全球3D打印技术应用领域分析

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目前3D打印仍以工业级为主，但消费级呈爆发态势。近年来，3D打印在工业应用下游行业不断拓展，直接零部件制造的占比也逐年提高；个人消费市场虽起步较晚，但近年来呈现快速爆发趋势。据WohlersAssociates统计，3D打印技术的行业应用主要分布于消费电子、汽车、医疗、航空航天、建筑、科研等领域。
    图1：3D打印下游工业应用

全球3D打印技术应用领域分析

    3D打印技术在消费电子产品开发上优势明显。3D打印技术在电子领域主要应用在产品模具和工具的设计制造以及微电路的封装制造两个方面。3D打印技术在样件设计制造上优势明显，省去模具制造的过程，可大幅提升研发速度，同时降低了研发失败的成本。举例来说，一传统的电子元件加工固定装置传统制造技术需要1个月左右的加工周期，而3D打印工艺仅需48小时，开发周期大大缩短。

    3D打印技术未来在微电路的封装上有望逐渐应用。使用3D打印技术制造的铜线电路，由于电路整体的厚度很小，因此，加工时间较短，存在规模制造的可能性。未来3D打印技术有望实现多层电路一次成型的整合制造，速度优势会更加明显。以色列的Camtek公司致力于设计、开发和制造自动光学检测系统，在印制电路板领域也处于领先地位。近来，公司宣称其正在研制的商用电子电路板3D打印机已经接近完成，很可能在2014年年初就投入市场。

    3D打印适用于汽车设计制造的原型制造和模具开发等环节。现阶段，3D打印技术在汽车行业的应用主要在三个方面：1）提高产品设计的速度和性能：包括用于功能性测试的样件生产，以及生产过程中应用模具的开发制造；2）在维修环节的零部件直接制造；3）个性化和概念汽车部件的直接制造。在汽车部件的直接制造方面，未来可能较快发展起来的是汽车维修和零部件更换。

    LocalMotors是一家基于网站社区平台建立的汽车制造企业。LocalMotors主要面向个性化的小众汽车市场，公司定下的销售上限是每种车型的销售量不会超过2000辆。公司运行方式类似于Shapeways和Kickstarter网站，成品开发完成后会在网上发布，并接受预订，购买者可以更改部分细节以满足自身的个性需求。公司开发并销售的RallyFighter车型，售价75000美元。开发时间仅18个月，开发成本300万美元，远低于传统汽车制造企业。

    图2：使用FDM工艺制造的汽车引擎

全球3D打印技术应用领域分析

    3D打印技术在航空航天领域空间极大。3D打印技术可主要应用包括：1）无人飞行器的结构件加工；2）生产一些的特殊的加工、组装工具；3）涡轮叶片、挡风窗体框架、旋流器等零部件的加工。波音（Boeing）公司是率先将3D打印技术应用于飞机设计和制造领域国际航空制造公司。2012年一季度，波音公司使用3D打印技术制造的零部件约200件。通用电气（GE）公司前期收购了MorriesTechnologies等3D打印公司，其宣称从2016年起，将开始生产第一个增材组件—燃油喷嘴。西门子（Siemens）宣布从2014年1月起将在发电和维修部门运用三维打印生产备件和汽油涡轮。

    3D打印技术适用于个性化需求。在医疗行业，特别是修复性医学领域，个性化需求十分明显。用于治疗个体的产品，基本上都是定制化的，不存在标准的量化生产。而3D打印技术的引入，降低了定制化生产的成本。其主要应用有：1）修复性医学中的人体移植器官制造，假牙、骨骼、肢体等；2）辅助治疗中使用的医疗装置，如齿形矫正器和助听器等；3）手术和其他治疗过程中使用的辅助装置。

    最具有想象空间是3D生物打印技术。3D生物打印技术可以生产出功能性的人体器官。它利用干细胞为材料，按3D成型技术进行制造。一旦细胞正确着位，便可以生长成器官，“打印”的新生组织会形成自给的血管和内部结构。在这一领域领军的Organovo公司，已经成功研发打印出心肌组织，肺脏，动静脉血管等。虽然目前这一技术的应用尚处于试验阶段，但未来有望逐步应用于器官移植手术中。

(责任编辑：中国3D打印网)