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《2021年中国3D打印质料工业全景图谱》

宣布时间:

2023-01-11 12:37

由于3D打印在装备制造业中应用较广,金属类3D打印质料的需求也变得越来越大,未来我国3D打印质料行业将逐一解决行业生长痛点,不绝向更高质量,更严标准,更多产品的偏向生长。

3D打印质料工业全景图

3D打印质料是3D打印工业中不可或缺的一部分,3D打印质料技术水平直接影响到3D打印工业的生长。近年来,国家层面对我国3D打印质料行业重视水平不绝加深,基本形成了较为成熟的工业链。

3D打印质料上游为基础质料供应以及初加工,例如有色金属行业、橡胶加工行业、塑料加工行业、陶瓷加工行业等,为3D打印质料提供切合标准的原质料。

中游工业为3D打印质料工业链中最重要的一环,通过种种技术手段对原质料进行加工,使其成为切合3D打印标准的3D打印质料,目前主流的3D打印质料有金属粉末质料、光敏树脂质料、光固化树脂质料、生物质料、工程塑料质料以及非金属类质料等等。

下游工业为3D打印制造,随着技术的进步,3D打印制造应用场景越来越广泛,应用在工程机械、航空航天、生物医药、汽车制造等领域。

3D 打印技术最早应用于种种原型的快速制造,故在早期也被称为快速原型技术(Rapid Prototyping,RP)。早期的3D打印技术由于质料种类的限制,大多使用有机高分子质料,其机械、化学性能大多灾以满足实际应用的需求。

随着质料技术与装备技术的生长,将该技术应用于终端零件制造的愿望越来越迫切,因此不但对3D打印装备提出了更高的要求,对3D打印质料各项性能的要求也日益提高。

3D打印质料是3D 打印技术重要的物质基础,它的性能在很洪流平上决定了成形零件的综合性能。生长至今,其质料种类已经十分富厚,主要种类包括聚合物质料、金属质料、陶瓷质料等。

随着全球3D打印行业的日益生长,3D打印行业越来越受到国家的关注,而3D打印质料作为3D打印的先行行业,在推动我国3D打印整体生长上饰演着重要的角色。

从积极方面看,国家层面出台了《增材制造工业生长行动计划(2017-2020年)》、《重大技术装备和产品进口要害零部件、原质料商品目录》、《国家支持生长的重大技术装备和产品目录》、《增强制造业焦点竞争力三年行动计划(2018-2020年)》等对3D打印质料行业起推行动用的政策,这些政策从制定行业生长目标、给予财务补贴、列入重点领域等方面对3D打印质料行业的生长给予支持。

从消极方面看,一些标准类政策,例如《定制式增材制造医疗器械注射技术审查指导原则》对3D打印质料提出了一些标准化的要求,在一定水平上设立了准入门槛,会抑制行业的生长。总体上看,国家政策对3D打印质料行业持支持态度,一些行业标准的建立在短期上会爆发抑制作用,但在恒久对提升3D打印质料质量,推动3D打印质料行业技术生长也会起到增进作用。

2020年11月19日,国家市场监督治理总局(国家标准化治理委员会)批准《标准化事情导则 第2部分:以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草规则》等586项推荐性国家标准和2项国家标准修改单,其中包括8项关于3D打印的标准,划分如下,这些新标准将于2021年6月1日起开始实施。

作为决定3D打印技术生长进程的一项重要因素,3D打印质料的职位逐渐提高。随着3D打印技术的一步步普及,关于质料的需求也在飞速上涨。据悉,目前3D打印质料在3D打印行业中的市场规模占比约为24.1%,结合3D打印行业的整体市场规模,可以测算出全球3D打印质料市场规模。2017-2019年,全球3D打印质料市场规模逐年上升,2019年全球3D打印质料市场销售规模为28.8亿美元。

近年来,我国3D打印市场应用水平不绝深化,在航空航天汽车、船舶、核工业、模具等领域均获得了越来越广泛的应用。3D打印技术已经成为航空航天等领域直接制造机修复再制造的重要技术手段。在汽车、船舶、核工业、模具等领域成为产品设计、快速原型制造的重要实现方法。

2017-2020年,我国3D打印工业规模逐年增加,增加速度要略快于全球整体增速,以致于我国3D产颐魅占全球的比重在不绝增加。凭据2020年3月赛迪照料宣布的《2019年全球及中国3D打印行业数据》,2019年,中国3D打印工业规模为157.5亿元,较上年增加31.1%。

2019年,中国3D打印质料工业结构中,非金属质料工业规模25.38亿元,占比最高,抵达62%;金属质料工业规模15.56亿元,占比38%。

凭据IDC的对3D打印质料视察数据,2018年金属耗材占比为39.4%,低于塑料的40.4%,主要由于金属打印的工业化正处于快速扩张阶段,设备端的增长领先于质料消耗的增长。非金属3D打印通常使用塑料、树脂质料等,金属3D打印通常使用种种合金粉末和线材。

相比古板制造模式,非金属3D打印的优势主要在于无�;涂啥ㄖ�,但受限于质料性能,其主要用于样品和模具的生产,量和价都很难起来;而金属3D打印除了具备无�;啥ㄖ朴攀仆�,在打印效率和打印质量上相比古板金属加工工艺均有较为明显的提升,甚至能够完成古板工艺无法制造的高庞漂后高精密度零部件的打印,具有更大的生长潜力。

我国3D打印质料市场主要由海内大型公司和外洋3D打印质料公司占据,从质料产品种类来分,可以分成金属粉末质料、光固化树脂、线材和非金属质料。下面为我国3D打印质料市场中主要的海内外公司:

凭据前瞻对果真信息的整理,2019年-2020年全球3D焦点质料相关事件仍以工程塑料为主、金属质料为辅。从全球3D打印质料的事件来看,外洋的3D质料研发机构广泛,笼罩军方、大学和企业,而中国的3D打印质料研发仍集中在科研院所端,产学平台暂未建立。

 

生长趋势:3D金属质料欲乘风起

 

众所周知,塑料质料一直朝着高强度偏向生长,通过增强塑料强度用来直接替换金属用于种种庞大构件,既自制又质轻,从而使塑料质料在3d打印制造中被广泛应用。别的,塑料质料还可以避开缺陷向复合化、功效化偏向生长,特别是实现多元质料复合,进而付与塑料特定功效。

例如,通过3d打印技术制造工艺庞大的智能质料、光电高分子质料、光热高分子质料、光伏高分子质料及储能高分子质料等新质料;利用生物塑料的生物相容性向医学人体组织生长,3d打印在细胞、软组织、器官及骨骼等方面仍具有巨大应用空间,尤其在组织工程应用中具有奇特优势。

可以预见,在今后10 年内,塑料质料将仍将是不可或缺的3D打印质料,同时麦肯锡公司(McKinsey & Company)宣布的一份报告指出,金属3d打印的市场价值将在未来15年内飙至100亿美元。航空航天工业为例,金属3D打印能满足其关于结构设计、质料和制造工艺的需求,在包管性能的前提下能大幅减轻零部件质量,同时还能有效缩短零部件的制造流程。

金属 3D 打印工艺中金属粉末质量是影响最终打印部件结构及性 能的要害因素之一,目前海内制粉水平接近外洋但仍有差别。金属粉末质量越好,粒径越小,其打印出的产品致密性、机械性能越好。

2013年外洋公司3D Systems制出的粉末粒径为6-9μm,海内钢研高纳2019 年生产粉末粒径为 10μm。铂力特公司建成的粉末生产线,可用于其 自制的 3D 打印设备,提高打印产品质量。凭据铂力特招股书,其研制粉末粒径最低为 20μm 左右,与海内外先进公司有一定差别。

金属增材制造技术生长中有三个重要的因素,设备、质料和工艺,海内目前在这三方面另有提高的空间。为了扩大3D打印技术的应用规模,金属增材制造技术正在朝着低本钱、大尺寸、多质料、高精度、高效率偏向生长。

3D打印的快速增长主要依赖于建筑、工业机械、汽车,航空航天、牙科和医疗工业的增长。3D打印技术的生长,质料是一项重要因素。目前塑性粉末和光敏聚合物质料在3D打印作业中的应用最为广泛。由于3D打印科技工具用偏向逐步转向最终产品生产应用,金属打印质料会占有越来越多的市场份额,金属质料份额比重2025年将凌驾60%。(文章来源:前瞻经济学人)

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