全球3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

     3D打印技術(shù)最早可以追溯到1976年噴墨打印機(jī)的發(fā)明，1984年查爾斯胡爾將光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于快速成型領(lǐng)域，拉開了3D打印的帷幕。20世紀(jì)80年代以后，3D打印行業(yè)受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，各種3D打印技術(shù)也在多個(gè)行業(yè)應(yīng)用并發(fā)展，如今已覆蓋了制造、醫(yī)療、學(xué)術(shù)、航空航天、軍事等多個(gè)領(lǐng)域。

    按照打印技術(shù)的特點(diǎn)，3D打印可分為選擇性激光熔化成型、選擇性激光燒結(jié)成型、激光直接燒結(jié) 技術(shù)、電子束熔化技術(shù)、熔融沉積式成型、選擇性熱燒結(jié)、立體平板印刷、數(shù)字光處理、三位打印技術(shù)、及細(xì)胞繪圖打印等。

圖表1：3D打印技術(shù)分類

     目前，3D打印產(chǎn)業(yè)主要成形技術(shù)主要包括立體光刻、立體光固成型、PVC塑料燙印復(fù)膜、熔融擠出成型、三維噴繪打印、數(shù)字光處理。自從上世紀(jì)80年代中期SLA成型技術(shù)發(fā)展以來到90年代后期，出現(xiàn)了十幾種不同的快速成型技術(shù)，除前述幾種外，典型的還有3DP、SDM、SGC等。其中，SLA、LOM、SLS和FDM四種技術(shù)，目前仍然是3D打印技術(shù)的主流。

圖表2：3D打印產(chǎn)業(yè)主要成形技術(shù)表

    前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2018-2023年全球3D產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，3D打印的發(fā)展嚴(yán)重依賴于技術(shù)的進(jìn)步和突破，目前全球3D打印應(yīng)用最受歡迎的技術(shù)為FDM技術(shù)，占平臺(tái)總收入的63.9%；SLA +DLP技術(shù)以18.1%的平臺(tái)總收入排名第二，排名第三的是SLS技術(shù)，平臺(tái)收入占比為11.1%。

圖表3：2016年全球3D打印技術(shù)應(yīng)用情況(單位：%)

中國3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

     國內(nèi)快速成型技術(shù)的研發(fā)工作始于20世紀(jì)80年代末，在時(shí)間點(diǎn)上和國際上保持一致，至今已經(jīng)形成了北航、華中科大、西安交大、清華大學(xué)四大研發(fā)中心，在科研水平上公認(rèn)已經(jīng)達(dá)到國際一流水準(zhǔn)。北航的王華明教授團(tuán)隊(duì)是目前世界上少數(shù)能實(shí)現(xiàn)激光快速成型飛機(jī)用鈦合金承力結(jié)構(gòu)件的研究機(jī)構(gòu)，并且是唯一一家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)裝機(jī)的單位；華中科大的史玉升教授團(tuán)隊(duì)在2012年研制出世界最大的激光快速成型設(shè)備(1.2x1.2m工作面SLS)。西安交大和清華大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)也掌握了SLA設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。

      我國近年才引入3D打印技術(shù)，與國外相比差距非常大，主要體現(xiàn)在技術(shù)和市場(chǎng)應(yīng)用方面，研發(fā)水平不高，與市場(chǎng)銜接度較低，目前還未產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。與美國已經(jīng)出現(xiàn)3D Systems和Stratasys兩大3D打印機(jī)上市公司不同，我國的3D打印技術(shù)起源于西安交大、華中科大和清華大學(xué)等高校，相關(guān)的技術(shù)轉(zhuǎn)化集中在校辦企業(yè)。

圖表4：中國3D打印快速成型系統(tǒng)的主要科研機(jī)構(gòu)

     截至2017年，我國3D打印技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量一共9907個(gè)，申請(qǐng)人數(shù)3062個(gè)，平均專利數(shù)3.24件。2016年全年3D打印技術(shù)專利申請(qǐng)個(gè)數(shù)3554個(gè)，占全部專利數(shù)量的35.87%；專利公開個(gè)數(shù)為4739個(gè)，占全部專利數(shù)的48.38%，同比增長79.78%。3D打印技術(shù)公開的專利中，發(fā)明授權(quán)專利340個(gè)，實(shí)用新型專利1630個(gè)，外觀專利293個(gè)，發(fā)明專利2530個(gè)。

圖表5：2010-2016年3D打印相關(guān)專利數(shù)量變化圖(單位：個(gè))

      但是，應(yīng)該看到我國3D打印技術(shù)還存在很多的問題，比如“低水平重復(fù)”現(xiàn)象，使得有限的投人未能發(fā)揮更好的作用，尤其是在學(xué)、產(chǎn)、研結(jié)合方面力度不夠，影響科研成果的商品化，直至產(chǎn)業(yè)化。

    另外，企業(yè)界對(duì)3D打印技術(shù)重要性認(rèn)識(shí)不足，缺乏企業(yè)的有力支持，目前投人的研發(fā)資金幾乎都是由國家承擔(dān)，企業(yè)沒有發(fā)揮其主導(dǎo)作用。對(duì)于已引進(jìn)3D打印技術(shù)設(shè)備的企業(yè)，也未能充分發(fā)揮其作用。由于目前的3D打印技術(shù)設(shè)備價(jià)格太昂貴，因此廣大中小型企業(yè)很少能得到3D打印技術(shù)服務(wù)。

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