革命性突破！麻省理工学院开发出芯片式3D打印机 如硬币大小，可手持和携带

瞻观前沿

麻省理工学院和德克萨斯大学的研究人员开发出一种手持式芯片式3D打印机原型，该打印机使用光子芯片发射光束将树脂固化成固体物体。这项创新技术可能会彻底改变定制低成本便携物品的生产方式，并有望应用于医疗和工程领域。这款微型设备可以让用户随时随地快速创建定制的低成本物品，例如用于修复摇晃的自行车车轮的紧固件或用于重要医疗手术的部件。这项研究最近发表在《自然光科学与应用》杂志上。

研究人员展示了第一台基于芯片的3D打印机，朝着实现这一想法迈出了重要一步。他们的概念验证设备由一个毫米级光子芯片组成，该芯片将可重构光束发射到树脂孔中，当光线照射到树脂孔中时，树脂孔会固化成固体形状。他们的原型由一个光子芯片组成，芯片上包含一组厚度为160 纳米的光学天线。(一张纸的厚度约为100,000 纳米。)整个芯片可装在一枚25美分硬币上。

通过结合硅光子学和光化学，这个跨学科研究团队成功研发出一种芯片，可以引导光束 3D打印任意二维图案，包括字母 MIT。只需几秒钟，形状就可以完全成型。从长远来看，他们设想的系统是将光子芯片放置在树脂井的底部，并发射可见光的 3D 全息图，只需一步即可快速固化整个物体。这种便携式 3D 打印机有很多应用，例如可以帮助临床医生创建定制的医疗设备组件，或者帮助工程师在工作现场快速制作原型。

电气工程和计算机科学 (EECS) 的Robert J. Shillman 职业发展教授Jelena Notaros 说道：该系统完全重新定义了 3D 打印机。它不再是一个放在实验室工作台上用来制造物品的大盒子，而是一个可以手持和携带的东西。想想由此可能产生的新应用以及 3D 打印领域将如何改变，真是令人兴奋。

图片来源：Sampson Wilcox，RLE

技术价值观察

3D打印产业链上游主要包括3D打印设备核心零部件、软件系统和3D打印耗材的原料供应商;3D打印产业链中游包括3D打印材料制造商，3D打印设备制造商以及3D打印服务提供商;3D打印下游涵盖各应用领域，包括医疗健康、航空航天、建筑建材等。

研究人员开发出手持式芯片式3D打印机，这种微型光学设备比硬币还小，可以实现移动中快速成型。因此，从3D打印产业链上看，该技术处于产业链的中游环节。

宏观市场观察

——3D打印行业技术生命周期

全球3D打印行业专利技术在21世纪初得到初步发展，这一时期3D打印专利申请人数量和申请量处于较低水平。自2012年开始，3D打印行业专利技术的发展总体处于快速成长期，2018-2019年全球3D打印行业专利技术申请量或申请人数量整体达到最高水平，随后逐渐步入平稳发展时期。2023年申请人数量约2000位，申请量超过4000项。

——3D打印行业专利申请及公开数量情况：专利申请呈先增后减趋势，专利公开整体呈现增长趋势

根据incoPat披露的信息，2013-2023年，我国3D打印行业专利申请数量整体呈先增长后下降的趋势，2019年达到最高峰，当年专利申请量超过10000项，2023年中国3D打印行业专利申请量为4070项。2013-2023年，我国3D打印行业专利公开数量呈上涨趋势，2023年，我国3D打印行业专利公开数量为11632项。2024年1-4月，中国3D打印行业专利申请量和公开量分别为195项和3808项。

——中国为全球3D打印第一大技术来源国

目前，全球3D打印第一大技术来源国为中国，中国3D打印专利申请量占全球3D打印专利总申请量的30%;其次是美国，3D打印专利申请量占全球3D打印专利申请量的25%;排位第三的是欧洲专利局(EPO)，3D打印专利申请量占全球3D打印专利申请量的比例为12%。

——中国3D打印市场规模

受3D打印产品逐步规模化应用和部分积压的3D打印设备需求的释放，2021年中国3D打印产业规模增速加快。根据CCID统计的数据，2021年中国3D打印产业规模达到261.5亿元，同比增长了34.1%。近两年来，不少消费级的3D打印企业的营业收入增长迅速，营收规模超过10亿元以上的企业有所增加，结合CCID对中国3D打印市场的预测，初步估计2023年中国3D打印市场规模约为400亿元。

——中国3D打印行业进出口总况

3D打印相关的海关编码为增材设备制造，HS编号是8485，该系列编码为2022年1月新增编码。

海关数据显示，2023年中国增材设备制造产品进出口总额10.73亿美元，同比上升56.51%，反映3D打印进出口规模逐渐扩大，其中进口额0.87亿美元，同比增长22.9%;出口额为9.85亿美元，同比上升60.4%。实现贸易顺差为8.98亿美元，同比增长65.3%，出口规模总体远高于进口规模，表明中国增材设备制造行业在全球范围内具有较高竞争力。

——中国3D打印行业发展趋势

中国3D打印技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与3D打印关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华中地区，并且以广东、湖南省为重点发展区域，未来布局3D打印技术及其他效果技术的发展路径，极大可能性在于华南、华中地区优先导入，其中可重点关注广东省广州市天河区和番禺区、广东省深圳市龙华区、湖南省长沙市开福区所处3D打印的相关企业，以及该地方对于3D打印的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

经济学人APP资讯组

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