3D打印技术分析
研究报告
新材料在线 产业研究院
2015年5月
18世纪60年代，蒸汽机的广泛使用
引发了第一次工业革命
20世纪80年代后期，3D打印机横
空出世。。。。
3D打印机广泛使用将引发第三次工业革命
有人推测
什么是3D打印
什么是3D打印
3D打印（3D printing），即快速成形技术的一种，它
是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可
粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，国外称
为增材制造（Additive manufacturing）。其基本原理是
离散-堆积原理。
铺开一层粉末 打印横截面
1 2
打印粉末层
3
3D文件 3D打印机 3D立体模型
3D打印流程图
离散-堆积成形原理
CAD模型
Z向离散化(分层)
层片信息处理
层片加工控制信息
层片加工
层面堆积
后处理
数据处理过程
(离散过程)
物理实现过程
(堆积过程)
工艺规划
3D打印实例
3D打印的手枪 3D打印的比基尼
3D打印的汽车Urben3D打印的微缩工厂模型
3D打印的头骨 3D打印的飞机
3D打印的特点（与传统制造对比）
与传统制造（减法制造）对比，3D打印最大的区别是加法
制造（增材制造）
传统制造
大量制造，以量制价
规格化
减法制造，产品设计受
模具限制
手工制造
劳动力密集
跨国企业在人力便宜之
处设工厂
设计和生产线距离遥远
3D打印
小量生产，成本均一
定制化
加法制造，能实现任何
设计
数字化制造
脑力密集
跨国企业在各国市场所
在地设工厂
设计即生产，随时回应
市场需求
3D打印的应用
目前，3D打印已在工业造型、机械制造、军事、建筑、影
视、家电轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域
都得到广泛应用，并且随着这一技术本身的发展，其应用领
域将不断拓展。
工业制造
文化创意
航空航天 生物医疗
消费品
建筑工程
教育
个性化定
制
3D打印的应用
汽车
20%
航天
12%
工业/商业器
械
11%
商品/电子产
品
20%
医学/牙科
15%
教育
8%
政治/军事
6%
建筑
3%
其他
5%
2012年全球3D打印应用情况
目前，3D打印技术主要应用汽车、航空航天、机械
工业、电子消费品和医学领域
3D打印在生物医学的应用
由于3D打印具有个性化特点，可广泛应用于生物医学，具
体包括细胞打印，组织工程支架和植入物，假体，手
术器械，牙科等。
细胞打印 组织工程支架
3D打印的医用假体眼球牙科（烤瓷牙）
3D打印假肢3D打印植入物 3D打印人工耳
医疗模型
3D打印产业链分析
高分子材料
陶瓷材料
金属合金粉末
纳米复合材料
碳纤维材料
人体细胞
∙∙∙∙∙∙
3D打印产业链分析
3D打印
产业链
基础材料
打印原材
料
3D打印
设备
制
造
领
域
医
疗
器
械
设
计
领
域
∙∙∙∙∙∙
商
业
领
域
教
育
领
域
考
古
与
文
物
保
护
领
域
方案提供
商
模型软件
3D打印
服务
3D打印产业价值链分析
供应商掌握3D打印技术的控制权。
供应商掌握3D打印原材料的控制权。
供应
3D打印技术/
原材料供应商
制造
3D打印机
加工业
流通
3D打印技术
企业直销/经销
应用
3D打印技术*
配套/售后
消费
3D打印
技术企业等
国内外大型3D打印技术生产企业和小型的3D
打印技术生产企业并存。
单一的3D打印技术生产企业和综合的3D打印
技术/3D打印技术工业企业并存。
大部分大中型3D打印技术企业拥有自己的直销
网络。
小部分3D打印技术生产企业在全国委托代理商
销售产品。
3D打印技术企业的直销和经销并存的局面仍将
长期存在。
3D打印技术主要应用于航空航天、汽车制造等
领域。
3D打印技术业受技术条件的影响较大。
国内的3D打印技术业向3D打印技术精细化的
方向发展。
3D打印机的品质以及价格会直接影响消费者的
购买。
3D打印机的售后服务也会影响消费者的购买。
3D打印技术方法 基本材料
立体平版印刷，或光固化（Stereo
lithography, SLA）
光硬化树脂
photopolymer
分层实体制造（Laminated object
manufacturing, LOM）
纸、金属膜、塑料薄膜
选择性激光烧结（Selective laser
sintering, SLS）
热塑性塑料、金属粉末、陶
瓷粉末
熔融沉积成型（Fused deposition
modeling, FDM）
热塑性塑料, 共晶系统 金属、
可食用材料
激光熔覆快速制造技术（Laser
Engineering Net Shape ，LENS）
几乎任何合金
三维打印（Three-Dimensional
Printing，3DP）
陶瓷粉末，金属粉末
数字光处理（DLP） 液态树脂
熔丝制造（Fused Filament
Fabrication, FFF）
聚乳酸（PLA）、ABS树脂
融化压模（Melted and Extrusion
Modeling, MEM）
金属线、塑料线
电子束熔化成型（Electron beam
melting, EBM）
钛合金
选择性热烧结（Selective heat
sintering, SHS）
Thermoplastic powder
粉末层喷头三维打印（Powder bed
and inkjet head 3d printing，PP）
3D打印主要技术方法
3D打印主要技术方法——SLA
光固化快速成形SLA，又称立体光刻、光成形等，是一种采
用激光束逐点扫描液态光敏树脂使之固化的RP成形工艺。
设备产家：
Formlabs
OldWorldLabs
ASIGA
3D Systems
Stratasys
Voxeljet
日本CMET公司
以色列Cubital公司
应用：
对样品形状及尺寸设计
进行直观分析
3D打印主要技术方法——LOM
叠层实体制造LOM工艺是快速原型技术中具有代表性的技
术之一，是基于激光切割薄片材料、由黏结剂黏结各层成
形，在我国也称为分层实体制造SSM(slicing solid
manufacturing)。该工艺由美国的Michael Feygin于1985
年申请专利。
美国Helisys Inc公司
日本Kira公司
瑞典Sparx公司
新加坡Kinergy精技私人有
限公司
设备产家：
应用：
3D打印主要技术方法——SLS
激光选区烧结SLS工艺，又称选择性烧结，它是采用红外激
光作为热源来烧结粉末材料，并以逐层堆积方式成形三维零
件的一种快速成形技术。
设备产家：
EOS
Shining3D 先临三维
1、金属零件直接制造 2、模具制作
应用：
3D打印主要技术方法——FDM
熔融沉积成型FDM工艺由美国工程师ScottCrump于1988
年研制成功，一般是热塑性材料，以丝状供料。材料在喷头
内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时
将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。
设备产家：
Stratasys
Makerbot
太尔时代
Solidoodle
Ultimaker
3D Systems
BotObjects
应用实例：
3D打印主要技术方法——LENS
激光熔覆快速制造技术，或激光近形制造技术LENS=激光
熔覆技术+快速原型技术，是由美国Sandia国家实验室的
David Keicher发明的。1999年，LENSTM获得了美国工业
界“最富创造力的25项技术”之一的称号。
设备产家：
美国Stratasys公司
清华大学
应用
涡轮动力设备修复和改造
高载荷、低转速、高精度、高合金零部件的修复和强化
汽车覆盖件大型模具激光修复与强化
矿山机械零件的激光强化与修复
3D打印主要技术方法——3DP
3DP是美国麻省理工学院Emanual Sachs等人研制的。于
1989年申请了3DP专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的
核心专利之一。3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶
瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来
的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉
末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。
Zcorporation公司
EX-ONE公司等
设备产家：
3D打印市场分析
2014年，全球3D打印市场规模为41亿
美元，增长率超过35%
41
125
%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
0
20
40
60
80
100
120
140
2
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0
3
2
0
0
4
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0
5
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0
0
6
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0
7
2
0
0
8
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9
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1
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3
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0
1
4
2
0
1
6
2
0
1
8
全球3D打印市场规模（亿美元） 增长率
来源：Wohlers report 2015，新材料在线整理
2014年，全球3D打印设备市场规模为41 亿美元，同
比增长 %
预计到2016年将达到70亿美元，到2018年将达到125
亿美元。
2012-2018年全球3D打印机出货量年均
复合增长率为%
Gartner预测，预计到2018年将超过230 万台
2012-2018年期间，全球3D打印机出货量年均复合增长
率为%
2015-2016年，消费级3D打印的增长率为123%，
2016-2017年，消费级3D打印的增长率为149%
消费级3D打印 工业级3D打印
来源：Gartner，新材料在线整理
全球3D打印机分布，图片及数据来自
3D打印机在欧洲和美国得到广泛应用
美国
%
日本
%
德国
%
中国
%
其他
%
2012年工业级3D打印市场分布
2014中国3D打印市场规模为50亿元
来源：三盛咨询，新材料在线整理
2012年，中国3D打印市场行业市场规模为10亿元，到
2014年达到50亿 元
10
20
50
2012 2013 2014
2012-2014年中国3D打印行业市场规模（单位：亿元）
全球3D打印企业
2014全球3D打印机制造商Top30
来源：互联网周刊
中国3D打印现状
中国3D打印现状
国家政策
四川省增材制造(3D打印)产业发展
路线图（2014-2023）
工信部正式发布《国家增材制造产
业发展推进计划(2015-2016年)》
中国制造2025
中国3D打印现状
3D打印大型会议
2012年10月成立中国3D打印技术
产业联盟
2013年5月，北京举办世界3D打印
技术大会
2014年，青岛举办世界3D打印技术
大会暨博览会
2015年，将在成都举办世界3D打印
技术大会暨博览会
中国3D打印现状
3D打印相关企业
北京太尔时代
杭州铭展科技
浙江闪铸科技
湖南华曙高科技
深圳光韵达光电科技
银邦股份
华中数控
南风股份
大族激光
……
3D打印发展趋势
新推出的大型3D打印机Objet 1000已经支持打印140种
材料，每次打印可同时利用其中的14种，但物品是多种
多样的，只有更丰富更实用的材料才能让3D打印尽快的
融入生产和生活。
1、材料越来越丰富
3D打印未来发展趋势
从简单的原型开发，到打印巧克力，到飞机上的钛合金
部件，3D打印的成品已经越来越实用
2、实用性越来越高
3、精度会越来越高同时速度更快.
4、家庭化，个人化，价格下降
现在最便宜的打印机已经卖到了300美元左右
如果啥都能彻底复制，听上去
很美的同时，也着实让人恐
惧，未来就可能引起很多知识
产权诉讼。
选择局限性较大
成型品的物理特性较差
而且安全方面也存在隐患
材料的价格便宜的几百元一公
斤，最贵的要四万元左右。
造价昂贵，大多桌面
级3D打印机售价2万
元人民币左右
3D打印的未来-挑战与瓶颈
3D打印的挑战
和瓶颈
成本方
面
社会风
险
精度和
效率方
面
材料方
面
从中长期看来3D打印产业具有较为广阔的发展前景，但目
前产业距离成熟阶段尚有较大距离，理想很丰满，现实很骨
感 对于3D打印市场规模的短期发展不宜过分高估。
精度还不尽人意，打印效
率还远不适应大规模生产
的需求，而且受工作原理
的限制，打印精度与速度
之间存在严重冲突。
26 其他事宜
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附则
