3D打印登上日本热搜！万物皆可制造的3D打印能成为解决供应链危机和能源转型的突破口吗？

（全球TMT2022年7月15日讯）“3D打印”不久前在日本成为热门搜索词。3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印最早出现在20世纪90年代中期。

1983年3月9日，美国科学家查克·赫尔（Chuck Hull）发明了全世界第一台3D打印机。当时还没有“3D打印”这个名字，赫尔将机器命名为“SLA-1”，对其的功能描述为快速成型。通过这台机器赫尔创建产品原型所需时间大幅缩短。1986年，赫尔成立了一家名为3D Systems的公司开始在市场上销售他的“快速成型”机器，这就是全球第一台商业3D打印机。

3D打印的过程需要先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来。在这个过程中，机器首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。打印完毕后只要扫除松散的粉末即可 “刨”出模型。

3D打印常用的材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。3D打印精度很高，能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有0.01mm，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。

3D打印常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，也有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在医疗产业、工业设计、建筑工程、汽车、航空航天等诸多领域都有所应用。

世界首辆3D“打印汽车”原型机Urbee于2013年问世，它是由美国Jim Kor团队打造，是一辆以电池和汽油作为动力燃料的三轮、双座混合动力车。整个车身使用3D打印技术一体成型，整车的零件打印耗时2500小时，工人需要做的只是把所有打好的零部件组装在一起。新版本的Urbee2则只需要50个3D打印的零部件即可。虽然它的单缸发动机制动功率只有8马力，但汽车结构轻盈且坚固，体积小巧且稳定，故最高巡航速度也可达112km/h。

2021年底，德国黑石技术有限公司（Blackstone Technology）宣布，将用3D打印技术生产电动汽车的电池。该增材工艺名为“厚层技术”，通过该工艺能用3D打印技术生产电池电极和锂离子电池的隔膜。黑石技术称，该制造工艺与传统生产的锂离子电池相比具有多项优势：通过打印工艺意味着储存电力的电池单元层更厚，因此能量密度提高了20%。电池的尺寸可以灵活调整，可以根据客户需求进行定制。电池空间节省15%，材料节省20欧元/千瓦时。与此同时，生产中的能源消耗降低23%。此外，该流程基于环保的纯水工艺，可减少50%的生产废料。

2011年6月6日，全球第一款3D打印的比基尼发布，由时装设计师玛丽·黄与3D模型专家詹娜·费瑟利用Rhino 3D设计软件创造出3D打印泳衣的“蓝图”。这款高科技比基尼泳衣名为“尼龙12”，因为是采用尼龙作为制造材料。通过3D打印技术制作的衣服也特别适用于私人定制、量体裁衣的生产模式。

3D打印房屋是2013年2月由英国伦敦Softkill Design建筑设计工作室建立的一个概念。3D打印房屋需要用尼龙搭扣或者像钮扣一样的扣合件起到固定作用，同时借助传统建造技术。如今全球很多地方都有3D打印房屋的身影。比如，在荷兰埃因霍温市政府推出了“里程碑计划”项目，计划建造并组成一个由3D打印构建的公共住宅社区。

3D打印在医疗行业更是有诸多应用。早在2012年，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。2015年，首款由Aprecia制药公司采用3D打印技术制备的SPRITAM（左乙拉西坦，levetiracetam）速溶片得到美国食品药品监督管理局（FDA）上市批准。2019年，以色列特拉维夫大学研究人员以病人自身的组织为原材料，3D打印出全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏。2022年一名来自墨西哥的20岁女性成为世界第一个通过3D打印技术成功进行耳朵移植的人。

联泰科技UnionTech成立于2000年，是工业级非金属3D打印领域的头部企业。联泰科技打造了一款全自动化小批量生产的正畸专用3D打印机D800，不仅可以大大减少治疗周期，而且可以个性化定制，全方面提升患者的满意度和舒适度。

3D打印的技术优劣：

3D打印的技术优势显而易见。它不光可以缩短加工制造周期，而且能大幅降低生产成本，特别是突破了传统加工制造方法对复杂形状加工的限制；3D打印成品的可塑性强，精度高；3D打印技术的出现也让个性化定制成为可能。

结合当下供应链危机和人们对绿色能源、环境保护的呼声，我们不禁思考3D打印能否成为供应链转型升级的一个方向。3D打印的优势可以缩短制造周期，减少海外运输活动，让供应链中间环节减少，更加便捷，从而也能降低能耗。

但它也有一些缺点，比如，设备成本较高。高精度的3D打印机都是比较大型且昂贵的，消费级别的3D打印机价格则从几百元到几百万元不等。当生产规模达到一定数量时，3D打印的经济效益就会下降，目前还无法胜任大规模生产的任务。同时，打印所需材料技术比较欠缺。

3D打印是一个利基市场，由少数顶级的3D打印公司主导着这个新兴领域。

根据investingnews的数据，3D打印行业正在迅速增长，预计到2026 年其价值将超过348 亿美元。investingnews按市值计算排列了一些大型3D 打印公司。（所有数据来自2021年8月31日使用TradingView的股票筛选器。）

AutoDesk，该公司生产3D设计软件产品，并为广泛的行业提供服务，包括建筑工程、施工制造、媒体、教育和娱乐。

惠普，不是严格意义上的3D打印公司，但惠普将部分资源用于利用3D打印技术进行主流制造。惠普还在广东设有工业级3D打印中心。

3D Systems，查克·赫尔创建公司，自1986年以来一直提供3D打印产品和服务。

Desktop Metal，为工程师、设计师和制造商设计和销售金属3D打印系统。

Proto Labs，2020年该公司宣布有为航空航天业提供使用直接金属激光烧结3D打印钴铬材料的能力。

Nano Dimension，增材制造电子产品(AME)/PE（3D打印电子产品）供应商。

Stratasys，自1988年以来一直从事 3D 打印业务，主要在医疗保健、航空航天、汽车和教育市场开展业务。

Materialise，比利时公司，提供软件解决方案和3D打印服务已超过 25 年。

Organovo，使用3D打印技术为医学研究以及外科治疗应用创建3D功能性人体组织。

Voxeljet，工业应用3D打印系统制造商。