3D打印和增材制造使用設備從數(shù)字模型創(chuàng)建物理對象，其輸出可以是原型、工具、夾具或成品。3D打印和增材制造由7項制造技術組成，使用范圍廣泛，包括塑料、陶瓷、玻璃、金屬等。目前，其重要趨勢是將3D打印集成到高級的硬件、軟件、材料制造平臺，促使傳統(tǒng)制造得到改造，擴展價值鏈，從而獲得更高的伸縮性等先進制造的現(xiàn)代屬性。

    1、到2021年，75%的新型商用和軍用飛機將使用3D打印部件飛行

    30年前，航空航天行業(yè)是首批采用3D打印的行業(yè)之一。由于產(chǎn)品設計和開發(fā)時間過長，航空航天制造軍品商擁有飛機模型和部件的早期測試平臺。今天，蔓延到多個業(yè)界，多數(shù)正在建立基礎設施，以支持其組織和供應鏈中的多個3D打印業(yè)務。雖然在所有行業(yè)中，原型機制造仍然是3D打印的主要用例，但航空航天顯然已經(jīng)積極地跨出了一步，即實戰(zhàn)。軌道發(fā)射器領域已經(jīng)成功地進行了70次3D打印的Aeon 1發(fā)動機的測試。Aeon 1使用氧氣和甲烷作為推進劑，其材料也將是火星上最容易制造的材料�？湛�320的“仿生分區(qū)（bionic partition）”無法使用傳統(tǒng)的制造和加工技術建造，使用3D打印，比目前的設計每年可以節(jié)省465000噸的二氧化碳排放量。波音公司已經(jīng)在四個國家設立20個增材制造網(wǎng)站。超過50000個3D打印部件在商業(yè)和國防領域得到應用。GE航空渦輪螺旋槳發(fā)動機設計的855個常規(guī)制造部分，被劃分為12個3D打印板塊，產(chǎn)生10%馬力，節(jié)省20%燃料，導致更短的開發(fā)周期和更低的開發(fā)成本。

    3D打印的附加制造過程可以使其幾何形狀（甚至材料的同分異構體）成為可能，這在任何其他技術中都是不可想象的。其結果是3D打印的部分達到或超過了常規(guī)版本的性能要求，顯著降低燃油消耗和二氧化碳排放。

    從市場來看，75%的飛機（商業(yè)、軍用和無人駕駛飛機（UAV））將用3D打印組件飛行的想法聽起來很牽強，尤其是如果你只考慮復雜的發(fā)動機等等。事實是，有限的發(fā)動機、機身和其他3D打印部件將在未來幾年內增加，將驅動整個航空工業(yè)使用3D打印的競爭壓力，在相關供應鏈的驅使下，這種壓力將進一步加劇，因為3D打印的使用將導致重復供應鏈——一個用于常規(guī)制造，一個用于增材制造，從而導致對備件的重復需求。由于服務機構(內部和供應商)需要在3D打印機中購買3D打印替換部件，情況將變得更加復雜。例如，軍用飛機承包商會找到更多的軍品商，就像今天美國軍方的每一個分支一樣，他們正在開發(fā)3D打印的替代設備，以取代昂貴的原始部件和無人機。

    2、到2021年，25%的外科醫(yī)生術前將在3D打印的解剖模型上練習

    國際頂級醫(yī)院結合醫(yī)學影像軟件和服務，不斷提升3D打印硬件水平，培訓外科醫(yī)生及新員工3D打印水平。目前，近3%的大型醫(yī)院和醫(yī)療研究機構在現(xiàn)場都有3D打印技術能力。手術和術前準備的三維模型已通過以下方式得到改進：一是設計，即改進用戶體驗設計；二是計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)和其他醫(yī)學成像技術；三是得益于基于云的CAD和建模軟件。

    在美國，隨著3D打印技術的進步和其他技術的進一步完善，3D打印將從醫(yī)院教學和�？浦行臄U展到更廣泛的醫(yī)院系統(tǒng)。例如，波士頓兒童醫(yī)院結合3D打印進行團隊訓練和術前計劃，臨床醫(yī)生、工業(yè)工程師、設計師、模擬專家、插圖師和病人護理團隊都參與其中。在組織架構上，3D打印部門獨立于個別部門，如外科或放射科，以防止所謂“草坪問題”的出現(xiàn)。

    3D打印已經(jīng)被用來制作真實的解剖模型和外科訓練輔助工具。越來越多地，3D打印被作為單獨使用輔助工具，具有個性化的元素(既包括病人，也包括外科醫(yī)生對方法和工具的選擇)。估計到2021年，這將是一個十億到二十億美元的市場；到目前為止，3D打印在術前計劃階段使用最頻繁。國際上一些研究人員發(fā)表了關于使用3D打印植入物的研究數(shù)據(jù)和研究報告(例如，脊柱手術，78%的脊柱病例的結果改善，而并發(fā)癥發(fā)生率和臨床結果與其他一些手術相比沒有變化)。在醫(yī)療領域，3D打印將從模糊的后臺實驗室更多地移動到最前線，作為術前準備和模擬方案的重要組成部分。長遠來看，新技術，如增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、混合現(xiàn)實技術將與3D打印技術協(xié)作融合，將提升動態(tài)解剖建模并產(chǎn)生和發(fā)揮特殊功能。

    3、到2021年，20%的消費品公司將使用3D打印來制作定制產(chǎn)品

    3D打印可能對消費品公司供應鏈產(chǎn)生重大影響。尤其是滿足特定定制需求的類別中，減少庫存，成本和生產(chǎn)可以更接近最終客戶。這種向本地生產(chǎn)轉移以供當?shù)叵�費的做法將迫使商業(yè)公司重新考慮其商業(yè)模式。例如，消費者或完全不相關的第三方可以成為完整產(chǎn)品的最終生產(chǎn)者或產(chǎn)品一部分的提供者而參與實際的產(chǎn)品交付。例如美國一家名為raceware的公司使用3D打印制作所定制的自行車部件，而美國一家零售初創(chuàng)公司則在當?shù)厣�產(chǎn)3D打印服裝。阿迪達斯等體育用品生產(chǎn)商都是圍繞鞋底、鞋墊的3D打印，甚至是個性化的鞋墊圖案來提升高端品牌的。這些產(chǎn)品有更高的價格，而且是定制的，旨在提高運動員的個人表現(xiàn)。

    總的來看，3D打印不太可能完全取代任何消費品市場的大規(guī)模生產(chǎn)。與傳統(tǒng)制造技術相比，企業(yè)必須學會在何時何地進行成本效益權衡。這一評估延伸到供應鏈，并確定當?shù)?D打印能力何時何地比庫存大量備件更具成本效益。3D打印在消費品中的關鍵影響因素之一是潛在的大型產(chǎn)品責任訴訟，圍繞著哪一方對導致財產(chǎn)損害或損害的產(chǎn)品失效負責。玩具、電器和性能運動設備等產(chǎn)品都必須經(jīng)過安全測試。與傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)不同，3D打印產(chǎn)品的失敗可能是設計的錯誤、用于打印對象的材料、3D打印設備，而每一個部分都可以由不同的實體擁有或生產(chǎn)，法院必須決定誰是責任方，因而裁決是復雜的。3D打印產(chǎn)品將進一步模糊零售商和制造商之間的界限。

    4、到2021年，20%的企業(yè)將成立內部創(chuàng)業(yè)公司，開發(fā)基于3D打印的新產(chǎn)品和服務

    現(xiàn)在，商業(yè)以閃電般的速度發(fā)展，而技術的發(fā)展則更快。技術破壞一夜之間改變公司或整個行業(yè)。老牌企業(yè)不斷面臨來自全球一半地區(qū)的初創(chuàng)企業(yè)和新興公司的競爭。即使是大公司也必須集成3D打印技術進入他們的研發(fā)、工程和制造集團，并建立一個內部推進3D打印和其他創(chuàng)新技術進入公司整體流程的業(yè)務部門。這些初創(chuàng)公司通常有獨立于公司運營的自由，但具有利用企業(yè)設施的能力，如物理設施、財務、人事和采購，以降低成本。一旦成功，一家內部初創(chuàng)企業(yè)就會發(fā)展其研發(fā)和制造，工藝和產(chǎn)品進入主流制造業(yè)務，或主流業(yè)務。在過去的幾年里，一些大型的企業(yè)工程組織，如空客、巴斯夫和通用電氣，已經(jīng)建立了工業(yè)規(guī)模的3D打印內部創(chuàng)業(yè)公司。這些公司能夠加快將3D打印集成到他們自己的制造過程中，因為這些零件使用傳統(tǒng)的制造方法，要么太困難，要么成本太高，它們還能夠繞過大公司中已建立的管理鏈，它們往往扼殺、而不是鼓勵創(chuàng)新和冒險。除了加速創(chuàng)新之外，這些內部初創(chuàng)企業(yè)還有助于在公司內部識別企業(yè)家，并吸引外部工程人才，特別是那些永遠不會考慮在這么大的公司工作的人才。

    內部初創(chuàng)企業(yè)并非沒有問題。與大多數(shù)真正的初創(chuàng)公司不同，內部初創(chuàng)企業(yè)的員工有工資保障，當然高風險與高收益并存，單談收益可能不如真正初創(chuàng)公司，也許創(chuàng)業(yè)公司的員工在真正的創(chuàng)業(yè)公司里幾乎沒有工作崗位。擁有內部初創(chuàng)企業(yè)的公司必須找到既能吸引員工又能成功回報員工的薪酬公式。