3D打印化工新材料,，錢景在哪兒

圖為一款由創(chuàng)客采用ABS材料通過3D打印制作的豎笛

近年來,，世界范圍內掀起的3D打印熱潮引起了社會廣泛關注,。3D打印技術將信息技術與工業(yè)制造完美結合，以柔性化的生產方式滿足了不斷增強的個性化需求,，實現(xiàn)了制造技術的革命性突破,。這個被譽為“第三次工業(yè)革命”前奏的新興產業(yè)，無疑將會帶來全球制造業(yè)經(jīng)濟的重大變革。作為3D打印原材料的化工新材料,，如聚合物塑料,、光敏樹脂、橡膠類材料等,，也有望華麗轉身,，站上朝陽產業(yè)風口。

市場“錢”景多大,？
2020年市值14億美元

“目前,，3D打印可使用的基礎原材料主要包括高分子材料、金屬和無機非金屬材料三大類,。其中,，化工類的主要是高分子材料，如ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物),、PLA(聚丙交酯),、PC(聚碳酸酯)、尼龍粉,、石膏粉,、光敏樹脂、PVC等,，一般用于3D打印的先進光聚合物包括模擬聚丙烯,、模擬ABS、透明光聚合物,、橡膠狀的光聚合物以及醫(yī)療和牙科光聚合物,。國際與國內3D打印技術正在向成熟方向邁進，產業(yè)規(guī)模和市場拓展不斷擴大,，對化工新材料的需求與日俱增,，材料市場價值逐漸提升�,！眹鴦赵喊l(fā)展研究中心研究員胡瑞平如是說,。

據(jù)他介紹，3D打印是快速成型技術的一種,，又稱作增材制造,，主要應用于產品模型、模具制造,、航空航天,、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意以及個性化定制等領域,。從工信部等有關部門研究報告分析來看,，今后美國,、日本、中國,、德國,、英國對3D打印材料的需求較大。2012年北美和亞太地區(qū)3D打印材料銷售收入占全球的68%,，其中北美地區(qū)市場收入最高,，其次是亞太地區(qū)。預計未來隨著3D打印在亞太地區(qū)的推廣,，亞洲有望成為3D打印材料需求增長最快的地區(qū),。


他說，3D打印材料的發(fā)展直接決定著3D打印能否有更廣泛的應用,。未來5年中,，3D打印用化工新材料在醫(yī)療和牙科領域市場消費需求將明顯增大，珠寶首飾,、電子信息、建筑,、航空航天,、汽車等領域也將增大。其中,，3D打印用化工新材料在電子工業(yè)和汽車工業(yè)的應用將進一步擴大和深入,；消費量最大的ABS、PLA,、PC行業(yè),，將在原型機制造和桌面3D打印市場得到迅速擴張。

最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,，預計到2020年,，全球3D打印材料市值將達到14億美元，年均增長率為20%,，重量達20億千克,。

胡瑞平表示，各類3D打印材料中,，高分子材料還將持續(xù)占據(jù)主導地位,。2015年，3D打印對塑料市場需求達9000萬美元,，到2018年,，需求規(guī)模將達到2億美元。熱塑性樹脂會是增長最快的一類化工材料,，其中包括ABS,、PLA、軟質PLA、PVA（聚乙烯醇）,、PC和PA（聚酰胺）,，年增長率約20%。這類材料2013年的市值僅為6450萬美元,，預測到2019年將上升至1.926億美元,。另外，光聚合物是3D打印材料中占比最大的一類,，預計至2019年市值將達3.8億美元,，年均增長率約15%。

哪些材料被看好,？
尼龍新材光敏樹脂ABSPLA

那么,，3D打印高分子材料行業(yè)“錢”景如何抓住呢？內蒙古科技大學化工學院院長王亞雄教授告訴記者,，3D打印所用化工原材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發(fā)的,，與普通的塑料、石膏,、樹脂技術性能等區(qū)別很大,。其形態(tài)一般有粉末狀、絲狀,、層片狀,、液體狀等，對傳統(tǒng)化工企業(yè)生產的3D打印材料在性能和適用性方面提出了更高的要求,。例如,，材料必須具備可液化、絲化,、粉末化的性質,；在計算機軟件控制打印后還要能重新粘結成型；由于打印設備的類型及操作條件各異,，粉末狀3D打印材料的粒徑要求為1~100μｍ不等規(guī)格,；具有高球形度以保持良好的流動性；具備性能穩(wěn)定,，滿足3D打印連續(xù)生產的需要,；功能豐富，具有導電,、水溶,、耐磨、安全,、綠色環(huán)保的特性,。

王亞雄指出,，未來5年，更多的高分子材料種類有望進入3D打印材料領域,，包括聚苯乙烯,、聚碳酸酯、PET（聚對苯二甲酸乙二酯）,、TPU（熱塑性聚氨酯）,、PBA（聚丙烯酸丁酯）、聚甲醛,、聚乙烯醇和可替代生物塑料,、透明材料、柔性材料,，以及納米增強塑料等,，而且部分將成為3D打印行業(yè)內頗具競爭優(yōu)勢的化工新材料“新星”。

“多年來,，設備制造商基本壟斷了3D打印材料的供應鏈,，但目前，這種局面正在被打破,。大量投資涌入3D打印材料行業(yè),，新興企業(yè)與傳統(tǒng)化工新材料企業(yè)正悄然崛起�,！鄙虾�東寶富能科技有限公司總經(jīng)理趙衛(wèi)中向記者描述，他接著分析,，化工新材料中的尼龍,、ABS和PLA將在未來5年繼續(xù)占據(jù)3D打印材料市場的最大份額。

王亞雄建議,，化工新材料企業(yè)要瞄準市場需求,，力求提升3D打印材料綜合技術性能，同時加快開發(fā)前瞻性,、多樣性的3D打印化工新材料,，如智能材料、功能梯度材料,、納米材料,、非均質材料及復合材料等。

投資要看好方向,，才能獲得更好收益,。趙衛(wèi)中透露了幾種具有代表性的產品：
一是尼龍新材料。預計到2019年,，尼龍將在3D打印材料市場占據(jù)30%的份額,。因為企業(yè)可以從技術上利用輸出變形編程,，控制3D打印尼龍部件的內部結構，改變纖維序列提高部件性能,，使尼龍材料相對優(yōu)勢更明顯,。目前市場供應方面，尼龍粉末生產廠家較少,，只有國外的阿科瑪,、贏創(chuàng)、Arzuano,、ExcelTec和羅地亞等企業(yè),。我國企業(yè)多生產低端激光燒結工藝的尼龍粉末等，亟待介入高端產品,。

二是光敏樹脂材料,。光敏樹脂將主要應用在原型設計和口腔醫(yī)療行業(yè)，投資收益率仍然較高,。國內傳統(tǒng)化工企業(yè)可介入3D打印樹脂材料制造,，成為其主力供應方。未來10年,，隨著樹脂材質的不斷提高,，3D打印技術將生產出更強大的樹脂功能原型部件，直接使用在高性能汽車行業(yè)及航天航空領域,。

三是ABS和PLA,。ABS和PLA將進一步發(fā)展，升級為綠色3D打印新材料,。新型ABS材料將突破過去30年發(fā)展中材料物理特性的限制,，從透明度、防火,、顏色和耐化學腐蝕性等多方面展現(xiàn)出新性能,。其中，ABS1.75毫米單絲纖維直徑逐漸成為標準加工直徑,，其產能將大幅提高,。PLA隨著綠色環(huán)保概念訴求的不斷增加，將逐漸成為3D打印生產應用中使用量最多的材料,。

與國外差距在哪,？
性能不足成本高

胡瑞平研究員說，國家已經(jīng)出臺多項產業(yè)政策措施,，積極推進3D打印新材料產業(yè)發(fā)展步入快車道,。2015年2月，為落實國務院關于發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決策部署,，搶抓新一輪科技革命和產業(yè)變革的重大機遇,，加快推進我國增材制造（又稱“3D打印”）產業(yè)健康有序發(fā)展,，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委,、財政部研究制定了《國家增材制造產業(yè)發(fā)展推進計劃（2015-2016年）》,，為3D打印化工新材料帶來難得的發(fā)展機遇和廣闊的發(fā)展空間。

但目前,，我國3D打印存在較多問題,，突出表現(xiàn)為對外依存度較高。王亞雄告訴記者,，主要原因有兩方面：一方面我國3D打印化工新材料技術研發(fā)基礎薄弱,，與美國、德國等相對成熟技術相差較大,。目前,，國內僅有10多所科研機構涉及該領域研究，力量和資金投入方面還不足,，也因此造成了我國3D打印化工原材料質量不穩(wěn)定,、品種較為單一的現(xiàn)狀，甚至部分研發(fā)用實驗材料也得依賴進口,。例如,，國內的光面樹脂就遭遇研發(fā)時間長、材料配比技術難掌握等方面的研發(fā)難題,，不得不從國外進口實驗材料,。

另一方面，國內3D打印技術還處于起步發(fā)展階段,，與3D打印化工新材料的發(fā)展表現(xiàn)為相互制約,。目前，國內3D打印產業(yè)規(guī)模偏小,，導致國內專業(yè)從事3D打印化工新材料生產的企業(yè)并不多。另外,，國內只具備生產精度和強度都比較低的3D打印化工新材料的條件,，限制了國內3D打印技術的產業(yè)化應用。

胡瑞平同樣認為,，我國3D打印化工新材料的研發(fā)和應用與先進國家相比還存在較大差距,，打破包括化工新材料在內對3D打印發(fā)展的制約非常關鍵。雖然3D金屬材料比重上升,，但化工高分子聚合物材料仍是未來市場的主導材料,。我國3D打印原材料比如各類高分子都缺乏相關產品標準，國內有能力生產3D打印材料的企業(yè)很少,，加之下游應用市場還沒有完全培育起來,，所以現(xiàn)階段3D打印材料生成本較高,，無法實現(xiàn)規(guī)模化生產,。

因此,，胡瑞平、王亞雄和趙衛(wèi)中等業(yè)界專家建議,，希望國家和地方政府繼續(xù)加大政策支持力度,。一是加強3D打印材料相關政策的研究，適時出臺推動3D打印材料發(fā)展的產業(yè),、財政,、金融政策，為3D打印材料發(fā)展創(chuàng)造良好的宏觀政策環(huán)境,。其中包括,，加大政府對3D打印配套的化工新材料企業(yè)的政策和資金扶持，對研發(fā)生產3D打印材料的化工企業(yè)給予稅收減免或財政補貼,，鼓勵企業(yè)積極進行材料研發(fā),。
二是建立并完善3D打印化工新材料技術標準體系，提升標準技術水平,。開發(fā)3D打印化工新材料質量測試程序和方法,，建立行業(yè)統(tǒng)一的質量標準體系，保證材料的穩(wěn)定性和可靠性,。

三是化工新材料企業(yè)要發(fā)揮企業(yè)市場主體作用,，加快3D打印化工新材料的研發(fā)和產業(yè)化進程。傳統(tǒng)化工新材料生產企業(yè)要積極參與3D打印材料的研發(fā)和生產,，逐步增加3D打印化工材料研發(fā)投入,，擴大3D打印材料生產規(guī)模。同時,，企業(yè)還要加強與高�,？蒲性核�產學研合作，培養(yǎng)3D打印化工材料人才,。

四是通過加強上游材料,、中游3D打印設備、下游產品等各個環(huán)節(jié)的交流合作,，推動3D打印逐步在部分領域實現(xiàn)規(guī)�,；�生產。3D打印要逐步形成“材料—制造—裝備—應用”協(xié)同發(fā)展的全產業(yè)鏈發(fā)展模式,，助力3D打印化工新材料降低材料成本,，實現(xiàn)規(guī)模化生產,。

轉自：中國化工報