3D打印技术是指由计算机辅助设计模型（CAD）直接驱动的，运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸等材料，在快速成形设备里分层制造任何复杂形状的物理实体的技术。基本流程是，先用计算机软件设计三维模型，然后把三维数字模型离散为面、线和点，再通过3D打印设备分层堆积，最后变成一个三维的实物。3D打印将多维制造变成简单的由下而上的二维叠加，从而大大降低了设计与制造的复杂度。

　　传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。上一轮的工业革命中，制造业主要通过批量化的流水线制造和集约生产来降低生产成本，实现规模效益。原来是制造商和消费者分离，现在是制造商和消费者合为一体，开展自工业化。3D打印将引发真正意义上的制造业革命，产业组织形态和供应链模式都将被重新构建，带来无穷的创新空间。

挤出成型（FDM）

　　FDM技术是由Stratasys公司于1980年中后期发明。该成型设备采用成卷的塑料丝或金属丝作为材料，工作时将材料供应给挤压喷嘴，喷嘴加热融化材料，并在计算机辅助制造软件的控制以及步进电机或伺服电机的驱动下，沿着水平和垂直方向移动打印，热塑性材料凑够喷嘴挤出，形成层并迅速硬化。打印完成后，拿掉固定在零件或模型外部的支撑材料即可。

　　整个成型过程需要恒温环境，熔融状态的丝挤出成型后如果骤然受到冷却，容易造成翘曲和开裂，适当的环境温度最大限度地减小这种造型缺陷，提高成型质量和精度。由于FDM工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低，同时兼具成型材料种类多，成型件强度高、精度较高的特点，使该工艺可以直接制造功能性零件。

　　目前，FDM技术可以打印的材料包括ABS、聚碳酸酯、PLA、聚苯矾等。与其他的3D打印技术相比，FDM是唯一使用工业级热塑材料作为成型材料的积层制造方法，打印出的物件具有可耐受高热、腐蚀性化学物质、抗菌和强烈的机械应力等特性，被用于制造概念模型、功能模型，甚至直接制造零部件和生产工具。

　　FDM技术被Stratasys公司的Dimension、uPrint和Fortus全线产品以及惠普大幅面打印机作为核心技术所采用。由于其成型材料种类多，成型件强度高、精度高，表面质量好，易于装配、无公害，可在办公室环境下进行等特点，使得该工艺发展极为迅速，目前FDM在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30%。

　　2012年3月，Stratasys公司发布的超大型快速成型系统Fortus900mc，代表了当今FDM技术的最高成型精度、成型尺寸和产能，成型尺寸高达914.4mm×696mm×914.4mm，打印误差为每毫米增加0.0015～0.089mm，打印层厚度最小仅为0.178mm，被用于打印真正的产品级零部件。

　　粒状物料成型(DMLSSLSEBMPP)

　　1、激光烧结

　　激光烧结是在粒状层中选择性地融化打印材料，通常采用激光来烧结材料并形成固体。在这种方法中，未融化的材料作为生成物件的支撑薄壁，从而减少了对其他支撑材料的需求。激光烧结技术主要包括2种类型：一种是SLS技术，主要采用金属和聚合物为打印材料，具体包括尼龙、添加玻璃纤维的尼龙、刚性玻璃纤维、聚醚铜、聚苯乙烯、尼龙及铝粉等混合材料、尼龙及碳纤维的混合材料、人造橡胶等，3DSystems公司的sPro系列3D打印机就是采取SLS技术；另一种是直接金属激光烧结（DMLS）技术，已经实现可打印几乎任何金属合金，具有代表性的设备是德国EOS公司的直接金属激光烧结设备。

对于SLS而言，国产设备大约100万元/台，进口设备300万元/台，进口材料大约100美元/公斤。

　　2、EBM

　　电子束熔炼是一种金属部件的积层制造技术，可打印钛合金等材料。电子束熔炼技术是通过高真空环境下的电子束将融化的金属粉末层层叠加，与直接金属激光烧结技术低于熔点的生产环境有所不同，EBM技术生产出的物件密度高、无空隙且非常坚固。采用EBM技术的代表设备为瑞典ARCAM公司的EBM系统

　　3、PP

　　使用PP技术的3D打印机每次喷一层石膏或者树脂粉末，并通过横截面进行粘合。打印机不断重复该过程，直到打印完每一层。此技术允许打印全色彩原型和弹性部件，将蜡状物、热固性树脂和塑料加入粉末一起打印，还可以增加强度。采用此打印技术的代表设备为3DSystems公司的ZPrinter系列3D打印机。

　　光聚合成型技术(SLADLP)

　　1、SLA

　　SLA的主要实现途径是用于生产固件部件的光固化成型技术。SLA技术最早由美国3DSystems公司成功实现商业化，其生产的Projet系列和iPro系列3D打印设备均采用了SLA技术。该技术由于具有成型过程自动化程度高、制作原型表面质量好、尺寸精度高以及能够实现比较精细的成型尺寸等特点，因而成为广泛应用的快速成型工艺方法。但SLA系统的缺点是对液态光敏聚合物进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻，同时，成型件多为树脂类，强度、刚度和耐热性有限，不利于长期保存。

2、DLP

　　在数字光处理技术中，大桶的物体聚合物被暴露在数字光处理投影机的安全灯环境下，暴露的液体聚合物快速变硬，然后设备的构建盘以较小的增量向下移动，液体聚合物再次暴露在光线下。这个过程不断重复，直到模型建成。最后排出桶中的液体聚合物，留下实体模型。采用DLP技术的代表设备是德国EnvisionTec公司的Ultra3D打印数字光处理快速成型系统。

　　DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似，也是采用光敏树脂作为打印材料，不同的是SLA的光线是聚成一点在面上移动，而DLP在打印平台的顶部放置一台高分辨率的数字光处理器（DLP）投影仪，将光打在一个面上来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。

　　DLP的应用非常广泛，该技术最早是由德州仪器开发的，它至今仍然是此项技术的主要供应商。最近几年该技术放入3D打印中，利用机器上的紫外光（白光灯），照出一个截面的图像，把液态的光敏树脂固化。该技术成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。

　　SLA与DLP打印所需的液态光敏树脂材料也因生产商家和机型的不同而各有特点，比如EnvisionTec的各类机型都可以使用EC-500型蜡基液体树脂材料制造各类精致饰品模型以用于失蜡法铸造，但其每千克材料成本高达几千元。其民用代表机型有B9Creator（2500美元），Form1（3300美金）等。 

　　层压板制造(LOM)

　　LOM工艺即叠层实体制造或分层实体制造，由美国Helisys公司的MichaelFeygin于1986年研制成功。LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，热压辊热压片材，使之与下面已成型的工件粘接。用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格。激光切割完成后，工作台带动已成型的工件下降，与带状片材分离。供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域。工作合上升到加工平面，热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚。再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面粘接、切割完。最后，去除切碎的多余部分，得到分层制造的实体零件。

　　3D打印的发展

　　3D打印在世界上已经有了将近30年的发展，其中3Dsystem和Stratasys是行业巨头，二者在2013年的销售额都在30亿人民币左右。目前国内的3D打印设备和服务企业一共有二十多家，规模都较小。一类是十年前就开始技术研发和应用，如北京太尔时代、北京隆源、武汉滨湖、陕西恒通等这些企业都有自身的核心技术，值得一提的是FDM开源之后，凭借UP系列桌面打印机，北京太尔时代，在全球打印机取的将近2%的份额。另一类是2010年左右成立的，如湖南华曙、先临三维、紫金立德、飞尔康、峰华卓立等。而华中科技大学、西安交通大学、清华大学等高校和科研机构是重要的3D技术培育基地。

　　由于3D打印的生产特性，其生产流程不受产品形状/规格的影响，因此目前看来3D打印的优势集中体现在复杂件制造与小批量个性化生产两个范畴。这些特性导致3D打印在以下3个领域有大力发展的空间和潜力：

　　1、文化创意领域

　　3D打印可以轻松实现“所见即所得”，在工艺设计、视觉辅助、玩具制造、珠宝定制等文化创意领域，3D打印已全面取得应用突破，且目前的技术水平可以基本满足要求。

　　2、生物医学领域

　　由于人与人之间存在个体差异，生物学领域具备最广的个性化需求空间。

　　3D打印在生物医学领域的应用可以分为4个层次，从易到难依次为

　　3D模型打印：用于教学和病例讨论、模拟手术、整形手术效果比较等；

　　医疗器材：如手术导板、假肢等；

　　组织功能产品：如齿科材料、器官支架、骨结构、外耳等；

　　活体组织器官：用于活体移植与要理分析等。

　　目前国际领先技术水平在第三层次的临床研究和第四层次的基础研究突破上，在第一第二层次领域有普及趋势。目前义齿/义肢、手术导入板、关节植入物等已经开始批量使用。可以预见通过手术模型、手术导板等辅助，外科临床经验对手术效果的影响将大幅下降。3D打印人体组织已经开始在药物筛选中崭露头角，未来器官领域如突破更引人无限遐想

　　3、工业生产领域

　　3D打印在传统制造业存在数千亿美元的市场容量，其中包括开始小批量应用的模具制造行业（全球每年市场容量1000亿美元，中国2000亿人民币）、航空航天等领域。3D打印在工业生产领域的三大应用领域有明显优势：

　　前期研发和样品试制阶段：相对传统工艺，可以实现低成本、高效率、便于修改；

　　复杂件生产：包括模具制造、产品直接成型，可以优化设计，降低成本，实现原来无法实现的产品结构，也可以减少零件数量、提高系统可靠性。

　　产品修复:国内的激光熔覆技术，GE“冷喷涂”等。

　　目前工业生产领域技术层面扔处于快速进步阶段。

　　应用实例：AlignTechnology（纳斯达克ALGN）使用3D打印等技术开发的“隐适美”隐形整形牙套产品全球使用者已经超过200万人次；德国EOS是全球最大的义齿生产企业；GE收购的MorrisTechnologies专职负责开发和打印新型航空发动机零部件。

 　行业发展的问题

　　市场对3D打印关注度和期望值越来越高。而行业本身刚刚进入快车道，还面临各种问题：

　　1、设备层面

　　目前各种主流技术路线在加工精度、加工尺寸、加工速度以及材料选择方面难以兼顾，限制了实际生产应用范围。但随着介入企业数量增加、综合实力更强的大企业加入，持续的技术进步甚至全新的技术路线都有可能诞生。比如GE早在2013年收购Morris技术公司以及3D打印服务快速质量制造公司，并成立专门的技术部门AvioAero，拟用3D打印方式大规模生产喷气发动机。2D打印机龙头HP也于今年宣布进入3D打印市场计划。

　　2、材料层面

　　目前材料品种仍然较少，能真正满足3D打印的材料价格较贵。随着材料用量增加、材料技术突破企业数量也会增加，特别是中国企业取得真正意义的突破后，材料价格下降空间较大。

　　3、软件层面

　　目前专业3D打印软件较少，多数是基于CAD软件制作得到的精度不高的STL文件，需要专业人员开发使用，限制了大众的参与程度。目前Autodesk已经全面介入工业和生物3D打印领域，期待有功能更强大，更智能、界面更友好、精度更高的软件系统问世。

　　4、标准层面

　　目前全球相关标准基本处于缺失状态，限制了下游客户的使用。

　　本文只是针对3D打印行业和目前的状况做了一个简单的介绍，后续会按照行业细分，对目前A股市场的3D打印概念股一一做深度梳理，敬请关注

　　3D打印材料：

　　银邦股份(SZ300337)、亚太科技(SZ002540)、金钼股份(SH601958)银禧科技(SZ300221)、钢研高纳(SZ300034)

　　3D打印成型能源：

　　光韵达(SZ300227)、金运激光(SZ300220)、华中数控(SZ300161)、大族激光(SZ002008)、中航资本(SH600705)

　　3D打印机械设备：

　　昆明机床(SH600806)泰尔重工(SZ002347)秦川机床(SZ000837)沈阳机床(SZ000410)

　　三维扫描：

　　中海达(SZ300177)

　　3D打印综合技术：

　　博实股份(SZ002698)南风股份(SZ300004)机器人(SZ300024)

　　3D打印设备商：

　　江南嘉捷(SH601313)海源机械(SZ002529)宝钛股份(SH600456)

　　3D打印产品商：

　　兴民钢圈(SZ002355)高乐股份(SZ002348)互动娱乐(SZ300043)亚厦股份(SZ002375)