全球3D打印技術發(fā)展現(xiàn)狀

     3D打印技術最早可以追溯到1976年噴墨打印機的發(fā)明，1984年查爾斯胡爾將光學技術應用于快速成型領域，拉開了3D打印的帷幕。20世紀80年代以后，3D打印行業(yè)受到國內外的廣泛關注，各種3D打印技術也在多個行業(yè)應用并發(fā)展，如今已覆蓋了制造、醫(yī)療、學術、航空航天、軍事等多個領域。

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

圖表1：3D打印技術分類

     目前，3D打印產業(yè)主要成形技術主要包括立體光刻、立體光固成型、PVC塑料燙印復膜、熔融擠出成型、三維噴繪打印、數(shù)字光處理。自從上世紀80年代中期SLA成型技術發(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，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，目前仍然是3D打印技術的主流。

圖表2：3D打印產業(yè)主要成形技術表

    前瞻產業(yè)研究院《2018-2023年全球3D產業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》數(shù)據(jù)顯示，3D打印的發(fā)展嚴重依賴于技術的進步和突破，目前全球3D打印應用最受歡迎的技術為FDM技術，占平臺總收入的63.9%；SLA +DLP技術以18.1%的平臺總收入排名第二，排名第三的是SLS技術，平臺收入占比為11.1%。

圖表3：2016年全球3D打印技術應用情況(單位：%)

中國3D打印技術發(fā)展現(xiàn)狀

     國內快速成型技術的研發(fā)工作始于20世紀80年代末，在時間點上和國際上保持一致，至今已經形成了北航、華中科大、西安交大、清華大學四大研發(fā)中心，在科研水平上公認已經達到國際一流水準。北航的王華明教授團隊是目前世界上少數(shù)能實現(xiàn)激光快速成型飛機用鈦合金承力結構件的研究機構，并且是唯一一家已經實現(xiàn)裝機的單位；華中科大的史玉升教授團隊在2012年研制出世界最大的激光快速成型設備(1.2x1.2m工作面SLS)。西安交大和清華大學研發(fā)團隊也掌握了SLA設備的關鍵技術。

      我國近年才引入3D打印技術，與國外相比差距非常大，主要體現(xiàn)在技術和市場應用方面，研發(fā)水平不高，與市場銜接度較低，目前還未產生較大的經濟效益。與美國已經出現(xiàn)3D Systems和Stratasys兩大3D打印機上市公司不同，我國的3D打印技術起源于西安交大、華中科大和清華大學等高校，相關的技術轉化集中在校辦企業(yè)。

圖表4：中國3D打印快速成型系統(tǒng)的主要科研機構

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

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

      但是，應該看到我國3D打印技術還存在很多的問題，比如“低水平重復”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、產、研結合方面力度不夠，影響科研成果的商品化，直至產業(yè)化。

    另外，企業(yè)界對3D打印技術重要性認識不足，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，企業(yè)沒有發(fā)揮其主導作用。對于已引進3D打印技術設備的企業(yè)，也未能充分發(fā)揮其作用。由于目前的3D打印技術設備價格太昂貴，因此廣大中小型企業(yè)很少能得到3D打印技術服務。

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