3D打印技术：引发新一轮工业革命的关键要素

随着科技的飞速发展，3D打印技术以其独特的魅力逐渐成为引领新一轮工业革命的关键技术。其广泛应用前景使得它备受全球关注。

一、材料多元化发展

目前，3D打印材料仍然存在一定的单一性，这在某种程度上限制了3D打印技术的发展。为了拓宽其应用领域，不断开发新材料是势在必行的。只有实现了材料的多元化发展，并建立起相应的材料供应体系，才能极大地推动3D打印技术在更多领域的应用。

二、从地球到太空

NASA等机构在3D打印技术方面的研究已经取得了显著成果。利用3D打印技术，已经生产出了用于执行载人火星任务的太空探索飞行器（SEV）的零部件，并且探讨了在该飞行器上搭载小型3D打印设备的可能性，实现“太空制造”。这一领域的投资和研究为太空探索开辟了新的道路。

三、助力深空探测

3D打印技术的快速发展和远程控制技术为空间探测提供了新的思路。利用月球原位资源，采用3D打印技术就地生产月面设施构件，是未来建立大型永久性月球基地的有效途径。这一技术的应用将最大限度地利用原位资源制造3D打印所需的粉末材料，并采用3D打印设备直接打印出月面设施构件，大大降低地球发射成本，并利用月球基地的原位资源探索更远的空间目标。

四、走进千家万户

随着3D打印技术的不断发展和成本的降低，它逐渐走进了寻常百姓家。未来某一天，你可能在家里为自己打印出一双鞋子，或者及时打印出汽车零件，让爱车继续驰骋在道路上。3D打印的独特魅力正在逐渐融入我们的生活，改变世界，让梦想变为现实。

五、全球竞争格局与区域发展

当前，全球3D打印技术竞争激烈。在区域竞争格局中，美国和中国的专利申请量位居前列。从全球范围来看，美国的专利申请量占比最高，而中国紧随其后。在专利申请趋势方面，中国在近年来的表现尤为突出，专利申请量稳居世界第一。中国的区域专利申请分布也是广东领先全国其他省市。

随着技术的进步和应用场景的不断拓展，预计中国未来的3D打印产业规模将持续高速增长。汽车、工业机械与航空航天是主要应用领域。全球范围内的竞争格局也在不断变化中，而中国已经成为这一领域的重要力量。未来随着技术的不断进步和应用领域的扩大，我们有理由相信中国的3D打印产业将会取得更加辉煌的成就。2010-2020年期间，各省份3D打印专利申请量的整体变化趋势基本一致，2014年以后广东省与其他各省的差距逐年拉大，并一直位居榜首。

自2016年以后，江苏省3D打印专利申请数量保持逐年上涨的走势，且维持在年度1000项以上的水平。北京、浙江、上海及陕西在2010-2020年的3D打印专利申请量差距不大。

全球3D打印技术申请人竞争格局方面，专利申请人集中度不高，且呈现波动下降的趋势。TOP10专利申请人中，惠普研发公司专利申请数全球第一，但近两年明显下降。其他公司的专利申请量波动均较为明显，且近两年均有明显下降。专利申请排名全球第一的惠普研发公司，2013-2018年专利申请数量保持高速增长，但自2018年起明显下降，2020年大幅下跌至2014年以前水平。

全球3D打印行业专利申请数量TOP10申请人技术主要布局在B41J2与B29C64细分领域，其中全球3D打印专利申请量第一的惠普研发公司在两大细分领域专利申请量分别达到968项与1162项。从整体上来看，惠普研发公司的3D打印专利在各细分领域均有涉猎，且在前10大3D打印技术上的申请量排名均靠前。技术分布同样广泛的还有佳能株式会社与株式会社理光，其他公司的分布则各有侧重点。

全球3D打印前十大市场价值最高的专利中，以甲骨文国际公司申请的“企业系统中的设备上的应用的统一供应”的市场价值最高，达到1382万美元。排名前十的3D打印专利中，其市场价值均超过千万美元，且各大专利的市场价值差距相对较小。

新进入者方面，全球3D打印行业中，新进入者仅西安增材制造国家研究院有限公司一家，其专利申请数量在2018年达到最高，为120项，自此之后，呈逐年下降的趋势。

3D打印技术的发展前景远大，应用十分广泛。这种技术能与非常多领域结合起来，例如工业设计、生物、鞋类、医疗、建筑、珠宝、航空航天等等。医学方面，北京大学研究团队在2014年成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎，这是一个令人兴奋的消息。但是3D打印技术也面临着打印材料的限制、知识产权以及道德方面的争议。不过单就医学方面，相信3D打印技术对病人绝对是一个福音。

现在3D打印领域中发展非常迅速、产值增长十分明显的应属快速模具技术。比如汽车制造、机械工业、轻工业、电子工业、军事、航天航空制造、通讯等。

3D打印技术的应用能说是无所不能，在高科技领域里3D打印技术所成功研发的复合纤维3D打印机能够打印人们平常的衣服等服饰。

人工智能是一种功能极其强大的工具，可用于处理大量数据并从中获得帮助决策的深入见解。但要做到这一点，需要的不仅仅是大量数据，还有对3D打印流程的深入理解。只有真正了解3D打印流程，并从数据中找到使其变得更快速、更稳定、更可预测的办法，我们才能真正释放人工智能在增材制造中的全部潜力。随着企业扩大3D打印的规模，他们将越来越依赖自动化。但扩张的潜力受到后处理的限制，尤其是在当前后处理主要依靠人工操作的情况下。通过简单地增加人员来扩大规模会导致成本和不确定性增加，并且不能保证可靠性。如果要扩大生产规模，唯一的办法就是自动化后处理。在大规模定制的情况下尤其如此。对于个性化的鞋子，不同的客户可能需要不同的颜色，这会使流程变得更加复杂。而且，我们当前所说的“大规模定制”其总产量仍然是很低的。