中国3D打印产业金额及国内代表性发展趋势(3)
应用引领行业发展
应用方面，麦肯锡曾经预测，3D打印在应用端市场的影响力是深远的，预计到2025年，3D打印对经济的直接影响是5.5千亿美金的规模，这其中包括消费类应用、模具与夹具、医疗植入物及牙科产品、航空航天零件、汽车及其他工业领域。所以说，应用是3D打印技术的最大的市场领域。
航空航天：3D打印在航空领域越来越彰显重要性，那么在航天领域，3D打印技术已然成为“顶梁柱”。
NASA认为3D打印在制造液态氢火箭发动机方面颇具潜力,NASA的AMDE-Additive Manufacturing Demonstrator Engine增材制造验证机项目在3年内，团队通过增材制造出100多个零件,并设计了一个可以通过3D打印来完成的发动机原型。而通过3D打印，零件的数量可以减少80%，并且仅仅需要30处焊接。
SpaceX、Blue Origin、马歇尔太空飞行中心，Aerojet Rocketdyne，以及Rocket Lab在2016年再一次证明，3D打印不仅将提升火箭发射设备的性能，更能降低火箭发射的成本。
围绕着航空航天的应用，我国涌现了大批的以DED直接能量沉积为特色应用的打印服务企业，其中西安铂力特为C919在验证阶段利用LSF技术3D打印试制的3米多高的中央大缘条可以算作DED技术的一大经典应用。而除了应用与大型的零件以节约材料，在轻量化领域，3D打印带来了通过结构设计层面上达到轻量化的可行性。具体来说，3D打印通过结构设计层面实现轻量化的主要途径有四种：中空夹层/薄壁加筋结构、镂空点阵结构、一体化结构实现、异形拓扑优化结构。
轻量化的应用有多种途径，通过点阵来实现轻量化是３Ｄ打印的一大优势，国际上除了雷尼绍、Altair、Materialise这些在晶格结构上积极探索的企业。根据3D科学谷的市场研究，国内像铂力特、中国空间技术研究院都在进行着不畏艰辛的探索，并在探索的过程中积累了属于自己的know how，而这些know how也将随着晶格重要性和制造可行性的提升成为这些企业立足未来市场竞争的宝贵优势。
汽车：由中国汽车工程学会制造分户和东风汽车牵头，联合中国汽车制造装备创新联盟、中国第一汽车集团技术中心、上汽集团、广汽集团、宝钢集团、上海交通大学、湖北工业大学、哈尔滨工业大学、吉林大学等多家汽车制造企业、研究机构共同提出了我国汽车制造技术路线图，该路线图从关键零部件和关键共性技术两个角度梳理制造技术的发展方向。其中，关键零部件制造技术包括车身覆盖件制造技术、车身结构件制造技术、底盘结构件制造技术、节能汽车动力总成关键零部件制造技术、高性能发动机核心零部件制造技术、新能源汽车电驱动系统制造技术六个类别；关键共性技术包括数字化工艺技术、3D打印制造技术、优质制造技术、智能制造技术、绿色制造技术五个方向。
其中汽车制造3D打印技术的重点方向为：面向汽车制造面临的开发周期长、工序繁多、成本高一级复杂化、个性化和轻量化结构难制造的问题，2015-2030年15年内分期研发“基于3D打印技术的汽车快速研发”、“汽车零部件3D打印间接制造技术”以及“汽车零部件3D打印直接制造技术”，形成一批面向契合快速研发和先进制造的3D打印设计方法/软件、新材料、新装备和新工艺，并实施一批示范应用。
具体的3D打印制造技术路线图为：
1）到2020年，汽车关键零部件的铸型/模具制造周期缩短50%，实现高精度、大尺度立体光固化成型法（SLA）和选择性激光烧结（SLS）装备，推广应用SLA和SLS技术，实现汽车零部件3D打印间接制造。
2）到2025年，汽车研发周期缩短50%，实现高精度SLM装备、复合SLM-LENS机加装备，推广应用激光选区熔化（SLM）、电子束熔融（EBM）、激光近净成形LENS技术，实现汽车零部件3D打印直接制造。
3）到2030年，高端车/概念车零部件3D打印直接制造，推广应用多材料多结构件整体成型，实现汽车3D打印技术的快速研发及批量制造。
具体3D打印在汽车领域的应用机会与发展趋势，敬请期待
中国汽车工程学会与3D科学谷联合发布的《3D打印与汽车行业白皮书》2017版本(计划2017年7月份发布）。
微流控芯片：芯片上的实验室-微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上， 自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。浙江大学利用FDM三维打印技术制作基底，采用铺粉的方式，来制得微流控芯片。浙江大学的这项技术可以应用在各种临床检测，具有可重复利用、无泵驱动、流动速度可调、流道分辨率高、成本低等优点，并且加工过程简便快捷，生产效率高，易于工业化大规模生产。
记忆合金：记忆合金方面，沈阳海纳鑫科技以钛镍基记忆合金丝作原料，采用激光熔覆增材制造工艺，通过对制造部件的组织控制和变形量的控制，真空自耗凝壳炉的熔池大，获得合金元素的充分均匀化，防止合金偏析。
南京航空航天大学基于自动铺粉的激光组合加工技术制备形状记忆合金血管支架，根据待加工零件的三维数据模型，利用高能激光束熔化混合粉末体系，通过逐层铺粉、逐层熔凝叠加累积的方式，直至最终成形网状结构的血管支架坯件，然后经过电化学抛光处理达到特定表面粗糙度要求。
广州迈普再生医学通过3D打印激光烧结打印技术制备镍钛基记忆合金材料骨架，待镍钛基记忆合金材料骨架冷却后，设计弧度并进行弯折；通过3D打印熔融沉积式打印技术，在得到的镍钛基记忆合金材料骨架上沉积热塑性材料从而制备热塑性材料外壳或者单独制备热塑性 材料外壳再将镍钛基记忆合金材料骨架与热塑性材料外壳组合，其中所述镍 钛基记忆合金材料骨架的定位孔与所述热塑性材料外壳的定位销进行配合， 从而得到功能单元。
结构电子：3D 打印的制造过程快速、结构形体复杂性无限制等技术特性，尤其适用于电子产品的单件、多品种小批量研制，以及采用传统制造方式难以实现的结构电子产品的开发。
在结构电子产品制造领域，美国Optomec公司通过气溶胶喷射3D打印技术已被应用在小批量产品的生产中，使用该技术3D打印的曲面共形天线或在眼镜上直接印制AR电子设备就是其中颇具代表性的应用。
在这一领域活跃着大量的高科技企业，包括哈佛大学创业企业Voxel 8，被GE和欧特克投资的Optomec，麻省理工的MultiFab，CC3D，Nano Dimension 等等。在我国，西安交通大学通过一种导线与基体同步打印的3D打印技术实现了结构电子产品三维空间的任意排布。
西安交通大学使用的导线打印材料可以有三种不同形态，包括铜锡合金、银锡合金、锡铅合金这样的低熔点金属丝，纳米银离子凝胶溶液、导电高分子水凝胶的导电墨水，以及铝粉、铜粉等金属粉末。基体的3D打印材料则为ABS、PLA、PEEK绝缘性高分子丝材。
除了上述应用，更多的产业化机会请详见3D科学谷发布的白皮书系列。
强劲的发展趋势
我国不少的企业突破了前期教育市场，积累用户口碑的发展瓶颈，具备了一定的行业品牌影响力和市场占有率，包括金属打印领域的西安铂力特，北京隆源，光固化领域的上海联泰，上海普利生，苏州中瑞，3D打印服务领域的上海悦瑞，砂模打印领域的苏州美迈，骨科领域的创生医疗、北京爱康等等。
一边是老牌的3D打印企业稳步扩大市场影响力，另一边还涌现了具有技术特点的企业，包括定位于中小学教育的基于云的CAD建模软件极客三维（geekcad.com），光固化领域的树脂材料企业塑成科技，电子束熔融技术领域的西安智熔，PEEK打印领域的陕西恒通智能和Intamsys（远铸智能）公司，生物打印领域的杭州捷诺飞，医疗应用领域的西安点云、航星利华、竞升科技、北京阿迈特等等。
强劲的发展趋势除了市场需求的牵引，国家政策及资金的支持与引导，标准化的支持也十分重要。我国全国增材制造标准化技术委员会（TC562）与2016年4月召开成立大会，对口国际标准化组织ISO TC 216，在国家层面上开展增材制造技术标准化工作。目前通过该技术委员会正在制定的标准共有6项，设计增材制造技术术语、文件格式、工艺和材料分类等方面。中国航空综合技术研究所自2007年就开始了增材制造技术标准化的研究，研究形成了一系列增材制造技术标准，并积极推行行业标准的立项及制定工作，目前正在开展钛合金零件激光直接沉积工艺、粉末、制件规范等5项行业标准的制定工作。
这些都将进一步推动增材制造行业的良性发展。当然，在3D打印迈向智能制造的过程中，我国存在着相当大的挑战，尤其是大数据的分析能力、对材料及加工工艺的控制能力，端对端的解决方案等软实力方面。举例来说，通过对增材制造原材料的精确控制，零件的性能可以实现可编程化。当前的增材制造材料来自于传统制造供应链链条，缺乏针对与增材制造的加工特点来量身定做所需要的材料。下一代的增材制造材料将是可定制化的，为定制化合金、混合材料以及精确控制晶体分布带来灵活性。而我国在基础共性的研究方面还十分欠缺，这或将制约我国在增材制造领域发展的高度，拉大与发达国家在增材制造领域方面的差距。
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