3D打印材料仍以工程塑料為主
來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院
經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，3D 打印技術(shù)不斷完善，目前已形成了3D 生物打印、有機(jī)材料打印、金屬打印等多種打印模式，我國(guó)3D打印材料仍以工程塑料為主。2019年7月，主營(yíng)業(yè)務(wù)為金屬打印的鉑力特在科創(chuàng)板上市，前瞻預(yù)計(jì)未來(lái)金屬3D打印材料將迎來(lái)新的爆發(fā)期。
材料仍以工程塑料為主
根據(jù)IDC的對(duì)3D打印材料調(diào)查數(shù)據(jù)，2018年金屬耗材占比為39.4%，低于塑料的40.4%，主要由于金屬打印的產(chǎn)業(yè)化正處于快速擴(kuò)張階段，設(shè)備端的增長(zhǎng)領(lǐng)先于材料消耗的增長(zhǎng)。非金屬3D打印通常使用塑料、樹(shù)脂材料等，金屬3D打印通常使用各類(lèi)合金粉末和線材。
相比傳統(tǒng)制造模式，非金屬3D打印的優(yōu)勢(shì)主要在于無(wú)模化和可定制，但受限于材料性能，其主要用于樣品和模具的生產(chǎn)，量和價(jià)都很難起來(lái);而金屬3D打印除了具備無(wú)模化可定制優(yōu)勢(shì)外，在打印效率和打印質(zhì)量上相比傳統(tǒng)金屬加工工藝均有較為明顯的提升，甚至能夠完成傳統(tǒng)工藝無(wú)法制造的高復(fù)雜度高精密度零部件的打印，具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
從3D打印的核心材料來(lái)看，主要非金屬類(lèi)為主，非金屬類(lèi)材料包括工程塑料、光敏樹(shù)脂、陶瓷材料和細(xì)胞生物原料。
根據(jù)前瞻對(duì)公開(kāi)信息的整理，2019年-2020年全球3D核心材料相關(guān)事件仍以工程塑料為主、金屬材料為輔。從全球3D打印材料的事件來(lái)看，國(guó)外的3D材料研發(fā)機(jī)構(gòu)廣泛，覆蓋軍方、大學(xué)和企業(yè)，而中國(guó)的3D打印材料研發(fā)仍集中在科研院所端，產(chǎn)學(xué)平臺(tái)暫未建立。
金屬3D打印材料市場(chǎng)前景廣闊 國(guó)內(nèi)與國(guó)外差距較大
眾所周知，塑料材料一直朝著高強(qiáng)度方向發(fā)展，通過(guò)增強(qiáng)塑料強(qiáng)度用來(lái)直接替換金屬用于各類(lèi)復(fù)雜構(gòu)件，既便宜又質(zhì)輕，從而使塑料材料在3d打印制造中被廣泛應(yīng)用。此外，塑料材料還可以避開(kāi)缺陷向復(fù)合化、功能化方向發(fā)展，特別是實(shí)現(xiàn)多元材料復(fù)合，進(jìn)而賦予塑料特定功能。
例如，通過(guò)3d打印技術(shù)制造工藝復(fù)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(chǔ)能高分子材料等新材料;利用生物塑料的生物相容性向醫(yī)學(xué)人體組織發(fā)展，3d打印在細(xì)胞、軟組織、器官及骨骼等方面仍具有巨大應(yīng)用空間，尤其在組織工程應(yīng)用中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
可以預(yù)見(jiàn)，在今后10 年內(nèi)，塑料材料將仍將是不可或缺的3D打印材料，同時(shí)麥肯錫公司(McKinsey & Company)發(fā)布的一份報(bào)告指出，金屬3d打印的市場(chǎng)價(jià)值將在未來(lái)15年內(nèi)飆至100億美元。航空航天產(chǎn)業(yè)為例，金屬3D打印能滿足其對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和制造工藝的需求，在保證性能的前提下能大幅減輕零部件質(zhì)量，同時(shí)還能有效縮短零部件的制造流程。
金屬 3D 打印工藝中金屬粉末質(zhì)量是影響最終打印部件結(jié)構(gòu)及性 能的關(guān)鍵因素之一，目前國(guó)內(nèi)制粉水平接近國(guó)外但仍有差距。金屬粉末質(zhì)量越好，粒徑越小，其打印出的產(chǎn)品致密性、機(jī)械性能越好。 2013 年國(guó)外公司3D Systems制出的粉末粒徑為6-9μm，國(guó)內(nèi)鋼研高納2019 年生產(chǎn)粉末粒徑為 10μm。鉑力特公司建成的粉末生產(chǎn)線，可用于其 自制的 3D 打印設(shè)備，提高打印產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)鉑力特招股書(shū)，其研制粉末粒徑最低為 20μm 左右，與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)公司有一定差距。
金屬增材制造技術(shù)發(fā)展中有三個(gè)重要的因素，設(shè)備、材料和工藝，國(guó)內(nèi)目前在這三方面還有提高的空間。為了擴(kuò)大 3D 打印技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模， 金屬增材制造技術(shù)正在朝著低成本、大尺寸、多材料、高精度、高效 率方向發(fā)展。
