3D打印行业爆发式增长 相关金属材料前景广阔

“你需要一把功能强大的锤子？你需要一双精致无比的鞋子？你需要一顿精美的晚餐？只管打印出来就行了” 《3D打印：从想象到现实》书中不可思议的描述，曾经吸引了众多读者的美好想象，但正如书名所述，那些已经离我们的生活越来越近，3D打印早已不是个别研究与爱好者的专利。亚洲首富李嘉诚近期斥资1000万美元投资了一家可以3D打印肉类产品的科技公司，再次激发了人们对3D打印的热议。这个名为Modern Meadow的美国初创公司利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉品具有和真正的肉类相似的口感和纹理。不久的将来，或许我们日常衣食住行以及生活中的方方面面都离不开3D技术打印技术，就像我们现在离不开手机一样，很不可思议，但未来就是这样。

当然除了现在随处可见的打印塑料制品的小型3D打印机，在3D打印的名目下还有很多更为先进的技术，它们正在扮演着重要角色，比如3D金属打印机。《3D打印：从想象到现实》的作者之一康奈尔大学机器人研究专家胡迪·利普森利普森就表示：“在工业生产里，有一些平常很难见到的大型3D打印机。如果你留意一下资金的走向，你会发现大部分的3D打印投资都是在大型工业打印机上。尽管大众3D打印机在数量上更多，但金属、陶瓷3D打印这些技术才是帮助工厂制造庞然大物的关键因素。所以从市场角度，市场最大的是金属打印，需求包括航空航天业等行业。”

来自全球知名咨询机构沃勒斯Wohlers公司的报告显示：2013年全球3D打印行业实现收入30.7亿美元，同比增长34.9%，明显高于2012年的28.6%、2011年的29.4%以及2010年的24.1%。同时报告预期2014-2020年3D打印行业收入CAGE（年均复合增长率）将达到32%，甚至更高，2013年美国知名3D打印机生产企业3D system实现收入5.13亿美元，预期2014年将实现收入6.95-7.35亿美元，2015年计划实现收入10亿美元，2年内收入基本实现翻番。

另一家权威咨询公司高德纳Gartner的预期则更加乐观，其预计2014年3D打印厂商的收入增长率将达到74%。2013年3D打印板块是华尔街最热门的板块之一，主要公司股价均大幅跑赢大盘，未来3D打印行业的爆发式增长已是不争的事实。

“3D打印机的火爆不仅是由于各种先进技术的交汇，而且源自人们对经济、社会如何进步的关切。”3D打印将引领新一轮工业革命是不争的事实，我们国家也不能再次落后。据悉《国家增材制造发展推进计划（2014-2020年）》（征求意见稿）已初步制订完成，年内将会出台。国家对3D打印的发展目标包括：到2017年初步建立增材制造（俗称“3D打印”）技术创新体系，培育5至10家年产值超过5亿元、具有较强研发和应用能力的增材制造企业；并在全国形成一批研发及产业化示范基地等。在政策措施上，国家将加强组织领导，加强财政支持力度，并支持3D打印企业境内外上市、发行非金融企业债等融资工具。在3D打印的重点发展方向上，征求意见稿拟定了五大方向：一是金属材料增材制造，包括针对航空航天，核电、能源等机械零部件直接制造需求，研制钛合金、高温合金等金属材料；二是非金属材料增材制造；三是医用材料增材制造，例如针对牙齿、假肢、手术导板、手术辅助器械等方面需求，开发医用外部矫形器械专用材料等；四是设计及工艺软件；五是增材制造装备关键零部件。

金属材料的3D打印是今后发展的重点方向，其在应用领域有明显优势：1、相对传统工艺，在前期研发和样品试制阶段，可以实现低成本、高效率、便于修改；2、在复杂件生产中如模具制造、产品直接成型，可优化设计，降低成本，实现原来无法实现的产品结构，亦可减少零件数量、提高系统可靠性；3、对破损的部件可以实现修复，不需要重复生产，利用率大大提高。世界最大的民用和军用飞机发动机、部件和集成系统制造商GE航空集团总裁兼首席执行官戴维·乔伊斯就对３Ｄ打印技术在航空业的应用前景非常看好。“对产品设计师而言，过去他们会受到很多来自生产流程和制造工艺方面的限制，这是一件痛苦的事。有一些零件在没有3D打印技术的情况下是不可能实现的。3D打印技术让这些限制消失了，给了设计师们一种全新的思维方式和更大的创造空间，”他说。2013年GE航空的销售额为220亿美元，其中32%来自于民用发动机，18%来自于军用发动机，37%来自于发动机的后期维护服务。乔伊斯还用实际的例子说明了3D打印技术给公司带来的革新，一款手掌大小的喷油嘴，如果按照传统的生产工艺，需要由20个零部件组成，而3D打印令这些零件成为一个整体，并且重量轻25%。不仅减少了大量组装时间，由于产品是一体化的，喷油嘴的寿命也比原来要长5倍，维护成本也大大降低了。

当然目前金属材料3D打印在工业生产领域的应用，仍处于快速发展阶段，还有非常大的空间。首先3D打印耗材材料品种仍然较少，且真正能满足3D打印的金属材料价格较贵(用于3D打印耗材价格一般是同质普通材料的数倍甚至百倍，如全球等离子雾化金属粉末行业领导者AP&C生产的金属钛粉价格高达0.5-1万元/千克，比原料海绵钛45元/千克的价格高出100以上)。其次金属材料打印技术当前还不够成熟，各国都在加大大型金属材料3D打印机以及所用金属耗材的研发力度。不管是3D打印机本身以及其所有打印的金属器件都离不开各种性能特异的稀有金属材料。相信随着3D金属打印技术的进步，材料用量增加，材料技术突破，企业数量增加，特别是我国企业真正意义上取得突破后，相关金属材料的应用前景将非常广阔。（来源：泛亚有色金属交易所 作者：徐瑞）