)前沿的3D 打印如今已成制造業(yè)中的新興戰(zhàn)略領(lǐng)域。2012年8月，美國總統(tǒng)奧巴馬撥款3000萬美元，在俄亥俄州建立了國家級3D 打印添加劑工業(yè)研究中心，并計劃第一步投入5億美元用于3D 打印，以確保美國制造業(yè)不繼續(xù)轉(zhuǎn)移到中國和印度。長期跟蹤3D 打印行業(yè)的咨詢公司W(wǎng)ohlers Associates 表示，2011年，3D 打印機的市場規(guī)模為17億美元左右，到2015年該市場將達37億美元。
目前全球有兩家三維打印機制造巨頭，分別為Stratasys 和3DSystems，均在美國納斯達克上市。不過，這一數(shù)字僅占全球制造市場的0.02%。在飛機、核電和火電等行業(yè)所使用的重型機械、高端精密機械裝備上，傳統(tǒng)的焊接和零部件加固的方法使得部件之間的連接并不牢固，但是使用3D 打印技術(shù)，出來的產(chǎn)品是自然無縫連接，結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強度要遠遠高于傳統(tǒng)方法。這在飛機、核電等高端裝備制造行業(yè)的應(yīng)用上非常廣泛。
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3D Systems 公司的全價值鏈模式分析
3D Systems 公司（）是全球最大的3D 打印機生產(chǎn)商和解決方案提供者。從2009年收購桌面工廠（Desktop Factory）以來，3D Systems 陸續(xù)收購了25家公司以補充產(chǎn)品線和提升技術(shù)實力，其如今的規(guī)模是2009年底的3倍，市值是當時的10倍，達近24億美元，目前市盈率高達75倍。公司首席技術(shù)總監(jiān)查爾斯?胡爾（Charles ）是3D 打印技術(shù)的發(fā)明者，1988年，該公司就生產(chǎn)了第一臺3D打印機2012年5月，3D Systems 通過一款新型打印機“立方體”（Cube）打開了日常消費市場，它的自帶程序里已預(yù)先裝載大量物品設(shè)計圖，比如棋子、首飾、廚具等，操作簡單易上手，顧客無須學(xué)習復(fù)雜的3D 設(shè)計軟件，便可直接打印所需物品。
3D Systems 向客戶提供“一站式”全套增值解決方案，包括硬件、軟件、材料、工藝、教育培訓(xùn)和應(yīng)用支持。它不僅提供打印機，還出售打印機配套的原材料、相關(guān)設(shè)計軟件，并為客戶提供培訓(xùn)，其解決方案涉及模具、醫(yī)療、教育、珠寶、建筑等行業(yè)。近年來，服務(wù)在公司收入中所占比例越來越高，2011年公司服務(wù)收入已達9312萬美元，占比由2007年的23.2%升至40%（圖1）。在服務(wù)、原材料和打印機三塊業(yè)務(wù)的整體拉動下，公司2011年收入同比增長44%至2.3億美元，凈利潤更是飆升81%至3542萬美元（圖2）。
（轉(zhuǎn)載）
