正如所料，3D打印市场在3年中有了长足的发展，尤其是在应用领域。

SpaceX的Elon Mask解释3D打印推动下一代火箭研发与制造

 正在进入主流的增材制造技术

根据安永的报告，有65％的被调查公司声称使用过3D打印，而2016年仅为24％。十分之四的公司甚至利用其自身优势在内部投资了自己的3D打印应用解决方案。《 2019年全球3D打印报告》还显示了市场地理细分的明显变化。亚洲，尤其是韩国和中国，正在与德国或美国等国家弥补原来的巨大差距。

3D打印在韩国与中国获得越来越普及化应用

《 2019年全球3D打印报告》是基于726家公司的900多位人员进行的调研。这项研究有13个国家/地区参加，主要来自美国，欧洲和亚洲，在美国接受调研的公司为219家。

正如调研结果，韩国和中国在采用3D打印技术方面的普及率在获得大幅度提升，韩国和中国已经意识到3D打印这种新兴技术建立竞争优势的潜力，摆脱以前对成本领先地位的依赖，3D打印创造制造业附加值的认知正在获得共识。

在行业方面，航空航天行业积累了增材制造技术方面的最多经验。该行业中有78％的公司声称已使用该技术。与2016年相比，其他3D打印采用率较低的行业也获得了显着提高。例如，物流和运输公司对增材制造的兴趣比2016年高六倍。

不同行业对3D打印的采用程度

另外一个明显的变化是，越来越多的公司采用3D打印技术来创建功能部件。这些零件包括最终用途的组件；传统制造中使用的夹具和模具；以及按需制造的售后备件。安永调查的公司中有近三分之一在2019年生产了这三种类型的功能部件中的一种或多种。更准确地说，有18％的公司使用增材制造技术制造终端组件，分别有15％和14％的公司使用增材制造直接制造夹具模具和备件。

不同国家对3D打印采用程度的变化

增材制造市场预测

根据预测，有46％的公司希望在2022年之前将3D打印技术应用于其串行产品开发与生产，而目前这一比例为18％。

 3D科学谷Review

3D打印的下一步是什么？

迄今为止，航空航天和国防部门已充分利用3D打印，并且仍有巨大的潜力可释放。但是，其他市场领域紧随其后。

在医疗保健领域，3D打印机将人工劳动密集型行业转变为自动化行业。在汽车领域，可以更快地生产轻质零部件，从而减轻车辆重量，提高性能和燃油经济性，并提高制造速度。

在包括眼镜、运动鞋、耳机等消费类零售行业中，3D打印可用于实现更复杂舒适、个性化的商品。

安永报告中3D打印行业的发展与3D打印技术自身的发展，应用领域的技术开发积累，以及标准法规的趋向健全是一致的。

可以说3D打印行业发展的基本面与趋势支撑了安永报告中从2016年到2019年的变化。理解3D打印行业技术面的变化，3D科学谷创始人王晓燕在TCT深圳论坛中对《3D打印发展趋势及中国市场的机遇与挑战》白皮书进行了解读。

设备领域，GF加工方案、DMG MORI、通快等传统CNC设备商已向3D打印设备开发与自动化系统解决方案领域发力，3D打印设备与系统解决方案商例如GE、SLM Solutions致力于推出更大更快的多激光设备，新型3D打印公司（例如Velo3D）通过人工智能实现更稳定的过程控制，这些发展将3D打印技术推向上升的节点。

从打印材料来看，钛合金材料的价格有望大幅降低，新型不锈钢合金的出现，高强度与低价格铝合金材料的出现，铜合金粉末床激光熔化技术与应用的发展，将为增材制造领域迎来钛合金、铝合金、铜合金以及复合材料制造的新时代。

目前全球各市场研究机构对3D打印市场的预测均是基于线性计算方式。根据3D科学谷的市场研究，增材制造技术、质量控制与标准化将在未来5年达到一定程度的成熟与完备，这将在未来5-10年推动3D打印技术迎来指数型增长的机会。

正如3D科学谷在《3D打印与工业制造》一书中所指出的3D打印将赋能价值创造，3D打印将带来制造的离散化特点，而如何将离散化的制造能够有机的链接起来并在不同的制造工艺之间实现无缝融合，这是3D打印进入规模产业化的“基础设施”。这也是所有的国内企业要将3D打印实现产业化应用需要做的必备功课。

3D打印与制造业附加值台阶。来源：3D科学谷

展望3D打印行业发展的未来，正向设计与3D打印优势的结合、人工智能与工艺开发的结合、数字孪生与生产控制的结合是推动3D打印产业化的“三驾马车”。有了正向设计在价值创造的源头赋能；有了3D打印进入离散化制造所需要的端到端的解决方案的“基础设施”；有了数字孪生、过程中控制等一系列的仿真与机器学习工具；3D打印才能进入到发展的良性上升轨道，插上腾飞的翅膀。

当然，我国要获得良性的长足的发展，借力3D打印所赋能的制造业附加值创造实现制造业转型，当务之急是重视正向设计能力培养，增材制造教育势在必行。

应对3D打印威胁与教育。来源：3D科学谷

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然而，除了技术本身的成熟度，还有没有其他因素在限制3D打印的发展？如果说3D打印是一次工业革命，那么发展至今，这场革命是由新型的3D打印公司来主导？还是会从当前的制造业企业内部发生深层次的变革呢？制造业企业采用3D打印的障碍是什么？

根据3 D科学谷的市场观察，当前制造业企业采用3D打印所面临的障碍几乎可以用情况恶劣来形容。本期3D科学谷将从供应链体系、人才、资产投资、认证等几个方面详细剖析。

3D打印发动机原型视频，机加工与3D打印无缝衔接。来源：雷尼绍

 牵一发而动全身

制造业采用3D打印的障碍，我们先回顾一下Materialise公司创始人Fried Vancraen与3D科学谷创始人Kitty关于3D打印眼镜的沟通话题。

由一副眼镜，Fried谈到3D打印行业发展的痛楚，他说大多数时候，大家会以为当有了一个好的产品诞生后，这个产品会一下子受到广泛欢迎，从而产品像自己会卖掉自己一样形成迅速铺开市场的局面。当发现这种产品并没有实现大家期待的自我销售，大家又开始质疑这种创新并感到失望。这不仅仅在中国，在全世界范围都会普遍存在。

正如Fried所提到的，并不是在设计师改变他们的设计思维，完成他们的设计理念的转变后（Mind Shift）就可以带来3D打印技术的遍地开花，3D打印技术要实现与应用端的深度结合，需要从设计到生产、销售、商业模式、供应链等多个层面的创新。一副小小的眼镜要通过3D打印技术来实现定制化生产，眼镜店还需要配备恰当的扫描仪，还要有人懂得如何操作使用，如何建模，如何帮助消费者形成订单，并且整个供应链还需要做出调整。

拿眼镜行业来说，我们不能片面的去看技术解决了什么样的痛点，而低估了传统供应链包括既有的分销体系，订单管理，销售链路跟踪，定价体系，佣金体系，人的理念等各方面因素的对3D打印技术渗透这个行业所带来的层层阻力。不仅仅是眼镜这样的消费品，大到汽车这样的工业制造行业更是处处充满挑战，虽然汽车制造行业是最早引入3D打印技术用于原型制造的，然而汽车产业庞大的技术认证体系，复杂的供应链方式，极高的制造效率要求，使得3D打印的产业化之路颇为艰辛。

陷入牵一发而动全身的陷阱，使得有些公司似乎还没有机会体验3D打印所带来的附加值是怎样的，是如何实现的。

想像一下，一家大型制造公司拥有数十年以传统方式开展工作的经验。所有的流程、设备、培训以及最重要的预算都集中在传统流程上。这时候他们出于自身的短期发展资金安全角度，也会本能的拒绝新的想法。

认识到这些投资有一大半可能是需要淘汰掉的，而未来又是全新未知的风险，探索未知世界的“滩头阵地”的确需要巨大勇气。

将新的制造技术融入关键制造工艺是一项重大任务，因为无论工厂发生什么，客户都必须继续获得高质量的产品。没有一家制造企业能够做到停止目前的生产，而去探索探索未知世界的“滩头阵地”，

由于存在未知风险，而克服这一初始步骤所需的现金和资源有时非常庞大，以至于制造业企业不愿意甚至无法继续进行这样的探索。

这使得不仅仅供应链成为障碍，资金投入成为另外一个因素使得制造业企业陷入牵一发而动全身的陷阱。

而其他方面，包括市场上可用的人才，包括3D打印的认证体系，是额外的因素使得制造业难以对3D打印技术敞开怀抱。

不过转变正在缓慢发生，考虑一下航空航天业，这个行业多年来花费了大量精力来采用3D打印技术。而航空航天行业也获得了奖励：轻量级零件所带来的附加值可以直接转化为制造企业的竞争力。对于许多其他行业而言，尚未形成清晰的附加值创造所带来的价值传递链。

在这里，应对3D打印所带来的工业革命，3D科学谷建议传统制造企业可以尝试建立内部创业公司的模式，一方面保证母公司的收入来源不受干扰，可持续的进行；一方面通过内部孵化的解决方案将原来那些通过传统制造方法来制造难以实现或成本太高的部件得以替换。

另外，制造企业还可以尝试建立3D打印卓越中心连接内外部资源。3D打印卓越中心能够更好地完善现有的3D打印方法并为推广3D打印技术做准备，同时创建度量标准，重点改进设计创新，健全关键流程标准化，并重点改进质量和检验流程。3D打印卓越中心还可以作为供应链合作伙伴的培训机构或体验中心，并为企业内部的团队提供培训机会。

更多3D打印行业发展态势，敬请参加TCT深圳展（2019年10月15-17）期间的论坛，详细倾听3D打印领域的分析专家Chris Connery （CONTEXT公司全球副总裁），Filip Geerts(欧洲机床工业及相关制造技术协会总干事), 王晓燕 （3D科学谷创始人）共同为您带来的全方位的剖析与灼见。

TCT 深圳展会期间的TCT论坛-行业透视Section

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致力于围绕着3D打印颠覆潜力提供整体解决方案的DMRC。来源：DMRC

 打造应用端的“上风口”

3D科学谷将如今的3D打印市场格局划分为两种态势，一种是“下风口”态势，即没有将3D打印作为制造技术的一种，没有实现从设计端发力改变产品的设计，没有将不同的加工技术与3D打印技术融合起来，没有考虑到产品性能的检测，而只是单纯的局限在3D打印技术本身，将3D打印技术的应用局限在原型制造领域，发挥的是“快速”制造的优势。

另一种态势是“上风口”态势，这种态势与下风口态势的各种方式刚好不一样，发挥的是3D打印技术成就“复杂”产品的优势，例如通过3D打印实现了更复杂的外形，将原来十几个零件简化为1个零件，体积和重量大大缩小；或者是通过3D打印实现了材料的冶金性能的提升，再或者是制造出梯度合金等材料；再或者是实现了更高的产品性能，提升了产品生命周期的附加值。

很多时候，企业无法实现从1到n的产业化发展，是因为陷入了下风口的僵局。而想要从“下风口”转移到“上风口”是充满挑战的，仅仅从对公司实力的要求上看，这两个风口对公司实力和人才水平的要求差距很大。

上风口依靠创新取胜，下风口依靠规模取胜。一个拼“质”，一个拼“量”。

就专注于研发设备与材料的3D打印领域厂家来说，很难依靠自身的实力引领其用户从“下风口”转移到“上风口”。

而依靠用户自身对3D打印的了解，更难下定转型的决心，这其中除了像GE, 西门子这样产业链健全的应用型企业可以主动实现制造转型之外，在还会触及到动一发而牵全身的供应链的重新改造，技术的挑战、原有固定资产的投入或归零、人才的重新培训需求，各种“大山”使得当前的3D打印应用从下风口转移到上风口的路途举步维艰。

DMRC给了一个很好的示范，德国帕德伯恩大学直接制造研究中心-DMRC的作用就象科技孵化器，他们把来自增材制造产业链的资源包括打印材料、打印机、软件对接起来，结合自身以及其他几家高校联盟的科研能力为市场的需求提供打包式的解决方案。

DMRC的三大核心板块。来源：DMRC

围绕着DMRC的科研，孵化，教育三大角色深度剖析，希望3D科学谷对DMRC的系列专题能够为我国的企业发展思路以及政府的决策制定起到借鉴作用。

 研发引领创新

DMRC是面向世界的研究机构，其合作伙伴并不局限于德国或欧洲的企业。

面向世界领域合作伙伴的DMRC。来源：DMRC

在设备的配备方面，DMRC的设备并不局限于3D打印设备，还包括诸多的外观、光学、物理与化学、机械性能等各方面的检测仪器与设备。

当前，DMRC的科学家们已经孵化出3家企业，包括专注于如何实现轻量化以及仿生力学结构设计与仿真的AMendate公司；致力于实现更好的3D打印产品制造与流程管理的Additive Making公司；为工业制造行业提供可靠，安全的制造管理平台AMproved公司。

 AMendate公司

根据3D科学谷的市场观察，AMendate公司于2019年6月24日被海克斯康收购。海克斯康为什么要收购这家成立于2018年，员工数量不超过10名的公司呢？

海克斯康看重的是AMendate的技术能够高效生产高度复杂的部件，从而节省材料，减轻重量。

AMendate将加入海克斯康的MSC软件业务，MSC专注于计算机辅助工程（CAE）仿真软件和服务，使工程师能够通过虚拟原型验证和优化设计。从这个角度看，收购AMendate直接解决了海克斯康转向增材制造流程的设计中的主要障碍，而AMendate的仿真功能与MSC已建立的仿真技术（如Simufact和MSC Apex）的集成可以使康克思康能够更快地进一步增强其原有技术。

根据3D科学谷的市场观察，海克斯康收购AMendate是大势所趋。目前，在世界范围内，设计和CAD软件、仿真软件仍由市场上主流CAD软件公司主导，Autodesk（Netfabb，Fusion 360，DassaultSystèmes（SOLIDWORKS）看重3D打印的潜力，已经将3D打印解决方案集成到他们的产品中。

这个领域也是一个收购兼并频繁的领域，比如说2017年，ANSYS收购了金属仿真软件3DSIM。PTC在2018年以7000万美元的价格收购了创成式设计软件公司Frustum。此次收购使PTC在其Creo 5.0 CAD软件产品组合中增加了AI和创成式设计功能。

这些收购反映出大型软件公司希望整合增材制造功能，并为工程师和设计师提供更专业的技术。

 Additive Making公司

在过去几年中，随着3D打印技术走向工业生产，除了AMendate这样的设计软件和仿真软件之外，与3D打印相关的软件中出现了两个关键的新类别：工作流程和安全软件。

Additive Making正是工作流程软件的一种，Additive Making可以分派打印任务，为每个零件建立制造档案，跟踪其制造与质量管理过程。

工作流程软件对增材制造工艺来说同样重要。制造企业在将增材制造技术纳入生产的过程中，对工作流程软件的需求将不断增加，这类软件可以管理增材制造过程中所涉及的生产步骤。工作流软件的前景在过去五年中不断发展，现在许多软件供应商都提供了管理增材制造工作流的解决方案。

根据3D科学谷的市场观察，Additive Making的竞品包括AMFG, Materialise的Streamline, 3YourMind, Authentise, Link3D等公司。

 AMproved公司

AMproved不仅仅提供I/O设备，还提供基于网络的提高质量管理与效率的在线解决方案平台。对于工业级的增材制造应用来说，如何保证粉末的处理与加工以安全，无污染，和可追溯的方式进行，这是当前3D打印行业的难题，AMproved提供杜绝氧气和潮气影响的设备以及其他硬件与软件措施，并通过RFID标签来保证整个过程的可追溯性。

 3D科学谷Review

通过DMRC孵化的3D企业，我们可以感受到德国的研究机构在结合大学的研发实力和解决行业发展痛点之间的实力。

而德国的智能制造，通过Fraunhofer和DMRC这些科研机构发力，有力的将其合作企业所处的市场竞争格局提高到了“上风口”的位置。

国内可以与国外研究结构建立有力的沟通渠道，“他山之石可以攻玉”，借力像Fraunhofer，DMRC这些研究机构的赋能力量，为我国的3D打印产业化发展铺平道路，使得更多的企业借助3D打印创造制造业附加值，这将助推国内3D打印在上升通道中的良性运行。

除了重视激发研发端的活力，国内还可以参考DMRC所孵化的企业的思维，鼓励科研机构和以科研为业务模式的企业搭建孵化平台，推动科研成果落地的有效发展与商业化速度。

我国发展3D打印，需要认清和定位所处的位置与发展方向，这将决定我国在制造附加值创造领域的国际地位与竞争力。

在资源的整合方面，位于西安的国家增材制造创新中心致力于整合全国优势资源、聚集增材制造领域的优势科研团队、优势技术公司、主要工业界用户和投融资机构，促进增材制造共性技术研究、标准制定及产业化，推动装备制造业高端发展、工业转型升级。

资源的整合是重要的，无论3D打印具备多大的颠覆潜力，没有懂得拓扑优化、创成式设计、仿真方面的人才，那无疑对于3D打印这个宝藏来说，我们手上还缺乏打开宝藏大门的钥匙。而对于3D打印行业的企业来说，所处的是“上风口”还是“下风口”，这两个风口对企业的实力要求大相径庭，这也将直接决定了企业发展的前景与未来的市场影响力。

值得欣喜的是，我们国家在制造业大国的发展道路上走了多年的历程，这个历程中积累了一定程度的人才，这一点通过3D科学谷专栏文章可获得一定程度的了解。

从设备仿真、工艺仿真，增材思维，到产品仿真。3D科学谷专栏文章贯穿仿真技术在3D打印装备设计及打印中解决实际问题的工程应用、改进方案；工艺仿真在增材制造中的应用原理、实例、成果、价值；基于增材思维的设计成果、技术及应用；以及拓扑优化、离散元与增材制造的结合、应用及综述等内容。

目前这些来自于实践的专栏文章体现出主要贡献者安世亚太以“仿真驱动设计”，从“精益研发”到“先进设计与智能制造”，致力于服务中国制造业的价值创造的企业愿景。

国内在正向设计领域的积累为推动国内3D打印进入附加值创造的上升通道奠定了一定程度的基础。推动以增材思维为导向的先进设计发展，3D科学谷专栏欢迎更多的内容贡献者加入进来。

3D打印领域，国内出现了一批有代表性的大学和科研机构，在3D科学谷之前所发布的《中国3D打印应用市场白皮书2018（上）》《中国3D打印应用市场白皮书2018（下）》《3D打印中国市场行业应用透视》中介绍了典型的科研成果。其中我国的南京航空航天大学顾冬冬团队发明了激光3D打印复合材料熔池内增强相与熔体界面传热传质的模拟方法，还成功制备了铝基纳米复合材料，陶瓷颗粒增强复合材料。

更多3D打印行业发展态势以及科研助力行业扩展上升通道的分析，敬请参加TCT深圳展（2019年10月15-17）期间的论坛，详细倾听3D打印领域的分析专家Chris Connery （CONTEXT公司全球副总裁），Filip Geerts(欧洲机床工业及相关制造技术协会总干事), 王晓燕 （3D科学谷创始人）共同为您带来的全方位的剖析与灼见。

TCT 深圳展会期间的TCT论坛-行业透视Section

 后期，3D科学谷联合创始人Korinna计划于11月中旬进一步走进德国DMRC，探访欧洲科研与实业结合的魅力，更多精彩，敬请关注。

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此外，3D Systems计划将其基于云的平价 3D 建模服务 Bespoke Modeling™ 整合进 Simbionix 模拟器。在结合 Simbionix 技术一起使用的时候，Bespoke Modeling 让医疗专业人员能够更有效地沟通和改进医学学习和培训。Bespoke Modeling 令查看具体患者 3D 数据、标记查看记录、添加注释、探索特定的解剖结构以及随后制作全彩 3D 模型、现场或通过 3D Systems的云打印服务进行打印变得简单。

(来源：3D Systems)

航空工业对工程技术水平要求十分苛刻，并且在不断地寻求更强、更轻以及更耐用的零部件。Materialise通过增材制造技术，帮助许多航空工业的设计从图纸走向现实。Materialise为航空工业提供的服务是从设计及软件到生产工程以及零部件的后处理一系列的一站式服务。

3-maticSTL 轻量化软件模型

Materialise的3-matic轻量化软件模型帮助工程师优化设计以及转换成轻量化零部件的设计模型。

位于欧洲的增材制造工厂

Materialise不仅仅软件在欧洲颇具盛名，其打印设备也是领先的包括光固化、选择性激光烧结，FDM以及真空铸造。Materialise通过其拥有的100多台设备每年向客户供应超过40万个零部件。

领先的材料技术
Materialise针对不同的应用需求推出打印材料。典型的包括可用于生产的耐温材料Ultem 9085以及通过了航空性能测试的PA 2241 FR材料。

来源：Materialise

这件蜘蛛机械衣是一件配有英特尔Edison芯片的机电一体化连衣裙Spider Dress 2.0，这套连衣裙能够根据生物信号检测到的威胁做出反应来保护穿戴者的个人空间。

也就是说如果有人进入穿戴者周边一定空间范围内，Spider Dress 2.0就能做出反应。其肩部的机械手臂会不断伸缩，看上去张牙舞爪，形成恐吓的姿态。随着别人的接近，穿戴者自己的呼吸将成为决定其衣服上的机械臂防御姿态的信号。而且别人接近的速度也将成为机械臂防卫行为的刺激因素，接近速度越快，则机械臂的也将摆出积极防御的姿态；而如果别人以一种悠闲的方式接近，这些机械臂也会轻轻地跟您打招呼。

Spider Dress 2.0的美观外形和可穿戴的特性都让人印象深刻。整个3D打印过程使用了SLS（选择性激光烧结）技术和PA-12材料，连衣裙上下都布满了漂亮的美丽几何形状。设计师使用的材料很轻，所以这套衣服可以穿几个小时也不会感到疲劳或失去平衡。为了保持3D打印的稳定和强度，他们还使用Materialise公司的“Magics”软件在打印前对这套衣服的复杂结构进行了检查。Wipprecht还与Philip H. Wilck（Studio Palermo，奥地利）联手设计制作了连衣裙上部的紧身胸衣。

而对于Spider Dress 2.0上使用的各种硬件和软件系统，Wipprecht介绍说：“Edison模块里嵌入了Linux系统，我们的设计是用Python语言进行的编程。这件衣服的交互行为被设定为12种行为状态，是通过Pololu控制两个’Mini Maestro 12路USB伺服实现的，而且使用了反向运动。我还使用了20个小型的939MG金属齿轮伺服系统，并且使用了Dynamixels（XL-320系列）机器人，它们十分聪明、功能强大，而且非常准确，超级好用。”

每一个高质量的3D打印部件背后，离不开好的软件的支持。Materialise经常会与3D打印机制造商合作，为其产品系列提供设计专门的软件，从而为用户提供最好的打印结果和精简的3D打印过程。而所谓的构建处理器则提供了软件和机器之间的必要连接，充当了类似驱动程序的角色。

使用Materialise公司的Concept Laser构建处理器，将会有效地提升Concept Laser金属系列3D打印机用户的体验。这些用户包括航空航天、汽车工业、医疗、牙科、珠宝和模具制造等领域。

构建处理器的主要功能有两大好处：第一个好处是能够实现数据的无缝传输，从而使用户能够成功地以最大的打印量打印出更复杂和更优质的零部件；另一个好处是实现了软件和3D打印机之间的双向通信。从本质上说，构建处理器不只是告诉机器要做什么，相应地机器还会提供反馈，使得用户能够很容易地跟踪和存储特定作业的数据。

这个构建处理器是Materialise公司将发布的其中的一个，我们期待着将来会有更多针对其他厂商的构建处理器出现。

为了把颜色加入基于Alumide材料的对象，i.materialise使用了一种染色工艺——即把打印出来的模型浸入彩色颜料。由于Alumide材料中的铝粒子随机分布，所以没有零部件浸染出来会完全相同。

i.materialise介绍了他们的染色过程如下：

首先，要对模型进行手洗，以确保没有杂质影响到染色，并确保该色颜料可正确地浸透模型。
然后，我们按合适的比率混合彩色颜料。原则上我们可以创建任何颜色，但由于每个批次都是手工过程，所以如果每个模型的颜色都不同拿将是非常昂贵的。这就是为什么我们目前只能提供上述五种颜色的原因。

然后，将颜料放入温水。这时候我们加了一点额外的材料，使彩色颜料可以更好的浸渍聚酰胺材料。

最后，将混合物加热并把模型放进去，模型浸入该混合物至少20分钟，使颜色能够浸透表面（尽管它并浸透整个模型）。

对Alumide材料的3D打印对象染色需要两个额外的工作日，其定价是：起步价1欧元+每立方厘米0.2欧元。这个价格是单算的，不过最高3欧元封顶。