4.1、3D打印在各類應用領域中的發(fā)展前景

 

　　增材制造工藝在材料的利用率上有著明顯的優(yōu)勢。2012年3D打印技術三個領域內應用最為普遍：分別為消費品和電子占21.8%，交通設備占18.6%，醫(yī)療占16.4%。

 

　　在個人應用領域雖然起步較工業(yè)領域稍晚，但是增長勢頭兇猛。據統(tǒng)計，2011年全球個人3D打印設備銷售量為23265臺，增長率高達200%。雖然2012年的增長率為46.3%，但就整體而言，近些年3D打印技術在個人應用領域的發(fā)展還是十分迅猛的。

 

　　4.1.1、航空航天領域：最具發(fā)展前景領域之一

 

　　由3D打印制造出來的金屬零件完全符合航空航天領域對于未來器械設備制造的要求。1）“輕量化”和“高強度”一直是航空航天設備制造和研發(fā)的主要目標。3D打印技術所制造出來的零件能夠很好的迎合這兩個要求，如由激光快速成型技術打造的一次成型鈦合金的承力能力比普通鍛造、焊接強上近30%；2）由于航空航天設備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的小部件，如果運用傳統(tǒng)工藝制作勢必會存在制作周期過長，且成本過高的問題。而3D打印技術低成本快速成型的特點則能很好地彌補這一問題；3）傳統(tǒng)技術在生產零件過程中會造成許多不必要的損耗，對于復雜產品，夸張的時候原材料利用率僅有不到10%。而3D打印所特有的增材制造技術則能很好的利用原材料，利用率高達90%。

 

　　舉例而言，我國第二款自主設計的國產大型客機C919制作飛機零部件是3D打印應用于航空航天領域的典型案例之一。主要制造的飛機零件是中央翼緣條，其規(guī)格為長約3米，重量達到196Kg，工序耗時在一個月以內。若通過傳統(tǒng)工藝制造，國內制造能力尚無法滿足，向國外采購會增加成本。

 

　　截止至2012年11月，C919的訂單數已達到380架，客機的首飛時間定于2015年，預計屆時3D打印飛機零部件訂單數量將會出現一波高峰。而C919客機僅僅只是一個開始，未來3D打印將會被廣泛應用于航空航天領域。整個市場的增長空間將不可限量。

 

　　4.1.2、軍工領域：軍備需求增長明確

 

　　據外媒報道稱，3D打印技術將會被應用于我國新一代高性能新型戰(zhàn)斗機之中，如首款航母艦載機殲-15、多用途戰(zhàn)機殲-16、第五代重型戰(zhàn)斗機殲-20等。兩會期間，殲-15總設計師孫聰透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術，已被廣泛用于殲-15的主承力部分，包括整個前起落架。目前我國前三代戰(zhàn)斗機保有量約為2000架，未來幾年我國戰(zhàn)斗機更新換代的步伐會隨著科技的進步而不斷加快。如果3D打印技術在第四代戰(zhàn)斗機上的成功應用，勢必會使得3D打印鈦合金的需求量出現“井噴”的現象。

 

　　2014年國防支出預算將增加12.2%，升至8082.3億元。我國國防支出預算首次突破8000億元人民幣。近四年來國防支出預算的增幅均在10%以上，而此次12.2%的增幅也是連降三年后首次回升。國防開支的不斷上升預示著軍工領域可分的“蛋糕”在不斷做大?，F代化部隊是我國軍隊建設目標之一，3D打印技術的應用符合提高軍隊設備高科技含量的要求。增材制造產品本身耗材少，質量輕，損耗少的特點不僅僅可以應用于戰(zhàn)斗機的制造，還能滿足軍工領域其他設備制造的需要。今后在這一領域需求量將會出現大幅的提升。

 

　　4.1.3、醫(yī)療領域：新興領域成為中堅力量

 

　　醫(yī)療領域已然成為3D打印應用最多的領域之一，2012年產能占據全球產值的16.4%。且大部分應用都集中在假肢制造、牙齒矯正與修復等方面。利用3D打印能夠完美地復制人體結構構造，貼合人體工學?，F如今在歐洲，使用3D打印制造鈦合金人體骨骼的成功案例就有3萬多例。

 

　　隨著科技的不斷進步，將3D打印應用于組織器官移植的技術也不單單只停留在理論層面。2013年5月，美國俄亥俄州一名六周大男嬰患有支氣管軟化，病情危重。醫(yī)生利用3D打印機，制作了一個夾板，在嬰兒的氣道中開辟了一個通道。男嬰最終成功維持呼吸，幸免于難。這是醫(yī)學史上首宗3D打印器官成功移植的案例。

 

　　根據美國器官共享網絡（UNOS）統(tǒng)計數據，美國等待器官移植的患者人數在逐年增加。截止至2014年4月10日，美國在等待器官移植手術的病患共計78000余人。

 

　　今后這將是一個需求量極大的市場。而由于符合要求的器官捐獻數量不足，以及術后可能產生的嚴重排斥性問題，傳統(tǒng)醫(yī)療手段已然無法滿足現在需要器官移植病患的要求。因此，今后3D打印在這一領域的應用將會非?？捎^的。