3D打印技術(shù)源自19世紀美國研究的照相雕塑和地貌成型技術(shù)，學(xué)界將其稱為“快速成型技術(shù)”。1986年美國科學(xué)家查爾斯·胡爾利用一種叫光敏樹脂的液態(tài)材料，發(fā)明出世界上第一臺3D打印機。隨后胡爾以這種技術(shù)為基礎(chǔ)成立了世界上第一家3D打印設(shè)備公司3DSystems，并于1992年賣出了第一臺商業(yè)化產(chǎn)品。上世90年代3D技術(shù)經(jīng)歷過一波快速發(fā)展，例如1989年美國得克薩斯大學(xué)卡爾提出選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)，1990年麻省理工學(xué)院申請了“三維印刷技術(shù)”專利等。本世紀至今全球越來越多的公司先后涉足3D打印制造，目前全球已經(jīng)產(chǎn)生兩家行業(yè)巨頭Stratasys公司和3DSystems。根據(jù)WohlersAssociates統(tǒng)計，2013年3D打印市場規(guī)模達到28.43美元，同比增長29%，預(yù)計未來3D打印市場將保持快速增長的勢頭。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把3D打印稱作“上上個世紀的思想，上個世紀的技術(shù)，本世紀的市場”。

　　“3D打印”是一類將材料逐層添加來制造三維物體的“增材制造”技術(shù)的統(tǒng)稱，其核心原理是：“分層制造，逐層疊加”，類似于高等數(shù)學(xué)里柱面坐標三重積分的過程。區(qū)別于傳統(tǒng)的“減材制造”，3D打印技術(shù)將機械、材料、計算機、通信、控制技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)等技術(shù)融合貫通，具有縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低研發(fā)成本和一體制造復(fù)雜形狀工件等優(yōu)勢，未來可能對制造業(yè)生產(chǎn)模式與人類生活方式產(chǎn)生重要的影響。

　　按照3D打印的成型機理，通常將3D打印分為兩大類：沉積原材料制造與黏合原材料制造，涵蓋十多種具體的三維快速制造技術(shù)，較為成熟和具備實際應(yīng)用潛力的技術(shù)有5種：SLA-立體光固化成型、FDM-容積成型、LOM-分層實體制造、3DP-三維粉末粘接和SLS-選擇性激光燒結(jié)。

　　具體到細分類型，不同的成型原理對材料的要求也不同。目前SLA技術(shù)主要采用液態(tài)光敏樹脂，F(xiàn)DM技術(shù)主要使用絲狀熱熔性塑料，LOM使用薄膜材料，SLS使用金屬粉末，而3DP可使用金屬粉末或塑料粉末等。反過來講，材料本身的物理特性又會限制不同技術(shù)的應(yīng)用。

　　立體光固化成型的成形速度快，精度相對較高，且外形表面好，但限于光敏樹脂的物理特性，其3D打印產(chǎn)品主要用于代替熔模精密鑄造中的蠟?zāi)：驮驮O(shè)計驗證方面，而很少作為功能性零件使用。目前3D打印技術(shù)中唯一可桌面化的技術(shù)是FDM，京東商城所售的3D打印機就是基于這種技術(shù)，使用ABS或PLA絲狀、線狀材料制作玩具；而在工業(yè)中FDM使用的絲狀才來主要是工程塑料，其產(chǎn)品多為塑料件、鑄造蠟?zāi)：蜆蛹取LS是3D技術(shù)中最具潛力制備功能性零件的技術(shù)，SLS可再細分為金屬粉末和粘結(jié)劑混合燒結(jié)、金屬粉末激光燒結(jié)和金屬粉末壓坯燒結(jié)；SLS主要優(yōu)勢是制作相對高強度的金屬制品，在高端制造領(lǐng)域中完成樣件功能試驗或裝備模擬。南京航空航天大學(xué)用Ni基合金混銅粉進行燒結(jié)成型的試驗，成功地制造出具有較大角度的倒錐形狀的金屬零件。

　　傳統(tǒng)機械制造是基于削、鉆、銑、磨、鑄和鍛等“減”材制造基本工藝的組合，工件的制造一般要經(jīng)過多個工藝的組合才能完成。而3D打印技術(shù)秉承“分層制造，逐層疊加”核心原理，是一體成型技術(shù)，一臺3D打印機就可以完成整個工件的制造。從工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域來看，目前3D打印適于小批量、造型復(fù)雜的非功能性零部件；大多在汽車、航天等領(lǐng)域內(nèi)用于制造樣件和模具等；而傳統(tǒng)的機加工制造就適用于大規(guī)模、需要量產(chǎn)的部件，并廣泛應(yīng)用在幾乎所有領(lǐng)域。從使用的材料來分析，受制于技術(shù)的需要，3D打印技術(shù)目前使用的材料多為塑料、光敏樹脂和金屬粉末等材料，這與傳統(tǒng)機加工可以使用幾乎任何材料相比要少很多。但3D打印就像其技術(shù)特點一樣，幾乎不產(chǎn)生浪費，材料的利用率可超過95%；而傳統(tǒng)的“減”材制造，不同程度要產(chǎn)生許多廢料。

　　如今，3D打印技術(shù)已經(jīng)在社會公眾中引起了較大的反響，多個企業(yè)宣布即將進入或已經(jīng)進入3D打印領(lǐng)域，業(yè)界也有學(xué)者認為3D打印將是推動第三次工業(yè)革命的重要內(nèi)容，將在制造業(yè)掀起顛覆性的革命。但是，近代裝備制造業(yè)經(jīng)過數(shù)百年的積累和發(fā)展，形成了配套完善、功能齊全產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)；新世紀以來，傳統(tǒng)制造業(yè)中不斷引入新一代信息技術(shù)，正在向智能化、數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代先進制造業(yè)轉(zhuǎn)變。從技術(shù)上來說，3D打印技術(shù)有待未來突破自身的限制，取代傳統(tǒng)制造業(yè)的道路也許會很漫長。但3D打印技術(shù)可與傳統(tǒng)制造業(yè)技術(shù)互補，共同推進現(xiàn)代制造業(yè)的轉(zhuǎn)型。此外，3D打印技術(shù)本身也在不斷改進，不斷有新的應(yīng)用材料出現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域也在逐步拓展。

　　1、3DSystems和Stratasys是全球3D打印市場的兩大龍頭

　　全球3D打印市場中，最大的兩家公司是3DSystems和Stratasys，兩者均成立于20世紀80年代。1986年，查爾斯·胡爾(CharlesW.Hull)開發(fā)出光固化技術(shù)(SLA)，并成立了3DSystems公司。1989年，斯科特·克倫普(ScottCrump)開發(fā)出熔融沉積成型(FDM)技術(shù)，并依此設(shè)立了Stratasys公司。此后，兩家公司又分別通過并購和研發(fā)獲得了一些新型技術(shù)專利，逐步成為3D打印產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)。

　　兩家公司在全球3D打印市場中的統(tǒng)治地位主要體現(xiàn)在專業(yè)3D打印機領(lǐng)域，兩者合計占據(jù)了2010年全球?qū)I(yè)打印機銷量的74%，其中Stratasys占56%，3DSystems占18%。此外，3DSystems還是個人打印機市場的龍頭企業(yè)，2010年出貨量達到2500臺(占個人打印機全球銷量的42%).Stratasys則更加專注于專業(yè)打印機的生產(chǎn)銷售，沒有涉及個人打印機。

　　Stratasys和3DSystems在發(fā)展模式上也有所不同。3DSystems業(yè)務(wù)較廣，涉及3D打印材料，打印機系統(tǒng)以及3D打印服務(wù)三個業(yè)務(wù)范圍，且三項業(yè)務(wù)基本上評分秋色。Stratasys在業(yè)務(wù)上則更加專注于打印機系統(tǒng)的銷售，3D打印服務(wù)涉及較少。此外，在公司擴張策略上，3DSystems采取了強力并購的發(fā)展模式，通過并購獲取其它技術(shù)專利，并將自己的業(yè)務(wù)范圍從專業(yè)打印機領(lǐng)域擴展到個人打印機領(lǐng)域(如收購BfB等)，加強自己服務(wù)業(yè)務(wù)(如收購shapeway等)。而Stratasys并購行為則較少，業(yè)務(wù)也一直專注于專業(yè)打印機，并輔以少量服務(wù)。

2、Stratasys公司是全球最大的工業(yè)級3D打印機生產(chǎn)商

　　Stratasys公司靠熔融堆積技術(shù)(FDM)起家，開發(fā)了uPrint，Dimension和Fortus幾個品牌的產(chǎn)品，2011年Stratasys收購Solidscape，獲得了該公司DoD技術(shù)及其一系列產(chǎn)品，2012年12月，Stratasys同以色列公司Objet合并，又擁有了Objet公司利用Polyjet技術(shù)生產(chǎn)的系列產(chǎn)品?，F(xiàn)在Stratasys公司已經(jīng)是在世界各國擁有500多個專利的領(lǐng)頭專業(yè)及工業(yè)級打印機生產(chǎn)商。

　　Stratasys的打印機產(chǎn)品按照用途及容量分為Idea，Design和Production三個系列。Idea系列提供桌面級的專業(yè)打印機，容量最小，包括MoJo和uPrint兩個品牌，均采用熔融堆積(FDM)技術(shù)，主要用于教學(xué)以及建立概念模型等。Design系列包括合并前Stratasys的Dimension家族的產(chǎn)品和Objet公司的產(chǎn)品，主要用于快速建模和企業(yè)的設(shè)計研發(fā)過程，共Dimension，Connex，Eden和Desktop四個品牌。其中Dimension品牌產(chǎn)品采用熔融堆積技術(shù)，使用材料是ABS塑料，打印出的產(chǎn)品韌性強度都很高，適合用于產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)的適合度和功能檢驗；另外三個品牌采用Objet公司的Polyjet技術(shù)，打印出的產(chǎn)品精確度較高，表面光滑，能夠精確的打印出構(gòu)造非常復(fù)雜產(chǎn)品，Connex的容量最大，Eden次之，Desktop最小。Design系列的Production系列的產(chǎn)品可以應(yīng)用于直接工業(yè)生產(chǎn)成品零件，包括Fortus和Solidscape兩個品牌，采用堆積熔融技術(shù)的Fortus打印機擁有最大容量和最多的材料選擇，最大的Fortus900mc可以打印出直徑近1.4米的零件，而采用原Solidscape公司的DoD技術(shù)則專注于為消費和電子行業(yè)直接生產(chǎn)高精度的零件。

　　3、3D Systems既從事3D打印機生產(chǎn)，也提供打印服務(wù)

　　3DSystems是另一個美國3D打印生產(chǎn)和服務(wù)巨頭。3DSystems業(yè)務(wù)范圍較廣，除了打印機銷售外，還提供一系列的3D打印服務(wù)，包括3D掃描，設(shè)計工具，產(chǎn)品打印等。3DSystems最初僅生產(chǎn)專業(yè)和工業(yè)級別的打印機，此后通過并購如ZCorp，Vidar等企業(yè)開始涉足個人打印機生產(chǎn)銷售。

　　3DSystems最初由光固化技術(shù)(SLA)起家，此后通過并購和研發(fā)獲得了激光選擇性燒結(jié)，熔融堆積，多噴頭三位打印(MJM)等技術(shù)。3DSystems的產(chǎn)品很多，個人打印機包括Cube，ProJet1500等，專業(yè)打印機包括ProJet35003D，ProJet7000等，工業(yè)打印機包括sPro，iPro等系列產(chǎn)品。

　　4、ExOne提供工業(yè)級打印機的生產(chǎn)銷售與3D打印服務(wù)

　　ExOne公司是另一家提供3D打印機及打印產(chǎn)品的美國公司。公司于2003年成立，主要業(yè)務(wù)是工業(yè)級打印機的生產(chǎn)銷售與3D打印服務(wù)，2012年主營業(yè)務(wù)收入已經(jīng)達到2865.7萬美元，并于2013年2月在納斯達克交易所上市。

　　公司僅生產(chǎn)工業(yè)級打印機，收入的來源一是打印機的銷售，二是通過產(chǎn)品服務(wù)中心提供3D打印服務(wù)及其他。打印機銷售和產(chǎn)品服務(wù)中心的業(yè)務(wù)范圍為美國、德國和日本三國。公司在長期規(guī)劃中計劃逐步提高服務(wù)對收入的貢獻，增加產(chǎn)品服務(wù)中心的數(shù)量。

　　ExOne的產(chǎn)品主要應(yīng)用于航空、汽車、重型機械和能源石油天然氣四個領(lǐng)域。公司的客戶包括波音、福特、寶馬、卡特皮勒等企業(yè)。

　　ExOne生產(chǎn)的3D打印機建立在四個平臺之上，按照打印機容量從大到小分別是Max，Print，F(xiàn)lex和Lab。四個平臺采用的技術(shù)相似，都是由麻省理工大學(xué)(MIT)研發(fā)的專利技術(shù)，基本原理是利用粘合劑將鋪平的材料粉末逐層粘合。公司現(xiàn)有的主要產(chǎn)品也是按照四個平臺劃分的。Max平臺提供最大型號的打印機，擁有最大的容量和最強的打印能力，代表產(chǎn)品為SMax和S15(SMax之前產(chǎn)品).Print平臺的打印機為中等型號的打印機，主要產(chǎn)品為SPrint和MPrint.Flex平臺的打印機為MFlex，容量比Print更小一些，是ExOne最新推出的產(chǎn)品。SLab的產(chǎn)品主要用作教學(xué)和科研，容量最小。S系列的主要用于建立模型模具，M系列的主要用于直接打印。

　　5、其它具有全球影響力的3D打印領(lǐng)域的公司

　　此外，一些從事個人打印機制造的公司也取得了不錯的市場反應(yīng)和銷售收入。

　　Printrbot是美國人BrookDrumm于2011年末創(chuàng)立的打印機生產(chǎn)項目。項目的創(chuàng)始資金是通過創(chuàng)意方案的眾籌網(wǎng)站平臺Kickstarter募集的，從2011年11月17日到12月27日短短一個月時間便接到了830827美元的捐款，是Kickstarter當時募集資金最多的項目。BrookDrumm設(shè)計了最簡單最容易組裝的Printrbot系列打印機組件，購買者用不到一個小時的時間便可以用購買的全套組件組裝成一臺打印機，一套打印機組件的價格最高不超過800美元，最低能低至300美元。Printrbot也提供組裝好的打印機，價格要比同一型號未組裝的組件價格貴150-200美元。

　　截至2013年6月，Printrbot有4種型號的打印機，分別是PrintrbotSimple，PrintrbotJr，PrintrbotLC，PrintrbotPlus，其中賣得最好的是PrintrbotJr(全套組件售價400美元)。打印機采用的都是熔融堆積技術(shù)。2012年項目第一年時間公司就賣出了3000臺的打印機，銷售額達到100萬美元，絕大多數(shù)的銷售來自12月和2013年的1月這兩個月。Printrbot將目標對準學(xué)校，希望讓更多學(xué)校使用它們的高性價比3D打印機。

　　MakerBot Industries公司自BrePettis于2009年在紐約創(chuàng)立以來就遵循迅速擴張的軌跡。目前，超過15000臺MakerBot3D打印機在世界上。MakerBot2011年8月從投資者那里融資了1000萬美元，其中還包括亞馬遜的創(chuàng)始人杰夫˙貝索斯得。MakerBot現(xiàn)在主推的產(chǎn)品是Replicator2(售價2199美元)和高級版的高端產(chǎn)品Replicator2X(售價2799美元)，打印出的產(chǎn)品已經(jīng)能達到非常高的精度，能實現(xiàn)非常復(fù)雜的物品打印。

　　TypeAMachines是美國一家2012年剛剛成立的3D打印機生產(chǎn)公司。公司現(xiàn)有機型Series1，售價1695美元，被《Make》雜志評為中等型號的最佳個人打印機。公司發(fā)展迅猛，僅2012年一月份TypeA就賣出超過100臺Series1打印機，發(fā)展?jié)摿艽蟆?/p>

　　波蘭的TrinityLabs公司創(chuàng)立于2011年，制造RepRap打印機。2012年公司賣出了MendelMax型3D打印機的350個工具包，但是由于需要組裝打印機需要400個零部件，讓這款機型很難讓消費者接受。2013年1月TrinityLabs開始賣Aluminatus型3D打印機，擁有320mmx320mmx350mm打印容量，這是目前市場上構(gòu)建容量最大的3D打印機。售價為2200美元。

　　中國從事3D打印的公司數(shù)量很多，但影響力較小

　　隨著技術(shù)及設(shè)備開發(fā)的不斷進步，中國3D打印市場也呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭，逐步實現(xiàn)了商品化，技術(shù)設(shè)備在產(chǎn)品設(shè)計、快速模具制造、鑄造、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨深入。

　　但中國從事3d打印的公司數(shù)量已經(jīng)很大。全世界大約有100家公司從事3d打印行業(yè)，但是中國就有30多家。

　　1、軍工激光成形制造的龍頭：中航重機

　　中航重機于2011年7月同其控股子公司中航(沈陽)高科技有限公司、王華明研發(fā)團隊共同投資成立中航激光成形制造有限公司，正式挺入3D打印行業(yè)。王華明教授是北京航空航天大學(xué)激光制造的學(xué)術(shù)帶頭人，其團隊因在飛機鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)研究的卓越成就而獲得2012年度國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。中航激光正式將此技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的平臺。中航激光利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的復(fù)雜關(guān)鍵金屬零件或?qū)⒈粦?yīng)用于大型運輸機、艦載機、C919大型客機、殲擊機等飛機上。#p#分頁標題#e#

　　2、我國較早進入3D打印市場的企業(yè)：北京隆源

　　北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司是我國較早進入3D打印市場的企業(yè)，公司于1994年成立，創(chuàng)始人是當時清華大學(xué)高分子材料研究所的研究員馮濤先生。公司創(chuàng)立當年便研制成功了中國第一臺利用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)的快速成型設(shè)備。2003以后，隆源又與華南理工大學(xué)合作研究選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)?，F(xiàn)在隆源的業(yè)務(wù)范圍的重點是航空軍事、汽車制造領(lǐng)域，對醫(yī)療領(lǐng)域也有涉足。已成為我國3D行業(yè)的領(lǐng)頭企業(yè)之一。

　　3、快速成形設(shè)備制造領(lǐng)域的龍頭企業(yè)：北京太爾時代

　　北京太爾時代科技有限公司，前身是北京殷華激光快速成形與模具技術(shù)有限公司，成立于1993年。從事多種技術(shù)工藝的3D打印設(shè)備生產(chǎn)。太爾時代的技術(shù)支持依靠的是清華大學(xué)顏永年教授的科研團隊。太爾時代公司產(chǎn)品廣泛服務(wù)于工業(yè)制造、航空航天、動漫設(shè)計、醫(yī)療、教育等多個領(lǐng)域，同時研發(fā)銷售專業(yè)級3D打印機和個人打印機。2012年公司設(shè)計的UP！打印機獲得美國《make》雜志個人打印機評比中最高的評價。太爾時代產(chǎn)品覆蓋國內(nèi)26個省/市區(qū)域，并遠銷歐洲、中亞，產(chǎn)品銷售量和市場占有率均處于行業(yè)領(lǐng)先地位。目前太爾時代目前已經(jīng)成為快速成形設(shè)備制造領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。

　　4、產(chǎn)品綜合性能指標達到國際先進水平：濱湖機電

　　濱湖機電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司原是由華中科技大學(xué)、武漢市科委和深圳創(chuàng)新投資公司共同組建的高新技術(shù)企業(yè)，成立于1996年。濱湖機電是華中科技大學(xué)3D打印研究的產(chǎn)業(yè)化基地，并由華中科技大學(xué)快速制造中心主任史玉升教授擔(dān)任董事長。公司先后開發(fā)了多種3D打印機，業(yè)已商品化生產(chǎn)的產(chǎn)品包括薄材疊層(LOM)快速成形系統(tǒng)、光固化(SLA)快速成形系統(tǒng)、激光粉末燒結(jié)(SLS)快速成形系統(tǒng)、金屬粉末熔化(SLM)快速成形系統(tǒng)。目前該公司最受市場歡迎的是后兩種設(shè)備，綜合性能指標達到國際先進水平。迄今，該公司已銷售200多臺3D打印機。

　　5、研制第一臺光固化快速成型機：恒通智能

　　陜西恒通智能機器有限公司成立于1997年，是西安交通大學(xué)快速成型工程研究中心3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化平臺，并由研究中心主任盧秉恒院士擔(dān)任董事長。公司主要的打印技術(shù)是光固化(SLA)，并于1997年研制并銷售國內(nèi)第一臺光固化快速成型機。公司現(xiàn)已經(jīng)推出個人打印機，售價不到7000元。公司產(chǎn)品及服務(wù)在全國各院校、汽車電器等企業(yè)銷售開展十多年，客戶近萬家，近年已在多個地區(qū)成功開展產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的推廣基地、制造中心等項目。

　　6、桌面式三維立體打印機專業(yè)生產(chǎn)者：南京紫金立德電子

　　南京紫金立德電子有限公司成立于2008年9月，位于南京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，是由江蘇紫金電子集團有限公司與以色列Solidimension公司合資建立，專業(yè)生產(chǎn)桌面式三維立體打印機。紫金立德公司現(xiàn)擁有年產(chǎn)5千臺桌面式3D打印機的生產(chǎn)能力。

　　7、選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)的實踐者：銀邦股份

　　銀邦股份通過子公司飛而康快速制造科技有限公司進軍國內(nèi)3D打印市場，重點發(fā)展3D打印服務(wù)和打印材料制造業(yè)務(wù)，目前已經(jīng)為國內(nèi)外客戶提供3D打印服務(wù)。飛而康目前擁有兩臺3D打印設(shè)備，采用選擇性激光燒結(jié)成型技術(shù)。公司3D打印業(yè)務(wù)主要針對航空航天等高端精密零部件生產(chǎn)。2013年6月，飛爾康在中國和澳大利亞雙方科技部的大力支持下成立“中澳輕金屬聯(lián)合研究中心(3D打印)”，開展金屬3D打印領(lǐng)域的設(shè)計研究工作。

　　此外，還有一些企業(yè)的業(yè)務(wù)模式是代理國外3D打印產(chǎn)品或提供3D打印服務(wù)。例如，福斐科技公司、日本美能達，韓國solutionix，比利時Materialise以及美國Geomagic等正式授權(quán)認可的中國區(qū)一級合作伙伴；杭州銘展公司是3DSystems在中國地區(qū)代理服務(wù)商(同時自己研發(fā)Mbot個人打印機)，并利用公司的3D打印機提供打印服務(wù)。

　　編者語

　　美國3DSystems和Stratasys在全球3D打印市場中的統(tǒng)治地位，占全球3D打印大部分市場。與美國相比，中國3D打印市場由于缺少原創(chuàng)的核心技術(shù)和材料資源的支持，行業(yè)整體體量較小，企業(yè)分散、社會影響力有限。然而隨著技術(shù)及設(shè)備開發(fā)的不斷進步，中國3D打印市場也呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭。