3D打印材料的重要性已經(jīng)日漸顯現(xiàn)

3D打印的風暴正席卷全球，作為其中最關(guān)鍵部分的材料無疑正成為攪動這場風暴的風口浪尖。3D打印在成為全球高端智能制造業(yè)基礎(chǔ)裝備的同時，也正在將觸角伸向人類社會生活的方方面面。而隨著3D打印技術(shù)的逐步成熟發(fā)展，3D打印也正在從工業(yè)制造應用向生物醫(yī)學等生活應用蔓延，一場新的產(chǎn)業(yè)變革正在成為3D打印的后來之“機”。
3D打印技術(shù)制備生物醫(yī)用高分子材料的研究進展

2010年，中國已經(jīng)成為世界第一制造業(yè)大國。而隨著中國經(jīng)濟發(fā)展邁入“新常態(tài)”，以往的高投入、高能耗、高增長將一去不返，中高速增長，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，從要素驅(qū)動、投資驅(qū)動轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動已成為中國經(jīng)濟發(fā)展的主流，而3D打印等創(chuàng)新數(shù)字化生產(chǎn)模式正受到全球眾多國家政府和企業(yè)的青睞。正如中國工程院盧秉恒院士在第二屆3D打印產(chǎn)業(yè)大會（上海）暨首屆SAMA國際論壇演講中所言，“當前全球正在興起新一輪數(shù)字化制造浪潮，發(fā)達國家為應對制造業(yè)競爭力的下降，大力倡導‘再工業(yè)化、再制造化’，抓手就是3D打印等先進制造技術(shù)。”
習大大發(fā)話：3D打印、人工智能等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但尚未形成新的經(jīng)濟增長點

3D打印為代表的先進制造成為各國政府搶占的戰(zhàn)略高地。
3D打印也稱為增材制造，是快速成型技術(shù)的一種，即以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料或光敏材料，來構(gòu)造物體的技術(shù)。增材制造與傳統(tǒng)減材制造相比，無需原胚和模具就能直接根據(jù)計算機圖形數(shù)據(jù)，通過增加材料的方法生成任何形狀的物體，簡化產(chǎn)品的制造程序，提高效率并降低成本。

有數(shù)據(jù)顯示，2010年-2014年3D打印的年復合增長率達到30.9%；2014年，全球3D打印產(chǎn)品和服務產(chǎn)值已經(jīng)達到41.03億美元，同比增長35.2%，實現(xiàn)了18年以來的最快增速。2015年，全球增材制造和3D打印市場銷售額達到51.65億美元，與2014年相比增長了10億美元出頭，增長率達到25.9%。

數(shù)據(jù)來源：Wohlers，新材料在線整理

根據(jù)市場研究機構(gòu)沃勒斯發(fā)布的3D打印產(chǎn)業(yè)報告顯示，去年全球3D打印市場復合增長率為25.9%，規(guī)模增長了近10億美元，目前已達到了近52億美元。隨著技術(shù)體系逐步完善、應用領(lǐng)域加速拓展以及產(chǎn)業(yè)鏈不斷形成，全球3D打印市場或?qū)⒂瓉肀�發(fā)式增長。

“從今年國際國內(nèi)3D打印市場發(fā)展來看，明顯感覺到3D打印開始步入快車道，社會各界從3D打印概念階段開始向應用階段快速轉(zhuǎn)變�！敝袊�3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長、世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席執(zhí)行官羅軍此前在接受記者采訪時表示，中國3D打印企業(yè)的總數(shù)接近或超過中國之外的全球3D打印企業(yè)的總和。

申萬宏源證券研究員曲偉認為，國內(nèi)3D打印市場過去四年連續(xù)翻倍增長，2015年中國市場規(guī)模在78億人民幣左右，3D打印產(chǎn)業(yè)已經(jīng)處于爆發(fā)期，而中國是增長最快的市場之一。在政策層面，2015年2月工業(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(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》。

上述計劃由工信部、發(fā)改委和財政部聯(lián)合印發(fā)的計劃提出目標：到2016年，中國將初步建立較為完善的增材制造產(chǎn)業(yè)體系，整體技術(shù)水平保持與國際同步，在航空航天等直接制造領(lǐng)域達到國際先進水平，在國際市場上占有較大的市場份額。世界四大會計事務所之一的Deloitte（德勒）波蘭分部近日對發(fā)布了一份3D打印行業(yè)展望報告，認為全球3D打印市場的當前規(guī)模約為48億美元，而到2020年則有望達到205億美元。

工業(yè)和信息化部部長苗圩認為，有了3D打印技術(shù)以后，可以最大限度地滿足每個消費者個性化需求，當然現(xiàn)在還處于一個發(fā)展階段。對于一些特別復雜的，很難加工、又無需批量化的零部件，3D打印具有強大競爭優(yōu)勢。由于這種技術(shù)的變化，可能對傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式帶來一個革命性的變化。種種跡象就顯示，3D打印正成為全球競爭的焦點。
國務院副總理馬凱：加快推進新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在3D打印發(fā)展如火如荼之際，關(guān)鍵性材料卻成為了3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的攔路虎。
“3D打印發(fā)展的關(guān)鍵在材料，未來3D打印材料將爆發(fā)巨大生命力，可能占據(jù)3D打印產(chǎn)值30%以上份額。我們一定要做好3D打印材料這篇大文章，縮小與國際差距。”中國工程院院士、中國3D打印材料理事會主席周廉認為，目前3D打印行業(yè)所使用的高分子材料、金屬材料大多依賴進口，受制于人，價格居高不下，嚴重阻礙了我國3D打印的市場應用和推廣。人們過度關(guān)注3D打印設(shè)備，而忽視3D打印材料，要縮小我國3D打印與國外的差距，材料行業(yè)必須攜起手來，提早布局，搶抓機遇。
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羅軍也認為，盡管目前應用在3D打印領(lǐng)域的材料已達1000多種，但是與傳統(tǒng)制造業(yè)比較，還遠遠不夠。部分尼龍材料、陶瓷材料、光敏樹脂材料和鈦合金等冶金粉末材料，我們基本依賴進口，嚴重影響了我國3D打印產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

3D打印材料的重要性已經(jīng)日漸顯現(xiàn)。
近日，國務院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，對“十三五”期間我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展做了明確部署與安排。其中，增材制造（3D打�。┳鳛橥苿又圃鞓I(yè)升級的重要技術(shù)之一，在《規(guī)劃》被多次提及強調(diào)。    《規(guī)劃》著重指出，“十三五”期間重點突破鈦合金、高強合金鋼、高溫合金、耐高溫高強度工程塑料等增材制造專用材料。
突破，哈佛研發(fā)出超輕質(zhì)的3D打印陶瓷泡沫油墨

“3D打印快速成型材料基本上可以分為高分子材料和金屬材料兩大類，高分子材料如光敏樹脂、ABS、PC、尼龍粉、石膏粉、蠟等，是目前主流的快速成型材料。金屬材料受快速成型工藝的局限及材料本身的限制，應用并不廣泛。”3D Systems China市場部總監(jiān)張樂奎說。有專注于3D打印的企業(yè)負責人表示，國內(nèi)對于3D打印機的需求主要集中于高分子材料研發(fā)，已經(jīng)被應用于汽車、航空航天、家電等領(lǐng)域，而更多的應用領(lǐng)域以及更廣泛的材料目前還有待進一步研究拓展。

國產(chǎn)3D打印材料新突破
隨著3D打印市場的快速增長大，關(guān)鍵性材料在3D打印領(lǐng)域的機會正在不斷擴大。國內(nèi)多家上市公司和材料企業(yè)正加快在3D打印材料領(lǐng)域的擴展步伐。12月12日，鑫達集團30萬噸生物復合材料項目及3D打印材料項目在四川南充簽約。據(jù)了解，此次鑫達集團增材制造（3D打�。┯脧秃喜牧享椖客顿Y3億元，建設(shè)熔融沉積式增材制造絲材材料生產(chǎn)線4條、選擇性激光燒結(jié)式增材制造粉末材料生產(chǎn)線1條，產(chǎn)品主要用于3D打印、醫(yī)療器械、生命科學等領(lǐng)域。
鑄鍛銑新工藝突破金屬3D打印前沿技術(shù)

“3D打印材料近兩年來增長尤其迅猛。鑫達集團希望未來5年，從現(xiàn)在90%左右的產(chǎn)品賣到汽車領(lǐng)域，擴充到高鐵、飛機包括食品包裝還有醫(yī)用耗材，包括新能源等更多領(lǐng)域�！宾芜_集團總經(jīng)理馬慶維告訴新材料在線，只要是高端的、符合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的鑫達就要進入，這是未來的變化，就是領(lǐng)域要擴充。金發(fā)科技、銀禧科技等上市公司在3D打印高分子材料領(lǐng)域也正加快布局。

此前的2015年6月，金發(fā)科技獲得全球領(lǐng)先聚乳酸生產(chǎn)廠商NatureWorks官方推薦為亞太唯一3D打印專用料供應商。金發(fā)科技從2013年開始投入3D打印專用料研發(fā)，目前基于NatureWorks IngeoTM開發(fā)出數(shù)十種牌號的ECOPOND®3D打印專用料。使用該系列產(chǎn)品生產(chǎn)的3D打印線材，無臭無味，線徑穩(wěn)定，在市面主流3D打印設(shè)備上打印連續(xù)穩(wěn)定，打印制件綜合性能優(yōu)異，與ABS，PA，PET相比具有低碳足跡的特點。

“3D打印項目主要研究方向為用于3D打印技術(shù)的高性能高分子復合材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)低成本、高性能的成形材料，推動3D打印技術(shù)的應用普及。具體包括高性能尼龍（PA）復合材料、功能化聚醚醚酮（PEEK）復合材料、低成本多功能ABS復合材料等三方面的產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化�！便y禧科技董秘鄭桂華在接待機構(gòu)投資者時表示銀禧科技研發(fā)的尼龍粉開始量產(chǎn)，該產(chǎn)品是之前一直是國外企業(yè)所壟斷，目前銀禧科技是國內(nèi)能生產(chǎn)該產(chǎn)品的少數(shù)幾家企業(yè)之一。在金屬3D打印材料領(lǐng)域，國內(nèi)材料企業(yè)也正在積極布局。

“越是復雜的構(gòu)造，使用金屬3D打印越是‘合算’，因為它可以制造幾乎無限復雜的幾何結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)�！蔽靼层K力特激光成形技術(shù)有限公司賈鑫表示，目前可用于3D打印的金屬有40多種�！叭绻�說3D打印是顛覆級的應用，那金屬3D打印無疑是站在塔尖�！碧K州英納特納米科技有限公司董事蒲峰告訴新材料在線，目前國內(nèi)3D打印金屬材料沒有太多的核心技術(shù)，國內(nèi)金屬粉末品質(zhì)尚不夠穩(wěn)定，同時成本居高不下，能夠批量供應的企業(yè)還不多。據(jù)浦峰介紹，目前鈦基材料是應用最廣的3D打印金屬材料，廣泛應用與航天航空、軍工、醫(yī)療器材等領(lǐng)域。
分析金屬3D打印的應用領(lǐng)域及發(fā)展前景

近日，全球知名的高科技企業(yè)瑞士歐瑞康(Oerlikon)宣布，將斥資5000萬美元在美國新建一座工廠，用于開發(fā)和生產(chǎn)金屬材料，包括用于3D打印技術(shù)的金屬粉末。同時，這家公司收購了德國金屬3D打印公司citim，旨在從本質(zhì)上增強自己的3D打印能力。3D打印關(guān)鍵性材料的“缺失”已經(jīng)成為影響3D打印產(chǎn)業(yè)騰飛的桎梏，如何尋找到優(yōu)秀的新材料企業(yè)和優(yōu)質(zhì)的3D打印材料成為了整個產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點。  


來源：新材料在線