3D打印金屬粉末材料需求旺盛 江蘇威拉里引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

來(lái)源： 財(cái)聯(lián)社

國(guó)內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年，中國(guó)3D打印市場(chǎng)應(yīng)用程度不斷深化，在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。2017-2022年，中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模呈逐年高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為325億元，2025年將達(dá)到630億元。

下游需求高速增長(zhǎng)，3D打印金屬粉末材料發(fā)展前景廣闊

3D打印金屬粉末材料是推動(dòng)3D打印技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步的前提，也是3D打印應(yīng)用推廣和發(fā)展的關(guān)鍵。自進(jìn)入“十四五”規(guī)劃，國(guó)家高度重視發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)，3D打印技術(shù)迎來(lái)發(fā)展高峰期。

根據(jù)Wohlers Report 報(bào)告顯示，2022年3D打印主要應(yīng)用于航空航天、汽車、消費(fèi)及電子產(chǎn)品、醫(yī)療/牙科、消費(fèi)品、模具制造、電子電器等領(lǐng)域。

3D打印技術(shù)逐步完善，航空航天藍(lán)海需求可期

3D打印技術(shù)在零件一體化制造、大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造、變批量定制結(jié)構(gòu)件制造等方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，能解決航空航天領(lǐng)域中的某些零部組件在生產(chǎn)過(guò)程中所面臨的工藝復(fù)雜問(wèn)題，因此，在航空航天領(lǐng)域取得了快速的發(fā)展。

3D打印獲汽車行業(yè)認(rèn)可，引領(lǐng)“智能制造”創(chuàng)新發(fā)展

3D打印技術(shù)不斷成熟，給汽車制造帶來(lái)新的選擇，不同于銑削、沖壓和鑄造等傳統(tǒng)制造工藝，3D打印可生產(chǎn)高難度造型的產(chǎn)品，使用3D打印技術(shù)制造零件，已成為新趨勢(shì)。3Dpbm發(fā)布的汽車行業(yè)3D打印白皮書，預(yù)計(jì)2026年3D打印用于汽車零部件生產(chǎn)的收入為129.74億美元，2030年達(dá)203.5億美元。

醫(yī)療領(lǐng)域加速3D打印技術(shù)落地應(yīng)用

隨著3D打印技術(shù)的逐步成熟，金屬粉末在醫(yī)療領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模也在逐步擴(kuò)大。3D打印最早被用于制作醫(yī)療模型和定制康復(fù)醫(yī)療器械等方面，現(xiàn)階段也被用于牙科、骨科、手術(shù)導(dǎo)板、植入物、精準(zhǔn)用藥、藥物篩選和藥物劑型設(shè)計(jì)。預(yù)計(jì)未來(lái)3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的滲透率將不斷增加，逐漸覆蓋多個(gè)細(xì)分醫(yī)療領(lǐng)域。

高品質(zhì)3D打印金屬粉體材料的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)

當(dāng)前，中國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式的涌現(xiàn)驅(qū)動(dòng)制造業(yè)持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)3D打印在航空航天、汽車制造，生物醫(yī)療及其他領(lǐng)域逐步成為復(fù)雜結(jié)構(gòu)件研制與生產(chǎn)的核心技術(shù)。

但是，目前可應(yīng)用于上述領(lǐng)域的3D打印金屬粉體材料的種類和數(shù)量依然不足，產(chǎn)品品質(zhì)和成本難以滿足日益發(fā)展的制造需求。因此，亟需研制及生產(chǎn)高品質(zhì)3D打印金屬粉體材料。

供應(yīng)商生產(chǎn)能力不斷提高，3D打印金屬粉末的出貨量大幅度增長(zhǎng)

近年來(lái)，3D打印金屬粉末材料供應(yīng)商的生產(chǎn)能力不斷提高，市場(chǎng)上各種合金粉末的出貨量實(shí)現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)，對(duì)材料價(jià)值鏈產(chǎn)生了積極影響，促進(jìn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)提升，成本降低，產(chǎn)品質(zhì)量不斷改進(jìn)。

國(guó)際市場(chǎng)中，3D打印金屬粉末材料供應(yīng)商以歐美廠商為主，如德國(guó)EOS、德國(guó) TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典 solvay等。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，威拉里處于行業(yè)頭部地位，2022年，威拉里金屬粉末產(chǎn)品營(yíng)收突破億元大關(guān)，在高速發(fā)展中邁上更高臺(tái)階。

國(guó)內(nèi)3D打印金屬粉末企業(yè)，業(yè)務(wù)規(guī)模高速增長(zhǎng)

江蘇威拉里新材料科技有限公司成立于2015年，是由徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司投資組建的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，先后榮獲“國(guó)家科改示范企業(yè)”、國(guó)家專精特新“小巨人”、“國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢(shì)企業(yè)”等多項(xiàng)榮譽(yù)，并被中國(guó)航空工業(yè)國(guó)際論壇組委會(huì)評(píng)為“航空航天最佳3D打印金屬材料供應(yīng)商”。

威拉里現(xiàn)配有15條生產(chǎn)線，包括VIGA生產(chǎn)線10條，EIGA生產(chǎn)線5條，3D打印金屬粉末產(chǎn)品年產(chǎn)能超1000噸，目前公司正規(guī)劃二期廠房，占地面積6萬(wàn)平方米，配備40余條生產(chǎn)線，投產(chǎn)后預(yù)計(jì)年產(chǎn)能將達(dá)到4000噸。

威拉里近三年?duì)I業(yè)收入保持99.33%的平均增長(zhǎng)率，3D打印金屬粉末市場(chǎng)占有率居行業(yè)頭部。在模具鋼粉末、高溫合金粉末領(lǐng)域細(xì)分領(lǐng)域中優(yōu)勢(shì)明顯，模具鋼粉末、高溫合金粉末市場(chǎng)占有率分別達(dá)到70%、37%，均在國(guó)內(nèi)細(xì)分市場(chǎng)中排名第一。

以材料為核心，持續(xù)投入科技研發(fā)

威拉里以技術(shù)創(chuàng)新為抓手，精研增材制造用金屬粉末材料。與上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等知名高校建立長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作關(guān)系。公司已經(jīng)建成國(guó)內(nèi)規(guī)模較大的金屬粉末材料生產(chǎn)線，現(xiàn)擁有超過(guò)37000爐次的技術(shù)數(shù)據(jù)積累和完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，建立了全系列合金粉末生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。

累計(jì)授權(quán)專利96項(xiàng)，其中發(fā)明專利17項(xiàng)。累計(jì)參與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)14項(xiàng)，修訂4項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作為第一起草單位起草國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，已經(jīng)發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)11項(xiàng)。經(jīng)過(guò)多年在技術(shù)和研發(fā)上的不斷積累和突破，威拉里已成為全國(guó)3D打印金屬材料行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。

成立威航研究院，加速推進(jìn)科研進(jìn)步

威拉里在2021年10月出資成立威航金屬粉末材料研究院，以“研究創(chuàng)造價(jià)值”為宗旨，立足于服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)新材料的重大需求，突破了粉末級(jí)配生命管理技術(shù)、高溫持久時(shí)間突破50小時(shí)的高性能高溫合金成分設(shè)計(jì)及高松裝密度、高流動(dòng)性粉末多級(jí)復(fù)合式制備關(guān)鍵技術(shù)。從材料設(shè)計(jì)-粉末制備-激光3D打印工藝等方面開(kāi)展基礎(chǔ)理論和可靠性研究，科研成果進(jìn)一步完成系統(tǒng)化和工程化的研究開(kāi)發(fā)。

以技術(shù)優(yōu)勢(shì)引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步，打造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品

威拉里掌握世界先進(jìn)的真空感應(yīng)熔煉氣霧化、無(wú)坩堝感應(yīng)熔煉氣霧化粉體制備技術(shù)，產(chǎn)品涵蓋高溫合金、模具鋼、高熵合金、鋁合金、鈦合金、銅合金、鈷鉻合金等多種高端金屬粉體。七年時(shí)間，威拉里突破國(guó)外技術(shù)壁壘，技術(shù)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)較高水平，解決多項(xiàng)卡脖子難題，真正實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的“國(guó)之擔(dān)當(dāng)”。

高溫合金粉末：

高溫合金材料是制造航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的主要材料。其中高溫合金GH5188和GH3230中需要補(bǔ)加鑭元素，由于鑭元素的熔點(diǎn)僅有920，容易燒損且難以控制，為此自主開(kāi)發(fā)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鑭元素控制系統(tǒng)，確保批次間的鑭元素穩(wěn)定一致，成功替代進(jìn)口粉末。此外威拉里還參與了多款型號(hào)件的預(yù)研和批產(chǎn)工作，堅(jiān)持自主研發(fā)，持續(xù)供應(yīng)GH4169、GH3625、GH3536、GH4099等高溫合金粉末，滿足了國(guó)內(nèi)航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芨邷睾辖鸱勰┎牧系男枨蟆?br />
模具鋼粉末：

模具鋼3D打印對(duì)粉末品質(zhì)要求較高，威拉里通過(guò)對(duì)霧化機(jī)理的研究，改進(jìn)現(xiàn)有霧化器的結(jié)構(gòu)，提高霧化效率，使模具鋼粉末衛(wèi)星球數(shù)量減少，流動(dòng)性、松裝密度提高。目前威拉里自主開(kāi)展的“模具鋼粉末3D打印工藝優(yōu)化及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究”項(xiàng)目已取得江蘇省科技查新咨詢中心(國(guó)際一級(jí)科技查新咨詢單位)的查新報(bào)告。其中18Ni300粉末在高性能、高效率等多項(xiàng)指標(biāo)上比肩進(jìn)口粉末，遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品，獨(dú)有的批次穩(wěn)定性控制方法，保證打印性能的穩(wěn)定性，是國(guó)內(nèi)極少數(shù)通過(guò)工業(yè)化應(yīng)用驗(yàn)證的模具鋼粉末。

高熵合金粉末：

近年來(lái)隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，核電、電熱、儲(chǔ)氫材料等對(duì)高熵合金粉末的需求逐步增多。針對(duì)含錳高熵合金，由于錳元素的揮發(fā)、燒損導(dǎo)致發(fā)煙嚴(yán)重，難以觀察爐內(nèi)生產(chǎn)狀況的難題，導(dǎo)致成分不符合配比要求，造成成分偏差的問(wèn)題，威拉里解決了生產(chǎn)過(guò)程中Mn元素大量損耗的問(wèn)題，保證產(chǎn)品質(zhì)量可靠穩(wěn)定。

威拉里基于自立項(xiàng)目自主開(kāi)展的“含錳高熵合金產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)工藝研究”生產(chǎn)制造的 FeCoNiCrMn高墑合金粉末，屬于國(guó)內(nèi)較早成功量產(chǎn)的企業(yè)，研究成果達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。歷經(jīng)七年，威拉里成為全國(guó)極少數(shù)擁有多體系高熵合金生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)。

鋁合金粉末：

威拉里與上海交通大學(xué)合作研發(fā)出新型納米陶瓷強(qiáng)化鋁合金粉末，經(jīng)3D打印(SLM)技術(shù)加工成工件后，抗拉強(qiáng)度達(dá)到530MPa，延伸率達(dá)到15.5%，顯微硬度達(dá)到193HV，性能遠(yuǎn)高于鍛態(tài)鋁合金材料(抗拉強(qiáng)度360MPa)，成功應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)上。

威拉里通過(guò)研究霧化機(jī)理，改進(jìn)現(xiàn)有霧化器的結(jié)構(gòu)，同時(shí)調(diào)整篩分工藝，得到的粉末流動(dòng)性好、純凈度高，突破性解決國(guó)內(nèi)鋁合金粉末流動(dòng)性難題，性能指標(biāo)處于國(guó)際前列，打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖，解決了粉末在選區(qū)熔化工藝應(yīng)用的鋪粉難題。

總結(jié)

威拉里立足新發(fā)展階段，面向國(guó)家重大需求，勇?lián)鷷r(shí)代使命，大力實(shí)施“科技+資本”雙驅(qū)動(dòng)，聚焦攻關(guān)關(guān)鍵領(lǐng)域“卡脖子”材料核心技術(shù)，不斷提升自主創(chuàng)新能力，奮力打造國(guó)有科技型企業(yè)改革樣板和自主創(chuàng)新尖兵。