推动 3D 打印转向工业应用的关键市场驱动因素

这些行业都是最早将3D打印机应用于原型制造的，2016年这些行业的市场占比达50%，将进一步推动技术转向大批量生产的进程。

在这样的大环境下，将有六种同类型技术和市场趋势将3D打印和材料推向市场，并推动其在高价值工业应用中的发展。这将有助于推动整个市场在2026年达成600亿美元的市场价值，而在2015年整个市场价值仅是50亿美元。

对制造业的影响

增材制造之所以被称为是一项取代传统制造的颠覆性技术，是因为这项技术将可能取代传统的塑料和金属模具，减少复杂工程结构多部件组装这一工序。

然而对于市场而言，这项技术仍未成熟。2015年全球制造业附加值约为13万亿美元，而增材制造市场价值仅有50亿美元，占比0.04%。这也说明了在市场机遇确定的情况下，3D打印仍有很大的发展空间，且3D打印部件的成本和性能也都是有目共睹的。

材料多样化

增材制造是一个竞争激烈的市场，这有助于推进3D打印机设计的进一步创新，降低设备和耗材的价格。

在2016年，3D打印材料快速发展，已经超越了起初的基本聚合物材料组合。增材制造系统至少可以配合20种不同类型的塑料、感光聚合物、各种金属和金属合金、陶瓷，甚至人体组织材料一并使用。

而设备供应商逐渐也推出一些配有更高打印分辨率、更快打印速度、更大打印面积和多材料打印的平台，用户的选择更多了，这也有助于打开更多的市场。

轻量化设计

在过去20年中，许多行业，特别是航空航天和汽车制造业，一直致力于研究开发零件的轻量化设计。减轻重量意味着提高燃油效率，这对于航空公司和车队运营商这些用户来说越来越重要。在某些市场上这更是与环境监管紧密相关，如欧盟的私人车辆减排目标。

早期的减重策略包括了使用一些较轻的金属，如铝，来替代较重的钢；或是在可行的情况下使用塑料替代金属。如碳纤维就已经在一些高性能应用中使用，如飞机机翼。尽管这个解决方案不便宜，但却是可行的。

还有其他一些轻量化策略就是使用更少的材料设计部件，如使用先进的高强度钢（AHSS）替代传统钣金从而达到降低厚度和减少重量的效果。

毫无疑问的是简单的材料转换策略在市场中已经逐步走向衰亡，而异军崛起的是使用3D打印来生产更轻量化的零件，这项技术可以制造出传统塑料或金属模具无法比拟的设计复杂的零件。

一般来说，使用模具是制造不出复杂、定位精确的内部经过强化的空心部件，如横杠。但由于3D打印是增材制造，部件的内部强化部分可以简单地直接打印出来，也可以隐藏在设计的外部视图中。甚至可以选择塑料或是金属材料进行打印。

价值点转换

3D打印在制造业中的市场接受度在于这项技术比现有的塑料加工技术，如注塑工艺，在制造单个零件或数量有限的零件时成本更低。但如果零件数量较多，传统塑料或金属加工技术会比3D打印更为经济。因此，工业3D打印市场的重点主要放在单位价值较高和零件数量有限的应用上。

在接下来的五至十年间，制造业正不断转变看待自身供应链的方式。3D打印技术将逐步融入成品零部件或是大批量的模具生产制造中，以求加快上市步伐。

尽管注塑成型制造的部件耗时比3D打印耗时更短，但有时注塑模具内部的导热性或散热性不佳可能会严重影响零部件的完整性，从而导致高拒收率。在这样的情况下，3D打印部件则有着更高的效率，因为增量构造不受这些散热因素的影响。

上市时间

加快产品上市时间和及时交付成品正逐渐成为制造供应链的驱动力，而3D打印技术及其工艺将助其一臂之力。因此，对于制造商而言，了解不同3D打印设备和材料的优缺点，并确保选对了符合其特定制造需求的平台，这将是非常重要的。

在B2C和B2B模式中更多地使用线上产品订购，有助于加快供应链中的上市速度。在某些情况下，消费者或企业选择网上订购成品或零件是明智的，可以选在本地或靠近最终使用位置的地方进行打印。这样的分布式制造模式已被政府或军方应用在一些有限的基础领域上，也逐渐商业化应用在远程维修上，如海上石油和天然气设施。

完成时间

尽管与大规模注塑成型制造相比，3D打印是一项较慢的工艺，目前所需的后期处理工序会进一步阻碍其进入市场的步伐，但这是可以克服的。

3D打印技术的首要问题是成品表面较为粗糙，这就意味着需要对成品表面进行额外的处理，从而增加了生产预算的成本和时间。

另一增加的成本是大多数3D打印部件都需要某种类型的支撑结构，这些结构通常是额外打印的辅助部件，为了防止在打印过程中部件出现下垂和方向改变的情况。这不仅增加了额外的原材料成本，还需要额外的后处理步骤将这些支撑结构去除掉。

立体光刻工艺（SLA）、一些液态聚合物技术和熔融沉积成形（FFF）都需要支撑结构。而采用粉末床熔融工艺则可以通过周边的粉末床支撑部件。

没有哪项技术是停滞不前，3D打印更是如此。随着需求的增长，更多材料供应商的加入，上述问题都将通过推动创新得以解决。

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