據統計, 2012年3D打印機的市場規模約為21.5億美元,年成長率為22.2%,預估至2016年的市場規模將可望成長至44.5億美元,年復合成長率為20.4%。同時,3D打印機在中國的應用正迅速擴大,航空、汽車、醫療等各個行業都在積極引進。按照總部位于北京的中國3D打印技術產業聯盟的預測,中國3D打印機的市場規模到2016年將擴大到100億元人民幣,達到2012年(10億元人民幣)的10倍,從而使中國超越美國成為全球最大的市場。隨著3D打印機的普及,產品“模仿”變得更加容易,美日歐等國制造業對技術流失加劇的擔心也變得越來越強烈。
目前全球3D打印的應用領域,主要分布在消費性產品(29%)、汽車(19%)、醫療(13%)、 教育(10%)、太空(8%)及工業機械(7%)等領域,不同應用領域所使用的3D打印設備,可區分為生產制造用、專業領域用、工作室用三個等級,其中5000美元以下的機型,2010年的銷售量僅為5900臺,預估至2012年將大幅成長至3.5萬臺,兩年內銷售量成長將近六倍。
目前在中國流通的3D打印機大部分是美國和歐洲的產品,但廉價的國產打印機也在不斷涌現,這成為推動3D打印機應用迅速擴大的主要原因。
中國企業增長的需求主要是利用3D打印機進行研究開發和產品試制。因為不用模具就可以制造出零件和試制品,可望縮短開發周期,壓縮研發成本。對于缺乏金屬模具等制作技術的中國企業來說,可以更容易在技術上追趕世界先進水平。 許多企業采用“逆向工程”,通過拆解分析競爭對手的產品來獲取技術信息。例如汽車制造業者拆解競爭對手的暢銷車,分析在哪個部位使用了怎樣的技術和零件。如果使用3D打印機的話,不需要高級設計軟件就能“重現”各種零件。
同時中國企業尊重知識產權的意識并不高,甚至3D打印機本身也在被不斷仿造。江蘇省南京等地采取優惠政策,大力吸引3D打印機的相關企業。據說正在加緊研究歐美日的最新技術。另外還有人提出要警惕3D打印機被用于軍事目的或被犯罪分子濫用等風險。
3D打印機在5000美元以下的機型,多數屬于個人工作室或玩家的使用機型,以初階模型制作為主要的應用范疇,隨著此類機型的銷售量快速成長,未來配合此市場規模的適用材料、低價3D掃描器、以及建模、編修、打印等3D數據庫的打印服務,將是未來值得重點觀察的商機。
觀察全球高端3D打印機銷售量逐漸增加趨勢,未來3D物件編輯軟件及3D打印服務將成為主要的應用服務發展方向。3D物件編輯軟件將呈現M型化發展,區分為支援專業生產制造的高端應用軟件,適用于醫療、軍事、航空、工程及教育等領域,以及機型的入門軟件,而3D打印服務則是提供3D建模、編修、打印及代售等服務。目前3D物件編輯入門軟件已經有免費提供的發展趨勢,未來網絡可能會充斥許多免費的入門軟件,提供低端機型的玩家免費下載使用,應用范疇將以消費性商品為主,而緊跟著免費使用、快速大量生產之后的商機,就是3D打印服務,目前國內已經有15至20家的業者投入。
展望未來2至3年內的3D打印發展趨勢,隨著3D打印低端機型的低價化趨勢,預期廠商將紛紛迎合個人工作室及玩家需求,推出金屬、陶瓷、樹脂、塑膠、尼龍、ABS、鑄造用臘等復合造型材料,在免費軟件充斥、網絡服務愈來愈便利等條件的推波助瀾下,3D打印風潮仍將會持續延燒。
低價3D打印機型,擁有少量多樣、快速生產的特性,未來將與主流量產技術產生區隔化,除客制化消費性商品的獨特性外,個人的創意構想可以先透過低端機型打印生產,不但可縮短產品開發周期,更可以作為大量生產業的市場先探性商品, 預期未來3D創意工廠的創業風潮,將可能創造新興的市場規模。
請不要過度炒作3D打印
3D打印的確有其迷人之處,但是請不要過度炒作或自我陶醉,甚至因此產生夸大不實的想法。
3D打印的魅力似乎源于幾種概念的結合。首先, 3D打印是一種快速又簡單的材料添加過程。其次,機器能因應裝配需求‘印制’出單一零件從而實現自行復制的可能性──這種自行復制的想法以往自發生在生物系統中。
3D打印聽來似乎相當奇妙,但我們可以只把它稱為3D添加制造嗎?在一般情況下,一臺可自行打印的機器只能制造出比機器本身小的復制品──就像母親生出小嬰兒一樣。一些采用特殊拓墣的情況不在此列,例如能擠壓出香腸形子機器的環形機器。
但在傳統與一般情況下,我們可以看到可自我復制的機器并不是真的采用3D打印技術。3D打印機可復制出一款元件的復制品,但仍需要其它機器或透過人力來進行組裝,才能制造出全尺寸的復制品。
即使這忽略了一個重要的考慮因素:用于3D 打印的原料通常與控制原料(即3D打印機的材料)的材質不同。所以,3D打印機通常用金屬與塑料制造,而制造出塑料制成的元件。最后,3D打印的方便性通常會因為材料的強韌度與耐久性而折衷。3D打印技術能產生出吸引人的產品模型以及3D可視化,甚至是工具箱、齒輪、杠桿等元件,但它也不是萬能的。對于大部份工業應用中昂貴的全金屬模具以及高強韌度的專用材料制造,仍然需要采用經驗證可靠的方法才行。
在制造模型、小型元件、輕型機器與原型方面,3D打印非常有幫助,而且能讓學術領域以及具有某種愛好的人也能負擔得起小量生產一些復雜形狀的元件。但根據我們對于幾百年來發展出的材料科學的了解,工程學是一門復雜的學科,3D打印還不至于使這個產業完全轉型。
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