復(fù)合材料增材制造市場2023年增長21%,，價值達(dá)7.85億美元

2024年4月,，南極熊獲悉，VoxelMatters Research 發(fā)布了2023 年復(fù)合材料增材制造市場報(bào)告,。在復(fù)合材料增材制造 (AM) 報(bào)告中,，VoxelMatters Research 使用了約 7,000 家公司的數(shù)據(jù)，涵蓋了業(yè)內(nèi)知名公司,，包括 3DSystems、Stratasys,、巴斯夫,、阿科瑪、EOS,、贏創(chuàng),、Formlabs,、惠普等。數(shù)據(jù)顯示,，復(fù)合材料增材制造市場 2023 年增長 21%,，價值達(dá)到 7.85 億美元。



報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注復(fù)合材料增材制造的整個工藝鏈,，分析了 172 家硬件制造商,、421 家服務(wù)提供商和 153 家材料制造商的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)集涵蓋所有技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域,，從工業(yè),、汽車和航空航天到設(shè)計(jì)和消費(fèi)品，對增材制造復(fù)合材料市場的狀況有了一些新見解,�,？傮w而言，復(fù)合材料增材制造市場到 2023 年將增長 21%,，價值達(dá)到 7.85 億美元,。從這一增長率來看，復(fù)合材料市場在增材制造市場中表現(xiàn)非常出色,。


△Voxelmatter Research-2023 年復(fù)合材料增材制造市場報(bào)告

誰在推動復(fù)合材料增材制造市場向前發(fā)展,？
復(fù)合增材制造市場中增長最快的是硬件，部門創(chuàng)收 3.3 億美元,，比上年增加 5,300 萬美元,。領(lǐng)先的硬件公司包括許多知名公司，以 Markforged,、Stratasys 和 EOS 為首,。 Markforged 專注于連續(xù)纖維制造 (CFF) 技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用于各個行業(yè),。用于碳纖維增強(qiáng) 3D 打印的 F123CR 系列穩(wěn)居第二位,。排名第三的是 EOS，該公司生產(chǎn)加工纖維增強(qiáng)尼龍粉末的系統(tǒng)以及加工高性能復(fù)合材料 PEKK 的系統(tǒng),。躋身前 10 名的還有 Airtech,、3DSystems 和 Inversoll 等。



復(fù)合增材制造領(lǐng)域第二高的增長來自于服務(wù),，該領(lǐng)域的市場從 2.21 億美元增長到 2.68 億美元,。就總銷售額而言，Materialise 成為最大的復(fù)合材料增材制造服務(wù)提供商,。

就產(chǎn)生的收入而言,，材料制造商落后于硬件制造商和服務(wù)提供商。盡管如此,，材料市場從 1.48 億美元增長到 1.87 億美元,，增幅最大的是 2022 年至 2023 年,。排名第一的是三菱化學(xué)高性能聚合物 (MCPP)，該公司于 2018 年收購了 Dutch Filaments,，現(xiàn)在還提供顆粒形式的復(fù)合材料用于大幅面 3D 打印,。緊隨 MCPP 之后的是 SABIC，該公司也憑借其 THERMOCOMP AM 產(chǎn)品線（包括 ABS,、PPE,、PCE 和 PEI 樹脂）位居榜首。

獲得的數(shù)據(jù)提供了復(fù)合材料增材制造市場現(xiàn)狀的全球概覽,。上市公司可以通過數(shù)據(jù)進(jìn)行市場分類,，而首次進(jìn)入復(fù)合材料市場的公司也受益于報(bào)告評估提供的導(dǎo)向幫助。報(bào)告中對未來幾年增材制造復(fù)合材料市場的預(yù)測也對此做出了貢獻(xiàn),。到 2028 年,，增材制造復(fù)合材料市場預(yù)計(jì)將產(chǎn)生 26.46億 美元的收入，到 2033 年,，增材制造復(fù)合材料市場預(yù)計(jì)將達(dá)到 78.22億美元,。


△預(yù)計(jì)增長

復(fù)合材料3D打印
近年來，復(fù)合材料3D打印越來越受歡迎,，現(xiàn)在被許多增材制造領(lǐng)域的參與者所使用,。當(dāng)我們談?wù)搹?fù)合材料 3D 打印時，我們會想到復(fù)合材料打印機(jī),，但也會想到復(fù)合材料,，材料是打印過程的核心之一。復(fù)合材料至少由兩種成分制成,，具有特殊的性能,，使其特別適合使用 3D 打印的各個行業(yè)。

大多數(shù)時候,，需要將塑料與纖維混合�,，F(xiàn)有許多不同種類的纖維，但三種主要用于 3D 打�,。禾祭w維（,、玻璃纖維和 PPD-T（也稱為 Kevlar）。根據(jù)要求,，可以使用短纖維或長纖維,。短纖維融入整個基體并增強(qiáng)整個部件，這種類型的材料與多種 3D 打印機(jī)兼容,。長纖維是在打印過程中放置​​的,，不會被切成小塊，只在需要的地方進(jìn)行加固,。目前它們僅與某些機(jī)器兼容,。


△打印復(fù)合材料

碳纖維增強(qiáng)材料
碳纖維增強(qiáng)材料通常用于復(fù)合材料的增材制造。碳纖維由化學(xué)家 Joseph Swan 于 1860 年發(fā)明,，由相互連接的碳原子組成,，形成排列成股的晶體結(jié)構(gòu)，在張力下提供卓越的穩(wěn)定性,。它以其卓越的強(qiáng)度重量比（鋁的兩倍）而聞名,，在制造輕質(zhì)而堅(jiān)固的終端部件方面具有重要價值。此外,，注入碳纖維的材料具有高剛度,、強(qiáng)大的拉伸強(qiáng)度和有效的耐化學(xué)性。



然而,，在 3D 打印中使用碳纖維需要特殊的考慮,。例如，使用硬化鋼打印噴嘴對于確保高質(zhì)量的零件生產(chǎn)至關(guān)重要,。類似的準(zhǔn)則適用于與碳纖維增強(qiáng)材料集成的基體材料,。添加碳纖維后，PLA,、PETG,、尼龍、ABS或聚碳酸酯等各種基質(zhì)可以變得更強(qiáng),、更輕,。這些纖維不僅可以與熱塑性塑料相協(xié)調(diào)，還可以與陶瓷混合,，從而有助于創(chuàng)造新穎的應(yīng)用,。從航空航天、汽車到建筑等行業(yè)都受益于碳纖維基復(fù)合材料,，利用其獨(dú)特的性能,。

玻璃纖維增​​強(qiáng)復(fù)合材料
玻璃纖維材料于 1930 年推出，可作為多種熱塑性聚合物的增強(qiáng)材料,。當(dāng)應(yīng)用于適當(dāng)?shù)幕�材時,，它可以生產(chǎn)出強(qiáng)度比 ABS 十倍的零件。與碳集成材料相比,，玻璃纖維復(fù)合材料表現(xiàn)出較低的剛性和脆性,。這些特性以及成本效益使玻璃纖維復(fù)合材料脫穎而出。玻璃纖維具有值得稱贊的機(jī)械性能,，可作為有效的電絕緣體,，并且具有低導(dǎo)熱性。該材料有多種顏色可供選擇,，收縮率低,，可最大限度地減少翹曲風(fēng)險,。與碳纖維類似，玻璃纖維增​​強(qiáng)的長絲具有磨蝕性,，因此需要使用適合此類材料的噴嘴,。

玻璃纖維增​​強(qiáng)型 3D 打印長絲對于需要強(qiáng)大機(jī)械和熱彈性的工程原型和最終用途零件非常有價值。從建筑到海洋和體育應(yīng)用,，這種復(fù)合材料已獲得廣泛認(rèn)可,。值得注意的例子包括 Moi Composites 與 Autodesk、Catmarine,、Micad 和 Owens Corning 合作,，通過玻璃纖維 3D 打印制造 MAMBO 船。此外,，荷蘭公司MX3D使用這種材料 3D 打印了一座加固橋梁,。


△使用玻璃纖維打印的橋梁部件原型

Kevlar增強(qiáng)材料
Kevlar 于 1971 年推出，由 Stephanie Kwolek 首創(chuàng),。它屬于芳綸纖維類別,，是最耐用的材料之一。這種材料是通過聚合反應(yīng)獲得的,，聚合反應(yīng)是連接長鏈分子的過程,。Kevlar纖維被精心排列成平行行，這歸因于其堅(jiān)固的特性,。與其他纖維類似,，Kevlar纖維經(jīng)常與多種塑料結(jié)合用于復(fù)合材料的制造。Kevlar纖維在拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度方面表現(xiàn)出值得稱贊的機(jī)械特性,，主要用于制造承受強(qiáng)烈振動和需要耐磨性的部件,。值得注意的是，它的強(qiáng)度重量比是鋼的五倍,，并且具有高達(dá) 400°C 的卓越耐熱性,。

Kevlar 還擁有低密度、多功能應(yīng)用和均勻分子結(jié)構(gòu)等特性,，有利于 3D 打印經(jīng)過特殊拋光的高品質(zhì)零件,。許多行業(yè)都采用 Kevlar 增材制造。值得注意的是,，汽車行業(yè)發(fā)現(xiàn)其在制造各種零部件的應(yīng)用中具有很高的價值,。一個例子是美國的Aptera Motors使用這種復(fù)合材料 3D 打印汽車部件，凸顯了增強(qiáng)材料在當(dāng)代制造業(yè)中的潛力,。


△Kevlar復(fù)合材料的 3D 打印