1、3D打印塑料白皮书2.0White Paper of Plastic 3D Printing 2.0Version ID：20210430白皮书赞助方：Sponsors:3D科学谷白皮书系列-Whitepaper-3DScienceV底图视觉中国三维科学 . 无限可能“为行业提供深具国际影响力的增材制造咨询及媒体内容营销服务平台。”3D科学谷Provide the industry AM consulting service and content marketing service with international influence. 3D Science V上游塑料市场底图视觉中国G

2、eneral plastics通用塑料性能Ultra high performance engineering plastics超高性能工程塑料Special engineering plastics特种工程塑料Engineering plastics工程塑料Non crystalline plastics非结晶塑料Semi crystalline plastics半结晶塑料ABSPSPVCPCPPOPMMAPEIPPSUPSUPBIPIPAIPEEKPPSPTFEPETPOMPAUHMW PEPPHDPELDPE1塑料基本情况应用塑料基本情况Plastic market in 动、植物石油天

3、然气天然树脂通用塑料工程塑料特种工程塑料改性塑料上游浇铸缠绕拉挤.注塑挤出吹塑压延3D打印.农业包装建筑汽车电器.塑料市场 l 工程塑料-产业链中游下游529559590201720182019汽车工业、机械制造、电子、家电、建筑、化工的市场需求推动着塑料产业的发展。2017-2019年中国工程塑料行业需求量（万吨）111123333塑料市场 l 工程塑料-市场需求图片-国产工程塑料制造的汽车、电子、电器零部件。1.金发科技；2.银禧科技；3.国恩股份数据：中国塑料工业协会工程塑料替代金属趋势加深加快工程塑料“本土替代进口”工程塑料产品高性能化2图片：1. 比亚迪推出一种电动汽车电机安装支架，

4、材料为巴斯夫高性能材料 Ultramid 聚酰胺，替代了金属材料。来源：巴斯夫2. 国产改性PA 材料制造的汽车中冷器气室。来源：金发科技3.HexPEKK_Hexel_2HexPEKK材料与3D打印工艺 HexAM制造的零件，可替代金属铸件。来源：Hexcel 赫氏塑料市场 l 工程塑料-发展趋势31如，高性能尼龙材料：阻燃尼龙、碳纤尼龙、增韧尼龙；高性能PC 材料：高流动、超韧PC、玻纤增强PC2019-2023 中国工程塑料市场规模预测 （亿元）塑料市场 l 工程塑料 l 中国1138.5951.31038.81255.81395.21566.81765.85数据：头豹研究院上游与中游塑

5、料3D打印材料与工艺底图视觉中国塑料产品塑料样品通过机加工金属模具批量注塑材料挤出、材料喷射、光聚合等3D打印工艺快速模具小批量注塑通过铸造工艺粉末床激光熔化金属3D打印随形冷却模具材料挤出、光聚合、粉末床（SLS、HSS、MJF）等3D打印工艺塑料产品3D打印与塑料制品312图片来源：1. voxeljet-维捷 高速烧结工艺；2. Stratasys; 3. Protolabs; 4.formlabs；5. GF 加工方案6.深圳金旺田科技；其他图片来自网络搜索。塑料增材制造工艺PBF粉末床工艺VAT光聚合工艺Material Extrusion材料挤出工艺Material Jetting

6、材料喷射工艺塑料增材制造工艺1234各工艺塑料3D打印零件举例：1.来源： EOS;2. 来源：裕克施乐-Oechsler;3.来源：Raise3D 上海复志;4.来源：Stratasys。基于粉末床工艺的3D打印技术举例：选区激光烧结-SLS；高速烧结-HSS；多射流熔融-MJF典型材料：聚合物粉末基于光聚合工艺的3D打印技术举例：光固化-SLA; 数字光处理-DLP；数字光合成-DLS典型材料：光敏树脂基于粉末床工艺的3D打印技术举例：Polyjet; 平滑曲率打印-SCP；多喷造型-MJM典型材料：光敏树脂、蜡基于粉末床工艺的3D打印技术举例：熔融沉积成型-FDM；电熔制丝-FFF典型材

7、料：聚合物丝材典型聚合物粉末材料-用于粉末床工艺典型光敏树脂材料-用于光聚合与材料喷射工艺典型聚合物丝材、颗粒-用于材料挤出工艺PA-尼龙；TPU-热塑性聚氨酯；PP-聚丙烯；PEEK/PEKK-聚醚醚酮/聚醚酮酮复合材料：碳纤维增强PA ；玻璃纤维增强PA；铝填充PA 12；碳纤维增强 PEKK ；碳纤维增强PET 类ABS光敏树脂;类PP光敏树脂;类TPU光敏树脂;类TPE光敏树脂;类PC光敏树脂;类Silicone光敏树脂 ABS;PLA;PA;TPU;PC;PAEK,PEEK, PEKK;PVC;ULTEM (PEI) 复合材料：ABS Carbon; PEKK Carbon; PA

8、Carbon;PETCarbon; PEI Carbon PP Glass; PLA Carbon典型3D打印聚合物材料2.1%其他材料19.7%丝材29.9%聚合物粉末30.1%光敏树脂18.2%金属2020年3D打印材料销售额约为21亿美元。3D打印聚合物材料市场规模数据：Wohlers R各类3D打印材料产品数量增长情况数据：Senvol, Wohlers Reportl2020年89%的商业化3D打印材料中，聚合物材料占49%，金属材料占40%，复合材料占8%，增长较为明显。 2020年Senvol 数据库收录的聚合物3D打印材料数量达1222个，复合材料数量达219个。热塑性3D打印

9、材料产品数量增长情况3D打印塑料材料产品发展概况PA 尼龙材料占比27%，2020年Senvol 数据库收录的PA 3D打印材料有110个；ABS 和PLA 材料挤出3D打印工艺中最常用的材料；特种工程塑料PEI （主要材料供应商沙特基础的产品名称为ULTEM),市场上制造商数量很有限，不能真实反映应用增长情况；弹性材料TPETPU 2020年产品数量达到19个和51个。数据：Senvol, Wohlers R上游中游-材料挤出丝材PLA 材料ABS 材料上游中游-材料挤出丝材3D打印与塑料制品 l ABS和PLANatureWorksweforyou Group FuterroTotal C

10、orbion 道达尔科碧恩浙江海正生物材料股份有限公司吉林中粮生物材料有限公司同杰良生物材料有限公司eSun 易生（深圳光华伟业）eSun 易生Kexcelled 诺思贝瑞PolymakerBASF 巴斯夫MatterHackersKimyaPlas3D珠海三绿台湾奇美Bayer-拜尔LG化学SABIC 沙特基础BASF 巴斯夫BASF 巴斯夫Kexcelled 诺思贝瑞eSun 易生Atomic FilamentTiger3D KimyaSABIC 沙特基础ABS 3D打印样件来源：NinJaTekPLA 3D打印样件来源：粉末床工艺尼龙3D打印机Raise3D 上海复志Intamsys-远

11、铸智能MarkforgedStratasysBigRap材料挤出工艺PA 3D打印机Multi Jet Fusion-多射流熔融 :HSS-高速烧结:3D打印与塑料制品 l PA尼龙SLS-选区激光烧结 :FDM/FFF:3D SystemsEOS华曙盈普易加三维华科三维德迪HPvoxeljet-维捷XAARStratasys SAF 选择性吸收融合工艺（基于XAAR HSS 技术）PA12 3D打印零件PA11 3D打印零件PA 12 3D打印车灯PA 11 3D打印矫形器PA 12 3D打印零件PA6 PA66 FFF 3D打印零件碳纤维尼龙复合材料3D打印零件12334555不同3D打印

12、工艺制造的PA 零件举例：1.来源： 3D Systems;2. 来源：EOS;3.来源：HP 惠普;；4.来源：voxeljet-维捷；5.来源：Intamsys-远铸智能。2019-2025 中国尼龙市场规模预测（亿元）中国主要的聚酰胺尼龙生产厂家PA 尼龙材料市场其中PA6、PA66产量与需求最大，约占90%以上。近几年，随着PA新品种和改性产品的不断开发，PA6和PA66的比重略有下降。PA11、PA 12具有突出的低温韧性;PA 46具有优异的耐热性而得到迅速发展。尼龙纤维受益于国内经济的中高速发展，跟宏观经济密切相关的纺织服装一直保持相对稳定的收入，刚需支撑较足; 在尼龙高端产品细

13、分领域，国内公司已经把产品开发的主攻方向从民用领域向产业用领域延伸，开发出了具有广阔应用前景的工程塑料、包装薄膜等非纤用切片。预计未来，工程塑料市场仍将保持快速增长。1443.441544.661709.12数据：智妍咨询2011-2018 中国PA尼龙塑料产量（万吨）中国尼龙行业主要生产厂家包括：神马股份、中国石油辽阳石油化纤公司、宁波舜龙锦纶有限公司及宜兴市太湖尼龙厂、南京聚隆尼龙有限公司。PA的品种繁多，包括：PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PAl010等，以及近几年开发的半芳香族尼龙PA6T和特种尼龙等新品种。随着我国PA行业需求量的扩大，各个龙

14、头企业将加大研发生产力度，尤其是在PA66和PA6两个方面，行业集中度将得到进一步提升。3D打印与塑料制品 l PC-材料挤出工艺FDM/FFF：3DXTechAirwolf 3DClariantKIMYASABICTreedFliamentPolymaker12354PC 3D打印丝材PC-PBT 共混物3D打印丝材PC-ABS 共混物3D打印丝材PC-ASA 共混物3D打印丝材PC 碳纤维增强3D打印丝材PC-ASA 共混聚合物3D打印零件来源：F中国聚碳酸酯需求量（万吨）中国聚碳酸下游市场需求结构数据：海关数据、智研咨询数据：海关数据、智研咨询169.08172.69183.76230.

15、2515PC 聚碳酸酯材料市场3D打印与塑料制品 l PEEK/PEKK粉末床工艺与PEEK/PEKK 粉末SLS-选区激光烧结 :材料挤出工艺与PEEK/PEKK 线材FDM/FFF：Evonik 赢创VESTAKEEP AM 9000VESTAKEEP I4 3DF-T-PEEKOPMOXPEKK OXFABHEXCEL 赫氏HexPEKK EM-EOSEOS PEEK HP3VICTREXVICTREX PEEK and PAEKSolvay 索尔维Ketaspire PEEK AM Fliament MS NT1ESSENTIUM MaterialsESSENTIUM PEEKLehm

16、ann&Voss&Co.LUVOCOM 3F PEEK 8581 NT-Intamsys-远铸智能INTAMSYS PEEKArevo LabsKatevoPeek F1123PEKK/PEEK 3D打印零件举例1. SLS 3D打印植入物来源：OPM2. 优化设计的PEKK碳纤维复合3D打印支架来源：Hexcel3. FFF 3D打印汽车零部件来源：Intamsys-远铸智能14001950（预）2019 全球PEEK材料各领域消费量（吨）全球主要地区PEEK 材料消费量（吨）PEEK 材料生产商：吉林中研高分子吉大特塑,山东浩然特塑盘锦中润特塑金发科技上海超聚新材料科技数据：华经产业研究院

17、PEEK/PEKK 材料市场概况3D打印与塑料制品 l PEI (ULTEM) 聚醚酰亚胺材料挤出工艺与PEI 线材SABICULTEM 9085ULTEM 1010Triton 3D-StratasysIntamsys3DXTech.FDM/FFF：PEI 3D打印零件举例1.ULTEM 1010和ULTEM 9085 3D打印零件来源：Stratasys2.航天运载器上使用的 ULTEM 9085 3D打印环境控制管来源：Intamsys3. ULTEM 1010 3D打印线材来源：Triton 3D粉末床工艺与PP 粉末3D打印与塑料制品 l PP 聚丙烯Multi Jet Fusion

18、-多射流熔融 :SLS-选区激光烧结 :材料挤出工艺与PP 线材FDM/FFF：HP 惠普BASF 巴斯夫EOSProdwaysRICOHBASF-巴斯夫ALMAM Polymer ResearchLehmann&Voss&Co.万华化学DSM 用于熔融颗粒（FGF）3D打印的玻璃纤维填充的聚丙烯材料-Arnilene AM6001 GF12PP聚丙烯 3D打印零件举例1. 3D打印矫形器来源：Raise3D 上海复志2. 汽车工业-3D打印歧管来源：HP/裕克施乐3. PP 3D打印原型件来源：Ultimakervoxeljet-维捷HSS-高速烧结:PP 聚丙烯材料市场聚丙烯(PP)是一种

19、性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。2017-2020 中国PP聚丙烯塑料产量（万吨）25022300数据：中国合成树脂协会、前瞻研究院数据：卓创资讯、前瞻研究院2019 中国PP聚丙烯消费结构粉末床工艺与TPU 粉末Multi Jet Fusion-多射流熔融 :SLS-选区激光烧结 :材料挤出工艺与TPU 线材FDM/FFF:BASF 巴斯夫Ultrasint TPU 01Lu

20、brizol 路博润Estane 3D TPU M95A-545BASF 巴斯夫Adsint TPU 90 flexUltrasint TPU 88ALehmann&Voss&Co.LUVOSINT TPU X92A-1LUVOSINT TPU X92A-2LUVOSINT TPU X97A-WT万华化学WANFABPU-90ANWANFABPU-95ANEssentium MaterialsEssentium TPU58D-ASEssentium TPU74D万华化学WANFABFT1080WANFABFT1085WANFABFT1090WANFABFT-1095CovestroAddigy

21、12TPU 3D打印零件举例1. FFF 3D打印鞋面来源：Raise3D-上海复志2. 匹克3D打印运动鞋中底，采用SLS 技术与TPU 粉末来源：易加三维3. FFF 3D打印 TPU 柔性材料来源：Intamsys-远铸智能4. 万华化学TPU 3D打印材料，来源：万华43D打印与塑料制品 l TPU 热塑性聚氨酯CovestroAddigyHSS-高速激光烧结:TPU 热塑性聚氨酯材料市场TPU 下游应用市场数据：观研天下2019年中国TPU行业生产格局分布典型3D打印复合材料-材料挤出、粉末床工艺碳纤维复合玻璃纤维复合金属复合其他PAPAPA-铝填充粉末PA-高强度阻燃合成纤维PA-

22、碳纤和玻纤PLAPLA-铜；PLA-不锈钢；PLA-青铜PLA-木纤维PEKK/PEEKABSABS-高强度阻燃合成纤维PCABS/PCPETGPETGPEIPEIPPPETPPEPPEPPSPPSUPP玻璃纤维复合3D打印丝材PEI 碳纤维复合3D打印零件PEEK碳纤维材料3D打印零件123图片：1. 来源：巴斯夫 Ultrafuse PP GF30；2.来源：TechmerPM 3. 来源：索尔维塑料3D打印发展趋势底图视觉中国2020年聚合物3D打印的整体市场规模为51.4亿欧元（约402亿人民币）截至2025年，每年的预期增长率为15.42025年市场总额将达到105亿欧元（约822亿

23、人民币）新冠疫情防疫需求推动了医疗应用及备件3D打印业务Source: additive-manufacturing- Copyright 2021, AMPOWER GmbH & Co. KG3D打印系统材料零件生产5.1410.51CAGR15.4%2020年全球聚合物（塑料）3D打印市场规模及2025年市场预测（十亿欧元）塑料3D打印市场规模材料喷射工艺粉末床工艺用于塑料零件生产更高效的选区激光烧结系统低成本小型化烧结系统自动化打印后处理工艺得到发展多材料粉末床塑料3D打印技术初步发展面向最终零件生产具有潜力的光聚合3D打印创新技术-双光子聚合与体积3D打印材料挤出工艺3D打印设备生产集

24、群应用于高性能工程材料的材料挤出3D打印工艺走向成熟热塑性材料、复合材料快速沉积大型3D打印设备得到应用发展与机器人相结合的材料挤出3D打印设备材料挤出工艺超越快速原型应用支持高通量、高性能材料制造1234塑料增材制造工艺发展成果光聚合工艺SAF HSS 高速烧结生产级粉末床3D打印系统LaserProFusion面向批量生产的粉末床3D打印系统1234图片来源：1. voxeljet 维捷；2.惠普；3. EOS; 4. Stratasys。3D打印与注塑工艺PK的空间大批量小批量复杂简单大批量复杂产品Faster / 3D打印需要速度更快小批量简单产品Cheaper / 3D打印需要更便宜

25、大批量简单产品传统注塑更具优势FUSE 1成型尺寸：165165320 mm材料：PA 12, PA 11Sintratec S2 可扩展紧凑型SLS 系统成型尺寸：1,490 990 600 mm材料：PA 12, TPESinterit Lisa 桌面级SLS 3D打印机成型尺寸：150 200 260 mm材料：PA11,PA 12, TPUNatural Robotics VIT成型尺寸：250 x 250 x 300 mm材料：PA 12低成本小型化激光烧结系统DYEMANSION 面向聚合物3D打印零件批量生产的后处理系统3D打印零件后处理数量眼镜框鞋中底AMT 在聚合物3D打印零

26、件表面处理平台PostPro 3D 中集成三菱电机的机械臂，六轴机械臂将3D打印零件装进后处理机器或从中取出，生产效率可扩展到每小时数百个零件。经过表面后处理的3D打印产品图片来源： DYEMANSION自动化3D打印后处理技术多材料和彩色粉末床塑料3D打印技术1哥伦比亚大学工程学院采取了一种新的粉末材料烧结方式，这一方式中不再需要标准选区激光烧结设备中的大型粉末床，取而代之的是由打印平台将透明玻璃板放置在一层薄薄的塑料粉末材料上，然后激光束从下方照射粉末，将一层粉末烧结到玻璃板上，接下来如果需要打印另外一种不同的材料，则由打印平台将玻璃板移动到另外一种薄薄的粉末上，仍由激光束从下方照射，并将

27、不同材料烧结到上一层材料表面。这一过程重复进行，直至完成零件的打印。Aerosint 采用的是一种称之为“选择性粉末沉积”的技术，该技术也改变了标准选区激光烧结中的铺粉工艺，改为通过可旋转的转鼓沉积粉末材料，在打印过程中，转鼓穿过整个打印区域，每个转鼓沉积一种材料，至少使用两个转鼓来实现多材料沉积。在两种不同材料中，其中一种廉价粉末被用作支撑材料。典型光聚合3D打印技术激光束逐点固化液态树脂。投影仪将光透射整个树脂液层上，使用数千个数字微反射镜(DMD) 有选择的固化零件。使用带有LED灯的LCD面板来固化树脂，但是LCD打印机不使用反射镜，而是通过LED发光，LCD面板在不需固化的区域将其遮

28、挡住。LCD来源：3D SourceDLP来源：3D S面向最终零件生产的光聚合3D打印技术通过 Figure 4 3D打印设备与配套的生产级树脂材料生产的3D打印零件。福特野马GT500电子驻车制动器支架，使用Carbon 的高速光固化（基于DLS 工艺）3D打印设备生产。音频公司Sennheiser Ambeo 使用Formlabs LFS 立体光固化3D打印技术定制生产耳机配件。3D打印定制眼镜服务商BRAGi（佩极）通过LuxCreo LEAP3D打印技术和透明树脂材料TM79 生产眼镜框。Nanoscribe公司的Photonic Professional 系列3D打印系统在短时间内

29、制作的3D非球面微透镜阵列。图片来自于Aleksander Bogucki, University of Warsaw。通过将飞秒激光器发出来的高能激光聚焦于极小的三维焦点上，位于焦点处的材料吸收能量快速固化。然后通过纳米量级移动精度的三维压电陶瓷台的运动或者分层激光扫描的方式实现了三维激光在微米和纳米尺度下的器件加工。LLNL的研究人员已经找到了一种改进双光子聚合（TPL）的方法，双光子聚合是一种纳米级3D打印技术，LLNL将双光子聚合3D打印技术开发到可以兼顾微观精度同时又满足较大的外型尺寸的水平。具有潜力的光聚合3D打印创新技术体积3D打印LLNL（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）国家实验室推

30、出了一种新的瞬时光刻技术可以通过使用全息光场在几秒钟内完成整个3D形状的制作。研究人员通过将三维全息图像分成三个不同的部分，然后通过分开的激光束将其投射到树脂箱中，激光从前部、底部和侧面进入，在激光重叠的地方形成3D光场。研究人员使用的树脂是一种光敏聚合物，一旦达到了一定的激光能量照射阈值，就会发生固化反应，固化结束后液态树脂被排出，留下3D结构的产品目前，增材制造的应用范围正在迅速扩大，包括运动鞋部件、牙科陶瓷和航空航天部件的大规模生产，以及微流体、医疗设备和人工器官的制造。所使用的光诱导增材制造技术，由于其高度的时空控制而尤为成功，但这些技术仍然具有点状或层状生成的共同问题，如立体光刻、激

31、光粉末床熔化、连续液体界面生产及其衍生品。而体积3D打印，是连续增材制造方法下一步的方向。材料挤出工艺3D打印设备生产集群英国紧身衣品牌VORTEQ购置12台Raise3D Pro2 Plus 3D打印机，充分整合RaiseCloud云平台，组成3D打印农场，制作人体模型。应用于高性能工程材料的材料挤出3D打印工艺走向成熟在3D打印领域中，PEEK主要应用于金属替换，功能件成型测试和零件生产。ULTEM1010树脂是一种无定形，透明的聚醚酰亚胺塑料，具有较强的流动性和215C的玻璃化转变温度(Tg)。ULTEM9085树脂的玻璃化温度(Tg)为186，可用于3D打印耐高温的零件。除了出色的强度

32、/重量比和出色的耐热性外，UltemAM9085F还具有UL 94-V0认证，这归功于其高阻燃性。FST认证（火焰，烟雾和毒性）证明了燃烧过程中产生的烟雾无毒。它具有良好的电绝缘性能，可在很宽的温度和频率范围内保持稳定。这些众多的特性使其成为运输，消费电子以及航空和航天工程行业中生产原型和功能部件的理想材料。材料挤出3D打印典型高性能工程材料-PEKK材料挤出3D打印典型高性能工程材料-ULTEM(PEI)1123高性能工程材料3D打印应用举例：1. PEEK 3D打印零件，来源：Intamsys 远铸智能 ; 2. ULTEM 3D打印零件，来源：Intamsys 远铸智能 ；3. ULTE

33、M 3D打印零件，来源：Roboze。泉州连绵带山峦景观桥,分为16段，采用纵向打印，打印后组装完成。组装后，总长17.5米，高3.2米，宽3.2米，重量12吨。酷鹰机器人这次使用了新款10公斤级打印头，大幅提升了打印速度，打印时间仅需5周。3D打印材料由Polymaker 生产的ASA-玻纤复合颗粒材料，根据酷鹰大尺寸3D打印设备的特点优化了流动性，以满足使材料能够满足其大幅提升打印提速的要求。BAAM 是一种大幅面增材制造技术，材料为聚合物颗粒材料，该技术以快速的速度和少量的成本生产大型，接近最终形状的零件。CINCINATI 推出的 BAAM 设备材料挤出沉积速度约为36千克/小时。热塑

34、性材料、复合材料快速沉积大型3D打印设备得到应用发展伊之密SpaceA-1-900-500-S柔性增材制造系统，集成了高效紧凑的挤出装置，智能化的人机交互控制系统，六轴定位系统和粒料干燥输送系统。可以实现不同材质和尺寸的制品打印。图中案例为文氏管，使用PA+GF原料。机器人与材料挤出3D打印工艺集成Arevo公司将AQUA材料挤出打印头安装在六轴机器人上，该机器人通过激光加热进入的聚合物或复合材料长丝，并在通过辊进行沉积时压紧加热的细丝。大尺寸聚合物、玻璃和碳纤维3D打印设备企业CEAD的大型龙门3D打印设备AM Flexbot包括带有Run MyRobot / Direct Control的

35、西门子Sinumerik CNC，Comau机械臂和CEAD的单螺杆挤出机。借助Comau和西门子的控制解决方案，机器人运动学已完全集成到CNC系统中，在复杂的机器人运动中实现所需的精度，从而正确沉积材料并将零件铣削成最终轮廓。超越原型应用的材料喷射工艺致力于光学镜片3D打印的Luxexcel 公司宣布已为智能眼镜的下一步增长做好准备，通过镜片专用3D打印设备、材料、软件以及光学领域的专业知识，为智能眼镜市场提供镜片生产解决方案。Luxexcel 所指的批量生产解决方案是基于材料喷射3D打印技术的解决方案，包含专有的硬件、材料和软件。3D打印解决方案可以在塑料、玻璃等基体材料上进行3D打印，还

36、可以满足客户的气隙要求。材料喷射3D打印设备制造商Stratasys 推出了牙科多材料喷射3D打印设备，能够处理5种不同材料。对于软牙龈、刚性材料模型、生物相容性导板等不同材料和性能的牙科数字化应用，用户无需通过多台不同设备制造，或者是同一设备更换不同材料。进化中的多材料喷射技术一家诞生于麻省理工学院的创业公司正在开发一种兼顾打印速度、精度和质量的材料喷射3D打印设备。该设备的核心技术是机器视觉和机器学习系统，它们就像3D打印设备的眼睛和大脑，实时监控着打印过程，从而提高这种3D打印技术的打印质量、速度，并扩展可打印材料的范围。与其他3D打印技术一样，最终在生产中应用的关键是打印材料。Inkb

37、it开发的非接触式材料喷射3D打印技术能够满足很多具有苛刻性能要求的新材料，包括弹性达到800%的弹性体和能够承受高达170C高温的树脂，以及打印不同软硬度的多材料零部件。哈佛大学工程与应用科学学院Jennifer A. Lewis教授团队报道了一种多材料3D打印技术（MM3D），其通过在单个喷嘴喷出材料时的快速切换，实现了体素级的多材料功能结构的快速打印，极大的拓展了3D打印在复杂功能结构的制造能力。也就是说，用一个喷头，快速切换打印材料，来实现多材料的精准打印。这样一来，就可以通过控制材料的精确切换，来打印两种以上的材料。喷头可以进一步增加为4个，同时打印四种材料的结构，最多可以支持8种材

38、料同步打印。下游塑料3D打印应用底图视觉中国英国GJ塑料公司，通过Raise3D Pro2 材料挤出工艺3D打印机生产病毒防护面罩组件。新加坡3D打印企业Structo 通过其高速光固化3D打印机生产新冠病毒检测用的鼻咽拭子（获得FDA 注册），每周产量达100万个。美国3D打印医疗器械平台-NIH 3D Print Exchange, 将医疗机构与3D打印界联系起来，共同促进3D打印抗疫物资的快速审批、共享与制造。至2020年4月，超过180种3D打印防护医疗设备的零部件设计在该平台中进行共享。湖南华翔3D 2020年通过3D打印技术生产抗击新冠疫情所需的护目镜。护目镜主体镜框为高分子尼龙材

39、料3D打印成型。个性化设计可精准贴附使用者面部皮肤，大幅提升气密性，减低局部压迫。在达到防护的同时，也能缓解因长时间佩戴而引起的不适感。医疗 l 医疗器械零部件按需生产3D打印快速按需生产的能力，在生产新冠疫情所需医疗设备中得到体现医疗 l 数字化齿科 l 椅旁应用椅旁数字化技术3D打印应用牙体缺损应用嵌体、高嵌体、全冠、部分冠、桥、贴面材料含氧化铝、氧化镁的全瓷材料、长石质瓷种植修复应用种植体基台、单冠、一体式基台冠、临时修复体材料陶瓷（玻璃陶瓷、氧化锆）复合材料（复合树脂、陶瓷-树脂复合材料）钛基金属材料（椅旁应用较少）种植应用放射导板、种植导板其他牙体修复应用临时冠桥、临时贴面、临时嵌体

40、可摘全口义齿、胶托支架.正畸应用隐形矫正器牙模、托槽粘结导板其他应用磨牙保护器材料针对各种应用的光敏树脂材料。CAD/CAM 切削系统应用基于光聚合工艺的塑料3D打印技术丰富了齿科椅旁数字化应用参考：3D科学谷3D打印与数字化齿科白皮书SmileDirectClub 通过60台惠普多射流熔融（MJF）3D打印设备，每日生产超过5万个定制化隐形矫正器牙模。黑格科技打通隐形矫治器制作流程中的数据收集、模型设计、3D打印前处理流程、牙模生产、压膜、牙龈线切割流程，推出了智能的、灵活的隐形矫治器规模化生产解决方案。该方案可针对诊所及医院、技工所、隐形正畸品牌商进行柔性化的适配。正畸产品制造商Perfe

41、ct Finish Ortho 通过9台Formlabs 3D打印设备，进行正畸产品定制化牙科模型生产，每周产量超过700个。满足大批量定制生产需求隐形正畸全流程解决方案灵活满足生产需求的桌面型3D打印设备可扩展的隐形正畸牙模高速生产解决方案Carbon L1 3D打印设备可在35分钟内制造30个正畸牙模。L1 生产解决方案是产能可扩展的解决方案，其目的是能够满足每日数万牙模的生产需求。医疗 l 数字化齿科 l 塑料3D打印技术成为隐形正畸的刚性需求航空航天 l 特种工程塑料轻量化3D打印应用举例航天中国某航空航天研究院所运用远铸智能的高性能双喷头3D打印设备（基于材料挤出工艺）FUNMAT

42、PRO 410打印立方体卫星进行相关的科学研究试验，该立方体卫星使用两种不同的INTAMSYS PEEK材料（如图黄色与黑色），完成全部打印过程。目前打印样件已经通过了前期的科学研究测试，接下来按照后续计划将在模拟环境下进行下一步的科学研究测试。航空航空超轻低压空气系统制造商BWT 通过Stratasys的材料挤出（FDM）3D打印系统和ULTEM 9085 材料制造低压空气系统管道组件，用于替代传统铝金属组件。3D打印冷却剂分配器福特3D打印HVAC 管道惠普MJF 3D打印技术戴姆勒3D打印内饰备件EOS 选区激光烧结3D打印技术日本大发汽车3D打印汽车“皮肤”Stratasys FDM

43、3D打印技术MINI3D打印定制侧窗外饰件MINI3D打印驾驶舱内饰EDAG 和西门子3D打印冷却剂分配器惠普MJF 3D打印技术兰博基尼Urus SUV3D打印风管分体零件Carbon 数字光合成3D打印技术福特福克斯空气调节系统HVAC的杠杆臂零件Carbon 数字光合成3D打印技术裕克施乐与巴斯夫3D打印汽车座椅部件其他应用快速原型夹具株式会社SANKI PA-GF 3D打印通风管零件远铸智能 FFF 3D打印技术CRP3D打印车灯外部支撑结构选区激光烧结技术与玻纤尼龙汽车制造应用法拉利225S Vignale Berlinetta老爷车仪表盘安装配件Raise3D Pro2 Plus

44、3D打印设备汽车 l 零件规模化生产概念验证案例西门子数字工业公司与德国汽车领域的工程公司EDAG合作开发了带有复杂冷却回路的3D打印主动冷却剂分配器，功能是安装在“EDAG SCALEbat”电动汽车电池外壳中，并在充电时有效地散发在快速充电过程和负载循环过程中产生的热量，各个电池模块由集成的阀门控制器通过各种冷却回路主动控制，借助西门子的Siemens CFD拓扑优化软件，与传统设计方法相比，冷却剂分配器将压力损失减少了22。由于产品性能获得的明显提升，这款冷却剂分配器如同GE所规模生产的喷油嘴一样，面临着产业化生产的需求。该项目将惠普的工业级HP Jet Fusion 5200 3D打印

45、设备集成到西门子的数字企业解决方案中，可以比以前更快，更经济，更可持续地生产这种冷却剂分配器。而基于高达30万件的规模化生产概念证明了在批量生产中通过3D打印制造零部件的经济可行性。 EDAG汽车及消费品 l 3D打印点阵晶格部分替代传统泡沫材料案例裕克施乐生产的3D打印点阵晶格结构，可作为座椅的中间层材料，这里也是座椅的舒适层。在座椅的不同区域，3D打印晶格胞元的设计有所不同，晶格设计的多样性，使得座椅的不同区域具有不同的功能与性能。座椅舒适层的应用，很好的体现了3D打印晶格结构的性能所具有的高设计灵活性。裕克施乐生产了具有极强冲击力的美式橄榄球头盔3D打印护垫。设计师通过运动员对保护头盔的

46、性能要求，选择合适的晶格形状，通过精细调整每个支撑杆径的厚度来调整晶格结构的硬度，对十几万个独立的晶格支撑结构进行特别调整，最终实现了晶格结构中内部的阻尼支柱与运动员在运动中所经历的冲击方向相对来吸收和分散能量。裕克施乐（OECHSLER）是面向大批量生产的高附加值产品的精益化制造解决方案提供商，在竞争中拥有独特的市场定位，裕克施乐还拥有代表最新技术水平的测量技术，极高水准的质量和环境管理。裕克施乐从运动鞋中底的制造切入到了3D打印市场，裕克施乐注重先进技术的创新与研发，在面向增材制造的点阵晶格结构设计与这类结构的增材制造（3D打印）批量生产领域走在业界前列。裕克施乐通过位于德国、美国和中国（

47、太仓）的生产基地，已经生产了超过250万个3D打印零件，在此基础上，裕克施乐建立了从3D打印产品设计开发，到成品批量生产的增材制造全价值链增值服务。裕克施乐有针对性的细化客户需求，利用晶格设计拥有的独特设计灵活性，达到客户产品所需的功能，性能等要求。晶格设计往往拥有复杂的几何结构，而制造复杂的结构恰好是增材制造技术在工业制造中的竞争优势之一，可以说晶格设计与增材制造的绝妙组合将能给客户的产品带来独特的创新性。消费品 l 运动防护装置粉末床工艺Kupol 3D打印自行车头盔3D打印技术：MJF材料：尼龙粉末惠普HEXR 3D打印自行车头盔3D打印技术：SLS材料：尼龙粉末EOS光聚合工艺CCM

48、3D打印曲棍球头盔内衬3D打印技术：DLS材料：弹性光敏树脂C鞋模鞋垫、鞋底整鞋鞋面鞋模-看样模、试穿模、鞋楦3D打印技术：SLA鞋模-翻砂铸造原型3D打印技术：SLA鞋垫、中底3D打印技术：粉末床-MJF,HSS,SLS光聚合-DLS,鞋外底3D打印技术：SLS，3D Drawing.鞋面3D打印技术：材料挤出工艺-FFF间接应用直接制造随数字化转型而普及中小批量定制化生产新趋势鞋楦2135图片：1. 3D打印鞋模，来源：Materialise; 2. 3D打印鞋楦，来源：巴斯夫；3. 批量生产3D打印鞋中底，来源：裕克施乐；4.3D打印鞋底、鞋面，来源：科思创；5. 万华化学3D打印材料解

49、决方案，包括鞋面、鞋底，来源：万华。消费品 l 鞋制造应用粉末床工艺选区激光烧结技术(SLS)MJF技术HSS技术TPU粉末，PA 粉末弹性体聚氨酯(EPU)树脂光聚合工艺(如：Carbon DLS）液体硅橡胶RepRap液体材料增材制造（LAM）3D打印材料3D打印技术图片：1. 阿迪达斯带有3D打印鞋中底的运动鞋，来源：Carbon; 2. 易加三维EP-C5050 Pro TPU 3D打印机制造的鞋底，来源：先临三维；3. 硅胶材料制造的3D打印鞋中底内芯，来源：ECCO。在鞋中底内芯打印方面，ECCO使用的材料是陶氏化学开发的液体硅橡胶材料。不论是通过粉末床工艺增材制造的TPU材料、P

50、A尼龙材料，还是通过液态树脂光聚合工艺制造的EPU材料。耐磨、弹性、抗冲击成为3D打印技术与3D打印材料进入鞋类制造领域的关键考核因素。从打印材料来看，Lehmann&Voss&Co，科思创和中国企业万华化学等材料制造商在鞋3D打印领域已经形成了一系列材料组合，如科思创推出了Addigy TPU 线材和粉末。消费品 l 鞋制造应用 l 鞋中底3D打印材料消费品 l 产品包装 l 从快速原型到小批量生产2020年欧莱雅共生产了1万个包装设计原型在12个小时左右可完成包装原型制造至2020年，欧莱雅全球23个设计中心均配备了3D打印设备3D打印已成为欧莱雅工业4.0 技术的重要组成部分快速原型香水