2024年2月2日发(作者：从静雅)
(金属)3D激光打印机初步调查报告
目录
一.前言 ...................................................................................................................................... 2
二.3D打印机的几种技术简介 ................................................................................................ 2
三.国外现状 .............................................................................................................................. 5
3.1代表性的企业/高校和3D打印机产品 ..................................................................... 5
3.2国外打印案例（用3D打印机打印出来的东西） ................................................ 10
四.国内现状 ............................................................................................................................ 14
4.1代表性的企业/高校和3D打印机产品 ................................................................... 14
五.相关技术/难点................................................................................................................... 20
六.应用领域/发展趋势 ........................................................................................................... 21
6.1革命(?) ...................................................................................................................... 21
6.2应用领域 ................................................................................................................... 22
6.3打印机价格 ............................................................................................................... 22
6.4打印服务 ................................................................................................................... 23
6.5全球销售额预测 ....................................................................................................... 24
七.目前的推广/应用的局限处/瓶颈 ...................................................................................... 24
7.1成本（耗材的价格） ............................................................................................... 24
7.2打印材料（耗材）的多样性/可用性 ...................................................................... 25
7.3打印的精度 ............................................................................................................... 25
7.4打印的速度 ............................................................................................................... 26
7.5成品力学性能 ........................................................................................................... 26
7.6用户对3D绘图软件/CAD软件的掌握 ................................................................. 26
7.7知识产权的保护 ....................................................................................................... 26
八.公开的资源/资料 ............................................................................................................... 27
8.1金属3D激光打印视频 ............................................................................................ 27
8.2开源3D打印机 ........................................................................................................ 27
九.个人初步感觉/建议 ........................................................................................................... 29
十.附一些名词解释 ................................................................................................................ 29
10.1粉末冶金 ................................................................................................................. 30
10.2掺镱光纤激光器 ..................................................................................................... 30
10.3振镜技术 ................................................................................................................. 31
作者：健朗王威达，2012年11月
作者附言：本文是作者个人对3D打印技术（较侧重激光金属3D打印这块）的初步调研报告，是根据网络相关材料整理而成，给有兴趣关注、了解或从事3D打印技术、3D打印机和3D打印应用服务的个人（发烧友）和普通公司提供入门时的参考。本文数据和案例均引用自互联网，故个别数据和观点之间会有冲突的地方，都摆出来，供读者自行判断。
一.前言
3D打印机，英文“3D Printers”，3D 打印这个名称是近年来该产品针对民用市场而出现的一个新词，是通俗叫法，其实在专业领域它有其它学术名称“快速成形技术”(及“快速原型制造技术”、“增量制造技术”、“增材制造技术”)。
快速成形技术(又称快速原型制造技术 Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，是一种不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状，根据零件或物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
RPM 技术是在现代CAD/CAM 技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"，因此得名“3D打印机”。
3D打印机的原理：3D 打印机可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。每个截面数据相当于医学上的一张CT 像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。当然，整个过程是在电脑的控制下，由3D打印机系统自动完成的。
二.3D打印机的几种技术简介
3D打印机的技术：现在市面上已经有十几种不同的3D打印机的技术，其中比较成熟的有SLS、SLA、LOM 和FDM等方法。其中SLS 3D打印机技术简介如下：
1989年，d发明SLS（Selective Laser Sintering），利用高强度激光将材料粉末烤结，直至成型。这种技术的特点在于选材范围广泛，比如尼龙、腊、ABS、金属和陶瓷粉末等都可以作为原材料。SLS(Selective Laser Sintering)选择性激光烧结（以下简称SLS）技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carlckard（C.R. Dechard）于1989
年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992 年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter
Sation。几十年来，奥斯汀分校和DTM公司在SLS 领域做了大量的研究工作，在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备（/v_show/id_）。
国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作，如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等，也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS
—300激光快速成型的设备。
选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。
SLS 技术3D 打印机的工作原理：整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。
SLS 技术的特点：与其它3D 打印机技术相比，SLS 最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS 的成型材料。目前，可成功进行SLS 成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS 成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS 的应用越来越广泛。
小结SLS 技术：3D 打印机技术中，金属粉末SLS技术是近年来人们研究的一个热点。实现使用高熔点金属直接烧结成型零件，对用传统切削加工方法难以制造出高强度零件，对快速成型技术更广泛的应用具有特别重要的意义。展望未来，SLS 形技术在金属材料领域中研究方向应该是单元体系金属零件烧结成型，多元合金材料零件的烧结成型，先进金属材料如金属纳米材料，非晶态金属合金等的激光烧结成型等，尤其适合于硬质合金材料微型元件的成型。此外，根据零件的具体功能及经济要求来烧结形成具有功能梯度和结构梯度的零件。相信随着人们对激光烧结金属粉末成型机理的掌握，对各种金属材料最佳烧结参数的获得，
以及专用的快速成型材料的出现，SLS技术的研究和引用将进入一个新的境界。
其他几种3D打印机技术简介如下：
SLA 是"Stereo lithography Appearance"的缩写，即立体光固化成型法。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料(液态光敏树脂原料)表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。
1992年，Helisys发明LOM（Laminated Object Manufacturing），利用薄片材料、激光、热熔胶来制作物体。然而该3D打印技术的原材料一直仅限于纸等膜，性能较低下。LOM分层实体制造法（LOM——Laminated Object Manufacturing），LOM又称层叠法成形，它以片材（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为原材料，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM 常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。
1988年，Scott Crump 发明了一种3D打印技术FDM（Fused Deposition Modeling），并成立公司Stratasys。这个技术的特点是它能利用腊、ABS、PC、尼龙等热塑性材料来制作物体，具备性能优良的特点。FDM 3D 打印机技术简介如下：熔积成型（FDM——Fused Deposition
Modeling）法，该方法使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度（约比熔点高1℃），在计算机的控制下，喷头作x-y
平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。FDM 技术的特点：该技术污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固体丝状工程塑料；制件性能：相当于工程塑料或蜡模；主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。（PS：目前国内外常见的个人级3D打印机多用此技术。）
1993年，麻省理工大学教授Emanual Sachs发明Three-Dimensional Printing技术（3DP，非泛指的 3D打印技术），利用金属、陶瓷等粉末，通过粘接剂黏在一起成型。这种技术的优点在于制作速度快，价格低廉，但成品的强度较低。1995年，Z Corporation获得麻省理工大学的许可，利用该技术来生产3D打印机。基于微喷射粘结技术的三维打印（3DP），也可用于金属粉末快速成形，3DP技术用喷头代替激光器，它与当前应用较广泛的SLS技术相比，设备投资小、运行成本低、寿命长、维护简单、环境适应性好。基于微喷射粘结的
3DP工艺的成形原理为：将制件的CAD三维模型根据工艺要求进行离散分层得到一系列的层片，按照这些层片的轮廓信息，铺粉装置逐层铺粉，且喷头喷射粘结剂微滴选择性地固化一层一层的粉末，形成各截面轮廓，并逐步有序地叠加成三维实体。但3DP工艺通过粉末的粘连而堆积成形，成形的制件具有疏松多孔的结构，这种结构会使制件的强度偏低，成形的制件需采用后处理强化工艺使组织致密化以提高其强度，且后处理工艺（如高温烧结、热等静压）会使制件体积严重收缩。因此，采用合适的后处理强化工艺使三维打印成形的零件或模具致密化而不发生明显的体积收缩是现阶段研究的重点和难点。目前，金属粉末三维打印成形的研究主要集中在成形工艺参数控制与优化、制件后处理强化工艺改进等方面，其目的是解决制件的精度和强度偏低问题。金属粉末3DP成形的制件通常采用的致密化处理工艺主要是高温烧结和热等静压，基于浸渗处理工艺的研究也有报道，制件经致密化处理后，其致密度可达98%，甚至可完全致密化。但经致密化处理后的制件线收缩率很大，使制件的最终尺寸产生较大偏差，难以得到近净产品，这是阻碍金属零件3DP快速制造工业化应用的关键所在。(/z/jichuang/)
除了上面几种最为熟悉的技术外，还有其他一些技术也已经实用化，如UV、三维打印技术、光屏蔽工艺、直接壳法、直接烧结技术、全息干涉制造等这里就不做详细介绍。
三.国外现状
3.1代表性的企业/高校和3D打印机产品
除了上面已提到的国外的企业/高校及产品，下面再列举一些比较知名的：
1996 年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation公司分别推出 Actua 2100、Genisys、Z402产品，第一次使用了“3D 打印机”的称谓。
2005 年，Z Croporation 发布Spectrum Z510，这是世界上第一台高精度彩色3D打印机。同一年，英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起开源3D打印机项目RepRap，其目标是制造出“自我复制机”，通过 3D 打印机本身，能够制造出另一台3D打印机。2008 年，第一版RepRap发布，代号“Darwin”，能够打印自身50% 的元件，体积仅一个箱子大小。
德国EOS公司的金属粉末烧结机-EOS金属激光粉末烧结系统设备（/v_show/id_）。
产品名称：
EOSINT M270金属激光烧结系统。该设备采用EOS公司研发的DMLS技术（Direct Metal
Laser-Sintering）进行金属件制作。EOSINT M270激光烧结系统采用的是Yb-fibre激光发射器，具有高效能、长寿命等特点。精准的光学系统能够保证模型的表面光滑度和准确度。氮气发生装置以及空压系统则使设备的使用更加安全。
技术参数：
最大成型尺寸 250mm×250mm×215mm
建造速度 2-30mm3/秒
层厚 20-100微米
激光发射器类型 Yb-fibre激光发射器 200W
光学系统 F-theta-lens
扫描速度 最高速度为7m/秒
支撑结构 无
电源 220V，32A或380V，16A
最大功率 5500W
氮发生装置 标准
压缩空气支持 7bar，20m3/小时
产品尺寸
系统 2000mm×1050mm×1940mm
建议安装空间 3500mm×3600mm×2500mm
重量 1130kg
数据处理
PC Windows操作系统
软件 EOS RP RP（Materialise）
CAD接口 STL或其他可转换的格式
网络 以太网
产品认证 CE，NFPA
可使用材料 不锈钢材料 钴铬钼合金MP1 钴铬钼合金SP1 马氏体钢 钛合金 纯钛 超级合金IN718 铝合金
升级版M280技术参数：
产品型号
最大成型尺寸
建造速度
激光发射器类型
光学系统
扫描速度
焦距
电源支持
最大功率
氮发生装置
产品尺寸
重量
软件
CAD数据
PC
产品认证
M280
250×250×325mm
2-30mm³/h
Yb-fibre激光发射器 200W;400W
F-theta-lens,高速扫描
最高速度为7m/s
100-500μm
32A
8.5kW
标准
2200 mm x 1070 mm x 2290 mm
1250kg
EOS RP Tools,Magics RP (Materialise)
STL或其他可转换的数据
Windows操作系统
CE,NFPA
美国3D SYSTEMS公司的产品：
这款sPro 250 SLM商用型金属3D打印机为目前比较先进的制造系统，能够提供长达为320毫米（12.6英寸）的高工艺金属零件，具有出色的表面光洁度、精细的功能性细节与严格的公差。可以选择广泛范围的金属合金使用，包括铝和钛。
sPro 250 SLM商用型金属3D打印机的应用领域包括产品质量原型的功能测试，具有有机或高度复杂的几何形状。快速小批量制造金属部件的其他应用范例包括：定制医疗植入物、轻量级航空航天和赛车部件、高效散热片、带有随形冷却管道的注塑模具镶件，以及牙帽、牙冠和牙桥。
SLM工艺使用高功率激光逐层熔化直接来自CAD数据的金属细粉末，以创建功能性金属部件。每一层操作完后重新喷粉机系统将堆积厚度范围从20到100微米的一个新粉末层。SLM系统采用市售的气体雾化金属粉末产生完全致密的金属零件，包括不锈钢、钛、钴铬合金及工具钢的材料。这些系统在设计伊始均考虑到工具库或工人的需求，带有一个简单的触摸屏用户界面，便于管理粉末处理系统，结构坚固。只需选择满足客户特定应用需求的一种围护结构与材料。
3D打印技术在美国已经产业化，目前有两家3D打印机制造巨头，分别是Stratasys（开发制订行业标准技术之一FDM）和3D Systems(3D打印技术的创始者)，均在美国纳斯达克上市，2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。2011年3D打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。
以色列objet公司（）：Objet是快速成型和快速制造的光固化技术先锋，开发者，生产商及高精度，高分辨率三维打印方案的全球市场推广者。Objet系统都是基于经过市场证明的自身专利技术的光敏树脂喷射技术，使得极为复杂的三维部件都可以以高品质，高精度和高速度打印出来。Polyjet的打印头类似于行式打印机，沿着X轴前后滑动，在成型室里铺上一层超薄的光敏树脂。每铺完一层后，喷头架边上的紫外光球立即发射紫外光，快速固化和硬化每层光敏树脂。这一步骤减少了使用其他技术所需的后处理过程。每打印完一层，机器内部的成型底盘就会极为精确地下沉，而喷头继续一层一层地工作，直到原型件完成。精密的工具软件保证了所有的喷头能协调运作，能同步地往底盘上喷射等量的材料。这就产生了特别平坦和光滑的表面。成型时使用了两种不同的光敏树脂材料：一种是用来成型实体部件的成型材料，另一种类胶体的用来支撑部件的支撑材料。支撑结构的骨架先提前预排好程序用来配合复杂的成型件（如空腔，悬垂，底切，薄壁的截面）。成型
完成后，只用一个水喷头就可以轻易地移除支撑材料，留下光滑的表面。
南非科工研究理事会国家激光中心研究人员在激光添加制造技术（Additive
Manufacturing），一种最新的快速成型制造技术上取得突破。该项技术的概念试验论证显示，其生产速度是现有的可商业化的选择性激光烧结技术的8.3倍。目前，利用该技术可以生产不超过500毫米的小尺寸部件，而当日揭牌的Aeroswift项目将致力于制造2mx0.5m 的大尺寸部件。这将有助于南非航空制造公司Aerosud在三年内跻身世界航空结构件制造的先进行列。
南非科工研究理事会与Aerosud公司共同承担了南非科技部资助的Aeroswift项目，旨在开发制造速度快批量大的激光添加快速成型技术，为全球航天业制造金属钛部件。Aeroswift项目的关键是5千瓦IPG单光纤激光二极管发生器，它是激光添加制造技术的核心。国家激光中心希望在2012年底、2013年初完成该项技术设备的安装与测试工作，之后将其拆分，运至Centurion的航天谷，在那里重新组装并投入生产。
南非Aerosud公司总经理在谈到其发展目标时表示，2013年该技术将在试验厂投入使用，然后再用一至两年时间进行实际开发并获得生产资质，2015年实现与全球航空公司合作，为其提供小批量、高附加值、复杂的钛金属部件。
3.2国外打印案例（用3D打印机打印出来的东西）
2010年3月，一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计出了一种神奇的3D打印机，它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑。据恩里科·迪尼介绍，这种打印机的原料主要是沙子。当打印机开始工作时，它的上千个喷嘴中会同时喷出沙子和一种镁基胶。这种特制的胶水会将沙子粘成像岩石一样坚固的固体，并形成特定的形状，然后只需要按照预先设定的形状一层层喷上这种材料，最终就可以“打印”一个完整的雕塑或者教堂建筑。(打印房子/v_show/id_)
美国南加州大学Behrokh Khoshnevis教授预计，截至2050年，使用石灰、水泥为耗材的“3D打印房子”将实现，20小时内就能打印出一套房子，住5~10年都没有问题。
意大利设计师Marco Giubelli使用三维打印机，帮助客户打印出了一个90米长大坝的3D模型，展示大坝建成后的样子。
2011年，世界上首款应用3D打印技术的汽车“Urbee”在经过15年的艰苦研制后在加拿大亮相，这辆名为“Urbee”的汽车包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过大型3D打印设备生产。
2012年8月，世界上第一辆3D打印赛车“阿里翁”，在德国霍根海姆赛道完成测试，最高时速达141公里。从设计到打印，“阿里翁”车身的出炉仅用时3周，所使用的3D打印机，能打印最大尺寸达到210×68×80厘米的零部件。(打印赛车/v_show/id_)
威斯康星州工程师、业余枪械师迈克尔·格斯林克(Michael Guslick)日前使用Stratasys 3D打印机以及从网络上下载的设计图，成功打印出了AR-15步枪的下机匣，并把它变成了一支枪。迈克尔不是使用打印机来打印整只枪，步枪的其他部分，则是利用标准部件组装而成。迈克尔提供了一个早期步枪模型的图片，展示了一个打印的热塑下机匣，以及购买的金属上枪匣、枪管、枪柄和弹盒等。当然，迈克尔也没有制作弹药。但随着低端打印机可以打印金属和陶瓷材料，可能有一天，人们可以打印出一把完整的枪。
(打印步枪/v_show/id_)
一款枪械的设计蓝图，发布在网络上供人任意下载，你使用家庭自备的机器就可以把枪的所有零件制造出来——这是2012年8月在网络上发起的“维基武器”项目，发起者希望把制枪变成一种家庭作坊式的工作，而这一切都赖以一项名为“3D打印”的技术。
首款“3D打印小飞机”SULSA已于2011年在英国成功试飞。据悉，这架由英国南安普敦大学工程师制造的世界上第一架“3D打印”小型无人驾驶飞机，包括2米长的机翼、整体控制面和舱门均是打印而成，可以在几分钟内不使用任何工具就组装完毕。/v_show/id_tp:///v_show/id_
美国《福布斯》杂志报道称，空客公司的机舱设计师近日宣称将从打印飞机的小部件开始，最终在2050年左右用3D打印机打印出整架飞机。今年年底A380客舱将首次使用3D打印机生产的行李架；预计2050年左右，空客将利用3D打印机造出整架飞机的所有零件。，
据称，其打印机的体型可与飞机库大小比肩，打印技术制造的飞机重量将比传统型减轻65%。几乎在同时，波音公司也宣告未来有能力利用3D打印技术，不使用任何金属即可打造一块完整的飞机机翼。
医疗行业也已利用3D打印机进行手术用骨骼部件的打印。据英国广播公司（BBC）网站2012年2月6日报道，2011年6月，荷兰一位颚骨感染的83岁老人成功安装3D打印机使用MRI数据打印的定制下巴植入物。比利时哈塞尔特大学宣布，比利时和荷兰的科学家利用三维（3D）打印技术制成了首个完整的钛基下颚，并成功将其移植给了一位83岁的老妇，这表明精准的3D打印技术可用于人体骨骼和器官的移植。科研人员通过核磁共振成像（MRI）获取了病患下颚的准确形状，并利用激光烧结3D打印机融化钛微粒，使其一层层融合，直至重塑出病患下颚的模型，却无需使用任何黏合剂。这种名为“附加生产”的技术利用高精度激光束，连续熔化很薄的钛金属粉末来制造器官。每层钛粉末都与上一层的截面黏合。1毫米厚度需要熔化33层钛金属粉末，而制造整个下颚则需要熔化数千层钛粉末。其外面也覆盖了与生物相容的陶瓷层，以便它附着于患者的面部。与传统的制造方法相比，3D打印技术使用的材料更少，生产时间也更短。此前最大规模的3D打印移植是2008年于芬兰实施的半个上颌骨移植，科学家通过将3D打印的钛微粒融入干细胞中，并植入病患的腹部才培养出了与生物兼容的组织。比利时3D打印公司Layerwise的总经理彼得・莫瑟里斯也表示，这仅仅是个开始，“附加生产”技术可使LayerWise生产出更复杂的、符合病人需求的器官或移植物，在未来应用于更广范围的移植手术，而不仅限于人类骨骼结构的移植。
视频:3D打印钛金属下颌骨首次植入人体
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打印人体器官
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德国夫琅禾费界面工程与生物工程研究所研究人员说，他们正在开发用立体打印机打印血管的新技术。利用3D打印和多光子聚合技术成功“打印”出了人造血管/v_show/id_
3D打印版的假肢已帮助3万名病人正常行走，1000万人正使用3D打印技术扫描患者耳朵轮廓后量身定做的助听器，牙医业扫描病患的每颗牙齿并使用3D打印机制造透明的隐性矫治牙箍。
实际应用中，3D打印机的耗材还并不是很丰富，但应用骨粉、细胞介质和生物墨水作为耗材的3D打印技术也已被研发出来，然而距离大规模的生产还有待时日。但这些耗材竟然可以“打印”出人体的骨骼、器官甚至是鲜肉，真真让人惊叹。“骨骼打印机”产生的人造
骨骼，除了精确仿真破损的骨骼区块，植入人体以后还能帮助受损的骨骼修补愈合，甚至能促使血管再生，作用类似桥梁。
3D打印做成的鲜肉特别有弹性，而且烹饪后肉质松散有嚼头，丝毫不逊于真正的肉，就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远，因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”，希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。
今年7月，英国《每日邮报》报道称，美国宾夕法尼亚大学宣布用改进的3D打印技术打印出了鲜肉，这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理，就连肉里的微细血管都能打印出来。
英国研究人员也研制出一种能打印塑料或金属材质物体的立体打印机。这种打印机可以安装在商店里，让顾客打印自己设计的首饰甚至衣服和鞋子。
法国学生卢克·富萨罗日前设计了一款高科技跑鞋。这款名为“为冠军设计”的跑鞋通过“附加制造技术”打造而成，材料主要是尼龙聚酰胺，重量只有96克，堪称全世界最轻的跑鞋。附加制造技术又称“3D立体打印技术”或者“激光快速成型技术”。
荷兰时尚设计师IrisvanHerpen发布了他用3D打印机制作的锦纶立体服装。
美国康奈尔大学研究人员研制出一种食物打印机，使用奶酪、巧克力、蛋糕糊等特殊“墨水”。可以制作出饼干、苹果派等多种食物。
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德国小提琴制作公司用3D打印技术制作出了一把斯特拉迪瓦里小提琴的复制品。
纽约一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。
美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。
日本一家公司推出了面向个人的“Baby复原服务”，只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像后，打印出一个肚子里的婴儿模型作为纪念。
四.国内现状
总体感觉：国内对此的科研水平一点不弱、有自己特点、不少地方甚至领先，但在 民用、工业用的 商用3D打印机产品的开发方面、3D打印的应用服务方面，即3D打印产业化方面较弱。参见下文。
4.1代表性的企业/高校和3D打印机产品
中国从1994年开始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机。
由亚洲制造业协会联合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟正式宣告成立：2012年10月15日下午，由亚洲制造业协会组织召开的中国3D打印技术研讨会在北京国际饭店举行，与会专家学者和企业家分别就“3D打印技术的现状与前景展望”、“3D打印技术与传统制造业结合”，“我国3D打印技术与国际差距”，“3D打印技术的技术障碍和应用”等议题展开深入研讨。
在研讨会上，通过了《中国3D打印技术产业联盟章程》，选举产生了组织机构，北京航空航天大学材料学院王华明教授被推举为首任理事长，华中科技大学史玉升教授被推举为第一副理事长，亚洲制造业协会CEO罗军，湖南华曙高科有限公司总裁许晓曙，南京紫金立德电子有限公司总裁连宁被推举为副理事长，清华大学颜永年教授被推举为首席顾问，武汉滨湖机电科技公司、中航激光公司、无锡飞而康快速制造公司，杭州铭展网络公司、昆山永年先进制造公司、以色列objet公司被推举为创始会员。
与会专家一致认为，3D打印技术作为制造业领域的一次重大技术革命，已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造，是传统制造技术与新材料的完美结合。当前，我国在3D打印技术的核心领域已经与美国3D公司，以色列objet公司等国际巨头基本处于同一水平。但是，在材料和软件开发，装备等方面，还有一定的差距。
据了解，国内快速成型系统的科研团队主要包括清华大学颜永年团队、华中科技大学史玉升研究团队、西安交通大学卢秉恒团队，及北京航空航天大学王华明团队等。
北京航空航天大学材料学院王华明教授是国内激光成型技术的领军人物。王华明教授：航空材料与结构研究部“首席科学家”，国内激光制造的学术带头人，“北航团队”领头人，在钛合金结构激光快速成型工艺、成套工艺装备及工程化的研究方面有十多年的研究经验(搞了十多年了哦)。从媒体报道及学术文章看，王教授提出“激光熔覆多元多相过渡金属硅化物高温耐磨耐蚀多功能涂层材料”研究新领域，研制出迄今世界最大、拥有核心关键技术的飞机大型整体钛合金主承力结构件激光快速成形工程化成套装备，制造出中国最大的大型整体钛合金飞机主承力结构件，并通过装机评审。我国成为目前世界上唯一掌握飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家。王教授论文主要集中在激光加工航空部件领域，研究主要集中在工艺和材料上（目前研究方向为“定向生长柱晶钛合金激光区域约束熔铸冶金材料制备与发动机叶片等复杂零件激光直接成型新技术”等。但由于技术的相通性，其成果也可以应用于其它大型金属结构件）。在该领域的研究领先全球，具备产业化基础。
北航与沈飞601所研制出全世界最大的激光成型钛合金主承力结构件：/s/blog_
在解决激光成形过程中零件严重“变形开裂”和内部缺陷和内部组织”控制等长期制约该技术发展的重大“瓶颈难题”上,除北京航空航天大学取得了可喜突破外,国内外迄今一直未能取得实质性进展,致使目前大型金属构件激光快速成形技术研究在国际上落入“低潮”,国际上大部分从事激光快速成形技术研究的单位大多转向零件“激光修复”领域。
2012年8月25日，南风股份公告决定投资“重型金属构件电熔精密成型技术产业化项目”。 据披露，这种技术广义的说法就是国际上流行的3D打印技术，以金属粉末、丝材为原料，通过高能束熔化沉积“直接生长”，从CAD模型完成高性能重大型金属构件成型。项目总投资为1.7亿元，内容包括重型金属构件电熔精密成型技术的研发、工程化装备的研制以及产业化的实施，应用前景在核电、火电、水电、冶金、化工、船舶等行业高端重型装备制造等领域。所需资金由控股51%的子公司南方风机研究所自筹。而南方风机研究所的二股东、持股31%的王华明可谓该3D打印领域国内最权威的专家之一，王华明现任北京航空航天大学材料科学与工程学院教授、博士生导师、“北京市大型关键金属构件激光直接制造工程技术研究中心”主任、“大型整体金属构件激光直接制造教育部工程研究中心”主任。
问：公司投资的3D打印项目市场前景怎样？
南风公司：这个项目严格意义来说不算是“3D打印”，3D打印是指针对微型产品，我们
则是针对重型金属构件，应用领域不同，这个不能混为一谈。（注：这只是南风公司的观点）
问：出过样品吗？
南风公司：已经有一些核电方面的样件做出来了。
在南风股份之前，中航重机也瞄上了王华明研究团队。在2011年7月，中航重机加上中航（沈阳）高新科技有限公司、中航投资控股有限公司（现ST航投）、北京工业发展投资管理有限公司、北京北航资产经营有限公司、王华明及其研发团队等6家合资创办中航激光(“中航天地激光科技有限公司”)，注册资本1亿元，中航重机持股20%。中航激光正在实施“大型钛合金结构件激光快速成型技术”产业化。为激光快速成型技术的产业化搭建了平台。中航激光主要发展激光快速成型技术，以钛合金等金属粉末为原料，通过激光熔化逐层沉积（“生长制造”），直接由零件CAD模型一步完成高性能大型整体结构件的成型("近净成形")。激光快速成形技术，通过"技术创新"，摆脱对传统大型锻造等重型高端装备的依赖，为我国大型整体钛合金结构件等高端装备零部件的"制造技术瓶颈"提供了一条新的技术途径，在航空、航天、船舶、核能等高端装备制造以及高端民品零部件加工等领域具有应用价值和较为广阔的应用。中航激光的激光快速成型技术具有成本低、制造周期短、零件材料利用率高等特点，居于世界领先地位。
上面提到的王华明，与南方风机研究所股东王华明为同一人。也就是说，中航重机与南风股份的技术靠山，都是北航。中航重机与北航合作发明了钛合金大型结构件激光快速成型新工艺，研制出具有一系列 “原创”核心关键技术、迄今世界最大的大型钛合金结构件。2009年10月，北航与上海飞机设计研究所用时不到两个月，实现了我国首架大型客机C919机头工程样件Ti-6Al-4V钛合金主风档窗框大型复杂结构件的激光成型制造、热处理、数控加工和交付应用，同时也是世界上首次实现激光成型钛合金构件在民用客机研制上的应用。
问：中航激光如今业务怎样？
中航激光公司：已经在做一些钛合金、高温合金产品，现在做的都还是军用品。
问：以后打算怎么发展？
中航激光公司：打算立足航空，然后向其他方向拓展，但没必要向下延展，我们做的都是高端产品。
银邦股份亦是同样在借力的淘金者。2012年8月15日，银邦股份与无锡安迪利捷贸易有限公司签订框架协议，合资成立飞而康快速制造科技有限责任公司，新公司主营业务暂定为高密度、高精度粉末冶金零件、各类新材料与复杂部件的研发、生产、销售。其中主营业务中有部分产品涉及激光快速成型技术，该技术是金属3D打印技术中的一种。将利用3D打印技术之一的激光快速成型技术，生产高密度、高精度粉末冶金零件以及医疗器械零部件等产品。资料显示，银邦股份的合作伙伴无锡安迪利捷贸易有限公司的实际控制人为吴鑫华，现任英国伯明翰大学多学科研究中心教授、先进材料设计和加工研究室主任以及英国材料协会院士。
问：3D打印生产所需的3D打印机设备从何而来？金属粉末原料是公司自己生产的产品吗？
公司：我们的生产设备是从欧洲进口的，生产所需的金属粉末原料暂时也是从国外进口的。未来公司将自己进行金属粉末的生产。
NBD：既然生产设备是公司进口的，如果其他公司进口同样的设备，是不是也能生产出与公司相类似的产品？
公司：不可否认，生产设备是非常关键的，但并不是说有设备就能轻易生产出合格的产品，还涉及一系列关键的技术和工艺参数，这些对最终成品的性能有重要影响。
华中科技大学史玉升研究团队正力图通过武汉滨湖机电技术产业有限公司使研究成果商业化，滨湖机电的股东中就有资本市场声名显赫的深圳创新投资集团。
在经过近20年的研发，国内的3D打印设备也在不断取得突破，华中科技大学材料学院副院长史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”（基于粉末床的激光烧结快速制造装备），是目前世界上最大成形空间的快速制造装备，远远超过国外同类装备水平，并因此获得2011年国家技术发明二等奖。
据了解，从1991年开始，华中科技大学研究团队开始快速制造技术研发工作(研发了20年哦)，2002年开发出工作面为0．5米×0．5米的装备，超过了当时代表国际最先进水平的美国3D系统公司；2005年研制出了工作面达1米×1米的装备，远远超过国外同类装备。随后，史玉升研究团队在“大工作面粉床预热温度场均匀控制装置及方法”和“高强度大型激光烧结制件的粉末材料制备及成形工艺”等影响大型复杂制件整体成形的关键技术方面取得了突破，研制成功工业级的1．2米×1．2米快速制造装备，这是世界上最大成形空间的此类装备，超过德国EOS公司最大成形空间0．73米×0．38米和美国3D系统公司0．55米×0．55米的同类产品，使我国在快速制造领域达到世界领先水平。
这项技术与装备的研发解决了新产品开发周期长、成本高、市场响应慢、柔性化差等问题，尤其适合动力装备、航空航天、汽车等高端产品上关键零部件的制造。如空心涡轮叶片、涡轮盘、发动机排气管、发动机缸体和缸盖，企业一旦拥有此技术，其产品更新换代能力明显改善，竞争力可以显著提高。史玉升教授研究团队的重要骨干黄智告诉记者，广西玉柴机器股份有限公司运用该技术生产六缸发动机缸盖，一个星期内可以整体成形出四气门六缸发动机缸盖砂芯。而采用传统的砂型铸造试制方法，仅工装模具的设计制造周期通常需要5个月左右。
(插入一句点评：为何上面标黑的字里面 频频出现 所谓的在“高端”领域具有应用价值呢，请继续往下阅读，原因请参见第七节里的内容)
据悉，已有200多家国内外用户购买和使用这项技术及装备，为我国关键行业核心产品的快速自主开发提供了有力手段。我国一些铸造企业应用该技术后，将复杂铸件的交货期由传统的3个月左右缩短到10天左右，我国发动机制造商将大型六缸柴油发动机的缸盖砂芯研制周期由传统方法的5个月左右缩短至一周左右。2010年该技术被欧洲空客公司（Airbus）等单位选中，联合承担了欧盟框架七项目，用于辅助航空航天大型钛合金整体结构件的快速制造。
华中科技大学材料学院副院长、快速制造中心主任史玉升教授表示，开发大成形空间的激光快速制造技术与装备是国际先进制造领域的一个竞争方向，也是决定快速制造技术走向工业化应用的难点之一。这种基于粉末床的激光烧结“立体打印”技术，获得了2011年国家技术发明二等奖，1.2米×1.2米工作面的世界最大“立体打印机”入选两院院士评选的2011年中国十大科技进展。
快速制造中心引进机械、信息、光学、计算机、自动控制、力学、新型材料等领域的人才，开展交叉学科研究。20年来，快速制造中心已从最早的不到10人，发展到100多人，
成为目前华中科技大学最大的研发团队之一，人员构成涉及多个学科。(点评：人员规模不小啊，多学科交叉研究)
近来，快速制造中心主攻生物制造的博士生张升十分忙碌。多家医院希望与他展开合作，利用相关技术来制作牙齿。这不但可以降低传统造牙的成本，还可以一对一地订制假牙齿。浙江某饰品公司的负责人也专程前往该中心，希望能得到技术支持。
3D打印尚未形成商用：
在今年7月17日富士康的技术发表大会上，华中数控受邀参加，当时展出的产品就提到3D打印设备。华中数控也被资金搞成3D打印概念股并不奇怪，因为公司实际控制人华中科技大学在从事3D打印的研究，并且已经有所成就。
华中科技大学于1991年成立快速制造中心；1998年史玉升教授进入该中心工作，开始负责如何用各种粉末材料快速造出各种任意复杂结构的零部件；近1年研发后，史玉升教授带领团队造出了一个计算机鼠标。而如今，史玉升带领团队已造出1.2米×1.2米工作面、基于粉末床的激光快速制造装备。
问：公司给富士通提供什么3D打印设备？
华中数控公司：我们只是参加了一个展会，没有提供过设备。
问：公司是否有3D打印业务？
华中数控公司：我们主营是数控，3D打印这块在跟华中科技大学数控工程中心合作研发，但目前还没有形成商用，处于研发阶段。
上海交大（上海交通大学机械与动力工程学院）3D打印实验室，打印材料是PSB塑料、液态光敏树脂，打印头骨模型。上海交通大学机械与动力工程学院、数字医学教育部工程研究中心副主任王成焘教授、袁建兵。王成焘认为，自己在骨科的研发已基本成熟，如今，他们计划开拓新的领域：组织、器官。国外的一些科研团队、IT企业已成功实现了器官在计算机的三维重建、手术设计等。要3D打印组织、器官，软件的开发是基础工程。
承担为宇航员量身打造“赋型缓冲减振坐垫”任务的天津大学快速成型中心。首位女航天员与另外两位男航天员的座垫由天津大学快速成型中心承担研制。天津大学快速成形中心主任崔国起。
西安交大扬州科技园的“西安交大国家快速成型分中心” (使用光敏树脂)。
国产激光3D打印机在湖南下线并出口美国 (注：这个打印材料是尼龙的)
(2012-09-29)日前，一台国产选择性激光尼龙烧结设备在湖南长沙下线并首次出口美国，标志着我国在这项尖端装备制造领域取得了重大技术突破。
在湖南长沙高新技术产业开发区湖南华曙高科技有限责任公司（下称华曙高科）的生产车间，中国工程院院士、中国科学技术协会副主席黄伯云一行见证了选择性激光尼龙烧结设备的运行情况，专家们对激光烧结作用下白色“PA”尼龙粉末逐渐凝结成工业零部件的过程赞叹不已。据华曙高科的技术人员介绍，这种被俗称为“激光3D打印机”的装备只要通过电脑输入设计产品的3D数据，就能运用激光添加层烧结技术，“打印”出设计者想要得到
的任何复杂形状的零部件。与模具制造等传统工艺相比，“激光3D打印机”制造的同类产品可实现重量减轻65%、节约材料90%。目前，全世界只有极少数国家能制造这种设备。
据了解，“3D打印”目前主要用于制造精密而复杂的工业零部件，未来有望成为无所不能的“万能制造机”。黄伯云院士认为，“激光3D打印机”在航空航天、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。
2012年10月28日，科交会主场增量制造产业高端论坛暨激光烧结装备发布会上，湖南华曙高科有限责任公司展示了其自主研发的国内首台高性能3D激光烧结机。
第三次工业革命是以数字化制造及新材料、新能源应用为代表的科技领域的又一次重大飞跃，3D增量制造技术是数字化制造的重要标志，选择性激光烧结技术被公认为3D增量制造技术的最佳途径。
黄伯云、卢秉恒、徐僖3位院士在会上共同分享3D激光烧结机带来的新思想、技术和市场，探讨增量制造产业的未来发展，探寻如何在第三次工业革命中实现“中国制造”向“中国创造”的深刻转型。
会上，华曙高科与全球知名激光烧结粉末材料销售商美国3D林克公司就激光烧结材料应用开发项目签订合作协议，拟利用国产高分子材料母材及加工设备条件，在粉末材料配方、粉末粒径优化方法、新型热处理工艺以及粉末材料成型工艺等方面采取自主创新技术，开发高性能激光烧结粉末材料，并应用到国内外各领域产品的激光烧结制造中。
相关上市企业：
技术领域 相应的上市公司
关键技术（激光技术、光韵达、大族激光、苏大维格、福晶科技等
纳米技术）
技术设备
打印材料
技术应用
银邦股份（引进）、华中数控（攻关）、南风股份等
宏昌电子
中航精机、中航重机等
南风股份：
8月25日公告子公司南方风机研究所将投资“重型金属构件电熔精密成型技术项目”，总投资1.68亿元(投资是上亿的哦)，南方风机研究所投资的项目就是国际上流行的3D打印技术。
银邦股份：
8月15日公告与无锡安迪利捷贸易有限公司共同出资设立飞而康快速制造科技有限责任公司，新设立公司主营业务暂定为高密度、高精度粉末冶金零件、各类新材料与复杂部件
的研发、生产、销售，其中主营业务中有部分产品涉及激光快速成型技术。该技术是金属3D打印技术中的一种。
大族激光：
公司以激光标记、焊接、切割设备起家,并依托光机电一体化的设备研发平台,成功拓展热点行业专用设备，涵盖行业包括LED、光伏、PCB和激光制版印刷行业。
中航重机：
去年拟与另7家公司共同投资成立中航激光成形制造有限公司，中航激光注册资本1亿元，其中公司出资2000万元(投资是上千万的哦)。中航激光是国内唯一生产激光喷粉成型设备的公司，而且已经实现收入。
华中数控：
华中科技大学教授史玉升团队在国内的3D打印机研发方面，处于领先地位；作为华中科技大学控股的上市公司，已经与学校的相关研究机构展开3D打印设备的合作开发。
苏大维格：
国内少数既从事装备制造又从事产品生产的微纳光学制造企业之一。宽幅高品质数码激光模压全息原版、大幅面激光定位图像转移材料SVG-tf01、公共安全证卡防伪材料获得过国家重点新产品认定；数码激光立体(全息)照排系统、宽幅定位激光转移材料、宽幅激光高速直写设备、公共安全防伪材料获得江苏省高新技术产品认定。
光韵达：
精密激光制造和服务提供商，在国内激光模板产品与柔性线路板激光成型服务占据一定位置。
宏昌电子：
3D打印机使用液态环氧树脂，通过激光使树脂硬化成形，是3D打印的主要材料。
东睦股份：
公司是目前国内最大的粉末冶金机械零件制造企业之一，“国家重点高新企业”，是第一家在国内上市的外资控股公司，主营产品为粉末冶金制品。东睦股份为粉末冶金龙头。
跟风的激光类：
华工科技、金运激光、福晶科技、大恒科技。
五.相关技术/难点
下面例举一些目前查阅到的与金属3D激光打印有关的 核心/关键 的 技术/难点(因尚未深入探究，肯定不全）：
大功率光纤激光器。
相关的各种软件的开发是基础工程；而软件的开发中又涉及很多算法（例如 三维激光振镜扫描系统：综合 振镜运动控制、电机运动控制、激光及其能量控制。几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和
对超大模型的自动分段等方面）
粉末处理系统，需要有专门的软件来告诉打印机如何铺设材料的连续层。
粉末床预热温度场均匀控制装置及方法。—— 再补充一点：用激光烧结前，需要将粉末床温度预先提升到800度左右，这个温度下，常用的一般的元器件都受不了了——这也是个难点。
激光烧结金属粉末成型机理。
各种金属材料最佳烧结参数。
专用的快速成型粉末材料的制备及成形工艺。
生产设备(指3D打印机)非常关键，但并不是说有了设备就能轻易生产出合格的产品，还涉及一系列关键的技术和工艺参数，这些对最终成品的质量、性能有非常重要影响。
激光成形过程中零件严重翘曲变形与开裂的控制和预防。
凝固组织内部缺陷和内部组织质量控制，及其无损检验关键技术。
凝固组织“力学性能”优化，凝固晶粒尺寸、晶粒形态和晶体取向的控制。
(后期)热处理工艺。
激光快速成形工艺规范和配套应用技术标准。
(点评：看来，3D打印遇到的技术问题远非仅仅打印机硬件技术本身哦)
六.应用领域/发展趋势
6.1革命(?)
设计制造一体化一直来说是现在的一个难点，计算机辅助工艺（CAPP）在现阶段由于还无法与CAD、CAM 完全的无缝对接，这也是制约制造业信息化一直以来的难点之一，而快速成型技术集成CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术，使得设计制造一体化的概念完美实现。
这种数字化制造最具标志性的新生产工具是“3D打印机”，这种模式将会取代传统的车、钳、铇、铣，颠覆性地改变制造业的生产方式。它无需用传统的流水线大规模生产，只要通过电脑给出一个设计，3D打印机就可以按照指令“印”出产品来。这一革命将使生产走出大批量制造的时代，取而代之的是小规模地生产少量但多样化的产品。这场新工业革命有两大特点。一是直接从事生产的劳动力会不断地快速下降，劳动力成本占总成本的比例会越来越小。二是新生产工艺能满足个性化、定制化的各种需求，要求生产者要贴近消费者与消费市场。这两大特点都会使传统的，以廉价劳动力取胜的制造业发生根本性变化。一种可能的趋势是，过去为追逐低劳动力成本转移到发展中国家的资本，会很快移回到发达国家中去。传统工厂需要大面积的车间，大量的工人，可未来，这些也许会被十几台3D打印机和几名工人代替。一些专家乐观表示，随着3D打印技术的普及，有望缓解制造业用工荒的难题，甚至中国、印度等国所拥有的低成本劳动优势也会随之减弱。
在快速成型技术的支持下，国外机电产品已实现三个星期完成设计、三个月上市、市场寿命为三年，而我国机电产品的平均开发周期为12-24个月。
《经济学人》杂志认为，3D打印这种全新的生产工艺，以及在线制造协作服务的普及，使
得生产方式像轮子一样兜了个圈又回到了原点，从大规模生产转到更加个性化的生产定制方式。“这种新型的生产方式是“社会化制造”，当它得到广泛运用，每个人都可以是一家工厂。”
随着制造业从社会化、大批量、同质化转向个性化、小批量、多品种，未来3D打印、快速制造这种全新的数字化生产方式，将成为产品制造的主流形式，预期在2030年将会有80%的零部件能够通过AM的工艺实现制造，新的材料研制应该与AM技术相结合，尤其是适合3D打印形式的复合型材料的研究开发前景看好。
拥有全球两家3D打印机制造巨头的美国正在加快对3D技术的研发投入。2012年8月，美国政府宣布将在俄亥俄州建立一所由政府部门和私营部门共同出资8500万美元的制造业创新研究所，专业研发3D打印技术。有业内人士预计，到2020年之前，3D打印机将可以从事小规模生产，制造过去的劳动密集型工艺品和商品。
6.2应用领域
到目前为止，各类3D 打印机设备上所使用的材料种类有很多，树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末。从产品设计到模具设计与制造，材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等等都逐渐的使用3D打印机技术，使得3D打印机技术有着广阔的前景。3D打印技术已在工业造型、产品设计（实物模型/样件）、机械制造、模具制造、航空航天(风洞用实体模型)、军事、建筑设计、影视、家电(开发新产品)、轻工、医学(人体器官模型、骨骼)、艺术创作、考古/文物复制、数字雕刻、首饰等领域都得到了较为广泛的应用。
6.3打印机价格
目前，3D打印机的发展在走两条完全不同的路，一条是面向工业和行业应用，成为彻底的工业生产工具，另一个方向则是3D打印的个人桌面化，为极客们的创意提供变现的可能。工业级3D打印机较为昂贵，价格从1.5万美元到100多万美元不等，主要用在高端产品设计或者研究领域。在打印的精细程度以及打印材料的广泛程度上，工业级3D打印机远超个人桌面级机器，当然，价格也在另一个层级上。伴随一些3D打印商纷纷将目标客户拓展至个人，低价策略也成为了一种趋势。比如3DSYSTEM公司的竞争对手STRATASYS，就推出了适合个人的MOJO3D打印机 （售价9900美元)。该机型不依靠激光作为成型能源，可以将各种丝材加热溶化成型。
问：为什么3D 打印机有几千块的也有几十万的？
答：3D 打印机产品针对的市场不同分为个人级、专业级、生产级，结构和采用技术、
耗材各不相同，所以价格差距很大。
廉价激光3D打印机Form1问世 售价15747元(2012年10月08日):
之前售价2300美元(约合人民币14492元)的3D打印机现在看来已经没什么特别的了，而且价格也已降到350美元(约合人民币2205元)。近日由麻省理工学院的一群校友创办的Farmlabs公司成功低成本打造了一款利用立体平版印刷技术(SLA)运行的3D打印机。根据官方介绍，Form1所使用的激光发生器与普通蓝光驱动器中的激光头规格一致。据了解，目前市面上销
售的这些家用3D打印机都是采用将ABS塑胶融化然后压缩成细带状进行打印的技术，而Form
1采用的更加先进的SLA立体雕刻工艺(该工艺也被称为“光敏树脂选择性固化”技术)，使用激光将液态树脂加工成微型的层状，这项技术的最大特点就在于其拥有更高的打印精度。不过，此类3D打印机打印耗材的价格上仍然太显高端。研究小组的成员强调称，未来Form 1确实能够为用户带来更加优秀的3D打印体验，但用户也将为此承担150美元/升的打印基料开支。据悉，Form1的单层打印厚度仅为25微米，比MakerBot的新Replicator 2打印机的100微米要薄75%，因为精度的原因，Form1比其他产品的构建体积要更小，构建体积最大为125 x
125 x 165mm。该公司正在全力推进Form1产品，以替代其他廉价的3D打印机。目前，在Kickstarter网站上此款产品售价为2499美元(约合人民币15747元)。
1999 年 3D Systems 的 SLA 7000 要价 80 万美元，而公司今年年初推出的 Cube 要价仅
1299 美元。最近创立的 Soldoodle 所生产的 3D 打印机仅 499 美元（Basic 版）。而在
Kickstarter 上，出现了售价仅为 300 美元的 3D 打印机 Makibox。
6.4打印服务
当前，消费者不一定会购置一台价格和性能都有待改善的3D打印机，用户不一定对打印所需的3D绘图软件、打印需设置的工艺参数了若指掌，但他们对个性化产品的追求欲是存在的。因此当我们看到，在工业级和个人桌面级3D打印机市场之外，3D打印服务社区Shapeways
2011年已经代为打印超过75万份个人作品时，完全可以想象——不管是你的个性手机外壳，还是你和爱人拥有的戒指，未来它们都将可能是3D打印而成。
国外3D打印服务公司例子报道：GPI公司完成了金属3D打印机，激光金属粉末烧结(DMLS)设备 EOSINT M280的安装。升级前GPI公司采用EOSINT M270制造金属组件。相比传统的CNC数控加工方式，激光金属粉末烧结（DMLS）模式在制造复杂组件方面具有更多的优势。DMLS最大的应用之一是可设计异型冷却水路(Conformal Cooling Channel)，达到最佳冷却效果，减少注入成型时间即交货时间并降低成本。DMLS采用的是纯金属烧结，GPI模型公司可提供的材料包括钴铬合金，不锈钢，工业钢，青铜合金，钛合金，镍铝合金。粉末平均粒径可低至20μm。高品质，精密，清洁的模型可在数小时内制作完成并在几天内运达客户。GPI模型公司的其他服务包括光固化（SLA），选择性激光烧结（SLS），三维打印（3DP），熔融沉积成型（FDM），室温硫化（RTV），熔模精密铸造，模具，数控加工，整理和绘画，激光扫描及包装服务。
3D打印机商机催生了网络设计平台。3D Systems就经营一家名为的设计平台，其工作原理类似苹果的iTunes和谷歌的Android应用商店。3D打印机拥有者可以下载任何设计模型，打印自己心仪的物品。
位居杭州下沙工业区的杭州先临三维科技股份有限公司()号称是国内综合实力最强的3D打印公司，可以向客户提供快速三维扫描、快速制造、快速模具、三维测绘等服务。作为德国EOS公司在中国大陆地区唯一的授权经销商，以及国内3D打印技术种类最齐全的设备及服务提供商，先临三维致力于为中国的制造业、医疗、教育、文创等领域的客户提供全面、完整、创新的三维数字技术解决方案。目前，先临三维拥有十几个型号的3D打印机，掌握六种生产工艺。先临三维的现有设备主要来自欧美等国制造。一台从德国EOS公司引进的设备(EOS M280金属3D打印机)售价近400万元人民币，它是基于高
性能材料(塑料与金属)的高端3D打印机。
业内人士介绍，和美国相比，中国缺少DIY和创意设计的习惯，所以3D打印机的最大优势往往得不到发挥，要成为主流的生产制造技术还需要时间。此外，国外3D打印机售价过高，而且有些限制出口，国产3D打印机在精度、速度和打印的尺寸上还无法满足商用的需求，在几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和对超大模型的自动分段等方面还需要进一步提升。
6.5全球销售额预测
科技行业独立咨询公司Wohlers Associates已连续追踪3D打印行业17年，2012年的分析报告显示，2011年全球3D打印产品和服务的销售额达到17亿美元(不过这一数字仅占全球制造市场的0.02%)，而其中打印最终成品占到近四分之一，是2007年的两倍。预计2012年将增长25%至21.4亿美元，预计2015年，3D打印行业销售额将增加至37亿美元，到2019年，该行业的收入将达69亿美元，其中成品生产预计将占80%。尽管种种迹象显示数字化制造业时代正在慢慢临近，但对于再度被市场热炒的3D打印机而言，距离工业规模应用甚至飞入寻常百姓家，还有一段路要走。
(点评：2011年17亿美元，2019年69亿美元，9年里增长的速度/额度还真不算快/大，这是革命吗？)
七.目前的推广/应用的局限处/瓶颈
3D打印技术虽然已有近20年的发展历程，但要真的走入社会大众之中，成为主流的生产制造技术，目前仍存在推广/普及/应用的局限处/瓶颈/障碍：
7.1成本（耗材的价格）
广东某券商分析师告诉《每日经济新闻》记者，3D打印技术在海外已经出现了20余年，但市场规模并没有想象那么大，主要原因还是技术分散，有熔积成型，也有激光烧结，而且市场有不同细分，3D打印行业还没有普适性的、也就是万能的通用技术，推广上自然就有难度。上述分析师认为，该技术并不像智能手机一样，市场可以迅速开拓。“目前该技术做做样品和教学还可以，但需要指出的是，这些应用都是不计成本的。可能以后这个行业会发展成像惠普打印机一样，设备很便宜，赚取耗材的钱。
3D打印技术难点主要在于硬件，最典型的就是打印材料。目前，不同品牌的3D打印机能支持不同的材料，树脂、尼龙、石膏、塑料使用较为普遍，随着业界研发的进步，支持钛、不锈钢或铝、铁金属材料的打印机也已经出现。不过，大多数个人桌面级3D打印机只能使用易加工、便于回收的塑料，其他只限于工业级3D打印机使用。对于工业级打印机来说，所用材料既要满足打印精细度，还要满足强度，这类材料的研发成本至少是千万元级别。
据统计，目前已经研究出可以使用在3D打印机上的材料约有14种，在此基础上又可混搭出107种。这些材料多为粉末或者黏稠的液体，从价格上来看，便宜的几百块一公斤，最贵
的一公斤则要4万元以上。
耗材的缺乏，也直接关系到3D打印的价格。黄智拿着一件3D打印品对证券时报记者说，“这是一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元，所以3D打印样品至少要卖2万元。但是，如果采用传统的工艺去工厂开模打样，几千元就可以做到。”直接面向市场的先临三维对耗材难题感受最深。因为价格的问题，他们很多客户往往望而止步，除非在需求紧急的情况下。否则，客户们还是通过传统的方式。
“基于激光或其他光源的成型技术因设备造价和制作模型成本高昂，因而只在一些特殊领域有所应用。”
在某些情况下，3D打印产品最终耗费的成本和零售店产品的价格差不多，3D打印不具备规模经济的优势，价格方面的优势尚不明显。所以对于大多数产品来说，不管你是打印1件还是100件，价格都相差无几。
7.2打印材料（耗材）的多样性/可用性
耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。目前，3D打印的耗材非常有限，现有的市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车，光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件，这恰恰是3D打印的软肋。
最大的挑战在于3D打印材料的可用性。Shapeways表示他们正在努力为用户提供更多的3D打印材质，如蜡，钛、金等高端金属，可以的话，甚至是木材也在考虑范围之列。另外，Xerox PARC的研究人员正在致力于可打印电子产品的研究，如随机存储器，传感器以及晶体管等。
7.3打印的精度
成型精度和质量问题，也在困扰先临三维。他们称，由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。
材料越细，每一层就更薄，做出来的东西精度就越高。就现有的个人桌面级3D打印机而言，打印的每层材料厚度最低为0.1毫米。虽然做小玩具、模型绰绰有余，但生成的实物从精度到复杂度都不够理想，甚至比普通的注塑成型产品还粗糙。对于这样一类个人桌面级打印机，显然其目标用户还停留于设计爱好者层面，难以覆盖至更多的人群。
7.4打印的速度
现阶段，3D打印机无法作为大规模生产的手段，只能作用于原型开发或者单件制造。在生产效率上，3D打印技术虽发端于“快速成型”，耗时还是得以小时来计，尚难满足批量生产的要求。无论是性能虽好但价格高昂的工业级3D打印机，还是性价与之对立的个人桌面级打印机，要真正革传统工业的命，都距“神器”目标尚远。
7.5成品力学性能
3D打印出来的成品的力学性能，如强度、构件疲劳、断裂韧性等主要力学性能，与铸件、锻件相比，往往不如。
以Stratasys公司3D打印车为例，车子固然能“打印”出来了，但是否能在路上顺利跑起来?使用寿命又有多长?从现有的技术来看，恐怕有点够呛：由于采用层层叠加的增材制造工艺，层和层之间的粘结再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美，这意味着在一定外力条件下，“打印”的部件很可能会散架。
7.6用户对3D绘图软件/CAD软件的掌握
3D打印机并非问题所在。在开始生产前，还需要生产物体的计算机辅助设计(CAD)文件，以及专门软件来告诉打印机如何铺设材料的连续层。工人需要使用CAD软件在计算机上面进行设计，或者在开源文档库中下载标准物体的文件。
3D打印技术需要依靠数字模型来进行生产，但是对普通用户来说学会使用CAD工具还是有一定难度的。
7.7知识产权的保护
3D打印技术的意义不仅在于改变资本和工作的分配模式，而且也在于它能改变知识产权的规则。该技术的出现使制造业的成功不再取决于生产规模，而取决于创意。然而，单靠创意也是很危险的，模仿者和创新者都能轻而易举地在市场上快速推出新产品。因此，竞争优势可能将前所未有地变得比以前更短。一旦物品能用数字文件来描述，它们就会变得很容易复制和传播。现如今看似与此无关的实体物品一旦被数字化，就极有可能像当初的音乐领域一样面临盗版的威胁。
小结语:
“新买了一台RepRap(注：DIY3D打印机)，参数调节好了，感觉还不错！加工优点就是一次成型，干净无切屑，包括中空、倒钩甚至螺纹在内的复杂结构都可以做出来，但缺点是精度不太高，再调节一下会更好……”在国内某知名的综合模型论坛上，一位网友兴奋地发布了自己购买家用3D打印机后的体验帖。由于不需要繁复的组装流程，3D打印技术对每一个模型发烧友来说都是令人兴奋的。然而，要普通消费者中推广3D打印技术却并不容易。首先，并
非所有人都精通3D绘图软件，目前恐怕更多需要求助于专业的3D打印公司。此外，现有的可打印原料较少也是一大瓶颈。此外，3D打印价格昂贵也是制约其发展的重要原因之一。
目前3D打印技术仅可在形状、颜色、材质方面具备创造自由度，但离功能实现还有很多细节需研究。现有3D打印技术成熟度低，不利于规模应用。
问：3D 打印机是万能的吗？
答：至少目前3D 打印机并不是万能的，它的生产制品受到原料耗材的制约，如果材料学有突破的话它会更加完美。
问：3D 打印机会取代传统制造吗？
答：目前看来还不会，它可以改变传统制作过程中某些环节，使其更高效更节省成本。
鲁君尚对记者称，3D打印技术的确可以改变产品的开发、生产，但赋予3D打印“第三次工业革命”有点言过其实。单件小批量、个性化、及网络社区化生产模式，决定了3D打印技术与传统的铸造建模技术，是一种相辅相成的关系。
0.02%，这是3D打印技术生产的商品占2011年全球制造业总产出的比重。3D打印虽然概念很美，但这个行业的发展还面临很多瓶颈，在国内外的应用还没有大规模铺开。
八.公开的资源/资料
8.1金属3D激光打印视频
视频:[3D打印机制造钛合金件]中国钛合金大型构件激光成型技术
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金属3D打印：
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EOS 视频:EOS激光金属粉末烧结系统
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8.2开源3D打印机
(注：这类打印机都是 个人/桌面/家用/DIY的打印机，采用的技术多用FDM，而非SLS，参见第二节中介绍。（(制造业从业人员对此有点小)失望了吧?)）
问：什么是开源3D 打印机？
答：开源是指某公司设计出一个产品，这个产品的核心技术对外免费开放，允许二次开发不存在技术专利。开源3D 打印机对这个行业的发展带来很大的帮助，通过爱好者对开源3D 打印机的DIY 研究，能使3D 打印机技术更成熟，设备成本更低。/129663/, /
开源硬件开发平台ARDUINO，开源桌面级3D打印机RepRap、MakerBot
工业用的3D打印系统价格从1.5万美元左右起，最贵的要100多万美元。但是，普通的桌面3D打印机并不像大家想象的那么昂贵，原因是它采用了开源硬件Arduino。Arduino由5个国际工程师研发，刚开始是为了促进意大利艾维里互动设计学院的发展，旨在帮助学生们实现把输入的数据原型输出。它包括一个简单易用的I/O电路板，以及一个基于Eclipse的软件开发环境，可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。因为Arduino让生产3D产品又快又便宜，所以整个制造过程被大大简化透明了。对整个3D打印产业来说，正是因为有了Arduino和其他尾随的开源技术，才变的更普遍、更廉价，要知道它的重组成本接近为零。我们在采访创业者金涛的过程中，也证实了廉价一说。从2010年底到现在，他已经卖出了150台桌面机，不仅包括代理的国外品牌，还有他们自己制造的机器。他在描述自己如何设计3D打印机的时候，提到“一个做结构设计的英国教授，在研发出3D打印机后，就把一些关键的技术在网站上公布，供爱好者使用，我就是根据这些开源的信息研发出自己的产品的。”第一代产品售价是4000元，只有一个喷头，只能打印一种材料；第二代产品正在内测中，安装有两个喷头，价格也不会过万。
要理解3D打印产业的迅猛发展，开源是极为关键的一环。借助于开源技术，3D打印技术变得更普遍、更廉价。2003年个人桌面级3D打印机出现时，售价高达25000美元，而现在开源桌面级3D打印机售价从500到1000美元不等。国内3D打印资深玩家直言，“整个DIY3D打印的圈子都是建立在开源的基础上的，我们之所以在这几年听说3D打印这个名词，也是拜开源所赐。”
开源软件的成功是互联网传奇之一，现在，开源硬件也登上了舞台。利用最初的开源硬件开发平台Arduino，最早的开源桌面级3D打印机RepRap——也就是“维基武器”项目中提到的打印机于2005年面世。由于硬件的制作、测试成本远比软件昂贵，开源模式应用于硬件难度要大得多。不过对于3D打印技术来说，它的优势在于——打印技术可以有效减少设计——原型——测试的周转时间和成本。像RepRap这样的3D打印机就可用于快速原型设备制作，在开源硬件的研发中发挥重要作用。RepRap——DIY 3D打印机，家用，精度不高，使用的材料是高性能复合材料(主要成分为石膏)，光敏树脂材料，ABS，Nylon。
开源3D打印机现已呈现百花齐放的势态。在3D打印界，个人桌面级打印机最早是由美国MakerBot公司正式商业化，其核心原理来源于前人研究结果，MakerBot公司制造出自己品牌的打印机后又将其硬件开源公开化。杭州铭展是中国第一家3D打印服务公司，创始人金涛介绍说，他们正是基于Makerbot的开源信息研发出自己的桌面级3D打印机产品。Makerbot开源3D打印机，打印演示：/v_show/id_,
/v_show/id_
大学毕业后，陶敏没有像大部分同学一样去找公司上班，而是回到浙江杭州，租用了一套房子，成立了自己的3D打印服务公司。如今，他已拥有了一支5~6人的小团队。经过两年摸索，他们的业务已不仅仅是开展打印服务，还卖起了3D打印机。
在3D打印界，个人级的打印机最早是由美国一家名为MakerBot的公司正式商业化。MakerBot公司在制造出自己品牌的打印机后，又将其硬件开源公开化，任何有需要的公司，都可以按此开源资料制作或批量生产自己品牌的3D打印机。
陶敏将MakerBot公司的最新款打印机买来，仔细琢磨，修改一些源代码，再加上一些技术改进后，推出了自己公司品牌的3D打印机。目前，他们的3D打印机已卖出了几十台，售价因打印机的性能而定，价格在几千元到上万元不等。
“自2009年6月成立以来，公司收入每年都在增加。成立当年，公司的收入为20万元，随后两年的收入分别为50万元和80万元，今年的营业收入应该在500万元左右。”陶敏说。
(点评：不错啊，5-6人的一支队伍，营业额能到500万。)
九.个人初步感觉/建议
这个东西(要搞金属3D激光打印机) 不是花几个月、几十万就能搞出 可商业(工业)应用级别的产品的，需有一支对此有多年经验积淀的多学科技术研发人员队伍、需要大的资金投入、需要数年开发时间周期(参考上面第四节中内容)。衡外情，量己力，建议个人或普通公司可以：
第一步 先搞 民用/个人用的 非激光的3D打印机，充分利用 开源的软硬件。—— 开发周期短（数月?）、投入少(数万即可)、不需太多需要自己去解决的难题，虽然每台售价小的多、但面向的客户基数大。—— 上面案例中有人已经在这么做了。
第二步 在吃透开源软硬件技术的基础上，看哪些技术可以用到研发金属3D激光打印机上的，再参考其他较成熟的激光机械构造（如激光焊接、激光打标、激光雕刻等类似机械）、和 参考商用量产的国外金属3D激光打印机(国内 商用的量产的金属3D激光打印机 目前尚未看到有相关的产品出来（但可能近几年里会出来，因国内应用在军事和航空航天的部件制造上已有此类机器) )，以补充开源软硬件技术上没有的部分，以期研制出样机。
（所需技术人员、资金投入、开发周期待定 —— 不会少）
(点评：3D打印涉及的问题远非仅仅打印机硬件本身，参见上面第五和第七节里列出的问题)
“国内目前3D打印还有待普及，一方面是 对应用于工业的高端型号 投入是比较大的，行业投资人比较慎重，处于观望状态，另一方面，应用普及也就是从最近才开始，用户缺乏对3D打印有一个深入的认识。” (点评：能让行业投资人比较慎重、处于观望，显然投入的数量级不会是几十万几百万的，应该在上千万上亿这个数量级)
十.附一些名词解释
10.1粉末冶金
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粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
生产过程
（1）生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入机油、橡胶或石蜡等增塑剂。
（2）压制成型。粉末在15-600MPa压力下，压成所需形状。[1]
（3）烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。
（4）后处理。一般情况下，烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。
粉末冶金研究先进设备-放电等离子烧结系统（SPS）
放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）是制备功能材料的一种全新技术
SPS技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结，因此在有的文献上也被称为等离子活化烧结或等离子辅助烧结（plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-assistedsintering-PAS）[1,2]。早在1930年，美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理，但是直到1965年，脉冲电流烧结技术才在美、日等国得到应用。日本获得了SPS技术的专利，但当时未能解决该技术存在的生产效率低等问题，因此SPS技术没有得到推广应用。 1988年日本研制出第一台工业型SPS装置，并在新材料研究领域内推广使用。1990年以后，日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品，具有10～100t 的烧结压力和脉冲电流5000～8000A。最近又研制出压力达500t，脉冲电流为25000A的大型SPS装置。由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点，近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统，并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。1998年瑞典购进SPS烧结系统，对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作[4]。 国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作[1,3]，引进了数台SPS烧结系统，主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料[5～8]。SPS作为一种材料制备的全新技术，已引起了国内外的广泛重视。
SPS的基础理论目前尚不完全清楚，需要进行大量实践与理论研究来完善，SPS需要增加设备的多功能性和脉冲电流的容量，以便做尺寸更大的产品；特别需要发展全自动化的SPS生产系统，以满足复杂形状、高性能的产品和三维梯度功能材料的生产需要[42]。 对实际生产来说，需要发展适合SPS技术的粉末材料，也需要研制比目前使用的模具材料（石墨）强度更高、重复使用率更好的新型模具材料，以提高模具的承载能力和降低模具费用。
在工艺方面，需要建立模具温度和工件实际温度的温差关系，以便更好的控制产品质量。在SPS产品的性能测试方面，需要建立与之相适应的标准和方法。
10.2掺镱光纤激光器
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光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。
稀土类掺杂光纤激光器。光纤的基质材料是玻璃，向光纤中掺杂稀土类元素离子使之激活，而制成光纤激光器。
高功率的光纤激光器内的活性包层光纤掺杂了铒/镱稀土元素，有一个宽且又平坦的光波吸收区(930-970nm),因此，泵浦二极管不需任何类型的波长稳定装置
2003年11月20日报道，上海科学家在激光领域取得新成果，成功开发出输出功率高达107W的光纤激光器。此激光器的全称为“高功率掺镱双包层光纤激光器”，与目前已有的激光器相比它的维护费用和功率消耗都要低得多，寿命是普通激光器的几十倍。该课题组的负责人之一楼祺洪研究员告诉记者，激光打印有着广泛的应用前景，与市民生活直接相关的如食品的生产日期、防伪标志等，若以激光打印代替现在的油墨打印清晰度高、永不褪色、难以仿冒、利于环保，具有国际流行的新趋势。上海科学家研制的光纤激光器使光纤激光输出功率又上升了一个新台阶，最大输出功率达107W，已经遥遥领先于全国同行。
2004年12月3日，烽火通信报道，继推出激光输出功率达100W以上的双包层掺镱光纤后，经过艰苦的攻关再创佳绩，将该类新型光纤的输出功率成功提高至440W，达到国际领先水平。
这是烽火通信在特种光纤领域迈出的重要一步，同时也是我国在高功率激光器用光纤领域的重大突破。掺镱双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型高功率激光器件，由于其具有光束质量好、效率高、易于散热和易于实现高功率等特点，近年来发展迅速，并已成为高精度激光加工、激光雷达系统、光通信及目标指示等领域中相干光源的重要候选者。双包层掺镱激光器的主要激光增益介质是双包层掺镱光纤，因此双包层掺镱光纤的性能直接决定了该类激光器的转换效率和输出功率。烽火通信作为国内唯一一家进行双包层掺镱光纤研究的单位，在成功推出输出功率达100W以上的完全可商用的双包层掺镱光纤产品后，又加大的研发力度，使得其输出功率实现440W以上，达到国际领先水平。
在产品技术方面，美国IPG公司异军突起，已开发出700W的掺镱双包层光纤激光器，并宣称将推出2000W的光纤激光器。
高功率,目前商用化的光纤激光器是六千瓦
光纤激光器在激光加工领域的范围和所需性能具体如下：软焊和烧结：50－500W；聚合物和复合材料切割：200W－1kW；去激活：300W－1kW；快速印刷和打印：20W－1kW；金属淬火和涂敷：2－20kW；玻璃和硅切割：500 W－2kW。
光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有其他激光器无可比拟的技术优越性。不过，我们认为，在短期内，光纤激光器将主要聚焦在高端用途上随光纤激光器的普及，成本的降低以及产能的提高，最终将可能会替代掉全球大部分高功率 CO2激光器和绝大部分YAG激光器。
10.3振镜技术
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振镜是一种优良的矢量扫描器件。它是一种特殊的摆动电机 ,基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩 ,但与旋转电机不同 ,其转子上通过机械纽簧或电子的方法加有复位力矩 ,
大小与转子偏离平衡位置的角度成正比 ,当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时 ,电磁力矩与回复力矩大小相等 ,故不能象普通电机一样旋转 ,只能偏转 ,偏转角与电流成正比 ,与电流计一样 ,故振镜又叫电流计扫描振镜(galvanomet ric scanner) 。
扫描振镜其专业名词叫做高速扫描振镜Galvo scanning system。所谓振镜，又可以称之为电流表计，它的设计思路完全沿袭电流表的设计方法，镜片取代了表针，而探头的信号由计算机控制的-5V—5V 或-10V－+10V 的直流信号取代，以完成预定的动作。同转镜式扫描系统相同，这种典型的控制系统采用了一对折返镜，不同的是，驱动这套镜片的步进电机被伺服电机所取代，在这套控制系统中，位置传感器的使用和负反馈回路的设计思路进一步保证了系统的精度，整个系统的扫描速度和重复定位精度达到一个新的水平。
简单的来讲振镜系统是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，主要用于激光打标、激光内雕、舞台灯光控制、激光打孔等。
国际知名品牌扫描振镜
目前国际知名品牌振镜有不少而在我们国内用得最多是属美国GSI、美国CTI以及德国SCANLAB。其中以德国SCANLAB振镜质量最好、速度最快、性能最稳定，售价最高。其次是以美国CTI振镜的速度快、性能稳定为特点。以美国GSI振镜性价比最高。
作者：健朗王威达
(据数十篇网络资料整理归纳分析而成)
2012年11月
2024年2月2日发(作者：从静雅)
(金属)3D激光打印机初步调查报告
目录
一.前言 ...................................................................................................................................... 2
二.3D打印机的几种技术简介 ................................................................................................ 2
三.国外现状 .............................................................................................................................. 5
3.1代表性的企业/高校和3D打印机产品 ..................................................................... 5
3.2国外打印案例（用3D打印机打印出来的东西） ................................................ 10
四.国内现状 ............................................................................................................................ 14
4.1代表性的企业/高校和3D打印机产品 ................................................................... 14
五.相关技术/难点................................................................................................................... 20
六.应用领域/发展趋势 ........................................................................................................... 21
6.1革命(?) ...................................................................................................................... 21
6.2应用领域 ................................................................................................................... 22
6.3打印机价格 ............................................................................................................... 22
6.4打印服务 ................................................................................................................... 23
6.5全球销售额预测 ....................................................................................................... 24
七.目前的推广/应用的局限处/瓶颈 ...................................................................................... 24
7.1成本（耗材的价格） ............................................................................................... 24
7.2打印材料（耗材）的多样性/可用性 ...................................................................... 25
7.3打印的精度 ............................................................................................................... 25
7.4打印的速度 ............................................................................................................... 26
7.5成品力学性能 ........................................................................................................... 26
7.6用户对3D绘图软件/CAD软件的掌握 ................................................................. 26
7.7知识产权的保护 ....................................................................................................... 26
八.公开的资源/资料 ............................................................................................................... 27
8.1金属3D激光打印视频 ............................................................................................ 27
8.2开源3D打印机 ........................................................................................................ 27
九.个人初步感觉/建议 ........................................................................................................... 29
十.附一些名词解释 ................................................................................................................ 29
10.1粉末冶金 ................................................................................................................. 30
10.2掺镱光纤激光器 ..................................................................................................... 30
10.3振镜技术 ................................................................................................................. 31
作者：健朗王威达，2012年11月
作者附言：本文是作者个人对3D打印技术（较侧重激光金属3D打印这块）的初步调研报告，是根据网络相关材料整理而成，给有兴趣关注、了解或从事3D打印技术、3D打印机和3D打印应用服务的个人（发烧友）和普通公司提供入门时的参考。本文数据和案例均引用自互联网，故个别数据和观点之间会有冲突的地方，都摆出来，供读者自行判断。
一.前言
3D打印机，英文“3D Printers”，3D 打印这个名称是近年来该产品针对民用市场而出现的一个新词，是通俗叫法，其实在专业领域它有其它学术名称“快速成形技术”(及“快速原型制造技术”、“增量制造技术”、“增材制造技术”)。
快速成形技术(又称快速原型制造技术 Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，是一种不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状，根据零件或物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
RPM 技术是在现代CAD/CAM 技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"，因此得名“3D打印机”。
3D打印机的原理：3D 打印机可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。每个截面数据相当于医学上的一张CT 像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。当然，整个过程是在电脑的控制下，由3D打印机系统自动完成的。
二.3D打印机的几种技术简介
3D打印机的技术：现在市面上已经有十几种不同的3D打印机的技术，其中比较成熟的有SLS、SLA、LOM 和FDM等方法。其中SLS 3D打印机技术简介如下：
1989年，d发明SLS（Selective Laser Sintering），利用高强度激光将材料粉末烤结，直至成型。这种技术的特点在于选材范围广泛，比如尼龙、腊、ABS、金属和陶瓷粉末等都可以作为原材料。SLS(Selective Laser Sintering)选择性激光烧结（以下简称SLS）技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carlckard（C.R. Dechard）于1989
年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992 年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter
Sation。几十年来，奥斯汀分校和DTM公司在SLS 领域做了大量的研究工作，在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备（/v_show/id_）。
国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作，如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等，也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS
—300激光快速成型的设备。
选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。
SLS 技术3D 打印机的工作原理：整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。
SLS 技术的特点：与其它3D 打印机技术相比，SLS 最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS 的成型材料。目前，可成功进行SLS 成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS 成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS 的应用越来越广泛。
小结SLS 技术：3D 打印机技术中，金属粉末SLS技术是近年来人们研究的一个热点。实现使用高熔点金属直接烧结成型零件，对用传统切削加工方法难以制造出高强度零件，对快速成型技术更广泛的应用具有特别重要的意义。展望未来，SLS 形技术在金属材料领域中研究方向应该是单元体系金属零件烧结成型，多元合金材料零件的烧结成型，先进金属材料如金属纳米材料，非晶态金属合金等的激光烧结成型等，尤其适合于硬质合金材料微型元件的成型。此外，根据零件的具体功能及经济要求来烧结形成具有功能梯度和结构梯度的零件。相信随着人们对激光烧结金属粉末成型机理的掌握，对各种金属材料最佳烧结参数的获得，
以及专用的快速成型材料的出现，SLS技术的研究和引用将进入一个新的境界。
其他几种3D打印机技术简介如下：
SLA 是"Stereo lithography Appearance"的缩写，即立体光固化成型法。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料(液态光敏树脂原料)表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。
1992年，Helisys发明LOM（Laminated Object Manufacturing），利用薄片材料、激光、热熔胶来制作物体。然而该3D打印技术的原材料一直仅限于纸等膜，性能较低下。LOM分层实体制造法（LOM——Laminated Object Manufacturing），LOM又称层叠法成形，它以片材（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为原材料，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM 常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。
1988年，Scott Crump 发明了一种3D打印技术FDM（Fused Deposition Modeling），并成立公司Stratasys。这个技术的特点是它能利用腊、ABS、PC、尼龙等热塑性材料来制作物体，具备性能优良的特点。FDM 3D 打印机技术简介如下：熔积成型（FDM——Fused Deposition
Modeling）法，该方法使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度（约比熔点高1℃），在计算机的控制下，喷头作x-y
平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。FDM 技术的特点：该技术污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固体丝状工程塑料；制件性能：相当于工程塑料或蜡模；主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。（PS：目前国内外常见的个人级3D打印机多用此技术。）
1993年，麻省理工大学教授Emanual Sachs发明Three-Dimensional Printing技术（3DP，非泛指的 3D打印技术），利用金属、陶瓷等粉末，通过粘接剂黏在一起成型。这种技术的优点在于制作速度快，价格低廉，但成品的强度较低。1995年，Z Corporation获得麻省理工大学的许可，利用该技术来生产3D打印机。基于微喷射粘结技术的三维打印（3DP），也可用于金属粉末快速成形，3DP技术用喷头代替激光器，它与当前应用较广泛的SLS技术相比，设备投资小、运行成本低、寿命长、维护简单、环境适应性好。基于微喷射粘结的
3DP工艺的成形原理为：将制件的CAD三维模型根据工艺要求进行离散分层得到一系列的层片，按照这些层片的轮廓信息，铺粉装置逐层铺粉，且喷头喷射粘结剂微滴选择性地固化一层一层的粉末，形成各截面轮廓，并逐步有序地叠加成三维实体。但3DP工艺通过粉末的粘连而堆积成形，成形的制件具有疏松多孔的结构，这种结构会使制件的强度偏低，成形的制件需采用后处理强化工艺使组织致密化以提高其强度，且后处理工艺（如高温烧结、热等静压）会使制件体积严重收缩。因此，采用合适的后处理强化工艺使三维打印成形的零件或模具致密化而不发生明显的体积收缩是现阶段研究的重点和难点。目前，金属粉末三维打印成形的研究主要集中在成形工艺参数控制与优化、制件后处理强化工艺改进等方面，其目的是解决制件的精度和强度偏低问题。金属粉末3DP成形的制件通常采用的致密化处理工艺主要是高温烧结和热等静压，基于浸渗处理工艺的研究也有报道，制件经致密化处理后，其致密度可达98%，甚至可完全致密化。但经致密化处理后的制件线收缩率很大，使制件的最终尺寸产生较大偏差，难以得到近净产品，这是阻碍金属零件3DP快速制造工业化应用的关键所在。(/z/jichuang/)
除了上面几种最为熟悉的技术外，还有其他一些技术也已经实用化，如UV、三维打印技术、光屏蔽工艺、直接壳法、直接烧结技术、全息干涉制造等这里就不做详细介绍。
三.国外现状
3.1代表性的企业/高校和3D打印机产品
除了上面已提到的国外的企业/高校及产品，下面再列举一些比较知名的：
1996 年，3D Systems、Stratasys、Z Corporation公司分别推出 Actua 2100、Genisys、Z402产品，第一次使用了“3D 打印机”的称谓。
2005 年，Z Croporation 发布Spectrum Z510，这是世界上第一台高精度彩色3D打印机。同一年，英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起开源3D打印机项目RepRap，其目标是制造出“自我复制机”，通过 3D 打印机本身，能够制造出另一台3D打印机。2008 年，第一版RepRap发布，代号“Darwin”，能够打印自身50% 的元件，体积仅一个箱子大小。
德国EOS公司的金属粉末烧结机-EOS金属激光粉末烧结系统设备（/v_show/id_）。
产品名称：
EOSINT M270金属激光烧结系统。该设备采用EOS公司研发的DMLS技术（Direct Metal
Laser-Sintering）进行金属件制作。EOSINT M270激光烧结系统采用的是Yb-fibre激光发射器，具有高效能、长寿命等特点。精准的光学系统能够保证模型的表面光滑度和准确度。氮气发生装置以及空压系统则使设备的使用更加安全。
技术参数：
最大成型尺寸 250mm×250mm×215mm
建造速度 2-30mm3/秒
层厚 20-100微米
激光发射器类型 Yb-fibre激光发射器 200W
光学系统 F-theta-lens
扫描速度 最高速度为7m/秒
支撑结构 无
电源 220V，32A或380V，16A
最大功率 5500W
氮发生装置 标准
压缩空气支持 7bar，20m3/小时
产品尺寸
系统 2000mm×1050mm×1940mm
建议安装空间 3500mm×3600mm×2500mm
重量 1130kg
数据处理
PC Windows操作系统
软件 EOS RP RP（Materialise）
CAD接口 STL或其他可转换的格式
网络 以太网
产品认证 CE，NFPA
可使用材料 不锈钢材料 钴铬钼合金MP1 钴铬钼合金SP1 马氏体钢 钛合金 纯钛 超级合金IN718 铝合金
升级版M280技术参数：
产品型号
最大成型尺寸
建造速度
激光发射器类型
光学系统
扫描速度
焦距
电源支持
最大功率
氮发生装置
产品尺寸
重量
软件
CAD数据
PC
产品认证
M280
250×250×325mm
2-30mm³/h
Yb-fibre激光发射器 200W;400W
F-theta-lens,高速扫描
最高速度为7m/s
100-500μm
32A
8.5kW
标准
2200 mm x 1070 mm x 2290 mm
1250kg
EOS RP Tools,Magics RP (Materialise)
STL或其他可转换的数据
Windows操作系统
CE,NFPA
美国3D SYSTEMS公司的产品：
这款sPro 250 SLM商用型金属3D打印机为目前比较先进的制造系统，能够提供长达为320毫米（12.6英寸）的高工艺金属零件，具有出色的表面光洁度、精细的功能性细节与严格的公差。可以选择广泛范围的金属合金使用，包括铝和钛。
sPro 250 SLM商用型金属3D打印机的应用领域包括产品质量原型的功能测试，具有有机或高度复杂的几何形状。快速小批量制造金属部件的其他应用范例包括：定制医疗植入物、轻量级航空航天和赛车部件、高效散热片、带有随形冷却管道的注塑模具镶件，以及牙帽、牙冠和牙桥。
SLM工艺使用高功率激光逐层熔化直接来自CAD数据的金属细粉末，以创建功能性金属部件。每一层操作完后重新喷粉机系统将堆积厚度范围从20到100微米的一个新粉末层。SLM系统采用市售的气体雾化金属粉末产生完全致密的金属零件，包括不锈钢、钛、钴铬合金及工具钢的材料。这些系统在设计伊始均考虑到工具库或工人的需求，带有一个简单的触摸屏用户界面，便于管理粉末处理系统，结构坚固。只需选择满足客户特定应用需求的一种围护结构与材料。
3D打印技术在美国已经产业化，目前有两家3D打印机制造巨头，分别是Stratasys（开发制订行业标准技术之一FDM）和3D Systems(3D打印技术的创始者)，均在美国纳斯达克上市，2011年营业收入分别为1.7亿美元和2.9亿美元。2011年3D打印市场规模17.1亿美元。不过，这一数字仅占全球制造市场的0.02%。
以色列objet公司（）：Objet是快速成型和快速制造的光固化技术先锋，开发者，生产商及高精度，高分辨率三维打印方案的全球市场推广者。Objet系统都是基于经过市场证明的自身专利技术的光敏树脂喷射技术，使得极为复杂的三维部件都可以以高品质，高精度和高速度打印出来。Polyjet的打印头类似于行式打印机，沿着X轴前后滑动，在成型室里铺上一层超薄的光敏树脂。每铺完一层后，喷头架边上的紫外光球立即发射紫外光，快速固化和硬化每层光敏树脂。这一步骤减少了使用其他技术所需的后处理过程。每打印完一层，机器内部的成型底盘就会极为精确地下沉，而喷头继续一层一层地工作，直到原型件完成。精密的工具软件保证了所有的喷头能协调运作，能同步地往底盘上喷射等量的材料。这就产生了特别平坦和光滑的表面。成型时使用了两种不同的光敏树脂材料：一种是用来成型实体部件的成型材料，另一种类胶体的用来支撑部件的支撑材料。支撑结构的骨架先提前预排好程序用来配合复杂的成型件（如空腔，悬垂，底切，薄壁的截面）。成型
完成后，只用一个水喷头就可以轻易地移除支撑材料，留下光滑的表面。
南非科工研究理事会国家激光中心研究人员在激光添加制造技术（Additive
Manufacturing），一种最新的快速成型制造技术上取得突破。该项技术的概念试验论证显示，其生产速度是现有的可商业化的选择性激光烧结技术的8.3倍。目前，利用该技术可以生产不超过500毫米的小尺寸部件，而当日揭牌的Aeroswift项目将致力于制造2mx0.5m 的大尺寸部件。这将有助于南非航空制造公司Aerosud在三年内跻身世界航空结构件制造的先进行列。
南非科工研究理事会与Aerosud公司共同承担了南非科技部资助的Aeroswift项目，旨在开发制造速度快批量大的激光添加快速成型技术，为全球航天业制造金属钛部件。Aeroswift项目的关键是5千瓦IPG单光纤激光二极管发生器，它是激光添加制造技术的核心。国家激光中心希望在2012年底、2013年初完成该项技术设备的安装与测试工作，之后将其拆分，运至Centurion的航天谷，在那里重新组装并投入生产。
南非Aerosud公司总经理在谈到其发展目标时表示，2013年该技术将在试验厂投入使用，然后再用一至两年时间进行实际开发并获得生产资质，2015年实现与全球航空公司合作，为其提供小批量、高附加值、复杂的钛金属部件。
3.2国外打印案例（用3D打印机打印出来的东西）
2010年3月，一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计出了一种神奇的3D打印机，它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑。据恩里科·迪尼介绍，这种打印机的原料主要是沙子。当打印机开始工作时，它的上千个喷嘴中会同时喷出沙子和一种镁基胶。这种特制的胶水会将沙子粘成像岩石一样坚固的固体，并形成特定的形状，然后只需要按照预先设定的形状一层层喷上这种材料，最终就可以“打印”一个完整的雕塑或者教堂建筑。(打印房子/v_show/id_)
美国南加州大学Behrokh Khoshnevis教授预计，截至2050年，使用石灰、水泥为耗材的“3D打印房子”将实现，20小时内就能打印出一套房子，住5~10年都没有问题。
意大利设计师Marco Giubelli使用三维打印机，帮助客户打印出了一个90米长大坝的3D模型，展示大坝建成后的样子。
2011年，世界上首款应用3D打印技术的汽车“Urbee”在经过15年的艰苦研制后在加拿大亮相，这辆名为“Urbee”的汽车包括玻璃嵌板在内的所有外部组件都是通过大型3D打印设备生产。
2012年8月，世界上第一辆3D打印赛车“阿里翁”，在德国霍根海姆赛道完成测试，最高时速达141公里。从设计到打印，“阿里翁”车身的出炉仅用时3周，所使用的3D打印机，能打印最大尺寸达到210×68×80厘米的零部件。(打印赛车/v_show/id_)
威斯康星州工程师、业余枪械师迈克尔·格斯林克(Michael Guslick)日前使用Stratasys 3D打印机以及从网络上下载的设计图，成功打印出了AR-15步枪的下机匣，并把它变成了一支枪。迈克尔不是使用打印机来打印整只枪，步枪的其他部分，则是利用标准部件组装而成。迈克尔提供了一个早期步枪模型的图片，展示了一个打印的热塑下机匣，以及购买的金属上枪匣、枪管、枪柄和弹盒等。当然，迈克尔也没有制作弹药。但随着低端打印机可以打印金属和陶瓷材料，可能有一天，人们可以打印出一把完整的枪。
(打印步枪/v_show/id_)
一款枪械的设计蓝图，发布在网络上供人任意下载，你使用家庭自备的机器就可以把枪的所有零件制造出来——这是2012年8月在网络上发起的“维基武器”项目，发起者希望把制枪变成一种家庭作坊式的工作，而这一切都赖以一项名为“3D打印”的技术。
首款“3D打印小飞机”SULSA已于2011年在英国成功试飞。据悉，这架由英国南安普敦大学工程师制造的世界上第一架“3D打印”小型无人驾驶飞机，包括2米长的机翼、整体控制面和舱门均是打印而成，可以在几分钟内不使用任何工具就组装完毕。/v_show/id_tp:///v_show/id_
美国《福布斯》杂志报道称，空客公司的机舱设计师近日宣称将从打印飞机的小部件开始，最终在2050年左右用3D打印机打印出整架飞机。今年年底A380客舱将首次使用3D打印机生产的行李架；预计2050年左右，空客将利用3D打印机造出整架飞机的所有零件。，
据称，其打印机的体型可与飞机库大小比肩，打印技术制造的飞机重量将比传统型减轻65%。几乎在同时，波音公司也宣告未来有能力利用3D打印技术，不使用任何金属即可打造一块完整的飞机机翼。
医疗行业也已利用3D打印机进行手术用骨骼部件的打印。据英国广播公司（BBC）网站2012年2月6日报道，2011年6月，荷兰一位颚骨感染的83岁老人成功安装3D打印机使用MRI数据打印的定制下巴植入物。比利时哈塞尔特大学宣布，比利时和荷兰的科学家利用三维（3D）打印技术制成了首个完整的钛基下颚，并成功将其移植给了一位83岁的老妇，这表明精准的3D打印技术可用于人体骨骼和器官的移植。科研人员通过核磁共振成像（MRI）获取了病患下颚的准确形状，并利用激光烧结3D打印机融化钛微粒，使其一层层融合，直至重塑出病患下颚的模型，却无需使用任何黏合剂。这种名为“附加生产”的技术利用高精度激光束，连续熔化很薄的钛金属粉末来制造器官。每层钛粉末都与上一层的截面黏合。1毫米厚度需要熔化33层钛金属粉末，而制造整个下颚则需要熔化数千层钛粉末。其外面也覆盖了与生物相容的陶瓷层，以便它附着于患者的面部。与传统的制造方法相比，3D打印技术使用的材料更少，生产时间也更短。此前最大规模的3D打印移植是2008年于芬兰实施的半个上颌骨移植，科学家通过将3D打印的钛微粒融入干细胞中，并植入病患的腹部才培养出了与生物兼容的组织。比利时3D打印公司Layerwise的总经理彼得・莫瑟里斯也表示，这仅仅是个开始，“附加生产”技术可使LayerWise生产出更复杂的、符合病人需求的器官或移植物，在未来应用于更广范围的移植手术，而不仅限于人类骨骼结构的移植。
视频:3D打印钛金属下颌骨首次植入人体
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打印人体器官
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德国夫琅禾费界面工程与生物工程研究所研究人员说，他们正在开发用立体打印机打印血管的新技术。利用3D打印和多光子聚合技术成功“打印”出了人造血管/v_show/id_
3D打印版的假肢已帮助3万名病人正常行走，1000万人正使用3D打印技术扫描患者耳朵轮廓后量身定做的助听器，牙医业扫描病患的每颗牙齿并使用3D打印机制造透明的隐性矫治牙箍。
实际应用中，3D打印机的耗材还并不是很丰富，但应用骨粉、细胞介质和生物墨水作为耗材的3D打印技术也已被研发出来，然而距离大规模的生产还有待时日。但这些耗材竟然可以“打印”出人体的骨骼、器官甚至是鲜肉，真真让人惊叹。“骨骼打印机”产生的人造
骨骼，除了精确仿真破损的骨骼区块，植入人体以后还能帮助受损的骨骼修补愈合，甚至能促使血管再生，作用类似桥梁。
3D打印做成的鲜肉特别有弹性，而且烹饪后肉质松散有嚼头，丝毫不逊于真正的肉，就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远，因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”，希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。
今年7月，英国《每日邮报》报道称，美国宾夕法尼亚大学宣布用改进的3D打印技术打印出了鲜肉，这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理，就连肉里的微细血管都能打印出来。
英国研究人员也研制出一种能打印塑料或金属材质物体的立体打印机。这种打印机可以安装在商店里，让顾客打印自己设计的首饰甚至衣服和鞋子。
法国学生卢克·富萨罗日前设计了一款高科技跑鞋。这款名为“为冠军设计”的跑鞋通过“附加制造技术”打造而成，材料主要是尼龙聚酰胺，重量只有96克，堪称全世界最轻的跑鞋。附加制造技术又称“3D立体打印技术”或者“激光快速成型技术”。
荷兰时尚设计师IrisvanHerpen发布了他用3D打印机制作的锦纶立体服装。
美国康奈尔大学研究人员研制出一种食物打印机，使用奶酪、巧克力、蛋糕糊等特殊“墨水”。可以制作出饼干、苹果派等多种食物。
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德国小提琴制作公司用3D打印技术制作出了一把斯特拉迪瓦里小提琴的复制品。
纽约一家利用3D技术生产消费品的公司Quirky拥有20万的注册用户，他们在线搜集用户的创意，产品设计图纸，用3D打印机以最快的速度成型，设计者常从一个创意就获得不少的收入，有的用户一年能赚几万美元。
美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。
日本一家公司推出了面向个人的“Baby复原服务”，只需提供婴儿在母亲肚子里的X光照片，他们便可以复原成三维图像后，打印出一个肚子里的婴儿模型作为纪念。
四.国内现状
总体感觉：国内对此的科研水平一点不弱、有自己特点、不少地方甚至领先，但在 民用、工业用的 商用3D打印机产品的开发方面、3D打印的应用服务方面，即3D打印产业化方面较弱。参见下文。
4.1代表性的企业/高校和3D打印机产品
中国从1994年开始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研发了一台AFS激光快速成型机，随后华中科技大学也研制出了SLS快速成型机。
由亚洲制造业协会联合华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学等权威科研机构和3D行业领先企业共同发起的中国3D打印技术产业联盟正式宣告成立：2012年10月15日下午，由亚洲制造业协会组织召开的中国3D打印技术研讨会在北京国际饭店举行，与会专家学者和企业家分别就“3D打印技术的现状与前景展望”、“3D打印技术与传统制造业结合”，“我国3D打印技术与国际差距”，“3D打印技术的技术障碍和应用”等议题展开深入研讨。
在研讨会上，通过了《中国3D打印技术产业联盟章程》，选举产生了组织机构，北京航空航天大学材料学院王华明教授被推举为首任理事长，华中科技大学史玉升教授被推举为第一副理事长，亚洲制造业协会CEO罗军，湖南华曙高科有限公司总裁许晓曙，南京紫金立德电子有限公司总裁连宁被推举为副理事长，清华大学颜永年教授被推举为首席顾问，武汉滨湖机电科技公司、中航激光公司、无锡飞而康快速制造公司，杭州铭展网络公司、昆山永年先进制造公司、以色列objet公司被推举为创始会员。
与会专家一致认为，3D打印技术作为制造业领域的一次重大技术革命，已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造，是传统制造技术与新材料的完美结合。当前，我国在3D打印技术的核心领域已经与美国3D公司，以色列objet公司等国际巨头基本处于同一水平。但是，在材料和软件开发，装备等方面，还有一定的差距。
据了解，国内快速成型系统的科研团队主要包括清华大学颜永年团队、华中科技大学史玉升研究团队、西安交通大学卢秉恒团队，及北京航空航天大学王华明团队等。
北京航空航天大学材料学院王华明教授是国内激光成型技术的领军人物。王华明教授：航空材料与结构研究部“首席科学家”，国内激光制造的学术带头人，“北航团队”领头人，在钛合金结构激光快速成型工艺、成套工艺装备及工程化的研究方面有十多年的研究经验(搞了十多年了哦)。从媒体报道及学术文章看，王教授提出“激光熔覆多元多相过渡金属硅化物高温耐磨耐蚀多功能涂层材料”研究新领域，研制出迄今世界最大、拥有核心关键技术的飞机大型整体钛合金主承力结构件激光快速成形工程化成套装备，制造出中国最大的大型整体钛合金飞机主承力结构件，并通过装机评审。我国成为目前世界上唯一掌握飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家。王教授论文主要集中在激光加工航空部件领域，研究主要集中在工艺和材料上（目前研究方向为“定向生长柱晶钛合金激光区域约束熔铸冶金材料制备与发动机叶片等复杂零件激光直接成型新技术”等。但由于技术的相通性，其成果也可以应用于其它大型金属结构件）。在该领域的研究领先全球，具备产业化基础。
北航与沈飞601所研制出全世界最大的激光成型钛合金主承力结构件：/s/blog_
在解决激光成形过程中零件严重“变形开裂”和内部缺陷和内部组织”控制等长期制约该技术发展的重大“瓶颈难题”上,除北京航空航天大学取得了可喜突破外,国内外迄今一直未能取得实质性进展,致使目前大型金属构件激光快速成形技术研究在国际上落入“低潮”,国际上大部分从事激光快速成形技术研究的单位大多转向零件“激光修复”领域。
2012年8月25日，南风股份公告决定投资“重型金属构件电熔精密成型技术产业化项目”。 据披露，这种技术广义的说法就是国际上流行的3D打印技术，以金属粉末、丝材为原料，通过高能束熔化沉积“直接生长”，从CAD模型完成高性能重大型金属构件成型。项目总投资为1.7亿元，内容包括重型金属构件电熔精密成型技术的研发、工程化装备的研制以及产业化的实施，应用前景在核电、火电、水电、冶金、化工、船舶等行业高端重型装备制造等领域。所需资金由控股51%的子公司南方风机研究所自筹。而南方风机研究所的二股东、持股31%的王华明可谓该3D打印领域国内最权威的专家之一，王华明现任北京航空航天大学材料科学与工程学院教授、博士生导师、“北京市大型关键金属构件激光直接制造工程技术研究中心”主任、“大型整体金属构件激光直接制造教育部工程研究中心”主任。
问：公司投资的3D打印项目市场前景怎样？
南风公司：这个项目严格意义来说不算是“3D打印”，3D打印是指针对微型产品，我们
则是针对重型金属构件，应用领域不同，这个不能混为一谈。（注：这只是南风公司的观点）
问：出过样品吗？
南风公司：已经有一些核电方面的样件做出来了。
在南风股份之前，中航重机也瞄上了王华明研究团队。在2011年7月，中航重机加上中航（沈阳）高新科技有限公司、中航投资控股有限公司（现ST航投）、北京工业发展投资管理有限公司、北京北航资产经营有限公司、王华明及其研发团队等6家合资创办中航激光(“中航天地激光科技有限公司”)，注册资本1亿元，中航重机持股20%。中航激光正在实施“大型钛合金结构件激光快速成型技术”产业化。为激光快速成型技术的产业化搭建了平台。中航激光主要发展激光快速成型技术，以钛合金等金属粉末为原料，通过激光熔化逐层沉积（“生长制造”），直接由零件CAD模型一步完成高性能大型整体结构件的成型("近净成形")。激光快速成形技术，通过"技术创新"，摆脱对传统大型锻造等重型高端装备的依赖，为我国大型整体钛合金结构件等高端装备零部件的"制造技术瓶颈"提供了一条新的技术途径，在航空、航天、船舶、核能等高端装备制造以及高端民品零部件加工等领域具有应用价值和较为广阔的应用。中航激光的激光快速成型技术具有成本低、制造周期短、零件材料利用率高等特点，居于世界领先地位。
上面提到的王华明，与南方风机研究所股东王华明为同一人。也就是说，中航重机与南风股份的技术靠山，都是北航。中航重机与北航合作发明了钛合金大型结构件激光快速成型新工艺，研制出具有一系列 “原创”核心关键技术、迄今世界最大的大型钛合金结构件。2009年10月，北航与上海飞机设计研究所用时不到两个月，实现了我国首架大型客机C919机头工程样件Ti-6Al-4V钛合金主风档窗框大型复杂结构件的激光成型制造、热处理、数控加工和交付应用，同时也是世界上首次实现激光成型钛合金构件在民用客机研制上的应用。
问：中航激光如今业务怎样？
中航激光公司：已经在做一些钛合金、高温合金产品，现在做的都还是军用品。
问：以后打算怎么发展？
中航激光公司：打算立足航空，然后向其他方向拓展，但没必要向下延展，我们做的都是高端产品。
银邦股份亦是同样在借力的淘金者。2012年8月15日，银邦股份与无锡安迪利捷贸易有限公司签订框架协议，合资成立飞而康快速制造科技有限责任公司，新公司主营业务暂定为高密度、高精度粉末冶金零件、各类新材料与复杂部件的研发、生产、销售。其中主营业务中有部分产品涉及激光快速成型技术，该技术是金属3D打印技术中的一种。将利用3D打印技术之一的激光快速成型技术，生产高密度、高精度粉末冶金零件以及医疗器械零部件等产品。资料显示，银邦股份的合作伙伴无锡安迪利捷贸易有限公司的实际控制人为吴鑫华，现任英国伯明翰大学多学科研究中心教授、先进材料设计和加工研究室主任以及英国材料协会院士。
问：3D打印生产所需的3D打印机设备从何而来？金属粉末原料是公司自己生产的产品吗？
公司：我们的生产设备是从欧洲进口的，生产所需的金属粉末原料暂时也是从国外进口的。未来公司将自己进行金属粉末的生产。
NBD：既然生产设备是公司进口的，如果其他公司进口同样的设备，是不是也能生产出与公司相类似的产品？
公司：不可否认，生产设备是非常关键的，但并不是说有设备就能轻易生产出合格的产品，还涉及一系列关键的技术和工艺参数，这些对最终成品的性能有重要影响。
华中科技大学史玉升研究团队正力图通过武汉滨湖机电技术产业有限公司使研究成果商业化，滨湖机电的股东中就有资本市场声名显赫的深圳创新投资集团。
在经过近20年的研发，国内的3D打印设备也在不断取得突破，华中科技大学材料学院副院长史玉升教授的研究团队开发的1.2米×1.2米的“立体打印机”（基于粉末床的激光烧结快速制造装备），是目前世界上最大成形空间的快速制造装备，远远超过国外同类装备水平，并因此获得2011年国家技术发明二等奖。
据了解，从1991年开始，华中科技大学研究团队开始快速制造技术研发工作(研发了20年哦)，2002年开发出工作面为0．5米×0．5米的装备，超过了当时代表国际最先进水平的美国3D系统公司；2005年研制出了工作面达1米×1米的装备，远远超过国外同类装备。随后，史玉升研究团队在“大工作面粉床预热温度场均匀控制装置及方法”和“高强度大型激光烧结制件的粉末材料制备及成形工艺”等影响大型复杂制件整体成形的关键技术方面取得了突破，研制成功工业级的1．2米×1．2米快速制造装备，这是世界上最大成形空间的此类装备，超过德国EOS公司最大成形空间0．73米×0．38米和美国3D系统公司0．55米×0．55米的同类产品，使我国在快速制造领域达到世界领先水平。
这项技术与装备的研发解决了新产品开发周期长、成本高、市场响应慢、柔性化差等问题，尤其适合动力装备、航空航天、汽车等高端产品上关键零部件的制造。如空心涡轮叶片、涡轮盘、发动机排气管、发动机缸体和缸盖，企业一旦拥有此技术，其产品更新换代能力明显改善，竞争力可以显著提高。史玉升教授研究团队的重要骨干黄智告诉记者，广西玉柴机器股份有限公司运用该技术生产六缸发动机缸盖，一个星期内可以整体成形出四气门六缸发动机缸盖砂芯。而采用传统的砂型铸造试制方法，仅工装模具的设计制造周期通常需要5个月左右。
(插入一句点评：为何上面标黑的字里面 频频出现 所谓的在“高端”领域具有应用价值呢，请继续往下阅读，原因请参见第七节里的内容)
据悉，已有200多家国内外用户购买和使用这项技术及装备，为我国关键行业核心产品的快速自主开发提供了有力手段。我国一些铸造企业应用该技术后，将复杂铸件的交货期由传统的3个月左右缩短到10天左右，我国发动机制造商将大型六缸柴油发动机的缸盖砂芯研制周期由传统方法的5个月左右缩短至一周左右。2010年该技术被欧洲空客公司（Airbus）等单位选中，联合承担了欧盟框架七项目，用于辅助航空航天大型钛合金整体结构件的快速制造。
华中科技大学材料学院副院长、快速制造中心主任史玉升教授表示，开发大成形空间的激光快速制造技术与装备是国际先进制造领域的一个竞争方向，也是决定快速制造技术走向工业化应用的难点之一。这种基于粉末床的激光烧结“立体打印”技术，获得了2011年国家技术发明二等奖，1.2米×1.2米工作面的世界最大“立体打印机”入选两院院士评选的2011年中国十大科技进展。
快速制造中心引进机械、信息、光学、计算机、自动控制、力学、新型材料等领域的人才，开展交叉学科研究。20年来，快速制造中心已从最早的不到10人，发展到100多人，
成为目前华中科技大学最大的研发团队之一，人员构成涉及多个学科。(点评：人员规模不小啊，多学科交叉研究)
近来，快速制造中心主攻生物制造的博士生张升十分忙碌。多家医院希望与他展开合作，利用相关技术来制作牙齿。这不但可以降低传统造牙的成本，还可以一对一地订制假牙齿。浙江某饰品公司的负责人也专程前往该中心，希望能得到技术支持。
3D打印尚未形成商用：
在今年7月17日富士康的技术发表大会上，华中数控受邀参加，当时展出的产品就提到3D打印设备。华中数控也被资金搞成3D打印概念股并不奇怪，因为公司实际控制人华中科技大学在从事3D打印的研究，并且已经有所成就。
华中科技大学于1991年成立快速制造中心；1998年史玉升教授进入该中心工作，开始负责如何用各种粉末材料快速造出各种任意复杂结构的零部件；近1年研发后，史玉升教授带领团队造出了一个计算机鼠标。而如今，史玉升带领团队已造出1.2米×1.2米工作面、基于粉末床的激光快速制造装备。
问：公司给富士通提供什么3D打印设备？
华中数控公司：我们只是参加了一个展会，没有提供过设备。
问：公司是否有3D打印业务？
华中数控公司：我们主营是数控，3D打印这块在跟华中科技大学数控工程中心合作研发，但目前还没有形成商用，处于研发阶段。
上海交大（上海交通大学机械与动力工程学院）3D打印实验室，打印材料是PSB塑料、液态光敏树脂，打印头骨模型。上海交通大学机械与动力工程学院、数字医学教育部工程研究中心副主任王成焘教授、袁建兵。王成焘认为，自己在骨科的研发已基本成熟，如今，他们计划开拓新的领域：组织、器官。国外的一些科研团队、IT企业已成功实现了器官在计算机的三维重建、手术设计等。要3D打印组织、器官，软件的开发是基础工程。
承担为宇航员量身打造“赋型缓冲减振坐垫”任务的天津大学快速成型中心。首位女航天员与另外两位男航天员的座垫由天津大学快速成型中心承担研制。天津大学快速成形中心主任崔国起。
西安交大扬州科技园的“西安交大国家快速成型分中心” (使用光敏树脂)。
国产激光3D打印机在湖南下线并出口美国 (注：这个打印材料是尼龙的)
(2012-09-29)日前，一台国产选择性激光尼龙烧结设备在湖南长沙下线并首次出口美国，标志着我国在这项尖端装备制造领域取得了重大技术突破。
在湖南长沙高新技术产业开发区湖南华曙高科技有限责任公司（下称华曙高科）的生产车间，中国工程院院士、中国科学技术协会副主席黄伯云一行见证了选择性激光尼龙烧结设备的运行情况，专家们对激光烧结作用下白色“PA”尼龙粉末逐渐凝结成工业零部件的过程赞叹不已。据华曙高科的技术人员介绍，这种被俗称为“激光3D打印机”的装备只要通过电脑输入设计产品的3D数据，就能运用激光添加层烧结技术，“打印”出设计者想要得到
的任何复杂形状的零部件。与模具制造等传统工艺相比，“激光3D打印机”制造的同类产品可实现重量减轻65%、节约材料90%。目前，全世界只有极少数国家能制造这种设备。
据了解，“3D打印”目前主要用于制造精密而复杂的工业零部件，未来有望成为无所不能的“万能制造机”。黄伯云院士认为，“激光3D打印机”在航空航天、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。
2012年10月28日，科交会主场增量制造产业高端论坛暨激光烧结装备发布会上，湖南华曙高科有限责任公司展示了其自主研发的国内首台高性能3D激光烧结机。
第三次工业革命是以数字化制造及新材料、新能源应用为代表的科技领域的又一次重大飞跃，3D增量制造技术是数字化制造的重要标志，选择性激光烧结技术被公认为3D增量制造技术的最佳途径。
黄伯云、卢秉恒、徐僖3位院士在会上共同分享3D激光烧结机带来的新思想、技术和市场，探讨增量制造产业的未来发展，探寻如何在第三次工业革命中实现“中国制造”向“中国创造”的深刻转型。
会上，华曙高科与全球知名激光烧结粉末材料销售商美国3D林克公司就激光烧结材料应用开发项目签订合作协议，拟利用国产高分子材料母材及加工设备条件，在粉末材料配方、粉末粒径优化方法、新型热处理工艺以及粉末材料成型工艺等方面采取自主创新技术，开发高性能激光烧结粉末材料，并应用到国内外各领域产品的激光烧结制造中。
相关上市企业：
技术领域 相应的上市公司
关键技术（激光技术、光韵达、大族激光、苏大维格、福晶科技等
纳米技术）
技术设备
打印材料
技术应用
银邦股份（引进）、华中数控（攻关）、南风股份等
宏昌电子
中航精机、中航重机等
南风股份：
8月25日公告子公司南方风机研究所将投资“重型金属构件电熔精密成型技术项目”，总投资1.68亿元(投资是上亿的哦)，南方风机研究所投资的项目就是国际上流行的3D打印技术。
银邦股份：
8月15日公告与无锡安迪利捷贸易有限公司共同出资设立飞而康快速制造科技有限责任公司，新设立公司主营业务暂定为高密度、高精度粉末冶金零件、各类新材料与复杂部件
的研发、生产、销售，其中主营业务中有部分产品涉及激光快速成型技术。该技术是金属3D打印技术中的一种。
大族激光：
公司以激光标记、焊接、切割设备起家,并依托光机电一体化的设备研发平台,成功拓展热点行业专用设备，涵盖行业包括LED、光伏、PCB和激光制版印刷行业。
中航重机：
去年拟与另7家公司共同投资成立中航激光成形制造有限公司，中航激光注册资本1亿元，其中公司出资2000万元(投资是上千万的哦)。中航激光是国内唯一生产激光喷粉成型设备的公司，而且已经实现收入。
华中数控：
华中科技大学教授史玉升团队在国内的3D打印机研发方面，处于领先地位；作为华中科技大学控股的上市公司，已经与学校的相关研究机构展开3D打印设备的合作开发。
苏大维格：
国内少数既从事装备制造又从事产品生产的微纳光学制造企业之一。宽幅高品质数码激光模压全息原版、大幅面激光定位图像转移材料SVG-tf01、公共安全证卡防伪材料获得过国家重点新产品认定；数码激光立体(全息)照排系统、宽幅定位激光转移材料、宽幅激光高速直写设备、公共安全防伪材料获得江苏省高新技术产品认定。
光韵达：
精密激光制造和服务提供商，在国内激光模板产品与柔性线路板激光成型服务占据一定位置。
宏昌电子：
3D打印机使用液态环氧树脂，通过激光使树脂硬化成形，是3D打印的主要材料。
东睦股份：
公司是目前国内最大的粉末冶金机械零件制造企业之一，“国家重点高新企业”，是第一家在国内上市的外资控股公司，主营产品为粉末冶金制品。东睦股份为粉末冶金龙头。
跟风的激光类：
华工科技、金运激光、福晶科技、大恒科技。
五.相关技术/难点
下面例举一些目前查阅到的与金属3D激光打印有关的 核心/关键 的 技术/难点(因尚未深入探究，肯定不全）：
大功率光纤激光器。
相关的各种软件的开发是基础工程；而软件的开发中又涉及很多算法（例如 三维激光振镜扫描系统：综合 振镜运动控制、电机运动控制、激光及其能量控制。几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和
对超大模型的自动分段等方面）
粉末处理系统，需要有专门的软件来告诉打印机如何铺设材料的连续层。
粉末床预热温度场均匀控制装置及方法。—— 再补充一点：用激光烧结前，需要将粉末床温度预先提升到800度左右，这个温度下，常用的一般的元器件都受不了了——这也是个难点。
激光烧结金属粉末成型机理。
各种金属材料最佳烧结参数。
专用的快速成型粉末材料的制备及成形工艺。
生产设备(指3D打印机)非常关键，但并不是说有了设备就能轻易生产出合格的产品，还涉及一系列关键的技术和工艺参数，这些对最终成品的质量、性能有非常重要影响。
激光成形过程中零件严重翘曲变形与开裂的控制和预防。
凝固组织内部缺陷和内部组织质量控制，及其无损检验关键技术。
凝固组织“力学性能”优化，凝固晶粒尺寸、晶粒形态和晶体取向的控制。
(后期)热处理工艺。
激光快速成形工艺规范和配套应用技术标准。
(点评：看来，3D打印遇到的技术问题远非仅仅打印机硬件技术本身哦)
六.应用领域/发展趋势
6.1革命(?)
设计制造一体化一直来说是现在的一个难点，计算机辅助工艺（CAPP）在现阶段由于还无法与CAD、CAM 完全的无缝对接，这也是制约制造业信息化一直以来的难点之一，而快速成型技术集成CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术，使得设计制造一体化的概念完美实现。
这种数字化制造最具标志性的新生产工具是“3D打印机”，这种模式将会取代传统的车、钳、铇、铣，颠覆性地改变制造业的生产方式。它无需用传统的流水线大规模生产，只要通过电脑给出一个设计，3D打印机就可以按照指令“印”出产品来。这一革命将使生产走出大批量制造的时代，取而代之的是小规模地生产少量但多样化的产品。这场新工业革命有两大特点。一是直接从事生产的劳动力会不断地快速下降，劳动力成本占总成本的比例会越来越小。二是新生产工艺能满足个性化、定制化的各种需求，要求生产者要贴近消费者与消费市场。这两大特点都会使传统的，以廉价劳动力取胜的制造业发生根本性变化。一种可能的趋势是，过去为追逐低劳动力成本转移到发展中国家的资本，会很快移回到发达国家中去。传统工厂需要大面积的车间，大量的工人，可未来，这些也许会被十几台3D打印机和几名工人代替。一些专家乐观表示，随着3D打印技术的普及，有望缓解制造业用工荒的难题，甚至中国、印度等国所拥有的低成本劳动优势也会随之减弱。
在快速成型技术的支持下，国外机电产品已实现三个星期完成设计、三个月上市、市场寿命为三年，而我国机电产品的平均开发周期为12-24个月。
《经济学人》杂志认为，3D打印这种全新的生产工艺，以及在线制造协作服务的普及，使
得生产方式像轮子一样兜了个圈又回到了原点，从大规模生产转到更加个性化的生产定制方式。“这种新型的生产方式是“社会化制造”，当它得到广泛运用，每个人都可以是一家工厂。”
随着制造业从社会化、大批量、同质化转向个性化、小批量、多品种，未来3D打印、快速制造这种全新的数字化生产方式，将成为产品制造的主流形式，预期在2030年将会有80%的零部件能够通过AM的工艺实现制造，新的材料研制应该与AM技术相结合，尤其是适合3D打印形式的复合型材料的研究开发前景看好。
拥有全球两家3D打印机制造巨头的美国正在加快对3D技术的研发投入。2012年8月，美国政府宣布将在俄亥俄州建立一所由政府部门和私营部门共同出资8500万美元的制造业创新研究所，专业研发3D打印技术。有业内人士预计，到2020年之前，3D打印机将可以从事小规模生产，制造过去的劳动密集型工艺品和商品。
6.2应用领域
到目前为止，各类3D 打印机设备上所使用的材料种类有很多，树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末。从产品设计到模具设计与制造，材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等等都逐渐的使用3D打印机技术，使得3D打印机技术有着广阔的前景。3D打印技术已在工业造型、产品设计（实物模型/样件）、机械制造、模具制造、航空航天(风洞用实体模型)、军事、建筑设计、影视、家电(开发新产品)、轻工、医学(人体器官模型、骨骼)、艺术创作、考古/文物复制、数字雕刻、首饰等领域都得到了较为广泛的应用。
6.3打印机价格
目前，3D打印机的发展在走两条完全不同的路，一条是面向工业和行业应用，成为彻底的工业生产工具，另一个方向则是3D打印的个人桌面化，为极客们的创意提供变现的可能。工业级3D打印机较为昂贵，价格从1.5万美元到100多万美元不等，主要用在高端产品设计或者研究领域。在打印的精细程度以及打印材料的广泛程度上，工业级3D打印机远超个人桌面级机器，当然，价格也在另一个层级上。伴随一些3D打印商纷纷将目标客户拓展至个人，低价策略也成为了一种趋势。比如3DSYSTEM公司的竞争对手STRATASYS，就推出了适合个人的MOJO3D打印机 （售价9900美元)。该机型不依靠激光作为成型能源，可以将各种丝材加热溶化成型。
问：为什么3D 打印机有几千块的也有几十万的？
答：3D 打印机产品针对的市场不同分为个人级、专业级、生产级，结构和采用技术、
耗材各不相同，所以价格差距很大。
廉价激光3D打印机Form1问世 售价15747元(2012年10月08日):
之前售价2300美元(约合人民币14492元)的3D打印机现在看来已经没什么特别的了，而且价格也已降到350美元(约合人民币2205元)。近日由麻省理工学院的一群校友创办的Farmlabs公司成功低成本打造了一款利用立体平版印刷技术(SLA)运行的3D打印机。根据官方介绍，Form1所使用的激光发生器与普通蓝光驱动器中的激光头规格一致。据了解，目前市面上销
售的这些家用3D打印机都是采用将ABS塑胶融化然后压缩成细带状进行打印的技术，而Form
1采用的更加先进的SLA立体雕刻工艺(该工艺也被称为“光敏树脂选择性固化”技术)，使用激光将液态树脂加工成微型的层状，这项技术的最大特点就在于其拥有更高的打印精度。不过，此类3D打印机打印耗材的价格上仍然太显高端。研究小组的成员强调称，未来Form 1确实能够为用户带来更加优秀的3D打印体验，但用户也将为此承担150美元/升的打印基料开支。据悉，Form1的单层打印厚度仅为25微米，比MakerBot的新Replicator 2打印机的100微米要薄75%，因为精度的原因，Form1比其他产品的构建体积要更小，构建体积最大为125 x
125 x 165mm。该公司正在全力推进Form1产品，以替代其他廉价的3D打印机。目前，在Kickstarter网站上此款产品售价为2499美元(约合人民币15747元)。
1999 年 3D Systems 的 SLA 7000 要价 80 万美元，而公司今年年初推出的 Cube 要价仅
1299 美元。最近创立的 Soldoodle 所生产的 3D 打印机仅 499 美元（Basic 版）。而在
Kickstarter 上，出现了售价仅为 300 美元的 3D 打印机 Makibox。
6.4打印服务
当前，消费者不一定会购置一台价格和性能都有待改善的3D打印机，用户不一定对打印所需的3D绘图软件、打印需设置的工艺参数了若指掌，但他们对个性化产品的追求欲是存在的。因此当我们看到，在工业级和个人桌面级3D打印机市场之外，3D打印服务社区Shapeways
2011年已经代为打印超过75万份个人作品时，完全可以想象——不管是你的个性手机外壳，还是你和爱人拥有的戒指，未来它们都将可能是3D打印而成。
国外3D打印服务公司例子报道：GPI公司完成了金属3D打印机，激光金属粉末烧结(DMLS)设备 EOSINT M280的安装。升级前GPI公司采用EOSINT M270制造金属组件。相比传统的CNC数控加工方式，激光金属粉末烧结（DMLS）模式在制造复杂组件方面具有更多的优势。DMLS最大的应用之一是可设计异型冷却水路(Conformal Cooling Channel)，达到最佳冷却效果，减少注入成型时间即交货时间并降低成本。DMLS采用的是纯金属烧结，GPI模型公司可提供的材料包括钴铬合金，不锈钢，工业钢，青铜合金，钛合金，镍铝合金。粉末平均粒径可低至20μm。高品质，精密，清洁的模型可在数小时内制作完成并在几天内运达客户。GPI模型公司的其他服务包括光固化（SLA），选择性激光烧结（SLS），三维打印（3DP），熔融沉积成型（FDM），室温硫化（RTV），熔模精密铸造，模具，数控加工，整理和绘画，激光扫描及包装服务。
3D打印机商机催生了网络设计平台。3D Systems就经营一家名为的设计平台，其工作原理类似苹果的iTunes和谷歌的Android应用商店。3D打印机拥有者可以下载任何设计模型，打印自己心仪的物品。
位居杭州下沙工业区的杭州先临三维科技股份有限公司()号称是国内综合实力最强的3D打印公司，可以向客户提供快速三维扫描、快速制造、快速模具、三维测绘等服务。作为德国EOS公司在中国大陆地区唯一的授权经销商，以及国内3D打印技术种类最齐全的设备及服务提供商，先临三维致力于为中国的制造业、医疗、教育、文创等领域的客户提供全面、完整、创新的三维数字技术解决方案。目前，先临三维拥有十几个型号的3D打印机，掌握六种生产工艺。先临三维的现有设备主要来自欧美等国制造。一台从德国EOS公司引进的设备(EOS M280金属3D打印机)售价近400万元人民币，它是基于高
性能材料(塑料与金属)的高端3D打印机。
业内人士介绍，和美国相比，中国缺少DIY和创意设计的习惯，所以3D打印机的最大优势往往得不到发挥，要成为主流的生产制造技术还需要时间。此外，国外3D打印机售价过高，而且有些限制出口，国产3D打印机在精度、速度和打印的尺寸上还无法满足商用的需求，在几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和对超大模型的自动分段等方面还需要进一步提升。
6.5全球销售额预测
科技行业独立咨询公司Wohlers Associates已连续追踪3D打印行业17年，2012年的分析报告显示，2011年全球3D打印产品和服务的销售额达到17亿美元(不过这一数字仅占全球制造市场的0.02%)，而其中打印最终成品占到近四分之一，是2007年的两倍。预计2012年将增长25%至21.4亿美元，预计2015年，3D打印行业销售额将增加至37亿美元，到2019年，该行业的收入将达69亿美元，其中成品生产预计将占80%。尽管种种迹象显示数字化制造业时代正在慢慢临近，但对于再度被市场热炒的3D打印机而言，距离工业规模应用甚至飞入寻常百姓家，还有一段路要走。
(点评：2011年17亿美元，2019年69亿美元，9年里增长的速度/额度还真不算快/大，这是革命吗？)
七.目前的推广/应用的局限处/瓶颈
3D打印技术虽然已有近20年的发展历程，但要真的走入社会大众之中，成为主流的生产制造技术，目前仍存在推广/普及/应用的局限处/瓶颈/障碍：
7.1成本（耗材的价格）
广东某券商分析师告诉《每日经济新闻》记者，3D打印技术在海外已经出现了20余年，但市场规模并没有想象那么大，主要原因还是技术分散，有熔积成型，也有激光烧结，而且市场有不同细分，3D打印行业还没有普适性的、也就是万能的通用技术，推广上自然就有难度。上述分析师认为，该技术并不像智能手机一样，市场可以迅速开拓。“目前该技术做做样品和教学还可以，但需要指出的是，这些应用都是不计成本的。可能以后这个行业会发展成像惠普打印机一样，设备很便宜，赚取耗材的钱。
3D打印技术难点主要在于硬件，最典型的就是打印材料。目前，不同品牌的3D打印机能支持不同的材料，树脂、尼龙、石膏、塑料使用较为普遍，随着业界研发的进步，支持钛、不锈钢或铝、铁金属材料的打印机也已经出现。不过，大多数个人桌面级3D打印机只能使用易加工、便于回收的塑料，其他只限于工业级3D打印机使用。对于工业级打印机来说，所用材料既要满足打印精细度，还要满足强度，这类材料的研发成本至少是千万元级别。
据统计，目前已经研究出可以使用在3D打印机上的材料约有14种，在此基础上又可混搭出107种。这些材料多为粉末或者黏稠的液体，从价格上来看，便宜的几百块一公斤，最贵
的一公斤则要4万元以上。
耗材的缺乏，也直接关系到3D打印的价格。黄智拿着一件3D打印品对证券时报记者说，“这是一件飞机零部件，打印这种样品的金属粉末耗材一斤就要卖4万元，所以3D打印样品至少要卖2万元。但是，如果采用传统的工艺去工厂开模打样，几千元就可以做到。”直接面向市场的先临三维对耗材难题感受最深。因为价格的问题，他们很多客户往往望而止步，除非在需求紧急的情况下。否则，客户们还是通过传统的方式。
“基于激光或其他光源的成型技术因设备造价和制作模型成本高昂，因而只在一些特殊领域有所应用。”
在某些情况下，3D打印产品最终耗费的成本和零售店产品的价格差不多，3D打印不具备规模经济的优势，价格方面的优势尚不明显。所以对于大多数产品来说，不管你是打印1件还是100件，价格都相差无几。
7.2打印材料（耗材）的多样性/可用性
耗材的局限性是3D打印不得不面对的现实。目前，3D打印的耗材非常有限，现有的市场上的耗材多为石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽车，光靠这些材料是远远不够的。比如最重要的金属构件，这恰恰是3D打印的软肋。
最大的挑战在于3D打印材料的可用性。Shapeways表示他们正在努力为用户提供更多的3D打印材质，如蜡，钛、金等高端金属，可以的话，甚至是木材也在考虑范围之列。另外，Xerox PARC的研究人员正在致力于可打印电子产品的研究，如随机存储器，传感器以及晶体管等。
7.3打印的精度
成型精度和质量问题，也在困扰先临三维。他们称，由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。
材料越细，每一层就更薄，做出来的东西精度就越高。就现有的个人桌面级3D打印机而言，打印的每层材料厚度最低为0.1毫米。虽然做小玩具、模型绰绰有余，但生成的实物从精度到复杂度都不够理想，甚至比普通的注塑成型产品还粗糙。对于这样一类个人桌面级打印机，显然其目标用户还停留于设计爱好者层面，难以覆盖至更多的人群。
7.4打印的速度
现阶段，3D打印机无法作为大规模生产的手段，只能作用于原型开发或者单件制造。在生产效率上，3D打印技术虽发端于“快速成型”，耗时还是得以小时来计，尚难满足批量生产的要求。无论是性能虽好但价格高昂的工业级3D打印机，还是性价与之对立的个人桌面级打印机，要真正革传统工业的命，都距“神器”目标尚远。
7.5成品力学性能
3D打印出来的成品的力学性能，如强度、构件疲劳、断裂韧性等主要力学性能，与铸件、锻件相比，往往不如。
以Stratasys公司3D打印车为例，车子固然能“打印”出来了，但是否能在路上顺利跑起来?使用寿命又有多长?从现有的技术来看，恐怕有点够呛：由于采用层层叠加的增材制造工艺，层和层之间的粘结再紧密，也无法和传统模具整体浇铸而成的零件相媲美，这意味着在一定外力条件下，“打印”的部件很可能会散架。
7.6用户对3D绘图软件/CAD软件的掌握
3D打印机并非问题所在。在开始生产前，还需要生产物体的计算机辅助设计(CAD)文件，以及专门软件来告诉打印机如何铺设材料的连续层。工人需要使用CAD软件在计算机上面进行设计，或者在开源文档库中下载标准物体的文件。
3D打印技术需要依靠数字模型来进行生产，但是对普通用户来说学会使用CAD工具还是有一定难度的。
7.7知识产权的保护
3D打印技术的意义不仅在于改变资本和工作的分配模式，而且也在于它能改变知识产权的规则。该技术的出现使制造业的成功不再取决于生产规模，而取决于创意。然而，单靠创意也是很危险的，模仿者和创新者都能轻而易举地在市场上快速推出新产品。因此，竞争优势可能将前所未有地变得比以前更短。一旦物品能用数字文件来描述，它们就会变得很容易复制和传播。现如今看似与此无关的实体物品一旦被数字化，就极有可能像当初的音乐领域一样面临盗版的威胁。
小结语:
“新买了一台RepRap(注：DIY3D打印机)，参数调节好了，感觉还不错！加工优点就是一次成型，干净无切屑，包括中空、倒钩甚至螺纹在内的复杂结构都可以做出来，但缺点是精度不太高，再调节一下会更好……”在国内某知名的综合模型论坛上，一位网友兴奋地发布了自己购买家用3D打印机后的体验帖。由于不需要繁复的组装流程，3D打印技术对每一个模型发烧友来说都是令人兴奋的。然而，要普通消费者中推广3D打印技术却并不容易。首先，并
非所有人都精通3D绘图软件，目前恐怕更多需要求助于专业的3D打印公司。此外，现有的可打印原料较少也是一大瓶颈。此外，3D打印价格昂贵也是制约其发展的重要原因之一。
目前3D打印技术仅可在形状、颜色、材质方面具备创造自由度，但离功能实现还有很多细节需研究。现有3D打印技术成熟度低，不利于规模应用。
问：3D 打印机是万能的吗？
答：至少目前3D 打印机并不是万能的，它的生产制品受到原料耗材的制约，如果材料学有突破的话它会更加完美。
问：3D 打印机会取代传统制造吗？
答：目前看来还不会，它可以改变传统制作过程中某些环节，使其更高效更节省成本。
鲁君尚对记者称，3D打印技术的确可以改变产品的开发、生产，但赋予3D打印“第三次工业革命”有点言过其实。单件小批量、个性化、及网络社区化生产模式，决定了3D打印技术与传统的铸造建模技术，是一种相辅相成的关系。
0.02%，这是3D打印技术生产的商品占2011年全球制造业总产出的比重。3D打印虽然概念很美，但这个行业的发展还面临很多瓶颈，在国内外的应用还没有大规模铺开。
八.公开的资源/资料
8.1金属3D激光打印视频
视频:[3D打印机制造钛合金件]中国钛合金大型构件激光成型技术
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金属3D打印：
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EOS 视频:EOS激光金属粉末烧结系统
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8.2开源3D打印机
(注：这类打印机都是 个人/桌面/家用/DIY的打印机，采用的技术多用FDM，而非SLS，参见第二节中介绍。（(制造业从业人员对此有点小)失望了吧?)）
问：什么是开源3D 打印机？
答：开源是指某公司设计出一个产品，这个产品的核心技术对外免费开放，允许二次开发不存在技术专利。开源3D 打印机对这个行业的发展带来很大的帮助，通过爱好者对开源3D 打印机的DIY 研究，能使3D 打印机技术更成熟，设备成本更低。/129663/, /
开源硬件开发平台ARDUINO，开源桌面级3D打印机RepRap、MakerBot
工业用的3D打印系统价格从1.5万美元左右起，最贵的要100多万美元。但是，普通的桌面3D打印机并不像大家想象的那么昂贵，原因是它采用了开源硬件Arduino。Arduino由5个国际工程师研发，刚开始是为了促进意大利艾维里互动设计学院的发展，旨在帮助学生们实现把输入的数据原型输出。它包括一个简单易用的I/O电路板，以及一个基于Eclipse的软件开发环境，可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，也可以开发出与PC相连的周边装置，同时能在运作时与PC上的软件进行沟通。因为Arduino让生产3D产品又快又便宜，所以整个制造过程被大大简化透明了。对整个3D打印产业来说，正是因为有了Arduino和其他尾随的开源技术，才变的更普遍、更廉价，要知道它的重组成本接近为零。我们在采访创业者金涛的过程中，也证实了廉价一说。从2010年底到现在，他已经卖出了150台桌面机，不仅包括代理的国外品牌，还有他们自己制造的机器。他在描述自己如何设计3D打印机的时候，提到“一个做结构设计的英国教授，在研发出3D打印机后，就把一些关键的技术在网站上公布，供爱好者使用，我就是根据这些开源的信息研发出自己的产品的。”第一代产品售价是4000元，只有一个喷头，只能打印一种材料；第二代产品正在内测中，安装有两个喷头，价格也不会过万。
要理解3D打印产业的迅猛发展，开源是极为关键的一环。借助于开源技术，3D打印技术变得更普遍、更廉价。2003年个人桌面级3D打印机出现时，售价高达25000美元，而现在开源桌面级3D打印机售价从500到1000美元不等。国内3D打印资深玩家直言，“整个DIY3D打印的圈子都是建立在开源的基础上的，我们之所以在这几年听说3D打印这个名词，也是拜开源所赐。”
开源软件的成功是互联网传奇之一，现在，开源硬件也登上了舞台。利用最初的开源硬件开发平台Arduino，最早的开源桌面级3D打印机RepRap——也就是“维基武器”项目中提到的打印机于2005年面世。由于硬件的制作、测试成本远比软件昂贵，开源模式应用于硬件难度要大得多。不过对于3D打印技术来说，它的优势在于——打印技术可以有效减少设计——原型——测试的周转时间和成本。像RepRap这样的3D打印机就可用于快速原型设备制作，在开源硬件的研发中发挥重要作用。RepRap——DIY 3D打印机，家用，精度不高，使用的材料是高性能复合材料(主要成分为石膏)，光敏树脂材料，ABS，Nylon。
开源3D打印机现已呈现百花齐放的势态。在3D打印界，个人桌面级打印机最早是由美国MakerBot公司正式商业化，其核心原理来源于前人研究结果，MakerBot公司制造出自己品牌的打印机后又将其硬件开源公开化。杭州铭展是中国第一家3D打印服务公司，创始人金涛介绍说，他们正是基于Makerbot的开源信息研发出自己的桌面级3D打印机产品。Makerbot开源3D打印机，打印演示：/v_show/id_,
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大学毕业后，陶敏没有像大部分同学一样去找公司上班，而是回到浙江杭州，租用了一套房子，成立了自己的3D打印服务公司。如今，他已拥有了一支5~6人的小团队。经过两年摸索，他们的业务已不仅仅是开展打印服务，还卖起了3D打印机。
在3D打印界，个人级的打印机最早是由美国一家名为MakerBot的公司正式商业化。MakerBot公司在制造出自己品牌的打印机后，又将其硬件开源公开化，任何有需要的公司，都可以按此开源资料制作或批量生产自己品牌的3D打印机。
陶敏将MakerBot公司的最新款打印机买来，仔细琢磨，修改一些源代码，再加上一些技术改进后，推出了自己公司品牌的3D打印机。目前，他们的3D打印机已卖出了几十台，售价因打印机的性能而定，价格在几千元到上万元不等。
“自2009年6月成立以来，公司收入每年都在增加。成立当年，公司的收入为20万元，随后两年的收入分别为50万元和80万元，今年的营业收入应该在500万元左右。”陶敏说。
(点评：不错啊，5-6人的一支队伍，营业额能到500万。)
九.个人初步感觉/建议
这个东西(要搞金属3D激光打印机) 不是花几个月、几十万就能搞出 可商业(工业)应用级别的产品的，需有一支对此有多年经验积淀的多学科技术研发人员队伍、需要大的资金投入、需要数年开发时间周期(参考上面第四节中内容)。衡外情，量己力，建议个人或普通公司可以：
第一步 先搞 民用/个人用的 非激光的3D打印机，充分利用 开源的软硬件。—— 开发周期短（数月?）、投入少(数万即可)、不需太多需要自己去解决的难题，虽然每台售价小的多、但面向的客户基数大。—— 上面案例中有人已经在这么做了。
第二步 在吃透开源软硬件技术的基础上，看哪些技术可以用到研发金属3D激光打印机上的，再参考其他较成熟的激光机械构造（如激光焊接、激光打标、激光雕刻等类似机械）、和 参考商用量产的国外金属3D激光打印机(国内 商用的量产的金属3D激光打印机 目前尚未看到有相关的产品出来（但可能近几年里会出来，因国内应用在军事和航空航天的部件制造上已有此类机器) )，以补充开源软硬件技术上没有的部分，以期研制出样机。
（所需技术人员、资金投入、开发周期待定 —— 不会少）
(点评：3D打印涉及的问题远非仅仅打印机硬件本身，参见上面第五和第七节里列出的问题)
“国内目前3D打印还有待普及，一方面是 对应用于工业的高端型号 投入是比较大的，行业投资人比较慎重，处于观望状态，另一方面，应用普及也就是从最近才开始，用户缺乏对3D打印有一个深入的认识。” (点评：能让行业投资人比较慎重、处于观望，显然投入的数量级不会是几十万几百万的，应该在上千万上亿这个数量级)
十.附一些名词解释
10.1粉末冶金
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粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
生产过程
（1）生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入机油、橡胶或石蜡等增塑剂。
（2）压制成型。粉末在15-600MPa压力下，压成所需形状。[1]
（3）烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。
（4）后处理。一般情况下，烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。
粉末冶金研究先进设备-放电等离子烧结系统（SPS）
放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）是制备功能材料的一种全新技术
SPS技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结，因此在有的文献上也被称为等离子活化烧结或等离子辅助烧结（plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-assistedsintering-PAS）[1,2]。早在1930年，美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理，但是直到1965年，脉冲电流烧结技术才在美、日等国得到应用。日本获得了SPS技术的专利，但当时未能解决该技术存在的生产效率低等问题，因此SPS技术没有得到推广应用。 1988年日本研制出第一台工业型SPS装置，并在新材料研究领域内推广使用。1990年以后，日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品，具有10～100t 的烧结压力和脉冲电流5000～8000A。最近又研制出压力达500t，脉冲电流为25000A的大型SPS装置。由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点，近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统，并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。1998年瑞典购进SPS烧结系统，对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作[4]。 国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作[1,3]，引进了数台SPS烧结系统，主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料[5～8]。SPS作为一种材料制备的全新技术，已引起了国内外的广泛重视。
SPS的基础理论目前尚不完全清楚，需要进行大量实践与理论研究来完善，SPS需要增加设备的多功能性和脉冲电流的容量，以便做尺寸更大的产品；特别需要发展全自动化的SPS生产系统，以满足复杂形状、高性能的产品和三维梯度功能材料的生产需要[42]。 对实际生产来说，需要发展适合SPS技术的粉末材料，也需要研制比目前使用的模具材料（石墨）强度更高、重复使用率更好的新型模具材料，以提高模具的承载能力和降低模具费用。
在工艺方面，需要建立模具温度和工件实际温度的温差关系，以便更好的控制产品质量。在SPS产品的性能测试方面，需要建立与之相适应的标准和方法。
10.2掺镱光纤激光器
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光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。
稀土类掺杂光纤激光器。光纤的基质材料是玻璃，向光纤中掺杂稀土类元素离子使之激活，而制成光纤激光器。
高功率的光纤激光器内的活性包层光纤掺杂了铒/镱稀土元素，有一个宽且又平坦的光波吸收区(930-970nm),因此，泵浦二极管不需任何类型的波长稳定装置
2003年11月20日报道，上海科学家在激光领域取得新成果，成功开发出输出功率高达107W的光纤激光器。此激光器的全称为“高功率掺镱双包层光纤激光器”，与目前已有的激光器相比它的维护费用和功率消耗都要低得多，寿命是普通激光器的几十倍。该课题组的负责人之一楼祺洪研究员告诉记者，激光打印有着广泛的应用前景，与市民生活直接相关的如食品的生产日期、防伪标志等，若以激光打印代替现在的油墨打印清晰度高、永不褪色、难以仿冒、利于环保，具有国际流行的新趋势。上海科学家研制的光纤激光器使光纤激光输出功率又上升了一个新台阶，最大输出功率达107W，已经遥遥领先于全国同行。
2004年12月3日，烽火通信报道，继推出激光输出功率达100W以上的双包层掺镱光纤后，经过艰苦的攻关再创佳绩，将该类新型光纤的输出功率成功提高至440W，达到国际领先水平。
这是烽火通信在特种光纤领域迈出的重要一步，同时也是我国在高功率激光器用光纤领域的重大突破。掺镱双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型高功率激光器件，由于其具有光束质量好、效率高、易于散热和易于实现高功率等特点，近年来发展迅速，并已成为高精度激光加工、激光雷达系统、光通信及目标指示等领域中相干光源的重要候选者。双包层掺镱激光器的主要激光增益介质是双包层掺镱光纤，因此双包层掺镱光纤的性能直接决定了该类激光器的转换效率和输出功率。烽火通信作为国内唯一一家进行双包层掺镱光纤研究的单位，在成功推出输出功率达100W以上的完全可商用的双包层掺镱光纤产品后，又加大的研发力度，使得其输出功率实现440W以上，达到国际领先水平。
在产品技术方面，美国IPG公司异军突起，已开发出700W的掺镱双包层光纤激光器，并宣称将推出2000W的光纤激光器。
高功率,目前商用化的光纤激光器是六千瓦
光纤激光器在激光加工领域的范围和所需性能具体如下：软焊和烧结：50－500W；聚合物和复合材料切割：200W－1kW；去激活：300W－1kW；快速印刷和打印：20W－1kW；金属淬火和涂敷：2－20kW；玻璃和硅切割：500 W－2kW。
光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有其他激光器无可比拟的技术优越性。不过，我们认为，在短期内，光纤激光器将主要聚焦在高端用途上随光纤激光器的普及，成本的降低以及产能的提高，最终将可能会替代掉全球大部分高功率 CO2激光器和绝大部分YAG激光器。
10.3振镜技术
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振镜是一种优良的矢量扫描器件。它是一种特殊的摆动电机 ,基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩 ,但与旋转电机不同 ,其转子上通过机械纽簧或电子的方法加有复位力矩 ,
大小与转子偏离平衡位置的角度成正比 ,当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时 ,电磁力矩与回复力矩大小相等 ,故不能象普通电机一样旋转 ,只能偏转 ,偏转角与电流成正比 ,与电流计一样 ,故振镜又叫电流计扫描振镜(galvanomet ric scanner) 。
扫描振镜其专业名词叫做高速扫描振镜Galvo scanning system。所谓振镜，又可以称之为电流表计，它的设计思路完全沿袭电流表的设计方法，镜片取代了表针，而探头的信号由计算机控制的-5V—5V 或-10V－+10V 的直流信号取代，以完成预定的动作。同转镜式扫描系统相同，这种典型的控制系统采用了一对折返镜，不同的是，驱动这套镜片的步进电机被伺服电机所取代，在这套控制系统中，位置传感器的使用和负反馈回路的设计思路进一步保证了系统的精度，整个系统的扫描速度和重复定位精度达到一个新的水平。
简单的来讲振镜系统是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，主要用于激光打标、激光内雕、舞台灯光控制、激光打孔等。
国际知名品牌扫描振镜
目前国际知名品牌振镜有不少而在我们国内用得最多是属美国GSI、美国CTI以及德国SCANLAB。其中以德国SCANLAB振镜质量最好、速度最快、性能最稳定，售价最高。其次是以美国CTI振镜的速度快、性能稳定为特点。以美国GSI振镜性价比最高。
作者：健朗王威达
(据数十篇网络资料整理归纳分析而成)
2012年11月