3D打印材料的重要性已经日渐显现

 3D打印的风暴正席卷全球,作为其中最关键部分的材料无疑正成为搅动这场风暴的风口浪尖。3D打印在成为全球高端智能制造业基础装备的同时,也正在将触角伸向人类社会生活的方方面面。而随着3D打印技术的逐步成熟发展,3D打印也正在从工业制造应用向生物医学等生活应用蔓延,一场新的产业变革正在成为3D打印的后来之“机”。


2010年,中国已经成为世界第一制造业大国。而随着中国经济发展迈入“新常态”,以往的高投入、高能耗、高增长将一去不返,中高速增长,经济结构优化升级,从要素驱动、投资驱动转向创新驱动已成为中国经济发展的主流,而3D打印等创新数字化生产模式正受到全球众多国家政府和企业的青睐。正如中国工程院卢秉恒院士在第二届3D打印产业大会(上海)暨首届SAMA国际论坛演讲中所言,“当前全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮,发达国家为应对制造业竞争力的下降,大力倡导‘再工业化、再制造化’,抓手就是3D打印等先进制造技术。”

3D打印为代表的先进制造成为各国政府抢占的战略高地。

3D打印也称为增材制造,是快速成型技术的一种,即以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料或光敏材料,来构造物体的技术。增材制造与传统减材制造相比,无需原胚和模具就能直接根据计算机图形数据,通过增加材料的方法生成任何形状的物体,简化产品的制造程序,提高效率并降低成本。
有数据显示,2010-20143D打印的年复合增长率达到30.9%2014年,全球3D打印产品和服务产值已经达到41.03亿美元,同比增长35.2%,实现了18年以来的最快增速。2015年,全球增材制造和3D打印市场销售额达到51.65亿美元,与2014年相比增长了10亿美元出头,增长率达到25.9%


数据来源:Wohlers,新材料在线整理

根据市场研究机构沃勒斯发布的3D打印产业报告显示,去年全球3D打印市场复合增长率为25.9%,规模增长了近10亿美元,目前已达到了近52亿美元。随着技术体系逐步完善、应用领域加速拓展以及产业链不断形成,全球3D打印市场或将迎来爆发式增长。

“从今年国际国内3D打印市场发展来看,明显感觉到3D打印开始步入快车道,社会各界从3D打印概念阶段开始向应用阶段快速转变。”中国3D打印技术产业联盟执行理事长、世界3D打印技术产业联盟首席执行官罗军此前在接受记者采访时表示,中国3D打印企业的总数接近或超过中国之外的全球3D打印企业的总和。

申万宏源证券研究员曲伟认为,国内3D打印市场过去四年连续翻倍增长,2015年中国市场规模在78亿人民币左右,3D打印产业已经处于爆发期,而中国是增长最快的市场之一。在政策层面,20152月工业和信息化部、发展改革委、财政部研究制定了《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016)》。





上述计划由工信部、发改委和财政部联合印发的计划提出目标:到2016年,中国将初步建立较为完善的增材制造产业体系,整体技术水平保持与国际同步,在航空航天等直接制造领域达到国际先进水平,在国际市场上占有较大的市场份额。世界四大会计事务所之一的Deloitte(德勒)波兰分部近日对发布了一份3D打印行业展望报告,认为全球3D打印市场的当前规模约为48亿美元,而到2020年则有望达到205亿美元。

工业和信息化部部长苗圩认为,有了3D打印技术以后,可以最大限度地满足每个消费者个性化需求,当然现在还处于一个发展阶段。对于一些特别复杂的,很难加工、又无需批量化的零部件,3D打印具有强大竞争优势。由于这种技术的变化,可能对传统的生产方式带来一个革命性的变化。种种迹象就显示,3D打印正成为全球竞争的焦点。

3D打印发展如火如荼之际,关键性材料却成为了3D打印产业发展的拦路虎。

3D打印发展的关键在材料,未来3D打印材料将爆发巨大生命力,可能占据3D打印产值30%以上份额。我们一定要做好3D打印材料这篇大文章,缩小与国际差距。”中国工程院院士、中国3D打印材料理事会主席周廉认为,目前3D打印行业所使用的高分子材料、金属材料大多依赖进口,受制于人,价格居高不下,严重阻碍了我国3D打印的市场应用和推广。人们过度关注3D打印设备,而忽视3D打印材料,要缩小我国3D打印与国外的差距,材料行业必须携起手来,提早布局,抢抓机遇。

罗军也认为,尽管目前应用在3D打印领域的材料已达1000多种,但是与传统制造业比较,还远远不够。部分尼龙材料、陶瓷材料、光敏树脂材料和钛合金等冶金粉末材料,我们基本依赖进口,严重影响了我国3D打印产业的健康发展。

3D打印材料的重要性已经日渐显现。

近日,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,对“十三五”期间我国战略性新兴产业发展做了明确部署与安排。其中,增材制造(3D打印)作为推动制造业升级的重要技术之一,在《规划》被多次提及强调。《规划》着重指出,“十三五”期间重点突破钛合金、高强合金钢、高温合金、耐高温高强度工程塑料等增材制造专用材料。


3D打印快速成型材料基本上可以分为高分子材料和金属材料两大类,高分子材料如光敏树脂、ABSPC、尼龙粉、石膏粉、蜡等,是目前主流的快速成型材料。金属材料受快速成型工艺的局限及材料本身的限制,应用并不广泛。”3D Systems China市场部总监张乐奎说。有专注于3D打印的企业负责人表示,国内对于3D打印机的需求主要集中于高分子材料研发,已经被应用于汽车、航空航天、家电等领域,而更多的应用领域以及更广泛的材料目前还有待进一步研究拓展。

国产3D打印材料新突破

随着3D打印市场的快速增长大,关键性材料在3D打印领域的机会正在不断扩大。国内多家上市公司和材料企业正加快在3D打印材料领域的扩展步伐。1212日,鑫达集团30万吨生物复合材料项目及3D打印材料项目在四川南充签约。据了解,此次鑫达集团增材制造(3D打印)用复合材料项目投资3亿元,建设熔融沉积式增材制造丝材材料生产线4条、选择性激光烧结式增材制造粉末材料生产线1条,产品主要用于3D打印、医疗器械、生命科学等领域。


3D打印材料近两年来增长尤其迅猛。鑫达集团希望未来5年,从现在90%左右的产品卖到汽车领域,扩充到高铁、飞机包括食品包装还有医用耗材,包括新能源等更多领域。”鑫达集团总经理马庆维告诉新材料在线,只要是高端的、符合产品结构的鑫达就要进入,这是未来的变化,就是领域要扩充。金发科技、银禧科技等上市公司在3D打印高分子材料领域也正加快布局。

此前的20156月,金发科技获得全球领先聚乳酸生产厂商NatureWorks官方推荐为亚太唯一3D打印专用料供应商。金发科技从2013年开始投入3D打印专用料研发,目前基于NatureWorks IngeoTM开发出数十种牌号的ECOPOND?3D打印专用料。使用该系列产品生产的3D打印线材,无臭无味,线径稳定,在市面主流3D打印设备上打印连续稳定,打印制件综合性能优异,与ABSPAPET相比具有低碳足迹的特点。

3D打印项目主要研究方向为用于3D打印技术的高性能高分子复合材料研发及产业化,开发低成本、高性能的成形材料,推动3D打印技术的应用普及。具体包括高性能尼龙(PA)复合材料、功能化聚醚醚酮(PEEK)复合材料、低成本多功能ABS复合材料等三方面的产品开发和产业化。”银禧科技董秘郑桂华在接待机构投资者时表示银禧科技研发的尼龙粉开始量产,该产品是之前一直是国外企业所垄断,目前银禧科技是国内能生产该产品的少数几家企业之一。在金属3D打印材料领域,国内材料企业也正在积极布局。

“越是复杂的构造,使用金属3D打印越是‘合算’,因为它可以制造几乎无限复杂的几何结构,而这些结构传统工艺无法实现。”西安铂力特激光成形技术有限公司贾鑫表示,目前可用于3D打印的金属有40多种。“如果说3D打印是颠覆级的应用,那金属3D打印无疑是站在塔尖。”苏州英纳特纳米科技有限公司董事蒲峰告诉新材料在线,目前国内3D打印金属材料没有太多的核心技术,国内金属粉末品质尚不够稳定,同时成本居高不下,能够批量供应的企业还不多。据浦峰介绍,目前钛基材料是应用最广的3D打印金属材料,广泛应用与航天航空、军工、医疗器材等领域。


近日,全球知名的高科技企业瑞士欧瑞康(Oerlikon)宣布,将斥资5000万美元在美国新建一座工厂,用于开发和生产金属材料,包括用于3D打印技术的金属粉末。同时,这家公司收购了德国金属3D打印公司citim,旨在从本质上增强自己的3D打印能力。3D打印关键性材料的“缺失”已经成为影响3D打印产业腾飞的桎梏,如何寻找到优秀的新材料企业和优质的3D打印材料成为了整个产业界关注的焦点。



(图文来源于OFweek 3D打印网)


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