制造业的变革力量

3D打印技术是指由计算机辅助设计模型（CAD）直接驱动的，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸、砂等材料，在快速成形设备里分层制造复杂形状物理实体的技术。基本流程是，先用计算机软件设计三维模型，然后把三维数字模型离散为面、线和点，再通过3D打印设备分层堆积，最后形成一个三维的实物。

传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，具有制造成本低、生产周期短等明显优势。3D打印将多维制造变成简单的由下而上的二维叠加，从而大大降低了设计与制造的复杂度。同时，3D打印还可以制造传统方式无法加工的奇异结构，尤其适合动力设备、航空航天、汽车等高端产品上的关键零部件制造。

三十年积累

3D打印技术最早可以追溯到1976年喷墨打印机的发明。1984年，查尔斯·赫尔（Charles Hull）将光学技术应用于快速成型领域，拉开了3D打印的帷幕。

1984至1989年的五年时间里，3D打印最核心的4个专利技术SLA、SLS、FDM、3DP相继问世，专利技术数量较1984年以前大幅增加，行业由此步入了初始发展期。3D Systems、Stratasys、EOS等企业成立，开启了3D打印商业化时代。

3D打印在1996至2006的十年间经历了快速发展，LENS、DLP等新技术出现，专注特定领域的新进公司涌现，如Objet（Polyjet技术）、Z Corp.（3DP技术）、Arcam（EBM技术）、Envisiontec（DLP技术）等。工业级设备的成型速度、尺寸和工作温度大幅提升，售价维持在较高水平。较为成熟的SLA和SLS技术开始应用于汽车、齿科、航空等行业。

2007年开始，行业进入快速成长阶段。RepRap和Fab@Home开源项目的出现和FDM专利到期等因素，推动了桌面级3D打印市场快速发展。在线打印服务这一新的商业模式出现。老牌设备厂商开始考虑新的增长点，重视打印服务，并购同行业公司。

优势明显

3D打印技术将会带来高度定制化的生产，降低复杂设计的成本，并降低短期零部件和产品的管理费用。3D打印正在渗透汽车、航空航天、医疗等行业。波音公司有300种飞机部件使用3D打印技术制造，这些零部件的成本节约了25%-50%。与传统制造相比，3D打印具有以下五大优势：

可以制造具有复杂几何构型的物品。3D打印可以突破传统制造产品的形状限制，将以前仅存在图纸或是电脑中的设计转变为真正看得见的产品，从而为设计师提供无限的空间和可能。

产品多样化无需增加成本。传统制造的规模经济，是以牺牲产品多样性为代价的。如果需要改变产品的形状，通常需要重新铸造模具或购买新的设备。而如果采用3D打印，即便每次制造的产品形状不一样，也不会有额外的成本增加。

无需组装。在传统的制造业中，一件复杂的产品通常是先由生产部门制造出各种零件，再送往装配部门进行组装。在现代大规模生产中，生产部门和装配部门很可能相隔千里，甚至会在不同的国家或地区，零件在各部门之间的运输成本会很高。而且如果一个产品所需的零部件越多，那么组装消耗的时间和成本也就相应地越多。3D打印能够使部件一体化成型，从而省略掉组装环节，缩短了生产的供应链，有效地节约了劳动力和成本。

减少副产品，更加绿色环保。在传统的金属加工中，90%的金属原材料会被废弃掉。而3D打印的“净成型”制造则可以有效地减少原材料的浪费，更有利于环保。

按需打印，减少库存。3D打印可以让企业根据客户的订单即时生产出产品，而无需实体库存，这样大大降低了企业的成本和风险。

仍处于发展初期

3D打印行业虽然最近几年保持了较高增速，但现阶段的3D打印技术，特别是应用于消费级3D打印机上的技术，仍处于初级阶段，工业级3D打印离颠覆传统制造业也有很远的距离

从短期来看，3D打印还不足以改变现有的制造模式，其意义在于通过降低生产成本以及降低创新风险对原有制作模式进行升级。

从大规模制造角度来说，3D打印的改变主要体现在对设计环节的升级，让创新变得更加容易。大规模制造目前仍是世界经济发展的支柱。大规模制造的优势是标准化生产，生产效率高，但是其规模性、复杂性、生产环节的刚性使得创新具有一定的风险性，很多大型制造企业在创新方面都比较谨慎。

3D 打印未来要想更多应用于直接制造，还有以下几大关键问题有待突破：1）目前比较适合直接制造小型零件，大零件的难点在于热应力太大，打印材料凝固会收缩，体积收缩就带来非常大的应力。2）冶金过程复杂，焊接过程很难控制。其结果是力学性能不行，产品疲劳性较差。3）产品及行业标准有待确立，这需要一个长期积累的过程。

各环节将逐渐专业化

3D打印产业链可以分为打印设备、打印材料和打印服务三个环节。3D打印机是实现打印的载体，价格从几千到几百万美元不等。打印材料为产品的成型提供原料，是3D打印的物质基础，现在主要使用的打印材料包括塑料、光敏树脂、金属、陶瓷等。提供打印服务的方案提供商可以为从设计到成品的生产流程提供软硬件支持。

现在3D产业还处于发展的初级阶段。受技术推广和市场规模的限制，产业链各环节的分工还不是很明显。主要的3D打印企业一般都会同时涉足材料、设备和服务这三个环节。随着技术发展的成熟和市场规模的扩大，3D打印产业链的各个环节将会产生专业化的分离。材料供应专业化和产品设计服务独立化是大势所趋。

长远影响深远

长期来看，3D打印将与互联网结合，推动生产模式的变革。大规模流水线生产的制造业模式已经存续百年，下一个具有替代性的商业模式是什么？目前还没有统一的答案。基于互联网技术的云制造成为最有可能的突破点。

云制造，即在“制造即服务”理念的基础上，借鉴了云计算思想发展起来的一个新概念。云制造支持制造业在广泛的网络资源环境下，为产品提供高附加值、低成本和全球化制造服务。

云制造将推动集中制造走向分散制造。制造商可以根据项目的特别需求，构建一个临时的集合。到时候，规模经济不再决定商业模式，因为每部分的生产成本相同。每个云制造商可能都很小，但是数十亿的蚂蚁工厂，合并之后的整体效能将与大规模工业生产相当。

云制造是未来工业的商业模式，也将实现大规模制造和手工制造两条平行生产模式的融合，而3D打印技术将是云制造的重要推动力量。