3D打印技術(shù)是指由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型（CAD）直接驅(qū)動(dòng)的，運(yùn)用金屬、塑料、陶瓷、樹脂、蠟、紙等材料，在快速成形設(shè)備里分層制造任何復(fù)雜形狀的物理實(shí)體的技術(shù)?；玖鞒淌牵扔糜?jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)三維模型，然后把三維數(shù)字模型離散為面、線和點(diǎn)，再通過3D打印設(shè)備分層堆積，最后變成一個(gè)三維的實(shí)物。3D打印將多維制造變成簡(jiǎn)單的由下而上的二維疊加，從而大大降低了設(shè)計(jì)與制造的復(fù)雜度。

　　傳統(tǒng)制造技術(shù)是“減材制造技術(shù)”，3D打印則是“增材制造技術(shù)”，具有制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”。上一輪的工業(yè)革命中，制造業(yè)主要通過批量化的流水線制造和集約生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益。原來是制造商和消費(fèi)者分離，現(xiàn)在是制造商和消費(fèi)者合為一體，開展自工業(yè)化。3D打印將引發(fā)真正意義上的制造業(yè)革命，產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)和供應(yīng)鏈模式都將被重新構(gòu)建，帶來無窮的創(chuàng)新空間。

擠出成型（FDM）

　　FDM技術(shù)是由Stratasys公司于1980年中后期發(fā)明。該成型設(shè)備采用成卷的塑料絲或金屬絲作為材料，工作時(shí)將材料供應(yīng)給擠壓噴嘴，噴嘴加熱融化材料，并在計(jì)算機(jī)輔助制造軟件的控制以及步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，沿著水平和垂直方向移動(dòng)打印，熱塑性材料湊夠噴嘴擠出，形成層并迅速硬化。打印完成后，拿掉固定在零件或模型外部的支撐材料即可。

　　整個(gè)成型過程需要恒溫環(huán)境，熔融狀態(tài)的絲擠出成型后如果驟然受到冷卻，容易造成翹曲和開裂，適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度最大限度地減小這種造型缺陷，提高成型質(zhì)量和精度。由于FDM工藝不用激光，使用、維護(hù)簡(jiǎn)單，成本較低，同時(shí)兼具成型材料種類多，成型件強(qiáng)度高、精度較高的特點(diǎn)，使該工藝可以直接制造功能性零件。

　　目前，F(xiàn)DM技術(shù)可以打印的材料包括ABS、聚碳酸酯、PLA、聚苯礬等。與其他的3D打印技術(shù)相比，F(xiàn)DM是唯一使用工業(yè)級(jí)熱塑材料作為成型材料的積層制造方法，打印出的物件具有可耐受高熱、腐蝕性化學(xué)物質(zhì)、抗菌和強(qiáng)烈的機(jī)械應(yīng)力等特性，被用于制造概念模型、功能模型，甚至直接制造零部件和生產(chǎn)工具。

　　FDM技術(shù)被Stratasys公司的Dimension、uPrint和Fortus全線產(chǎn)品以及惠普大幅面打印機(jī)作為核心技術(shù)所采用。由于其成型材料種類多，成型件強(qiáng)度高、精度高，表面質(zhì)量好，易于裝配、無公害，可在辦公室環(huán)境下進(jìn)行等特點(diǎn)，使得該工藝發(fā)展極為迅速，目前FDM在全球已安裝快速成形系統(tǒng)中的份額大約為30%。

　　2012年3月，Stratasys公司發(fā)布的超大型快速成型系統(tǒng)Fortus900mc，代表了當(dāng)今FDM技術(shù)的最高成型精度、成型尺寸和產(chǎn)能，成型尺寸高達(dá)914.4mm×696mm×914.4mm，打印誤差為每毫米增加0.0015～0.089mm，打印層厚度最小僅為0.178mm，被用于打印真正的產(chǎn)品級(jí)零部件。

　　粒狀物料成型(DMLSSLSEBMPP)

　　1、激光燒結(jié)

　　激光燒結(jié)是在粒狀層中選擇性地融化打印材料，通常采用激光來燒結(jié)材料并形成固體。在這種方法中，未融化的材料作為生成物件的支撐薄壁，從而減少了對(duì)其他支撐材料的需求。激光燒結(jié)技術(shù)主要包括2種類型：一種是SLS技術(shù)，主要采用金屬和聚合物為打印材料，具體包括尼龍、添加玻璃纖維的尼龍、剛性玻璃纖維、聚醚銅、聚苯乙烯、尼龍及鋁粉等混合材料、尼龍及碳纖維的混合材料、人造橡膠等，3DSystems公司的sPro系列3D打印機(jī)就是采取SLS技術(shù)；另一種是直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)可打印幾乎任何金屬合金，具有代表性的設(shè)備是德國(guó)EOS公司的直接金屬激光燒結(jié)設(shè)備。

對(duì)于SLS而言，國(guó)產(chǎn)設(shè)備大約100萬元/臺(tái)，進(jìn)口設(shè)備300萬元/臺(tái)，進(jìn)口材料大約100美元/公斤。

　　2、EBM

　　電子束熔煉是一種金屬部件的積層制造技術(shù)，可打印鈦合金等材料。電子束熔煉技術(shù)是通過高真空環(huán)境下的電子束將融化的金屬粉末層層疊加，與直接金屬激光燒結(jié)技術(shù)低于熔點(diǎn)的生產(chǎn)環(huán)境有所不同，EBM技術(shù)生產(chǎn)出的物件密度高、無空隙且非常堅(jiān)固。采用EBM技術(shù)的代表設(shè)備為瑞典ARCAM公司的EBM系統(tǒng)

　　3、PP

　　使用PP技術(shù)的3D打印機(jī)每次噴一層石膏或者樹脂粉末，并通過橫截面進(jìn)行粘合。打印機(jī)不斷重復(fù)該過程，直到打印完每一層。此技術(shù)允許打印全色彩原型和彈性部件，將蠟狀物、熱固性樹脂和塑料加入粉末一起打印，還可以增加強(qiáng)度。采用此打印技術(shù)的代表設(shè)備為3DSystems公司的ZPrinter系列3D打印機(jī)。

　　光聚合成型技術(shù)(SLADLP)

　　1、SLA

　　SLA的主要實(shí)現(xiàn)途徑是用于生產(chǎn)固件部件的光固化成型技術(shù)。SLA技術(shù)最早由美國(guó)3DSystems公司成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，其生產(chǎn)的Projet系列和iPro系列3D打印設(shè)備均采用了SLA技術(shù)。該技術(shù)由于具有成型過程自動(dòng)化程度高、制作原型表面質(zhì)量好、尺寸精度高以及能夠?qū)崿F(xiàn)比較精細(xì)的成型尺寸等特點(diǎn)，因而成為廣泛應(yīng)用的快速成型工藝方法。但SLA系統(tǒng)的缺點(diǎn)是對(duì)液態(tài)光敏聚合物進(jìn)行操作的精密設(shè)備，對(duì)工作環(huán)境要求苛刻，同時(shí)，成型件多為樹脂類，強(qiáng)度、剛度和耐熱性有限，不利于長(zhǎng)期保存。

2、DLP

　　在數(shù)字光處理技術(shù)中，大桶的物體聚合物被暴露在數(shù)字光處理投影機(jī)的安全燈環(huán)境下，暴露的液體聚合物快速變硬，然后設(shè)備的構(gòu)建盤以較小的增量向下移動(dòng)，液體聚合物再次暴露在光線下。這個(gè)過程不斷重復(fù)，直到模型建成。最后排出桶中的液體聚合物，留下實(shí)體模型。采用DLP技術(shù)的代表設(shè)備是德國(guó)EnvisionTec公司的Ultra3D打印數(shù)字光處理快速成型系統(tǒng)。

　　DLP激光成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)比較相似，也是采用光敏樹脂作為打印材料，不同的是SLA的光線是聚成一點(diǎn)在面上移動(dòng)，而DLP在打印平臺(tái)的頂部放置一臺(tái)高分辨率的數(shù)字光處理器（DLP）投影儀，將光打在一個(gè)面上來固化液態(tài)光聚合物，逐層的進(jìn)行光固化，因此速度比同類型的SLA立體平版印刷技術(shù)速度更快。

　　DLP的應(yīng)用非常廣泛，該技術(shù)最早是由德州儀器開發(fā)的，它至今仍然是此項(xiàng)技術(shù)的主要供應(yīng)商。最近幾年該技術(shù)放入3D打印中，利用機(jī)器上的紫外光（白光燈），照出一個(gè)截面的圖像，把液態(tài)的光敏樹脂固化。該技術(shù)成型精度高，在材料屬性、細(xì)節(jié)和表面光潔度方面可匹敵注塑成型的耐用塑料部件。

　　SLA與DLP打印所需的液態(tài)光敏樹脂材料也因生產(chǎn)商家和機(jī)型的不同而各有特點(diǎn)，比如EnvisionTec的各類機(jī)型都可以使用EC-500型蠟基液體樹脂材料制造各類精致飾品模型以用于失蠟法鑄造，但其每千克材料成本高達(dá)幾千元。其民用代表機(jī)型有B9Creator（2500美元），F(xiàn)orm1（3300美金）等。 

　　層壓板制造(LOM)

　　LOM工藝即疊層實(shí)體制造或分層實(shí)體制造，由美國(guó)Helisys公司的MichaelFeygin于1986年研制成功。LOM工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一層熱熔膠。加工時(shí)，熱壓輥熱壓片材，使之與下面已成型的工件粘接。用CO2激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對(duì)齊的網(wǎng)格。激光切割完成后，工作臺(tái)帶動(dòng)已成型的工件下降，與帶狀片材分離。供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)收料軸和供料軸，帶動(dòng)料帶移動(dòng)，使新層移到加工區(qū)域。工作合上升到加工平面，熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個(gè)料厚。再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的所有截面粘接、切割完。最后，去除切碎的多余部分，得到分層制造的實(shí)體零件。

　　3D打印的發(fā)展

　　3D打印在世界上已經(jīng)有了將近30年的發(fā)展，其中3Dsystem和Stratasys是行業(yè)巨頭，二者在2013年的銷售額都在30億人民幣左右。目前國(guó)內(nèi)的3D打印設(shè)備和服務(wù)企業(yè)一共有二十多家，規(guī)模都較小。一類是十年前就開始技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，如北京太爾時(shí)代、北京隆源、武漢濱湖、陜西恒通等這些企業(yè)都有自身的核心技術(shù)，值得一提的是FDM開源之后，憑借UP系列桌面打印機(jī)，北京太爾時(shí)代，在全球打印機(jī)取的將近2%的份額。另一類是2010年左右成立的，如湖南華曙、先臨三維、紫金立德、飛爾康、峰華卓立等。而華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)等高校和科研機(jī)構(gòu)是重要的3D技術(shù)培育基地。

　　由于3D打印的生產(chǎn)特性，其生產(chǎn)流程不受產(chǎn)品形狀/規(guī)格的影響，因此目前看來3D打印的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在復(fù)雜件制造與小批量個(gè)性化生產(chǎn)兩個(gè)范疇。這些特性導(dǎo)致3D打印在以下3個(gè)領(lǐng)域有大力發(fā)展的空間和潛力：

　　1、文化創(chuàng)意領(lǐng)域

　　3D打印可以輕松實(shí)現(xiàn)“所見即所得”，在工藝設(shè)計(jì)、視覺輔助、玩具制造、珠寶定制等文化創(chuàng)意領(lǐng)域，3D打印已全面取得應(yīng)用突破，且目前的技術(shù)水平可以基本滿足要求。

　　2、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

　　由于人與人之間存在個(gè)體差異，生物學(xué)領(lǐng)域具備最廣的個(gè)性化需求空間。

　　3D打印在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用可以分為4個(gè)層次，從易到難依次為

　　3D模型打?。河糜诮虒W(xué)和病例討論、模擬手術(shù)、整形手術(shù)效果比較等；

　　醫(yī)療器材：如手術(shù)導(dǎo)板、假肢等；

　　組織功能產(chǎn)品：如齒科材料、器官支架、骨結(jié)構(gòu)、外耳等；

　　活體組織器官：用于活體移植與要理分析等。

　　目前國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)水平在第三層次的臨床研究和第四層次的基礎(chǔ)研究突破上，在第一第二層次領(lǐng)域有普及趨勢(shì)。目前義齒/義肢、手術(shù)導(dǎo)入板、關(guān)節(jié)植入物等已經(jīng)開始批量使用?？梢灶A(yù)見通過手術(shù)模型、手術(shù)導(dǎo)板等輔助，外科臨床經(jīng)驗(yàn)對(duì)手術(shù)效果的影響將大幅下降。3D打印人體組織已經(jīng)開始在藥物篩選中嶄露頭角，未來器官領(lǐng)域如突破更引人無限遐想

　　3、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

　　3D打印在傳統(tǒng)制造業(yè)存在數(shù)千億美元的市場(chǎng)容量，其中包括開始小批量應(yīng)用的模具制造行業(yè)（全球每年市場(chǎng)容量1000億美元，中國(guó)2000億人民幣）、航空航天等領(lǐng)域。3D打印在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的三大應(yīng)用領(lǐng)域有明顯優(yōu)勢(shì)：

　　前期研發(fā)和樣品試制階段：相對(duì)傳統(tǒng)工藝，可以實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、便于修改；

　　復(fù)雜件生產(chǎn)：包括模具制造、產(chǎn)品直接成型，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低成本，實(shí)現(xiàn)原來無法實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也可以減少零件數(shù)量、提高系統(tǒng)可靠性。

　　產(chǎn)品修復(fù):國(guó)內(nèi)的激光熔覆技術(shù)，GE“冷噴涂”等。

　　目前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域技術(shù)層面扔處于快速進(jìn)步階段。

　　應(yīng)用實(shí)例：AlignTechnology（納斯達(dá)克ALGN）使用3D打印等技術(shù)開發(fā)的“隱適美”隱形整形牙套產(chǎn)品全球使用者已經(jīng)超過200萬人次；德國(guó)EOS是全球最大的義齒生產(chǎn)企業(yè)；GE收購(gòu)的MorrisTechnologies專職負(fù)責(zé)開發(fā)和打印新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。

 　行業(yè)發(fā)展的問題

　　市場(chǎng)對(duì)3D打印關(guān)注度和期望值越來越高。而行業(yè)本身剛剛進(jìn)入快車道，還面臨各種問題：

　　1、設(shè)備層面

　　目前各種主流技術(shù)路線在加工精度、加工尺寸、加工速度以及材料選擇方面難以兼顧，限制了實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用范圍。但隨著介入企業(yè)數(shù)量增加、綜合實(shí)力更強(qiáng)的大企業(yè)加入，持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步甚至全新的技術(shù)路線都有可能誕生。比如GE早在2013年收購(gòu)Morris技術(shù)公司以及3D打印服務(wù)快速質(zhì)量制造公司，并成立專門的技術(shù)部門AvioAero，擬用3D打印方式大規(guī)模生產(chǎn)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。2D打印機(jī)龍頭HP也于今年宣布進(jìn)入3D打印市場(chǎng)計(jì)劃。

　　2、材料層面

　　目前材料品種仍然較少，能真正滿足3D打印的材料價(jià)格較貴。隨著材料用量增加、材料技術(shù)突破企業(yè)數(shù)量也會(huì)增加，特別是中國(guó)企業(yè)取得真正意義的突破后，材料價(jià)格下降空間較大。

　　3、軟件層面

　　目前專業(yè)3D打印軟件較少，多數(shù)是基于CAD軟件制作得到的精度不高的STL文件，需要專業(yè)人員開發(fā)使用，限制了大眾的參與程度。目前Autodesk已經(jīng)全面介入工業(yè)和生物3D打印領(lǐng)域，期待有功能更強(qiáng)大，更智能、界面更友好、精度更高的軟件系統(tǒng)問世。

　　4、標(biāo)準(zhǔn)層面

　　目前全球相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)基本處于缺失狀態(tài)，限制了下游客戶的使用。

　　本文只是針對(duì)3D打印行業(yè)和目前的狀況做了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，后續(xù)會(huì)按照行業(yè)細(xì)分，對(duì)目前A股市場(chǎng)的3D打印概念股一一做深度梳理，敬請(qǐng)關(guān)注

　　3D打印材料：

　　銀邦股份(SZ300337)、亞太科技(SZ002540)、金鉬股份(SH601958)銀禧科技(SZ300221)、鋼研高納(SZ300034)

　　3D打印成型能源：

　　光韻達(dá)(SZ300227)、金運(yùn)激光(SZ300220)、華中數(shù)控(SZ300161)、大族激光(SZ002008)、中航資本(SH600705)

　　3D打印機(jī)械設(shè)備：

　　昆明機(jī)床(SH600806)泰爾重工(SZ002347)秦川機(jī)床(SZ000837)沈陽(yáng)機(jī)床(SZ000410)

　　三維掃描：

　　中海達(dá)(SZ300177)

　　3D打印綜合技術(shù)：

　　博實(shí)股份(SZ002698)南風(fēng)股份(SZ300004)機(jī)器人(SZ300024)

　　3D打印設(shè)備商：

　　江南嘉捷(SH601313)海源機(jī)械(SZ002529)寶鈦股份(SH600456)

　　3D打印產(chǎn)品商：

　　興民鋼圈(SZ002355)高樂股份(SZ002348)互動(dòng)娛樂(SZ300043)亞廈股份(SZ002375)