“需要個性化的包裝禮盒嗎？用3D 打印機打印一個吧。”，在媒體的大量報道下，3D打印離百姓的生活越來越近。另一方面，3D打印的某些功能被描繪得神乎其神。比如3D打印機甚至可以用來打出建筑、槍支、人體器官等一切你能想到的東西。 3D打印更被捧為引領全球新一輪工業(yè)革命的顛覆性技術。

 

3D打印的爆發(fā)除了歸功于全球3D打印技術團隊們30多年辛勤的技術耕耘外，還頗具有娛樂性。其中特別值得一提的是美國總統(tǒng)奧巴馬在2013初發(fā)表的國情咨文。這個國情咨文多次提到3D打印技術并把該技術譽為未來推動美國經濟增長的新的增長點。事實上，該咨文發(fā)表后，美國3D打印相關公司的股票大幅上漲，投資人對3D打印及相關公司的投資熱情也被廣泛調動起來。

 

也就是在該咨文發(fā)表前后，我國相關政府部門和投資人對3D打印行業(yè)的關注明顯升溫。2013年6月，科技部宣布2014年的國家“863”項目將首次支持3D打印的研發(fā)，投入科研基金高達四千萬元。同時，對新經濟增長點孜孜不倦追求的各級地方政府，包括武漢、青島、珠海和成都也紛紛上馬3D打印技術發(fā)展中心和3D打印工業(yè)園。

 

 

在3D打印升溫的同時，質疑3D打印技術的實用性和市場潛力的聲音也時有所聞。這些質疑者的依據有兩個；其一是3D打印并不是一項新技術，技術的革命性更無從談起。其二是3D打印無法進行大規(guī)模生產，因此對于制造業(yè)來說并不具有顛覆性。

 

事實上，3D打印又叫做增材制造或快速成形技術，它的確不是一項新技術。該技術起源于80年代的美國。 1983年美國一個叫Charles Hull的人發(fā)明了首個基于光固化原理的3D打印機。這種打印機使用液體的光固化樹脂或其他材料，這些材料在紫外或激光光源的作用下迅速凝固并一層層疊加成想要打印的形狀。在這以后，3D打印技術便迅速發(fā)展，目前已出現的主要技術路線有十幾種，主要包括熔融層積、光固化，激光燒結，激光熔覆等等。

 

3D打印技術在工業(yè)領域已經應用了三十年，為什么在最近幾年才突然升溫，并被捧為可能在未來引領新工業(yè)革命的技術？筆者認為，這個現象的出現主要有兩個原因。首先是3D打印在消費者看來是一個足夠新潮的技術。3D打印最近才進入個人消費市場。除了家用3D打印機的出現，最近出現的3D打印店和網上3D打印服務為個人消費者提供打印雕像、個性化首飾等服務。盡管打印的價格還比較昂貴，這種新的3D打印服務模式使得更多追求新潮的消費者有機會熟悉并嘗試該技術。

 

更重要的是，3D打印技術滿足政府和投資人對新的經濟和投資增長點的渴求。3D 打印確實是一種頗有市場發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。渴望新經濟增長點的城市自然不甘人后，于是各種3D打印技術研發(fā)中心和工業(yè)園便應運而生。而對于風險投資和其他投資人而言，3D打印是一個很好的投資概念，既有足夠的技術含量又足夠吸引眼球。

 

 

目前，3D打印在制造業(yè)的應用主要是快速建模和制造新產品的樣品。由于傳統(tǒng)工業(yè)模具的制造不但費時而且成本高昂，3D打印技術在建模方面有獨特的優(yōu)勢。另外，3D打印還被用于新產品樣品的制造。理論上來說，只要能在電腦上設計出新產品的樣子，3D打印機就可以把新產品的外形打印出來，從而擺脫了傳統(tǒng)出樣時需要先開模再生產，既費時又費錢的弊端。比如，要做100個新的塑料包裝瓶子的樣品，傳統(tǒng)做法是開模、制造，需歷時10-20天，成本超過萬元。而3D打印能在1-2天內打印出100個瓶子的樣品，總成本可能在2000元以內。此外，在最近幾年，金屬3D打印在直接制造航空航天和其他金屬元器件上取得了長足的進步。據報道，3D打印的鈦合金和其他高強度合金零件已經在飛機上使用。

 

3D打印的帶來的主要變革還在于允許擁有設計能力的個人更加便捷地參與到生產過程中，為市場提供更加個性化的產品。雖然3D打印技術廣泛應用于航空航天、汽車、家電、模具等工業(yè)制造領域，但其優(yōu)勢目前主要還是在建模和出樣。直接用3D打印制造的最終產品還是很少，而且這些3D打印的最終產品主要是一些高價值的小批量應用，如飛機零件、汽車零件、手術導板等等。

 

很顯然，目前3D打印還不能大規(guī)模生產產品，現階段也不存在引領工業(yè)技術革命，顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)的能力。根據領先的新技術行業(yè)研究公司壹行研（Innova Research）的預測，3D打印機未來5年的市場收入的復合增長率大約在20%左右，可以算得上增長迅速。但對比智能機器人、石墨烯和一些其他新技術領域同期的增長率并不算很高。

 

 

3D打印技術還有待進一步改善，成本還需進一步下降。從3D打印發(fā)明到現在的三十年里，盡管該技術在某些方面取得了很大的進步，比如現在的3D打印機可以打印出更大的零件，3D打印的材料種類也不斷增加，但打印速度卻一直沒有得到顯著的提高。這主要是由于3D打印是基于一層層累積材料來成形，而打印一個零件也需要幾小時甚至幾天的時間。打印速度慢是3D打印無法滿足大規(guī)模生產的一個重要原因。

 

還有一個技術上的限制是：3D打印目前只能用來打印器件的外形，而無法形成具有功能的器件。比如，3D打印可以打印汽車零件的形狀，但無法打印零件內部的電路等賦予該零件某些功能的裝置，因此需要后續(xù)加工來嵌入相應的電路和功能裝置。壹行研（Innova Research）團隊曾經訪問過一個技術團隊，該團隊在3D打印機上安裝液態(tài)金屬噴頭，在打印器件外形的同時用噴出的液態(tài)金屬構造內部電路，從而實現一次打印功能器件的目的。不過，這種技術目前還處于前期階段，未來的商業(yè)化價值還有待觀察。

 

另一個瓶頸在于價格。工業(yè)級3D打印機的價格一直居高不下。目前一個工業(yè)級的3D打印機的價格少則十幾萬到五十萬人民幣。有些機型，比如可以打印金屬零件的激光熔覆3D打印機的報價高達幾百萬或上千萬元。另外，3D 打印機的激光頭等元件的壽命有限，而更換這些主要零件的價格也十分昂貴。高價格問題同樣存在于打印材料方面。比如，3D打印機使用的最便宜的ABS塑料絲材也要上百元一公斤，進口的光固化材料價格高達兩千元一公斤。昂貴的材料直接限制了3D打印機在大規(guī)模生產上的應用。另一方面，家庭用3D打印機的價格雖然可以低到千元左右，但這些機器的精度等指標與工業(yè)級相差甚遠，只能用來打印玩具等精度要求較低的產品。

 

 

在過去幾年，隨著3D打印機出貨量的增長，3D打印的產業(yè)鏈正在發(fā)生變化。首先，全球3D打印機領先的企業(yè)，包括EOS，Stratasys, 3D System等，都開始把業(yè)務從3D打印機延伸到3D打印材料和3D打印服務領域。它們試圖在3D打印領域建立類似傳統(tǒng)打印行業(yè)的盈利模式，即賣打印機掙錢不多，賣打印耗材成為主要的盈利方式。事實證明這種商業(yè)模式的選擇是有成效的，據壹行研（Innova Research）觀察，許多領先的3D打印機企業(yè)賣打印材料的收入已經超過他們賣打印機的銷售收入。為了這個盈利模式得以延續(xù)，有些3D打印機公司開始采取一些技術手段來阻止用戶使用第三方的材料。比如，規(guī)定用戶必須使用本公司指定的材料，否則不予以保修等。

 

但是，一個硬幣總有另外一面，在3D打印行業(yè)里大量的第三方打印材料供應商正在崛起。目前，3D打印市場雖然還不大，但由于材料售價昂貴，有些能達到幾倍甚至十幾倍的毛利率。因此最近幾年進入3D打印材料領域的公司數量呈爆發(fā)性增長的趨勢。在中國，高質量的光固化3D打印材料，即光敏樹脂，和某些金屬3D打印粉末材料還比較短缺。比如，在光固化3D打印材料領域，國產材料能夠達到的打印精度與進口材料相比差一個檔次，雖然價格只是進口材料的一半，但用戶在打印精度要求較高的產品時還是會優(yōu)先選用進口材料。這些利潤豐厚且有技術含量的3D打印材料領域為國內相關材料企業(yè)提供了很好的潛在市場。

 

隨著3D打印技術的進一步發(fā)展，3D打印材料的種類拓展迅速。除了傳統(tǒng)的3D打印材料如光敏樹脂、ABS和PLA塑料絲材、鈦合金和其他金屬粉末、陶瓷粉末外，玻璃和其他一些以前不能用做3D打印的材料也被采用到3D打印領域，相關的3D打印機也已成型。3D打印材料雖然市場還小，但毛利率高，有相當的技術壁壘，為相關材料供應商提供了產品升級換代的機會。

 

綜上所述，3D打印市場在最近四、五年成為政府、制造業(yè)界、投資人等關注的熱點。雖然3D打印并不是一項新技術，也并不具有顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)的潛力，但3D打印的確是一項未來市場增長潛力較大的技術。隨著3D打印機銷售的增長，3D打印材料因其高毛利率受到3D打印機廠家和大量第三方3D打印材料供應商的青睞?？傮w而言，中國高端3D打印材料還比較短缺，替代進口的市場潛力很大。相對于3D打印機器而言，高質量的3D打印材料的增長潛力更大，盈利前景相對明確，這一領域將吸引3D打印公司、相關材料供應商和投資人的高度關注。