全球金屬3D打印市場(chǎng)將達(dá)50億美元

隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的不斷升級(jí),，增材制造技術(shù)和應(yīng)用的不斷開發(fā),，國內(nèi)的增材制造尤其是金屬3D打印技術(shù)和應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展,。

根據(jù)SmarTech Analysis分析報(bào)道,，2019年全球金屬3D打印市場(chǎng)達(dá)到33億美元,，包括3D打印設(shè)備,、材料和服務(wù)，預(yù)計(jì)在2024年將達(dá)到110億美元,。金屬粉末材料作為金屬3D打印的上游產(chǎn)業(yè)迎來了最好的發(fā)展機(jī)遇,，未來數(shù)十年金屬3D打印行業(yè)必然持續(xù)快速增長，對(duì)金屬粉末材料的需求必將持續(xù)走高,。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀

金屬粉末產(chǎn)品作為增材制造的主要原材料,，目前應(yīng)用的領(lǐng)域主要包括：

●工業(yè)模具，應(yīng)用材料如：MS1,、CX,、17-4ph等；
●創(chuàng)意設(shè)計(jì)領(lǐng)域,，應(yīng)用材料如：銅合金,、AlSi10Mg,、316L；
●航空航天領(lǐng)域,，應(yīng)用材料如:TC4,、GH4169等；
●生物醫(yī)療領(lǐng)域,，應(yīng)用材料如：CoCr合金,、鈦合金等；
●科學(xué)研究應(yīng)用材料如：因瓦合金,、高熵合金等,。

研究公司IDTechEx預(yù)計(jì)，到2025年全球3D打印粉末市場(chǎng)規(guī)模將逾50億美元,，遠(yuǎn)超于2016年的2.5億美元,。根據(jù)估算，金屬粉末2019年全國總消費(fèi)市場(chǎng)約有2億元,，連續(xù)五年保持30%以上的增長,，在可預(yù)見的將來，還將保持快速增長的勢(shì)頭,。

在供應(yīng)商方面,，全球有山特維克、LPW,、TLS,、普萊克斯、歐瑞康,、AP&C,、泰科納等材料生產(chǎn)商供應(yīng)增材制造金屬粉末材料，主要集中在歐洲和北美,。美國通用電氣公司（GE）旗下的加拿大金屬粉末制造商AP&C，在蒙特利爾新建第二條粉末材料生產(chǎn)線,，投資逾3000萬美元建造自動(dòng)化工廠,，為3D打印行業(yè)供應(yīng)金屬粉末。德國的H.C.Starck,、加拿大的PyroGenesis都在銳意拓展3D打印金屬粉末業(yè)務(wù),。

國內(nèi)也涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的生產(chǎn)金屬粉末的企業(yè)，如無錫飛而康,，其公司鈦合金粉末產(chǎn)品獲得了省藥監(jiān)局的醫(yī)療許可,；北京德普潤的鈷鉻合金粉末取得了三類醫(yī)療許可證；江蘇威拉里新材料的模具鋼,、鋁合金和高溫合金粉末產(chǎn)品得到國內(nèi)市場(chǎng)廣泛認(rèn)可和使用,，大大推動(dòng)了粉末國產(chǎn)化進(jìn)程,，其中模具鋼粉末市場(chǎng)占有超過70%，鋁合金產(chǎn)品在各項(xiàng)指標(biāo)上都達(dá)到了國際先進(jìn)水平,。

△國內(nèi)外部分金屬3D打印粉末供應(yīng)商名單

2 存在的問題

2.1 研發(fā)不足

金屬增材制造技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的時(shí)間較短,，其材料體系、制造工藝,、裝備配套都沒有成熟的體系和積累,。這其中以材料為甚，材料的研發(fā)需要有較大的研發(fā)投入和較長的周期,，需經(jīng)歷理論積累,、成分設(shè)計(jì)、材料試制,、性能驗(yàn)證,、應(yīng)用驗(yàn)證等過程。而國內(nèi)制粉企業(yè)大多是中小型企業(yè),，很難支持這種周期長,、金額大的研發(fā)投入。

以模具為例,，不同的模具設(shè)計(jì)人員的理念和經(jīng)驗(yàn)不同,，多種使用環(huán)境，迥異的產(chǎn)品材料和冷卻介質(zhì),，在材料選擇上卻只有MS1等寥寥數(shù)種,。航空航天需求的高溫性能好，適合激光加工的粉末材料也是無粉可選,。高強(qiáng)度鋁合金粉末,、特種銅合金粉末、鈦鋁合金粉末都有巨大的需求缺口,。

現(xiàn)在很多公司加大對(duì)新材料研發(fā)的投入,，如長沙新材料研究院、蘇州三峰激光的高強(qiáng)鋁合金粉末,，威拉里新材料近年來推出的新型模具鋼和高溫合金以較好的性能,，通過了驗(yàn)證，填補(bǔ)了國內(nèi)空白,。打印服務(wù)商和增材制造各級(jí)研究院也在整合資源從應(yīng)用端上行進(jìn)行材料體系的研發(fā),，有一些已經(jīng)通過試驗(yàn)進(jìn)入推廣階段。

但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,，還需要產(chǎn)業(yè)鏈上更多的機(jī)構(gòu)加大加快材料研發(fā)的進(jìn)程,。

2.2 穩(wěn)定性弱

金屬粉末產(chǎn)品工業(yè)化供應(yīng)的除了核心技術(shù)過硬之外，同樣需要有成體系的粉末管理經(jīng)驗(yàn),。粉末的品質(zhì)管控,、指標(biāo)管控等,，國內(nèi)的制粉企業(yè)，大多是近幾年成立發(fā)展起來的,，在前期沒有穩(wěn)定的訂單和較大銷量培育,，很難建立較完備的粉末管理體系保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和批次穩(wěn)定。而不穩(wěn)定的產(chǎn)品又會(huì)影響生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用端的發(fā)展,，不能形成一個(gè)正向促進(jìn),。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)不全

增材制造發(fā)展迅速，制造技術(shù),、工藝技術(shù)和市場(chǎng)應(yīng)用都走在標(biāo)準(zhǔn)建立之前,。增材制造所用材料也不例外，材料成分是按照既有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,，而既有標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)是傳統(tǒng)鑄鍛工藝下,，經(jīng)過驗(yàn)證達(dá)成共識(shí)的指標(biāo)。這種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)范圍內(nèi)的材料,，通過激光加工過后的性能也是有較大差異的,。粉末產(chǎn)品的其他指標(biāo)如氧氮指標(biāo)、粒度范圍,、碳硫等主要是借助分析設(shè)備的普適性,，來進(jìn)行橫向?qū)φ蘸蜌v史對(duì)照。使用方粉末產(chǎn)品的選擇還是根據(jù)自己使用效果來看,，但是實(shí)際的使用效果和設(shè)備的狀態(tài),，操作人員和操作工藝，以及當(dāng)時(shí)的環(huán)境有很大的關(guān)系,。粉末,、工藝和設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)沒有貫通,，這也為這個(gè)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展帶來更多的挑戰(zhàn),。

與當(dāng)前全球科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迅猛態(tài)勢(shì)相比，我國増材制造領(lǐng)域仍然存在標(biāo)準(zhǔn)缺失,、國際標(biāo)準(zhǔn)跟蹤轉(zhuǎn)化滯后,、市場(chǎng)主體參與國內(nèi)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作程度不高等問題，迫切需要系統(tǒng)謀劃和全面推進(jìn)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化工作,，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)制和引領(lǐng)作用。

3 機(jī)遇和趨勢(shì)

3.1 行業(yè)發(fā)展的最佳機(jī)遇

增材制造應(yīng)用端的不斷突破和拓展,，行業(yè)的快速發(fā)展,，為增材制造的粉末材料帶來了大量的機(jī)會(huì)和關(guān)注。 2019年美國鋁業(yè)宣布在美國匹茲堡開設(shè)3D打印金屬粉末廠房,，赫格納斯在2019年設(shè)立增材制造粉末材料的板塊,。更多的人才,、資金和資源匯聚必將促使粉末產(chǎn)品制備更加健康蓬勃的發(fā)展。而社會(huì)對(duì)增材制造的認(rèn)識(shí)不斷的加深,，增材制造的理念橫向融入各個(gè)行業(yè)的設(shè)計(jì)端,，必將進(jìn)一步加速行業(yè)的發(fā)展，金屬粉末迎來發(fā)展的最佳時(shí)期,。

△美國鋁業(yè)準(zhǔn)備開設(shè)新的3D打印金屬粉末工廠

3.2 國產(chǎn)化趨勢(shì)不可逆

隨著國產(chǎn)粉末材料的應(yīng)用不斷推進(jìn),，越來越多的國產(chǎn)粉末得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。而隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)的深入,，像高溫合金,、鋁合金和鈦合金這類之前進(jìn)口粉末占較大份額的粉末產(chǎn)品，將會(huì)迎來新的機(jī)遇,。

3.3 基礎(chǔ)技術(shù)逐漸完備

增材制造專用粉末產(chǎn)品制備在國內(nèi)屬于一個(gè)較新的領(lǐng)域,，高校和研究院所的課題研究積累較少。但是隨著3d打印的發(fā)展,，學(xué)校越來越多的相關(guān)課題和教學(xué)都得以開展,，而通過幾年的發(fā)展，研究人員也將研究成果帶入社會(huì)來進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展,。另外,，行業(yè)內(nèi)有實(shí)力企業(yè)都意識(shí)到材料體系研發(fā)和制粉技術(shù)研發(fā)的迫切性。據(jù)筆者了解很多公司近年來每年研發(fā)投入超過營業(yè)收入的10%,，將研發(fā)作為首要,。高校、研究院所也有大量有針對(duì)性的教學(xué)和科學(xué)研究,，這必將會(huì)給增材制造金屬材料產(chǎn)業(yè)帶來更好的發(fā)展,。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)逐步完備

2020年2月份，2020年3月5日,，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì),、工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部,、教育部,、國家藥品監(jiān)督管理局、中國工程院 6部門聯(lián)合印發(fā)了《增材制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃（2020-2022年）》,。旨在進(jìn)一步加快標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),，這將大大促進(jìn)增材制造行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系建立，保障行業(yè)健康發(fā)展,。國家有色標(biāo)委會(huì)等機(jī)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)建立做了大量的工作,，在研究院所和各個(gè)企事業(yè)單位的不斷努力下，取得了階段性成果,，為下一步完善體系奠定了基礎(chǔ),。

3.5 行業(yè)細(xì)分

增材制造作為一種全新的加工手段,，它是橫向嵌入到各個(gè)行業(yè)中的。每個(gè)行業(yè)的具體工況,、性能,、指標(biāo)要求都有各自的特點(diǎn)，因此對(duì)粉末材料的要求也是從應(yīng)用端出發(fā),，有針對(duì)性的材料體系,。因此今后會(huì)衍生出更多專注專精于一個(gè)或者多個(gè)領(lǐng)域的細(xì)分的粉末材料制備企業(yè)，加速行業(yè)更加科學(xué)健康的發(fā)展,。

4 總結(jié)

面對(duì)金屬增材制造技術(shù)的快速發(fā)展和不斷壯大的市場(chǎng)規(guī)模,，越來越多的材料商斥巨資投入金屬3D打印粉末的研發(fā)和生產(chǎn)，希望從原材料切入,，抓住行業(yè)發(fā)展的重大機(jī)遇,。這對(duì)于增材制造行業(yè)以及上下游的產(chǎn)業(yè)來講是一件好事，更多的研發(fā)投入和更充分的競(jìng)爭(zhēng),，必將為市場(chǎng)帶來更優(yōu)秀的解決方案,，新的制造手段將逐漸替代老舊的制造方式，整個(gè)市場(chǎng)的蛋糕也會(huì)越做越大,。同時(shí),，隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善和技術(shù)的日漸成熟，金屬3D打印的潛力將會(huì)被更好的挖掘出來,。