3D打印技術自上世紀80年代誕生以來，在很長一段發展時期內都被認為是一種快速原型技術，但是在過去的五到十年裡，3D打印技術的應用領域已經超越了用於原型的製造而是逐步向中小批量生產製造方向演化，成為一種增材製造技術。
EOS公司曾經對2019年的3D打印行業發展進行了展望，增材製造將為經濟和生產力發展帶來新機遇。隨著信息技術的進一步提升，特別是5G網絡商用以後，一個萬物互聯的時代將會到來，促使製造業向去中心化和區域化的方向發展。
製造業數字化與增材製造的結合將推動分佈式製造的發展。對於企業而言，這是一個利用增材製造實現增長和業務轉型的好時機。採用增材製造這種數字化智能技術打印零部件的企業能夠通過零部件重新設計和集成來降低生產成本、簡化流程、縮短產品生產週期。這也使得在國內製造比從國外進口更具實用性。
簡而言之，3D打印賦能產品性能提升，將重塑萬億製造業市場的競爭格局。3D打印正在以附加值創造的方式與傳統制造業深度結合，如果你是製造業中的一員，你不能選擇忽略這種技術，因為這種技術不是噱頭，增材製造不僅僅是一種製造工藝，最核心的是這種工藝的影響力，這種工藝創造的是產品的整個生命週期效益的提升，並重塑企業的競爭力。
毋庸置疑的是，3D打印本身就是一個大的生態圈體系，3D打印推動分佈式製造的發展是設備硬件、設計軟件、打印材料、後處理、質量控制技術共同發展的結果。由這些企業所構成的3D打印上下游生態系統，將在未來幾年持續發生變化，隨著新的公司持續進入3D打印領域，3D打印企業不斷推出新的技術、建立新的合作伙伴關係，未來我們將會更加清晰的看到3D打印進一步向生產製造方向演化的趨勢。
上圖包含143家將增材製造業推向工業化國際3D打印企業，分為以下幾類：
硬件製造商（塑料3D打印機，專業級桌面機，金屬3D打印機，陶瓷3D打印機及電子3D打印機）
軟件供應商（設計和CAD，仿真軟件、工作流程軟件和安全類軟件）
材料供應商（塑料與複合材料、金屬）
質量控制與檢測（過程中質量控制軟件、質量檢測）
圖表中未包含普通消費者使用的桌面3D打印機和軟件，未包含3D打印服務企業
3D打印產業鏈概述
-勢頭強勁的金屬打印
從以上圖片的展示中可以看到，在這143家3D打印企業中，就公司數量而言，金屬3D打印設備製造企業是產業鏈中最大的群體-佔比（30.7%），包括43家，這些企業所提供的金屬3D打印技術包括粉末床選區金屬熔化3D打印技術，以及粘結劑噴射等間接金屬3D打印技術。
圖：國際上主要的金屬3D打印設備品牌
圖：國際上主要的金屬3D打印設備品牌矩陣（橫座標為技術類別）
到目前為止，就公司數量而言，最大的部分是金屬3D打印機類別，其中包括43家制造商。這些公司提供一系列金屬3D打印技術，從傳統的基於粉末床的技術到新的專有技術。
-3D打印界的獨角獸
根據3D科學谷的市場觀察，目前有三家3D打印公司達到了獨角獸的地位（估值超過10億美元），包括：Formlabs, Carbon 和Desktop Metal。他們均為美國企業，提供包括3D打印設備、材料、設計解決方案在內的3D打印技術。
圖：3D打印企業Carbon, Desktop Metal的融資版圖
-非3D打印企業向增材製造的跨界
在傳統制造領域經營多年的老牌企業，對3D打印有著極大的興趣，通過收購具有核心技術的3D打印企業來增強自身增材製造競爭力，是這些企業中常見的戰略。例如，仿真企業ANSYS收購3DSIM（2017），和材料公司Granta Design（2019），GE收購粉末床激光熔化設備製造商Concept Laser和電子束熔融設備製造商Arcam。Xerox（施樂）收購發液態金屬3D打印機的初創公司Vader Systems。
3D打印硬件
隨著希望將增材製造技術集成到生產中的製造企業的數量不斷增加，3D打印硬件製造商正在持續研發更快、更準確地工業級3D打印設備來滿足這種需求。
-穩步發展的塑料3D打印設備
立體光固化（SLA）、選區激光燒結（SLS）、熔融沉積成形（FDM）等塑料3D打印技術，在很長一段時期內都是作為一種快速原型技術。但是塑料3D打印技術從打印設備與打印材料兩方面都在向工業級應用方向發展，在市場上提供生產高質量工業級塑料部件的3D打印設備公司數量在不斷的增加，國際上的化工巨頭們也陸續推出適合3D打印的工程塑料材料。塑料3D打印技術已逐漸成為一種最終產品製造的生產級技術。
在圖中可以看到， “老牌” 3D打印設備企業與後起之秀們都在緊盯工業級的塑料3D打印市場。
獨角獸公司Carbon 作為塑料3D打印的後來者,在開發生產級應用時卻走在了前沿，Carbon 與阿迪達斯合作，通過其數字光合成（DLS）3D打印技術開發的3D打印運動鞋中底，已邁入了年產10萬雙的量產階段。
惠普（HP）以噴墨打印技術領跑者的身份進入到增材製造領域，推出了多射流熔融（MJF）3D打印設備，使尼龍的3D打印在速度、精度上都上了一個臺階，這使得MJF 技術成為了與SLS 3D打印技術的直接競爭者。
老牌工業級塑料3D打印設備製造商聚合物3D打印工藝上的革新也並沒有絲毫的放鬆。
圖3中EOS 歐洲(Central Europe)高級副總裁 Nikolai Zaepernick 先生手中的零件是由LaserProFusion 技術製造的，構建時間為9秒。
比如說德國EOS 在2018年formnext展會期間就宣佈了其LaserProFusion技術，（據悉，具體商業化時間在2020/21年），該技術的特點之一是生產效率高。藉助LaserProFusion技術，EOS展示了旨在實現最高生產率的創新。EOS不斷優化粉末材料與激光之間的相互作用，這項新技術使用多達一百萬個二極管，而不是使用單個CO2激光器對整個構建區域進行激光燒結，新技術都可顯著縮短曝光時間。
圖4. voxeljet-維捷 HSS高速燒結3D打印技術製造的塑料件
還有另一家以粘結劑噴射技術(binder jetting)而被業界所熟知的德國工業級3D打印設備製造商voxeljet-維捷，推出了HSS-高速燒結設備VX200，這一設備目前可用於尼龍12或TPU材料的高速製造。據稱，HSS高速燒結速度100倍於SLS激光燒結，在HSS加工過程中，噴墨打印頭將黑色的紅外輻射吸收油墨沉積在熱塑性粉末床上，然後紅外燈加熱粉末，導致塑料粉末顆粒熔化，從而固化每一層的形狀，這比激光燒結速度快很多。
老牌塑料3D打印設備製造商Stratasys在其實驗室孵化的企業 Evolve Additive以其專有選擇性熱塑性電子照相過程（STEP）的技術與中等批量的注塑生產展開競爭。該技術的速度比目前最快的3D打印技術快50倍。
不論是推陳出新的老牌企業，還是後來者居上的新興企業，最終哪家企業、哪種3D打印技術將在塑料零件批量生產領域成為主流技術，這一切還是未知的，根據3D科學谷的市場觀察，有一點是清楚的，那就是隨著打印速度的提高、成本的下降，工業級塑料3D打印技術終將分得傳統注塑生產的一塊“蛋糕”，在塑料產品小批量生產或者複雜產品批量生產方面佔有一席之地。
—未完待續—
文 &圖 | 3D科學谷
編輯 | 小編JJ
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