經過 30 多年的發展,3D 打印技術不斷完善,目前已形成了3D 生物打印、有機材料打印、金屬打印等多種打印模式,我國3D打印材料仍以工程塑料為(wei) 主。2019年7月,主營業(ye) 務為(wei) 金屬打印的鉑力特在科創板上市,前瞻預計未來金屬3D打印材料將迎來新的爆發期。
材料仍以工程塑料為(wei) 主
根據IDC的對3D打印材料調查數據,2018年金屬耗材占比為(wei) 39.4%,低於(yu) 塑料的40.4%,主要由於(yu) 金屬打印的產(chan) 業(ye) 化正處於(yu) 快速擴張階段,設備端的增長領先於(yu) 材料消耗的增長。非金屬3D打印通常使用塑料、樹脂材料等,金屬3D打印通常使用各類合金粉末和線材。
相比傳(chuan) 統製造模式,非金屬3D打印的優(you) 勢主要在於(yu) 無模化和可定製,但受限於(yu) 材料性能,其主要用於(yu) 樣品和模具的生產(chan) ,量和價(jia) 都很難起來;而金屬3D打印除了具備無模化可定製優(you) 勢外,在打印效率和打印質量上相比傳(chuan) 統金屬加工工藝均有較為(wei) 明顯的提升,甚至能夠完成傳(chuan) 統工藝無法製造的高複雜度高精密度零部件的打印,具有更大的發展潛力。
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從(cong) 3D打印的核心材料來看,主要非金屬類為(wei) 主,非金屬類材料包括工程塑料、光敏樹脂、陶瓷材料和細胞生物原料。
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根據前瞻對公開信息的整理,2019年-2020年全球3D核心材料相關(guan) 事件仍以工程塑料為(wei) 主、金屬材料為(wei) 輔。從(cong) 全球3D打印材料的事件來看,國外的3D材料研發機構廣泛,覆蓋軍(jun) 方、大學和企業(ye) ,而中國的3D打印材料研發仍集中在科研院所端,產(chan) 學平台暫未建立。
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金屬3D打印材料市場前景廣闊 國內(nei) 與(yu) 國外差距較大
眾(zhong) 所周知,塑料材料一直朝著高強度方向發展,通過增強塑料強度用來直接替換金屬用於(yu) 各類複雜構件,既便宜又質輕,從(cong) 而使塑料材料在3d打印製造中被廣泛應用。此外,塑料材料還可以避開缺陷向複合化、功能化方向發展,特別是實現多元材料複合,進而賦予塑料特定功能。
例如,通過3d打印技術製造工藝複雜的智能材料、光電高分子材料、光熱高分子材料、光伏高分子材料及儲(chu) 能高分子材料等新材料;利用生物塑料的生物相容性向醫學人體(ti) 組織發展,3d打印在細胞、軟組織、器官及骨骼等方麵仍具有巨大應用空間,尤其在組織工程應用中具有獨特優(you) 勢。
可以預見,在今後10 年內(nei) ,塑料材料將仍將是不可或缺的3D打印材料,同時麥肯錫公司(McKinsey & Company)發布的一份報告指出,金屬3d打印的市場價(jia) 值將在未來15年內(nei) 飆至100億(yi) 美元。航空航天產(chan) 業(ye) 為(wei) 例,金屬3D打印能滿足其對於(yu) 結構設計、材料和製造工藝的需求,在保證性能的前提下能大幅減輕零部件質量,同時還能有效縮短零部件的製造流程。
金屬 3D 打印工藝中金屬粉末質量是影響最終打印部件結構及性 能的關(guan) 鍵因素之一,目前國內(nei) 製粉水平接近國外但仍有差距。金屬粉末質量越好,粒徑越小,其打印出的產(chan) 品致密性、機械性能越好。 2013 年國外公司3D Systems製出的粉末粒徑為(wei) 6-9μm,國內(nei) 鋼研高納2019 年生產(chan) 粉末粒徑為(wei) 10μm。鉑力特公司建成的粉末生產(chan) 線,可用於(yu) 其 自製的 3D 打印設備,提高打印產(chan) 品質量。根據鉑力特招股書(shu) ,其研製粉末粒徑最低為(wei) 20μm 左右,與(yu) 國內(nei) 外先進公司有一定差距。
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金屬增材製造技術發展中有三個(ge) 重要的因素,設備、材料和工藝,國內(nei) 目前在這三方麵還有提高的空間。為(wei) 了擴大 3D 打印技術的應用規模, 金屬增材製造技術正在朝著低成本、大尺寸、多材料、高精度、高效 率方向發展。
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附:3D打印核心細分材料
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更多數據請參考前瞻產(chan) 業(ye) 研究院《中國3D打印材料行業(ye) 發展前景預測與(yu) 投資策略規劃報告》,同時前瞻產(chan) 業(ye) 研究院還提供產(chan) 業(ye) 大數據、產(chan) 業(ye) 規劃、產(chan) 業(ye) 申報、產(chan) 業(ye) 園區規劃、產(chan) 業(ye) 招商引資等解決(jue) 方案。
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