3D打印技术是在计算机的精确控制下,一层一层地往上增加材料,最终制造一个零件。

首先通过计算机把这个零件微分,先把它分解成厚度是δ无限小的接近无穷多的片层,把三维的问题变成二维的,不管零件有多复杂,不管什么三维形状,切片成二维图形,一层层往上生长,每一层的厚度非常小,这就是增材。

制造技术是一个大的谱系,增材制造是其中一个分支。铸、锻、焊、热处理等成型制造是控制材料的结构,车铣刨磨钻这些去除材料的方法更多是精确控制零件的形状,增材制造是制造体系中的一种成型技术,对传统成型技术不是颠覆,但是是一种变革。

金属3D打印未来的发展方向是产品设计、材料制备和构件制造的一体化。金属3D打印的优势除了设计自由、生产周期短、成本低、满足个性化小批量生产以外,还将带来两大变革:一是对构件材料技术产生变革性影响:实现高性能新材料的数字制造;二是对装备制造技术产生变革性的影响:实现超大超复杂结构的数字制造。

中国是最拥抱3D打印技术的国家之一。在新一轮工业化浪潮中,美国、英国、中国都将3D打印技术视为制造业创新的一项关键技术。

3D打印市场规模不断超预期。过去27年,全球3D打印产业复合增速超过27%,2015年市场规模达到了51.65亿美元。国内3D打印市场过去四年连续翻倍增长,2015年中国市场规模在78亿人民币左右。更为重要的是,不论是全球还是中国,13-15年3D打印市场规模实际额都超过了2012年3D打印技术处于“炒作周期”顶峰时媒体预测的市场规模。我们认为3D打印产业已经处于爆发期,而中国是增长最快的市场之一。

3D打印主要应用于原型制造、模具验证和直接制造,直接制造为增材制造产业发展的主要战略方向,我们看好3D打印在航空航天、重大装备大型锻件和国防军工领域的应用;同时,3D打印再制造将是未来的蓝海市场。总体来说,金属3D打印面临万亿规模的大市场。

航天航空领域是金属3D打印增长最快的领域。3D打印在飞机机翼机身、发动机零件、航空站零件补给、无人机系统中都有广发应用,根据我们测算,未来20年3D打印航空发动机零部件市场可达1.25万亿;Wohlers预测,按现在航空航天占3D打印应用占比16%比例不变,2020年3D打印在航空航天业应用规模将达到34亿美元。