3D打印材料是3D打印產(chan) 業(ye) 中不可或缺的一部分,3D打印材料技術水平直接影響到3D打印產(chan) 業(ye) 的發展。多方因素助力3D打印材料行業(ye) 發展,我國3D打印材料市場規模不斷壯大,在3D打印行業(ye) 中的比重也水漲船高。由於(yu) 3D打印在裝備製造業(ye) 中應用較廣,金屬類3D打印材料的需求也變得越來越大,未來我國3D打印材料行業(ye) 將逐一解決(jue) 行業(ye) 發展痛點,不斷向更高質量,更嚴(yan) 標準,更多產(chan) 品的方向發展。
3D打印材料產(chan) 業(ye) 全景圖
3D打印材料是3D打印產(chan) 業(ye) 中不可或缺的一部分,3D打印材料技術水平直接影響到3D打印產(chan) 業(ye) 的發展。近年來,國家層麵對我國3D打印材料行業(ye) 重視程度不斷加深,基本形成了較為(wei) 成熟的產(chan) 業(ye) 鏈。
3D打印材料上遊為(wei) 基礎材料供應以及初加工,例如有色金屬行業(ye) 、橡膠加工行業(ye) 、塑料加工行業(ye) 、陶瓷加工行業(ye) 等,為(wei) 3D打印材料提供符合標準的原材料。
中遊產(chan) 業(ye) 為(wei) 3D打印材料產(chan) 業(ye) 鏈中最重要的一環,通過各種技術手段對原材料進行加工,使其成為(wei) 符合3D打印標準的3D打印材料,目前主流的3D打印材料有金屬粉末材料、光敏樹脂材料、光固化樹脂材料、生物材料、工程塑料材料以及非金屬類材料等等。
下遊產(chan) 業(ye) 為(wei) 3D打印製造,隨著技術的進步,3D打印製造應用場景越來越廣泛,應用在工程機械、航空航天、生物醫藥、汽車製造等領域。

3D 打印技術最早應用於(yu) 各類原型的快速製造,故在早期也被稱為(wei) 快速原型技術(Rapid Prototyping,RP)。早期的3D打印技術由於(yu) 材料種類的限製,大多使用有機高分子材料,其機械、化學性能大多難以滿足實際應用的需求。
隨著材料技術與(yu) 裝備技術的發展,將該技術應用於(yu) 終端零件製造的願望越來越迫切,因此不僅(jin) 對3D打印裝備提出了更高的要求,對3D打印材料各項性能的要求也日益提高。
3D打印材料是3D 打印技術重要的物質基礎,它的性能在很大程度上決(jue) 定了成形零件的綜合性能。發展至今,其材料種類已經十分豐(feng) 富,主要種類包括聚合物材料、金屬材料、陶瓷材料等。

政策分析:政策助推市場規模
隨著全球3D打印行業(ye) 的日益發展,3D打印行業(ye) 越來越受到國家的關(guan) 注,而3D打印材料作為(wei) 3D打印的先行行業(ye) ,在推動我國3D打印整體(ti) 發展上扮演著重要的角色。
從(cong) 積極方麵看,國家層麵出台了《增材製造產(chan) 業(ye) 發展行動計劃(2017-2020年)》、《重大技術裝備和產(chan) 品進口關(guan) 鍵零部件、原材料商品目錄》、《國家支持發展的重大技術裝備和產(chan) 品目錄》、《增強製造業(ye) 核心競爭(zheng) 力三年行動計劃(2018-2020年)》等對3D打印材料行業(ye) 起推動作用的政策,這些政策從(cong) 製定行業(ye) 發展目標、給予財政補貼、列入重點領域等方麵對3D打印材料行業(ye) 的發展給予支持。
從(cong) 消極方麵看,一些標準類政策,例如《定製式增材製造醫療器械注射技術審查指導原則》對3D打印材料提出了一些標準化的要求,在一定程度上設立了準入門檻,會(hui) 抑製行業(ye) 的發展。總體(ti) 上看,國家政策對3D打印材料行業(ye) 持支持態度,一些行業(ye) 標準的建立在短期上會(hui) 產(chan) 生抑製作用,但在長期對提升3D打印材料質量,推動3D打印材料行業(ye) 技術發展也會(hui) 起到促進作用。

2020年11月19日,國家市場監督管理總局(國家標準化管理委員會(hui) )批準《標準化工作導則第2部分:以ISO/IEC標準化文件為(wei) 基礎的標準化文件起草規則》等586項推薦性國家標準和2項國家標準修改單,其中包含8項關(guan) 於(yu) 3D打印的標準,分別如下,這些新標準將於(yu) 2021年6月1日起開始實施。

作為(wei) 決(jue) 定3D打印技術發展進程的一項重要因素,3D打印材料的地位逐漸提高。隨著3D打印技術的一步步普及,對於(yu) 材料的需求也在飛速上漲。據悉,目前3D打印材料在3D打印行業(ye) 中的市場規模占比約為(wei) 24.1%,結合3D打印行業(ye) 的整體(ti) 市場規模,可以測算出全球3D打印材料市場規模。2017-2019年,全球3D打印材料市場規模逐年上升,2019年全球3D打印材料市場銷售規模為(wei) 28.8億(yi) 美元。

近年來,我國3D打印市場應用程度不斷深化,在航空航天汽車、船舶、核工業(ye) 、模具等領域均得到了越來越廣泛的應用。3D打印技術已經成為(wei) 航空航天等領域直接製造機修複再製造的重要技術手段。在汽車、船舶、核工業(ye) 、模具等領域成為(wei) 產(chan) 品設計、快速原型製造的重要實現方式。
2017-2020年,我國3D打印產(chan) 業(ye) 規模逐年增加,增加速度要略快於(yu) 全球整體(ti) 增速,以致於(yu) 我國3D產(chan) 業(ye) 占全球的比重在不斷增加。根據2020年3月賽迪顧問發布的《2019年全球及中國3D打印行業(ye) 數據》,2019年,中國3D打印產(chan) 業(ye) 規模為(wei) 157.5億(yi) 元,較上年增加31.1%。

市場結構:非金屬材料占主導
2019年,中國3D打印材料產(chan) 業(ye) 結構中,非金屬材料產(chan) 業(ye) 規模25.38億(yi) 元,占比最高,達到62%;金屬材料產(chan) 業(ye) 規模15.56億(yi) 元,占比38%。

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。

競爭(zheng) 格局:國外產(chan) 業(ye) 化進程遠超國內(nei)
我國3D打印材料市場主要由國內(nei) 大型公司和國外3D打印材料公司占據,從(cong) 材料產(chan) 品種類來分,可以分成金屬粉末材料、光固化樹脂、線材和非金屬材料。下麵為(wei) 我國3D打印材料市場中主要的國內(nei) 外公司:

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。

發展趨勢:3D金屬材料欲乘風起
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。

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。

3D打印的快速增長主要依賴於(yu) 建築、工業(ye) 機械、汽車,航空航天、牙科和醫療產(chan) 業(ye) 的增長。3D打印技術的發展,材料是一項重要因素。目前塑性粉末和光敏聚合物材料在3D打印作業(ye) 中的應用最為(wei) 廣泛。由於(yu) 3D打印科技工具用方向逐步轉向最終產(chan) 品生產(chan) 應用,金屬打印材料會(hui) 占有越來越多的市場份額,金屬材料份額比重2025年將超過60%。

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