三维打印机

项目持有方：南京师范大学
项目简介
一、内容概述
1）项目产品
本课题组历经10余年研发的系列三维打印机是一种能快速、自动制作出各类复杂三维模型或零件的先进制造设备。开发的多款三维打印机已实现了小批量生产，处于规模化工业生产阶段，市场需求十分旺盛，产品供不应求。该系列三维打印机具有成型速度快、性价比高、无噪声、颜色多样和控制简单等特点。
2）项目技术情况
本三维打印机拥有国家专利20余项，其中发明专利5项、实用新型专利15项、外观设计专利5项，软件著作权6项，先后获得国家级、级多项奖励。核心技术成果来源于国家“211”项目、国家自然基金项目、国家“863”计划项目、江苏省高技术研究项目（工业部分）等项目资助。处于小规模生产阶段，正建立年产2000台（套）的生产基地。为2011年南京市科技领军人才计划（即“321”计划）资助的重点项目。
3）产品应用领域
三维打印机的产品定位为面向于产品开发的设计验证与模型制作、面向教育培训及办公环境的通用设备。其主要市场分布目前为以下几个领域：设计与制造类企业、服务型中心或企业、科研院所及医疗卫生行业、青少年教育及家庭教育、办公设备等。
4）产品特点
为传统加工方法的10-30%的工时和20-35%的成本。国内领先水平，国际同步技术。价格为国外同类设备2/3～1/2左右。成型材料（耗材）完全国产化，且环保无污染。材料利用率100%，且可循环利用，价格为国外同类产品的2/3。
二、应用领域及应用实例
三维打印机具有适宜于单件或小批量生产，制造周期短，可以制造任意复杂程度的各种材料的产品等优点，可以适用于多个行业。本产品目前已在以下领域得到应用。
1）设计与制造业企业制造业是我们国家的经济支柱型产业，创造了40%的国民生产总值。仅仅在小家电行业，国内就蕴藏着5000多亿元的市场。面对激烈的市场竞争，众多的制造型企业纷纷购置大量的先进设计及先进制造设备，而三维打印机对于提高制造型企业的市场竞争力具有举足轻重的作用，它使得企业能方便地与顾客交流，大幅度缩短产品的研发周期，提高产品的设计质量。在新产品的开发中，三维打印机主要应用在以下几个方面：
设计验证。三维打印机可以自动快速、精确地将设计思想物化为具有一定结构功能的产品原型，从而使产品设计开发可能进行快速评价、测试、改进，以完成设计过程，有效缩短产品的研究开发周期，适应市场的要求。
可制造性、可装配性验证。对于新产品的外观造型，为了验证其可制造性，以及外壳与内部结构之间的可装配性，可以采用三维打印机制造的物理原型来进行可制造性和可装配性验证，把产品制造方面的问题消灭在模具制造之前，减少在模具制造阶段修改模具的次数和时间，从而提高产品的开发速度，降低设计成本。
非功能性样品制作。在产品设计完成，正式生产之前，需要制作产品的展览样品或者摄制产品样本照片。这时采用传统的车床或数控机床加工手机样品，所需的时间就长，而且还需要编制复杂的NC代码。而采用三维打印机，可直接把产品的CAD数据自动化地迅速转化为所需的三维物理模型进行展览。
2）产品加工服务中心或企业
目前国内，主要在珠三角、长三角、北京等经济较为发达的地区，有大量的专门对外提供产品设计和产品加工的企业或服务中心，这些单位绝大多数需购买三维打印设备。根据广东省信息化办公室对广东市场的这类企业做的市场调查，仅广东一地，这类企业对三维打印机的需求就超过100万台/年。
3）科研院所及医疗卫生行业
本三维打印机在几乎所有的科研院所及高校的不同专业都可以得到应用，除了理工科各专业之外，即使是美术、造型、园林、家具、建筑、医学等等非理工类专业也有旺盛的需求，因为这种三维打印机不仅有利于培养学生的动手能力和创新能力，也有助于科研人员的创新思维的实物化。
在医疗卫生领域，国内仅三甲医院就有上千家，根据我们给多家三甲医院做医院信息化系统的项目经验，目前绝大多数三甲医院都有大量的骨骼模型和内脏模型制作的需求，而且每个医院的多个科室都有不同程度的需求，如牙科需要牙齿种植模型及手术前的定位，我们目前已有牙齿手术模块；如脑外科需要脑部模型数据和面部模型信息，我们目前已有颅面外科手术模块；等等。以前几乎全都是人工制作这些模型，价格昂贵、模型精确度差、周期长且色彩表现力差，而若引入本设备，将可有效解决以上问题。我们可以根据医院各个科室的特点，开发具有针对性的软件模块和成型材料，从而形成多款不同的成型设备，进而可以大大提高本设备在医院的销售量和拓宽其使用范围。
4）学生技能与兴趣培养
推出的低价型三维打印机的用户定位于高职高专、中小学生、社会各种培训机构，甚至个别家庭用户，培训学生及孩子的动手能力和创新、创造能力，采取类似搭积木的方式，让他们在搭建三维打印机和操作三维打印机的过程中体验到创造的喜悦和成功。
另外，在考古、建筑业等领域对该设备也有一定需求。对于某些价值昂贵的文物，可以使用彩色三维打印机快速地复制出与原物外型、甚至是内部结构精度高度一致的文物。而考古文物复制和遗址修复的传统工艺是用石膏灌入模具内，进行定型。这种工艺的缺点就是精度不高、定型时间长、表面易破碎，且对操作人员的文物保护方面的专业知识较高等问题。三维打印机就可以避免这些问题，且具有节约时间和修复费用的优点，只要一名懂得CAD操作的电脑人才就可以了。目前，许多高校的考古专业、艺术设计专业、建筑专业、地理信息专业等都对这种技术十分感兴趣。
三维打印机在促进企业降低产品开发成本、缩短开发周期、提高企业产品竞争力，以及培养学生设计与创新能力等方面具有极大的推动作用。同时由于三维打印技术作为一门多学科交叉的先进成型技术，其本身的发展，将推动三维设计及数字化技术的创意设计、高性能复合材料、模具设计与制造等相关应用技术与产业的发展。
三、知识产权情况
本课题组自从1996年以来在三维打印领域积累了非常丰富的经验，承担包括国家“863”计划、国家自然基金、中央与地方共建项目、江苏省高技术研究（工业部分）、江苏省自然科学基金以及多项横向项目，已开发出多款三维打印机，共发表论文100余篇、获得专利22
项、软件著作权6项，另有十余项专利正在公示或受理中。
四、投资成本及市场经营情况
1）市场预测
据国外权威媒体及专家预测，至2020年，三维打印机市场需求量均在数百万台以上/年，且以20%以上的速度增长（2010年市场增长量为24.1%），尤其是新兴经济体。
普及型三维打印机价格如降至2万元人民币左右（本项目产品已具备此条件），有望形成与目前的办公用平面打印机相互竞争或补充的格局，市场量将达上千万台/年。
2）投资成本
本项目为实现规模化生产的需求，三年期总投资额约为1500万元，其中研发投入350万元、生产投入600万元、市场投入550万元。
技术成熟
成熟
合作方式
合作开发
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