復(fù)合材料增材制造市場(chǎng)2023年增長(zhǎng)21%，價(jià)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(chǎng)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(chǎng) 2023 年增長(zhǎng) 21%，價(jià)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(gè)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(duì)增材制造復(fù)合材料市場(chǎng)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(chǎng)到 2023 年將增長(zhǎng) 21%，價(jià)值達(dá)到 7.85 億美元。從這一增長(zhǎng)率來看，復(fù)合材料市場(chǎng)在增材制造市場(chǎng)中表現(xiàn)非常出色。


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

誰在推動(dòng)復(fù)合材料增材制造市場(chǎng)向前發(fā)展？
復(fù)合增材制造市場(chǎng)中增長(zhǎng)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(gè)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(zhǎng)來自于服務(wù)，該領(lǐng)域的市場(chǎng)從 2.21 億美元增長(zhǎng)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(chǎng)從 1.48 億美元增長(zhǎng)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(gòu)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(chǎng)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(chǎng)分類，而首次進(jìn)入復(fù)合材料市場(chǎng)的公司也受益于報(bào)告評(píng)估提供的導(dǎo)向幫助。報(bào)告中對(duì)未來幾年增材制造復(fù)合材料市場(chǎng)的預(yù)測(cè)也對(duì)此做出了貢獻(xiàn)。到 2028 年，增材制造復(fù)合材料市場(chǎng)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(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到 78.22億美元。


△預(yù)計(jì)增長(zhǎng)

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(shí)，我們會(huì)想到復(fù)合材料打印機(jī)，但也會(huì)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(gè)行業(yè)。

大多數(shù)時(shí)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(zhǎng)纖維。短纖維融入整個(gè)基體并增強(qiáng)整個(gè)部件，這種類型的材料與多種 3D 打印機(jī)兼容。長(zhǎng)纖維是在打印過程中放置​​的，不會(huì)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(jià)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(duì)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(shí)，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(xiǎn)。與碳纖維類似，玻璃纖維增​​強(qiáng)的長(zhǎng)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(zhǎng)絲對(duì)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(jià)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(zhǎng)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(dòng)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(jià)值。一個(gè)例子是美國(guó)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