預(yù)見2021：《2021年中國3D打印材料產(chǎn)業(yè)全景圖譜》

文章來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

3D打印材料是3D打印產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分,，3D打印材料技術(shù)水平直接影響到3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。多方因素助力3D打印材料行業(yè)發(fā)展,，我國3D打印材料市場規(guī)模不斷壯大,，在3D打印行業(yè)中的比重也水漲船高。由于3D打印在裝備制造業(yè)中應(yīng)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(yè)將逐一解決行業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)，不斷向更高質(zhì)量,，更嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn),，更多產(chǎn)品的方向發(fā)展。

3D打印材料產(chǎn)業(yè)全景圖

3D打印材料是3D打印產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分,，3D打印材料技術(shù)水平直接影響到3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。近年來，國家層面對我國3D打印材料行業(yè)重視程度不斷加深,，基本形成了較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,。

3D打印材料上游為基礎(chǔ)材料供應(yīng)以及初加工，例如有色金屬行業(yè),、橡膠加工行業(yè),、塑料加工行業(yè),、陶瓷加工行業(yè)等，為3D打印材料提供符合標(biāo)準(zhǔn)的原材料,。

中游產(chǎn)業(yè)為3D打印材料產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的一環(huán),，通過各種技術(shù)手段對原材料進(jìn)行加工，使其成為符合3D打印標(biāo)準(zhǔn)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。

下游產(chǎn)業(yè)為3D打印制造,，隨著技術(shù)的進(jìn)步,，3D打印制造應(yīng)用場景越來越廣泛，應(yīng)用在工程機(jī)械,、航空航天,、生物醫(yī)藥、汽車制造等領(lǐng)域,。




3D 打印技術(shù)最早應(yīng)用于各類原型的快速制造,，故在早期也被稱為快速原型技術(shù)(Rapid Prototyping，RP),。早期的3D打印技術(shù)由于材料種類的限制,，大多使用有機(jī)高分子材料，其機(jī)械,、化學(xué)性能大多難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求,。

隨著材料技術(shù)與裝備技術(shù)的發(fā)展，將該技術(shù)應(yīng)用于終端零件制造的愿望越來越迫切,，因此不僅對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(shù)重要的物質(zhì)基礎(chǔ),，它的性能在很大程度上決定了成形零件的綜合性能,。發(fā)展至今，其材料種類已經(jīng)十分豐富,，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(guī)模

隨著全球3D打印行業(yè)的日益發(fā)展,，3D打印行業(yè)越來越受到國家的關(guān)注，而3D打印材料作為3D打印的先行行業(yè),，在推動我國3D打印整體發(fā)展上扮演著重要的角色,。

從積極方面看,，國家層面出臺了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)》,、《重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品進(jìn)口關(guān)鍵零部件,、原材料商品目錄》、《國家支持發(fā)展的重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品目錄》,、《增強(qiáng)制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年)》等對3D打印材料行業(yè)起推動作用的政策,，這些政策從制定行業(yè)發(fā)展目標(biāo)、給予財政補(bǔ)貼,、列入重點(diǎn)領(lǐng)域等方面對3D打印材料行業(yè)的發(fā)展給予支持,。

從消極方面看，一些標(biāo)準(zhǔn)類政策,，例如《定制式增材制造醫(yī)療器械注射技術(shù)審查指導(dǎo)原則》對3D打印材料提出了一些標(biāo)準(zhǔn)化的要求,，在一定程度上設(shè)立了準(zhǔn)入門檻，會抑制行業(yè)的發(fā)展,�,？傮w上看，國家政策對3D打印材料行業(yè)持支持態(tài)度,，一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立在短期上會產(chǎn)生抑制作用,，但在長期對提升3D打印材料質(zhì)量，推動3D打印材料行業(yè)技術(shù)發(fā)展也會起到促進(jìn)作用,。




2020年11月19日,，國家市場監(jiān)督管理總局(國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會)批準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第2部分：以ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化文件起草規(guī)則》等586項推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)和2項國家標(biāo)準(zhǔn)修改單，其中包含8項關(guān)于3D打印的標(biāo)準(zhǔn),，分別如下,，這些新標(biāo)準(zhǔn)將于2021年6月1日起開始實(shí)施。



作為決定3D打印技術(shù)發(fā)展進(jìn)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(shù)的一步步普及，對于材料的需求也在飛速上漲,。據(jù)悉,，目前3D打印材料在3D打印行業(yè)中的市場規(guī)模占比約為24.1%，結(jié)合3D打印行業(yè)的整體市場規(guī)模,，可以測算出全球3D打印材料市場規(guī)模,。2017-2019年，全球3D打印材料市場規(guī)模逐年上升,，2019年全球3D打印材料市場銷售規(guī)模為28.8億美元,。



近年來，我國3D打印市場應(yīng)用程度不斷深化,，在航空航天汽車,、船舶,、核工業(yè)、模具等領(lǐng)域均得到了越來越廣泛的應(yīng)用,。3D打印技術(shù)已經(jīng)成為航空航天等領(lǐng)域直接制造機(jī)修復(fù)再制造的重要技術(shù)手段,。在汽車、船舶,、核工業(yè),、模具等領(lǐng)域成為產(chǎn)品設(shè)計、快速原型制造的重要實(shí)現(xiàn)方式,。

2017-2020年,，我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年增加，增加速度要略快于全球整體增速,，以致于我國3D產(chǎn)業(yè)占全球的比重在不斷增加,。根據(jù)2020年3月賽迪顧問發(fā)布的《2019年全球及中國3D打印行業(yè)數(shù)據(jù)》，2019年,，中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模為157.5億元,，較上年增加31.1%。




市場結(jié)構(gòu)：非金屬材料占主導(dǎo)

2019年,，中國3D打印材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中,，非金屬材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模25.38億元，占比最高,，達(dá)到62%,；金屬材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模15.56億元，占比38%,。




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�,；�和可定制，但受限于材料性��,，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打印除了具備無模化可定制優(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?br />



競爭格局：國外產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程遠(yuǎn)超國內(nèi)

我國3D打印材料市場主要由國內(nèi)大型公司和國外3D打印材料公司占據(jù),，從材料產(chǎn)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,。下面為我國3D打印材料市場中主要的國內(nèi)外公司：




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。




發(fā)展趨勢：3D金屬材料欲乘風(fēng)起

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(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(dú)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,。



3D打印的快速增長主要依賴于建筑、工業(yè)機(jī)械,、汽車,，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的增長,。3D打印技術(shù)的發(fā)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(yè)中的應(yīng)用最為廣泛。由于3D打印科技工具用方向逐步轉(zhuǎn)向最終產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用,，金屬打印材料會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%。