未來金屬3D打印材料將迎來新爆發(fā)期

經(jīng)過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3D打印材料仍以工程塑料為主。2019年7月，主營業(yè)務(wù)為金屬打印的鉑力特在科創(chuàng)板上市，前瞻預(yù)計未來金屬3D打印材料將迎來新的爆發(fā)期。

1、中國3D打印核心材料仍以工程塑料為主

根據(jù)IDC的對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)備端的增長領(lǐng)先于材料消耗的增長。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。

相比傳統(tǒng)制造模式，非金屬3D打印的優(yōu)勢主要在于無?；涂啥ㄖ?，但受限于材料性能，其主要用于樣品和模具的生產(chǎn)，量和價都很難起來;而金屬3D打印除了具備無?；啥ㄖ苾?yōu)勢外，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?/span>

從3D打印的核心材料來看，主要非金屬類為主，非金屬類材料包括工程塑料、光敏樹脂、陶瓷材料和細(xì)胞生物原料。

根據(jù)前瞻對公開信息的整理，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打印材料的事件來看，國外的3D材料研發(fā)機(jī)構(gòu)廣泛，覆蓋軍方、大學(xué)和企業(yè)，而中國的3D打印材料研發(fā)仍集中在科研院所端，產(chǎn)學(xué)平臺暫未建立。

3、中國金屬3D打印材料市場前景廣闊 國內(nèi)與國外差距較大

眾所周知，塑料材料一直朝著高強(qiáng)度方向發(fā)展，通過增強(qiáng)塑料強(qiáng)度用來直接替換金屬用于各類復(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缺陷向復(fù)合化、功能化方向發(fā)展，特別是實現(xiàn)多元材料復(fù)合，進(jìn)而賦予塑料特定功能。

例如，通過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)用中具有獨特優(yōu)勢。

可以預(yù)見，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，同時麥肯錫公司(McKinsey & Company)發(fā)布的一份報告指出，金屬3D打印的市場價值將在未來15年內(nèi)飆至100億美元。航空航天產(chǎn)業(yè)為例，金屬3D打印能滿足其對于結(jié)構(gòu)設(shè)計、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，目前國內(nèi)制粉水平接近國外但仍有差距。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年國外公司3D Systems制出的粉末粒徑為6-9μm，國內(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，其研制粉末粒徑最低為20μm左右，與國內(nèi)外先進(jìn)公司有一定差距。

金屬增材制造技術(shù)發(fā)展中有三個重要的因素，設(shè)備、材料和工藝，國內(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。

4、附：3D打印核心細(xì)分材料