3D打印产业发展技术瓶颈在于材料

　　3D打印技术，相较于传统去除多余材料形成零部件的机加工生产方式，其新颖的增材制造的理念在上世纪80年代一经推出，即受到学界、媒体和民众的热捧。

　　近5至8年，随着其核心部件如激光、高精度电机、加热喷头等相关技术的逐步发展与性能提升，加之诸如打印汽车、枪支、食品、器官等炒作事件推波助澜的报道，3D打印被提升到相当高的位置，其产值和应用范围被严重高估。

　　赛迪顾问装备产业研究中心分析师王镓垠认为，3D打印目前还未形成广泛的工业应用，不存在实际的完整产业链条，其不能大面积应用的最重要原因在于各类适用材料不能满足设计要求，而产业发展的技术瓶颈是3D打印材料。

　　3D打印材料直接影响打印产品性能和后续工艺

　　所谓3D打印材料，是增材制造(即3D打印)技术用于逐层堆积制作零部件的基础原材料，也是此项应用的技术核心。科研人员针对不同类型和性质的原材料开发出原理大相径庭的各类3D打印技术。王镓垠介绍说，目前市场上主流的3D打印工艺类型有选择性激光烧结(SLS)、光固化成型(SLA)、丝材熔融挤出成型(FDM)、液体喷印成型(3DP)、分层实体制造(LOM)以及上述类型相应的细分衍生技术等，其应用材料则包含金属粉末、高分子聚合物、光敏树脂、聚乳酸、无机材料粉末、生物高分子材料等，涵盖范围十分广泛。

　　他分析指出，由于3D打印技术采用在水平面内逐行成型、在三维结构内逐层堆积的技术原理，致使打印材料性能直接决定成品的强度、刚度等力学性能，粗糙度等表面质量，以及防潮性、热稳定性、生物相容性等其他特殊性能，而材料性能又能进一步影响热处理、表面理化处理、精加工、抛光镀膜等后续工艺，直接影响生产成本和成型效率。

　　“随着其他相关零部件技术的发展提高，3D打印材料的地位不断提升，其性能已成为当前影响3D打印技术发展和产品应用的核心问题。”王镓垠说道。

　　3D打印材料是促进3D打印设备及零部件技术创新的原动力

　　在常用3D打印材料种类基本稳定的前提下，企业若期望提升产品质量、提升产品竞争力及扩大市场份额，就需要对一系列打印设备组件进行技术升级。

　　王镓垠对记者说，打印设备总体设计优化，对成型工艺进行创新，以及对加热/制冷喷头、三维运动机构、步进/伺服电机、激光束/电子束发生器、送料装置等设备进行技术升级，都可以提高3D打印产品的力学性能、表面质量，减少预处理/后处理工序，节约成本提高生产效能，从而提高3D打印设备的市场竞争力。

　　他还认为3D打印材料的需求持续影响着3D打印技术的发展趋势，并以选择性激光烧结(SLS)技术为例解释。该技术针对不同种材料提升激光束质量、设定相应聚焦点尺寸和激光强度、熔融挤出成型(FDM)技术研究喷头加热温度对ABS塑料熔丝尺寸和成型性能的影响、设备中三维运动机构提高精度的改进、步进/伺服电机的响应速度和精度的提升，均是在打印材料的需求影响下进行的技术提升和创新。

　　3D打印材料在3D打印产业内占有重要市场份额

　　3D打印产业包含打印设备、打印材料和打印服务三大类。据赛迪顾问统计，2013年全球3D打印产业中，打印设备产值和打印材料产值比重相当，分别为38.6%和37.2%，均超过总产值40.1亿美元的1/3，打印服务产值占比略小，为24.2%。

　　可以看出，打印材料业务可较大程度影响3D打印企业的生存发展。王镓垠举例指出，全球3D打印龙头3DSystem公司由于其打印耗材需求量大增，导致其在2012年底收购了多家材料生产企业，材料业务的增长最终使其在2013年全年实现45%的营收增速，在全球3D打印泡沫开始破裂时逆势增长。

　　目前应用于3D打印的材料种类较少，大量材料的应用潜能也未开发出来。王镓垠最后强调指出，如在未来能解决3D打印材料在应用领域面临的三大突出问题，打印材料可能会成为整个3D打印产业产值最高环节。