本文来自微信公众号“电子发烧友网”,作者/黄山明。
3D打印又被称为增材制造,是一种快速成型技术。该技术通常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塑造物体。这种技术的优点在于可以制造复杂物体,同时节省材料与成本,更能满足定制化需求等。
不过即便在当今,市场中大部分3D打印机对于普通用户而言,使用门槛仍然较高。有人表示即使是在2022年,3D打印机也只有爱好者,没有消费者。但这一情况,似乎在今年已经悄然发生着改变。
3D打印机的发展历程
1860年,法国艺术家Francois Willeme发现了一种可以相对快速、廉价地制作人像雕塑的方法。这时照相机才刚诞生不久,但Willeme想到了利用照相机来更好的制造雕塑。
在Willeme工作室的圆形大厅中,四周分布隐藏着24台照相机,人们在圆盘舞台上摆出姿势时,只需要数十秒,这些照相机就能够记录下一系列的影像,这些影像形成的一组360度的人像轮廓,便是Willeme使人物在三维空间中重现的模板。
为此,Willeme还为这项技术注册了一个专利,并命名为“多照相机实体雕塑”。或许Willeme自己也没想到,这项技术为后世的3D打印技术奠定了基础。
时间来到1981年,快速成型技术正在市场悄然发展,Kodama博士依据该项技术进行了世界首次3D打印的尝试,他也是第一个描述逐层打印制造方法的人,并亲手创建了SLA(光固化)3D打印技术,也就是光敏树脂通过紫外光聚合的技术。
有趣的是,Kodama并没有在截止日期之前提交专利要求,这也让SLA技术并没成功注册上专利。几年后,法国工程师团队Alain LeMéhauté,Olivier de Witte和Jean-ClaudeAndré对这项技术非常感兴趣,但考虑到缺乏商业前景,最终只能放弃。
1986年,Charles Hull在一次偶然的机会下看到了多照相机实体雕塑的专利文献,同时正巧也对SLA技术有一定研究,于是在这一年提交了SLA的第一项专利,并成立了一家3D Systems公司。到1988年,这家公司便发布了他们的第一个商业产品SLA-1。
在这个阶段,3D打印技术的发展主要集中在学术研究和实验阶段,技术的成熟度有限。此外,由于材料和硬件的限制,早期的3D打印产品通常质量较低,且难以制造复杂的形状。
进入21世纪,随着计算机技术和软件的发展,3D打印技术逐渐从实验室走向商业化。2005年,美国马里兰大学开发出了第一台使用挤出熔融塑料的3D打印机。此后,3D打印技术开始得到更广泛的应用,涵盖了制造、医疗、建筑等多个领域。
这段时期,3D打印技术逐渐成熟,出现了一些高性能的3D打印机和材料。同时,开源软件和云平台的兴起为3D打印技术的普及提供了便利条件。
近年来,随着3D打印技术的不断创新和突破,其应用领域不断扩大。在制造业方面,3D打印技术被用于制造原型、零件和工具等;在医疗领域,它被用于制造生物组织和器官模型;在建筑领域,它被用于制造建筑构件和装饰品等。此外,3D打印技术还开始应用于食品、艺术和时尚等领域。近年来,3D打印更是开始被应用在消费市场。
悄然发展的消费级3D打印市场
近几年来,3D打印市场规模发展迅速,据CCID数据显示,2019年,中国3D打印产业规模为157.5亿元,同比增加31.1%。经初步统计,2020年中国3D打印规模突破200亿元,约为208亿元。
麦肯锡公司预测,2025年,3D打印将对全球经济的价值贡献达到2000-6000亿美元。2014年,美国Stratasys完成了对MakerBot公司的收购,产品线也从工业级拓展到普通消费者的入门产品,到了2015年以后,佳能、理光、东芝、欧特克、微软、苹果、小米等,都开始涉足3D打印市场。
但消费级3D打印机毕竟无法如喷墨打印机那般容易使用,目前还存在一些问题与门槛。首先是3D图纸需要专业软件绘制,上手对用户电脑和软件使用能力有较高的要求,想要使用还需要一定的学习时间。
其次,目前普通消费者对于3D打印设备的好坏很难准确判断,同时3D打印机的需求也没有被深入挖掘,也就是说,尽管市场中已经有部分消费级3D打印机出现,但消费者并不知道可以将这个产品用来干什么。
不过在疫情防控期间,消费级3D打印机却开始逐渐火爆了起来,大量用户采购设备自行打印面罩、口罩等个人防疫用品,有数据显示,2020年全球消费级3D打印机出货量达到了300-500万台,同比增长将近50%。
此外,在教育上,越来越多的青少年课外教育开始更加重视创客教育,而3D打印这门课程也开始逐渐受到教育机构的青睐。3D打印课程的增多,也让市场中的消费级3D打印机有了用武之地,并且还为未来的消费市场培养了一批潜在的客户。
据中国海关总署数据显示,2023年1-5月出口3D打印机达126万台,同比上涨66%,总价值达2.96亿美元,同比上涨47%。有机构分析,全球3D打印产业领域布局中,消费电子产品占比达到20%。
国内的消费级3D打印也在快速崛起,包括在今年美国CES展上,3D打印企业中,有四分之三来自中国,如安克创新、魔芯科技等,都在近两年推出了消费级3D产品。
随着3D视觉、仿真等技术的发展,消费级3D打印开始越来越智能化,也有望实现不用再调试参数,一键3D打印。这些功能一旦实现,将打开巨大的市场空间。
小结
3D打印从19世纪发展以来,逐渐从工业领域走入到了消费领域,其定制化、可打造复杂器件的优点在某些时候几乎无可替代。但在当前,消费级3D打印仍然遇到一些问题,就如同20年前的喷墨打印机一样,一不小心就可能得到一张浸满墨水的纸,或者更换墨盒弄得一手墨水,想要实现真正的易用,还有一段路程,但至少,那朵埋藏在消费市场中的3D打印之花,已经快要开放。