3D 打印經(jīng)過(guò)30 年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)都聚集了一批領(lǐng)先企業(yè)。上游涵蓋了掃描設(shè)備、逆向工程軟件、在線社區(qū)、CAD 軟件、數(shù)據(jù)修復(fù)和材料，解決了3D 打印的數(shù)據(jù)和材料來(lái)源;中游以設(shè)備企業(yè)為主，這些企業(yè)大都提供材料和打印服務(wù)業(yè)務(wù)，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位;下游打印服務(wù)是行業(yè)發(fā)展到一定階段才出現(xiàn)的商業(yè)模式，該環(huán)節(jié)介于中游和下游之間，負(fù)責(zé)銜接3D 打印與下游行業(yè)應(yīng)用。從專業(yè)級(jí)別劃分來(lái)看，企業(yè)大多數(shù)集中在工業(yè)級(jí)領(lǐng)域。

制造業(yè)

在3D打印發(fā)展之初，其應(yīng)用僅局限在原型制作或工藝品打印。隨著3D打印技術(shù)的日趨成熟，在汽車、航空、醫(yī)療、教育、電子消費(fèi)品等領(lǐng)域有了更為廣泛的應(yīng)用。其中3D打印在航空和汽車領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，而生物醫(yī)療則成為了最近3D打印研究的熱門領(lǐng)域。

汽車行業(yè)

汽車制造商可以算作是增材制造技術(shù)的最早使用者之一，過(guò)去幾十年汽車制造商多將3D打印技術(shù)應(yīng)用于小批量原型制造。最近幾年，各大汽車制造商開始加大3D打印技術(shù)使用步伐，向更高價(jià)值的應(yīng)用轉(zhuǎn)變，3D打印在汽車行業(yè)的應(yīng)用正在從用于最終檢查和設(shè)計(jì)驗(yàn)證的相對(duì)簡(jiǎn)單的概念模型，演進(jìn)到用于測(cè)試車輛、發(fā)動(dòng)機(jī)和平臺(tái)的功能性部件。目前，汽車行業(yè)是3D打印的原型零部件的主要生產(chǎn)者，每年汽車行業(yè)將生產(chǎn)超過(guò)10萬(wàn)件原型零部件和添加制造的模具。

航空航天

3D打印技術(shù)特別是金屬直接快速成形工藝成為航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、減重（輕量化）等方面。

由于航空航天設(shè)備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的小部件，如果運(yùn)用傳統(tǒng)工藝制作勢(shì)必會(huì)存在制作周期過(guò)長(zhǎng)、成本過(guò)高的問(wèn)題。3D打印工藝制造速度快，成型后的近形件僅需少量后續(xù)機(jī)加工，可以顯著縮短零部件的生產(chǎn)周期，滿足對(duì)航空航天產(chǎn)品的快速響應(yīng)要求。3D打印加工過(guò)程的材料利用率很高，成形過(guò)程無(wú)需專用模具、工具和夾具，可以節(jié)省制造航空航天裝備零部件所需的昂貴原材料，顯著降低制造成本。

金屬零件直接成形時(shí)的快速凝固特征可提高零件的機(jī)械性能和耐腐蝕性，與傳統(tǒng)制造工藝相比，成形零件可在不損失塑性的情況下使強(qiáng)度得到較大提高。如由激光快速成型技術(shù)打造的一次成型鈦合金的承力能力比普通鍛造、焊接強(qiáng)上近30%。

同時(shí)，3D打印擁有良好的設(shè)計(jì)靈活性和加工柔性。3D打印工藝能夠?qū)崿F(xiàn)單一零件中材料成分的實(shí)時(shí)連續(xù)變化，使零件的不同部位具有不同成分和性能，是制造異質(zhì)材料（如功能梯度材料、復(fù)合材料等）的最佳工藝。航空航天裝備的零部件由于工作環(huán)境的特殊性通常對(duì)材料的性能和成分有著嚴(yán)格甚至苛刻的要求，大量試用各種高性能的難加工材料，而3D打印技術(shù)可以方便地采用高熔點(diǎn)、高硬度的高溫合金、鈦合金等難加工材料。

醫(yī)療行業(yè)

目前醫(yī)療行業(yè)3D打印技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾方面：一是無(wú)需留在體內(nèi)的醫(yī)療器械，包括醫(yī)療模型、診療器械、康復(fù)輔具、假肢、助聽器、手術(shù)導(dǎo)板等;二是個(gè)性化永久植入物，使用鈦合金、鈷鉻鉬合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料3D打印骨骼、軟骨、關(guān)節(jié)、牙齒等產(chǎn)品，通過(guò)手術(shù)植入人體;三是3D生物打印，即使用含細(xì)胞和生長(zhǎng)因子的“生物墨水”，結(jié)合其他材料層層打印出產(chǎn)品，經(jīng)體外和體內(nèi)培育，形成有生理功能的組織結(jié)構(gòu)。

體外醫(yī)學(xué)模型

3D打印模擬器官可以用來(lái)檢測(cè)藥物效果，一方面有利于縮短臨床藥物研發(fā)周期，另一方面可以避免潛在的人體試驗(yàn)損害，極大地節(jié)省新藥的研發(fā)費(fèi)用。構(gòu)建3D 模型在手術(shù)設(shè)計(jì)、操作演練等方面具有廣闊的應(yīng)用前景和極高的應(yīng)用價(jià)值。器官或組織的3D 醫(yī)療模型，能夠?qū)⑵鞴倩蚪M織內(nèi)部構(gòu)造的細(xì)節(jié)逼真地顯示出來(lái)，使得醫(yī)學(xué)知識(shí)變得更加直觀明了。這種技術(shù)已在整復(fù)外科、口腔科、眼科等領(lǐng)域中的顱骨修復(fù)、下頜骨修復(fù)正形等方面發(fā)揮了積極作用。

3D打印通過(guò)復(fù)雜建?？稍旄Ｍ饪剖中g(shù)。醫(yī)生在手術(shù)前可以在患者體外再現(xiàn)體內(nèi)實(shí)際模型，可以通過(guò)反復(fù)利用模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，從而減少在真實(shí)手術(shù)中的效率和風(fēng)險(xiǎn)。例如，北京阜外醫(yī)院主要將這一技術(shù)應(yīng)用在心血管介入手術(shù)方面，與比利時(shí)的3D 打印服務(wù)商Materialise 合作，在手術(shù)前提前模擬打印出心臟模型進(jìn)行精準(zhǔn)化訓(xùn)練，從而大大提升手術(shù)的成功率。這種方法對(duì)于先天心臟缺陷的嬰兒好處明顯，因?yàn)閶雰旱钠鞴傧鄬?duì)弱小，手術(shù)就必須有更充分的準(zhǔn)備，也必須非常精細(xì)。

定制化醫(yī)療器械/組織工程

3D打印技術(shù)在助聽器、假肢制造、康復(fù)輔具、骨科手術(shù)個(gè)性化導(dǎo)板、人工關(guān)節(jié)、人工外耳和個(gè)性化種植牙等方面已得到了廣泛應(yīng)用。運(yùn)用3D 打印技術(shù)設(shè)計(jì)和制作的助聽器可滿足個(gè)性化需求。利用3D 打印技術(shù)制造出的假肢也更加符合人體工學(xué)。應(yīng)用金屬打印制作的多孔鈦結(jié)構(gòu)，生物學(xué)表現(xiàn)特性更加合理，具有輕量化，更加符合人體工程學(xué)，從而克服了傳統(tǒng)制造工藝的限制。

傳統(tǒng)牙齒修復(fù)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，難以保證精度，返修率高、制作周期長(zhǎng)。將3D打印技術(shù)運(yùn)用到義齒修復(fù)中已經(jīng)成為牙科領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的技術(shù)，降低了義齒修復(fù)成本，縮短了制作周期。此外，3D 打印在骨科的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)低成本假肢打印。

人工器官和組織

3D 打印技術(shù)不僅能夠打印醫(yī)療模型、醫(yī)療器械，還可以根據(jù)患者需要打印出相應(yīng)的器官。

3D生物打印使用含細(xì)胞和生長(zhǎng)因子的“生物墨水”，結(jié)合其他醫(yī)療材料層層打印出產(chǎn)品，經(jīng)體外和體內(nèi)培育，形成有生長(zhǎng)能力功能的組織結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)技術(shù)的推廣與使用有望解決全球面臨的移植組織或器官不足的難題。

美國(guó)圣迭戈Organovo將細(xì)胞用作“生物墨汁”，通過(guò)3D打印程序制成活性人體組織片，已成功打印出心肌組織、動(dòng)脈血管等。愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)開發(fā)了一種基于瓣膜的雙噴嘴打印機(jī)，配有兩個(gè)“墨盒”，一個(gè)裝著浸在細(xì)胞培養(yǎng)基中的人體胚胎干細(xì)胞，另一個(gè)只有培養(yǎng)基。使用這一打印機(jī)可打印用于組織再生的首例人體胚胎干細(xì)胞以及其他活細(xì)胞的打印。所研發(fā)的3D 打印機(jī)通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)精確打印速度和墨水流量。

藥劑

3D打印可制造靶向藥物運(yùn)輸超微機(jī)器人。在人體內(nèi)精準(zhǔn)運(yùn)輸藥物的機(jī)器人可以用來(lái)提升太近微創(chuàng)手術(shù)、靶向用藥、遠(yuǎn)程感應(yīng)和單細(xì)胞操控技術(shù)的效果和水平。

通過(guò)3D 打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的微型機(jī)器人被設(shè)計(jì)成“鞭毛”的類似物，這樣可以更好地被數(shù)字化操控，從而靈活地將藥物送達(dá)到人體各部。FDA 批準(zhǔn)了美國(guó)Aprecia制藥公司首款采用3D打印技術(shù)制備的“左乙拉西坦速溶片”上市。這種藥采用Aprecia公司的ZipDose3D打印技術(shù)生產(chǎn)，內(nèi)部呈現(xiàn)多空狀，內(nèi)表面及高，可在短時(shí)間內(nèi)被很少的水融化，用分層打印制備藥物制劑取代傳統(tǒng)的壓片技術(shù)，使得含水流體將多層粉狀藥劑結(jié)合在一起。

主要企業(yè)

3D 打印的核心專利大多被設(shè)備廠商掌握，因此在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中設(shè)備廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著專利陸續(xù)到期，設(shè)備廠商的地位必然會(huì)受到?jīng)_擊。近年來(lái)，3D 打印行業(yè)整合加劇，其中以3D Systems 和Stratasys 的整合路徑最具代表性。3DSystems 采取上下游并購(gòu)路徑，并購(gòu)對(duì)象包括服務(wù)商、軟件公司、材料和設(shè)備廠商。Stratasys 的整合路徑以橫向整合為主，如與Objet 的合并和收購(gòu)MakerBot。通過(guò)一系列的整合，設(shè)備企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合方案提供商，加強(qiáng)了對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的整體掌控能力。

全球3D 打印兩大巨頭3D Systems 和Stratasys 生產(chǎn)了全球半數(shù)以上的打印機(jī)，并在近幾年通過(guò)兼并收購(gòu)其他3D 打印企業(yè)不斷擴(kuò)大規(guī)模。另外，一些企業(yè)（如EOS、Envisiontec 等）在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域也有突出表現(xiàn)。除了這些企業(yè)，市場(chǎng)上還有許多提供3D 打印服務(wù)的中小型企業(yè)。

3D Systems

3D Systems公司由3D 打印技術(shù)的發(fā)明者查爾斯·赫爾成立于1986年，位于美國(guó)南卡羅來(lái)納州羅克希爾，以立體光固化成型技術(shù)（SLA）起家。在此后的二十幾年中依靠基礎(chǔ)專利的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)并購(gòu)形成了覆蓋打印材料、打印設(shè)備和打印服務(wù)領(lǐng)域的全產(chǎn)業(yè)模式。

近年來(lái)3D Systems已經(jīng)逐漸擺脫了業(yè)績(jī)虧損的狀況，進(jìn)入了盈利增長(zhǎng)時(shí)期。自2009年以來(lái)，公司營(yíng)業(yè)收入均保持20%以上的增速，2014 年，公司營(yíng)業(yè)收入達(dá)到6.54 億美元，凈利潤(rùn)達(dá)到0.18 億美元。目前在全球范圍內(nèi)擁有近900 名員工。

在外延并購(gòu)方面，3D Systems動(dòng)作頻頻。在過(guò)去的四年中，3D Systems公司已經(jīng)收購(gòu)了超過(guò)45家公司，總金額達(dá)到5.2億美元。2014年，公司通過(guò)收購(gòu)Cimatron、Simbionix、LayerWise、Laser Reproductins 等公司開始進(jìn)軍仿真、航空航天以及醫(yī)療等領(lǐng)域。2015 年3D Systems 收購(gòu)了無(wú)錫易維，加緊了其在中國(guó)3D 打印市場(chǎng)的布局。另外，通過(guò)收購(gòu)Bits from Bytes（一家普及型打印設(shè)備提供商），3D Systems也成為消費(fèi)者使用的個(gè)人系統(tǒng)的領(lǐng)先供應(yīng)商，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于教育等領(lǐng)域。

3D Systems 是全球領(lǐng)先的3D 打印解決方案提供商。3D Systems 提供不同種類的產(chǎn)品。個(gè)人產(chǎn)品如Cube、BfB、RapMan 系列，入門級(jí)專業(yè)打印機(jī)V-Flash，專業(yè)打印機(jī)Projet 和Zprinter，以及基于SLA、SLS、SLM 技術(shù)的工業(yè)用打印機(jī)等。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括概念建模、快速原型設(shè)計(jì)及制造等。3D Systems 提供7 種3D 打印解決方案，包括光固化快速成形和激光燒結(jié)、聚合物成型以及用于個(gè)人打印機(jī)技術(shù)FDM等。公司在3D 打印領(lǐng)域擁有超過(guò)1100 項(xiàng)專利，材料包括塑料、蠟、尼龍、金屬等100 多種材料。

3D Systems產(chǎn)品和服務(wù)的一個(gè)重要發(fā)展是其“創(chuàng)作工具”。3D Systems 率先引入了基于網(wǎng)絡(luò)和基于軟件的工具來(lái)簡(jiǎn)化3D 產(chǎn)品的創(chuàng)造。通過(guò)對(duì)Vidar 的收購(gòu)，3D Systems 成為創(chuàng)建三維數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的領(lǐng)導(dǎo)者。同樣的，通過(guò)對(duì)My Robot Nation 的收購(gòu)，公司迅速打入消費(fèi)產(chǎn)品領(lǐng)域。

3D Systems經(jīng)營(yíng)兩個(gè)按需生產(chǎn)零件服務(wù)：ProParts 和Quickparts。在按需打印方面，3D Systems 提供Quickparts 和ProParts 服務(wù)。3D Proparts 是一家提供快速成型制造和服務(wù)的企業(yè)，其服務(wù)包括定制支持和項(xiàng)目管理等，于2009 年被3D Systems 收購(gòu)。QuickParts于2011年2月被3D Systems收購(gòu)，是一個(gè)小批量的生產(chǎn)商。

Stratasys

Stratasys由Scott Crump于1989年在美國(guó)明尼蘇達(dá)州成立，并于1994年在納斯達(dá)克上市。Stratasys專注于熔融沉積成型（FDM）技術(shù)的研究及開發(fā)，并成功打造出Dimension、uPrint 和Fortus 三個(gè)品牌。其中，Dimension憑借高性價(jià)比，成為全球最暢銷的3D打印機(jī)系列之一。與3D Systems 相同，Stratasys的營(yíng)業(yè)收入也在近年來(lái)保持快速增長(zhǎng)，2014年公司營(yíng)業(yè)收入達(dá)到7.5億美元。

Stratasys 在近4 年來(lái)的并購(gòu)浪潮中同樣大動(dòng)作頻出，如以14 億美元收購(gòu)以色列3D 打印系統(tǒng)提供商Object 公司;以4 億美元收購(gòu)桌面級(jí)3D 打印設(shè)備生產(chǎn)商MakerBot;1 億美元收購(gòu)CAD 設(shè)計(jì)師社區(qū)Grabcad。隨著各類企業(yè)的并購(gòu)，Stratasys的3D打印領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈在不斷完善。

Stratasys主要經(jīng)營(yíng)3D打印設(shè)備和打印材料，這兩項(xiàng)合計(jì)占其收入的85%。公司的3D打印設(shè)備包括理念系列、設(shè)計(jì)系列和生產(chǎn)系列三個(gè)級(jí)別，同時(shí)公司還制造專門用于牙科的3D 打印機(jī)。在打印材料領(lǐng)域，現(xiàn)在能夠生產(chǎn)超過(guò)130種的打印材料，其中包括100種的光聚物和10多種的熱塑性塑料打印材料。

ExOne

Exone也是3D打印全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，成立于2012年，使用麻省理工學(xué)院提供的粉末噴墨三維打?。↖nkjet3DP）。主要提供兩種打印機(jī)，分別使用沙子和金屬材料，可以完成較大尺寸產(chǎn)品的制作。該公司的3D 印刷機(jī)器能夠制造壓鑄模具和特種石英砂、陶瓷的鑄造產(chǎn)品。

Exone 公司共有兩個(gè)系列的產(chǎn)品，分別是S 系列和M 系列。S 系列的產(chǎn)品主要用于工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)澆鑄所用的鑄型，代表性的產(chǎn)品有S Max、S Print。M 系列的3D 打印機(jī)主要用于直接打印可以使用的零件或是終端產(chǎn)品，代表性產(chǎn)品為M Flex 和M Lab。前三者都是工業(yè)用打印機(jī)，M Lab 是科研人員專用的打印機(jī)，屬于專業(yè)用途。

Exone 主要的客戶集中在航天、汽車、重型設(shè)備、能源等行業(yè)。該公司還提供耗材和零件、服務(wù)、培訓(xùn)和技術(shù)支持，通過(guò)位于美國(guó)、德國(guó)、日本的生產(chǎn)服務(wù)中心（PSCs）來(lái)對(duì)其客戶進(jìn)行生產(chǎn)前合作與定制服務(wù)。

RepRap

RepRap 是一種三維打印機(jī)原型機(jī)，它具有一定程度的自我復(fù)制能力，能夠打印出大部分其自身的（塑料）組件。RepRap 是（replicating rapid prototyper）的縮寫。

這種原型機(jī)從軟件到硬件各種資料都是免費(fèi)和開源的，都在自由軟件協(xié)議GNU 通用公共許可證GPL 之下發(fā)布。

至目前為止，RepRap 項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)布了四個(gè)版本的3D 立體打印機(jī)：2007 年3 月發(fā)布“達(dá)爾文”（Darwin），2009 年10 月發(fā)布“孟德爾”（Mendel），2010 年發(fā)布“Prusa Mendel”和“赫胥黎”（Huxley）。開發(fā)者采用了著名生物學(xué)家們的名字來(lái)命名，是因?yàn)椤癛epRap 就是復(fù)制和進(jìn)化”。

由于機(jī)器具有自我復(fù)制能力，能廉價(jià)地傳播RepRap 給個(gè)人和社區(qū)，使他們能夠創(chuàng)建或下載來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜的產(chǎn)品，而不需要昂貴的工業(yè)設(shè)施。

Arcam

瑞典Arcam公司成立于1997年，在斯德哥爾摩證券交易所上市，公司是唯一使用電子光束溶解法（EBM）技術(shù)的增量制造公司，2003年3月第一臺(tái)EBM S12機(jī)器上市，隨后推出基于EBM技術(shù)的改進(jìn)機(jī)型。

Arcam為市場(chǎng)提供EBM 的完整生產(chǎn)鏈，包括打印機(jī)、系統(tǒng)服務(wù)和金屬粉末銷售。Arcam還與美國(guó)DiSanto 技術(shù)公司合作，致力于骨科植入物（Orthopedic Implants）市場(chǎng)。OI 產(chǎn)業(yè)可分為三部分：重構(gòu)、外傷手術(shù)和脊柱手術(shù)。

目前，Arcam上市的打印機(jī)有Arcam A2X、Arcam Q10、Arcam Q20，Arcam A2X主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，應(yīng)用材料是鈦和鋁化鈦;Arcam Q10 則是針對(duì)于OI 市場(chǎng)，而Arcam Q20 則是在前者基礎(chǔ)上，加大制造空間以適應(yīng)在航空航天上的應(yīng)用，二者均具備有電子槍、e LayerQamTM 系統(tǒng)。

其他

EnvisionTec在2002年成立于德國(guó)馬爾，負(fù)責(zé)Perfactory 系列和Bioplotter 系列產(chǎn)品的研發(fā)和制造。EnvisionTEC采用DLP快速成型系統(tǒng)，其Perfactory 系列設(shè)備在全世界助聽器定制領(lǐng)域成功占據(jù)60%以上的裝機(jī)量，以及珠寶首飾市場(chǎng)50%以上的裝機(jī)量。

德國(guó)EOS 于1989 年成立，是選擇性激光燒結(jié)SLS 技術(shù)3D 打印全球領(lǐng)導(dǎo)廠商。公司專注于航空航天、醫(yī)療和汽車行業(yè)高端精密零部件的制造。其客戶涵蓋了空客、波音等航空企業(yè)，也包括了寶馬、保時(shí)捷等汽車業(yè)巨頭，同時(shí)還在人造骨骼、細(xì)胞清洗系統(tǒng)等生物應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用其產(chǎn)品。