《功能材料与器件学报》
本篇为《材料化工行业2020年度蓝皮书》的产业热点篇的3D打印材料产业发展研究。3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础,本篇从产业概述、产业发展分析、产业趋势分析和标杆企业介绍等方面对3D打印材料产业做出研究和分析。
一、3D打印材料产业概述
01、3D打印材料分类
3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础。目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印材料的性能在很大程度上决定了成形零件的综合性能,主流的3D打印材料相关内容如下:
来源:前瞻网,正略咨询制图
3D打印所用的原材料是专门针对3D打印设备和工艺而研发的,与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别,其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。根据打印设备的类型及操作条件的不同,所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1-100μm不等,而为了使粉末保持良好的流动性,一般要求粉末要具有高球形度。
02、3D打印材料产业链
3D打印材料是3D打印产业中不可或缺的一部分,3D打印材料技术水平直接影响到3D打印产业的发展。近年来,国家层面对我国3D打印材料行业重视程度不断加深,基本形成了较为成熟的产业链。
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3D打印材料上游为基础材料供应以及初加工,例如有色金属行业、橡胶加工行业、塑料加工行业、陶瓷加工行业等,为3D打印材料提供符合标准的原材料。
中游产业为3D打印材料产业链中最重要的一环,通过各种技术手段对原材料进行加工,使其成为符合3D打印标准的3D打印材料,目前主流的3D打印材料有金属粉末材料、光敏树脂材料、生物材料、工程塑料材料以及非金属类材料等等。
下游产业为3D打印制造,随着技术的进步,3D打印制造应用场景越来越广泛,应用在工程机械、航空航天、生物医药、汽车制造等领域。
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二、3D打印材料产业发展分析
01、政策分析
为鼓励新材料发展,国家层面出台了《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》等对3D打印材料行业起推动作用的政策,这些政策从制定行业发展目标、给予财政补贴、列入重点领域等方面对3D打印材料行业的发展给予支持。总体上看,国家政策对3D打印材料行业持支持态度,一些行业标准的建立对提升3D打印材料质量,推动3D打印材料行业技术发展也会起到促进作用。
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02、市场规模梳理
3D打印材料作为决定3D打印技术发展进程的一项关键因素,随着3D打印技术的一步步普及,对于材料的需求也在飞速上涨。目前,3D打印材料在3D打印行业中的市场规模占比约为24.1%,结合3D打印行业的整体市场规模,可以测算出全球3D打印材料市场规模。2017-2019年,全球3D打印材料市场规模逐年上升,2019年全球3D打印材料市场销售规模为28.8亿美元。
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近年来,我国3D打印市场应用程度不断深化,在航空航天汽车、船舶、核工业、模具等领域均得到了越来越广泛的应用。2017-2020年,我国3D打印产业规模逐年增加,增加速度要略快于全球整体增速,以致于我国3D产业占全球的比重在不断增加。据数据显示,2019年,中国3D打印产业规模为157.5亿元,较上年增加31.1%。
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03、市场格局
我国3D打印材料市场主要由国内大型公司和国外3D打印材料公司占据,从材料产品种类来分,可以分成金属粉末材料、光固化树脂、线材和非金属材料。下面为3D打印材料市场中主要的国内外公司:
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04、技术发展
以“3D打印材料”为关键词进行专利搜索,可以看到从2010-2017年,3D打印材料的专利申请数量呈波动增长趋势。2009-2013年,3D打印材料申请专利数量平稳发展。从2014年开始逐渐迎来爆发。2017年达到1048项,2013-2017年五年间年复合增长56.4%。2018年专利申请数目为120项,在爆发期之后有所下降,但依然高于2013年的112项。