3D打印的風(fēng)暴正席卷全球，作為其中最關(guān)鍵部分的材料無(wú)疑正成為攪動(dòng)這場(chǎng)風(fēng)暴的風(fēng)口浪尖。
2012年3月，為重振美國(guó)經(jīng)濟(jì)和美國(guó)制造，奧巴馬總統(tǒng)提出建設(shè)全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，并將3D打印確定為方向之一。2012年4月，英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》（The Economist）刊登了一篇名為《第三次工業(yè)革命》的封面文章，認(rèn)為3D打印將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，并稱這是“制造業(yè)未來(lái)的趨勢(shì)”。
3D打印在成為全球高端智能制造業(yè)基礎(chǔ)裝備的同時(shí)，也正在將觸角伸向人類社會(huì)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(yīng)用向生物醫(yī)學(xué)等生活應(yīng)用蔓延，一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)變革正在成為3D打印的后來(lái)之“機(jī)”。
2010年，中國(guó)已經(jīng)成為世界第一制造業(yè)大國(guó)。而隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁入“新常態(tài)”，以往的高投入、高能耗、高增長(zhǎng)將一去不返，中高速增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，從要素驅(qū)動(dòng)、投資驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)已成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)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(guó)家政府和企業(yè)的青睞。
正如中國(guó)工程院盧秉恒院士在第二屆3D打印產(chǎn)業(yè)大會(huì)（上海）暨首屆SAMA國(guó)際論壇演講中所言，“當(dāng)前全球正在興起新一輪數(shù)字化制造浪潮，發(fā)達(dá)國(guó)家為應(yīng)對(duì)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的下降，大力倡導(dǎo)‘再工業(yè)化、再制造化’，抓手就是3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)。”
3D打印為代表的先進(jìn)制造成為各國(guó)政府搶占的戰(zhàn)略高地。
3D打印風(fēng)暴襲來(lái)
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(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料或光敏材料，來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。增材制造與傳統(tǒng)減材制造相比，無(wú)需原胚和模具就能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)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(jiǎn)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(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到30.9%；2014年，全球3D打印產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到41.03億美元，同比增長(zhǎng)35.2%，實(shí)現(xiàn)了18年以來(lái)的最快增速。
2015年，全球增材制造和3D打印市場(chǎng)銷售額達(dá)到51.65億美元，與2014年相比增長(zhǎng)了10億美元出頭，增長(zhǎng)率達(dá)到25.9%。
數(shù)據(jù)來(lái)源：Wohlers，新材料在線整理
根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)沃勒斯發(fā)布的3D打印產(chǎn)業(yè)報(bào)告顯示，去年全球3D打印市場(chǎng)復(fù)合增長(zhǎng)率為25.9%，規(guī)模增長(zhǎng)了近10億美元，目前已達(dá)到了近52億美元。隨著技術(shù)體系逐步完善、應(yīng)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(chǎng)或?qū)⒂瓉?lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。
“從今年國(guó)際國(guó)內(nèi)3D打印市場(chǎng)發(fā)展來(lái)看，明顯感覺到3D打印開始步入快車道，社會(huì)各界從3D打印概念階段開始向應(yīng)用階段快速轉(zhuǎn)變。”中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長(zhǎng)、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(shí)表示，中國(guó)3D打印企業(yè)的總數(shù)接近或超過中國(guó)之外的全球3D打印企業(yè)的總和。
申萬(wàn)宏源證券研究員曲偉認(rèn)為，國(guó)內(nèi)3D打印市場(chǎng)過去四年連續(xù)翻倍增長(zhǎng)，2015年中國(guó)市場(chǎng)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(guó)是增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)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(cái)政部研究制定了《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015-2016年)》。
上述計(jì)劃由工信部、發(fā)改委和財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)的計(jì)劃提出目標(biāo)：到2016年，中國(guó)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(guó)際同步，在航空航天等直接制造領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的市場(chǎng)份額。
世界四大會(huì)計(jì)事務(wù)所之一的Deloitte（德勒）波蘭分部近日對(duì)發(fā)布了一份3D打印行業(yè)展望報(bào)告，認(rèn)為全球3D打印市場(chǎng)的當(dāng)前規(guī)模約為48億美元，而到2020年則有望達(dá)到205億美元。
工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)苗圩認(rèn)為，有了3D打印技術(shù)以后，可以最大限度地滿足每個(gè)消費(fèi)者個(gè)性化需求，當(dāng)然現(xiàn)在還處于一個(gè)發(fā)展階段。對(duì)于一些特別復(fù)雜的，很難加工、又無(wú)需批量化的零部件，3D打印具有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。由于這種技術(shù)的變化，可能對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式帶來(lái)一個(gè)革命性的變化。
種種跡象就顯示，3D打印正成為全球競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
關(guān)鍵性材料起風(fēng)波
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(lái)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(guó)際差距。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)3D打印材料理事會(huì)主席周廉認(rèn)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(jìn)口，受制于人，價(jià)格居高不下，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)3D打印的市場(chǎng)應(yīng)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(guó)3D打印與國(guó)外的差距，材料行業(yè)必須攜起手來(lái)，提早布局，搶抓機(jī)遇。
羅軍也認(rèn)為，盡管目前應(yīng)用在3D打印領(lǐng)域的材料已達(dá)1000多種，但是與傳統(tǒng)制造業(yè)比較，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)口，嚴(yán)重影響了我國(guó)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(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，對(duì)“十三五”期間我國(guó)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打印）作為推動(dòng)制造業(yè)升級(jí)的重要技術(shù)之一，在《規(guī)劃》被多次提及強(qiáng)調(diào)。
《規(guī)劃》著重指出，“十三五”期間重點(diǎn)突破鈦合金、高強(qiáng)合金鋼、高溫合金、耐高溫高強(qiáng)度工程塑料等增材制造專用材料。
“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(yīng)用并不廣泛。”3D Systems China市場(chǎng)部總監(jiān)張樂奎說(shuō)。
有專注于3D打印的企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，國(guó)內(nèi)對(duì)于3D打印機(jī)的需求主要集中于高分子材料研發(fā)，已經(jīng)被應(yīng)用于汽車、航空航天、家電等領(lǐng)域，而更多的應(yīng)用領(lǐng)域以及更廣泛的材料目前還有待進(jìn)一步研究拓展。
國(guó)產(chǎn)3D打印材料新突破
隨著3D打印市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)大，關(guān)鍵性材料在3D打印領(lǐng)域的機(jī)會(huì)正在不斷擴(kuò)大。
國(guó)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(kuò)展步伐。
12月12日，鑫達(dá)集團(tuán)30萬(wàn)噸生物復(fù)合材料項(xiàng)目及3D打印材料項(xiàng)目在四川南充簽約。據(jù)了解，此次鑫達(dá)集團(tuán)增材制造（3D打?。┯脧?fù)合材料項(xiàng)目投資3億元，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(xué)等領(lǐng)域。
“3D打印材料近兩年來(lái)增長(zhǎng)尤其迅猛。鑫達(dá)集團(tuán)希望未來(lái)5年，從現(xiàn)在90%左右的產(chǎn)品賣到汽車領(lǐng)域，擴(kuò)充到高鐵、飛機(jī)包括食品包裝還有醫(yī)用耗材，包括新能源等更多領(lǐng)域。”鑫達(dá)集團(tuán)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(dá)就要進(jìn)入，這是未來(lái)的變化，就是領(lǐng)域要擴(kuò)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N(yùn)atureWorks官方推薦為亞太唯一3D打印專用料供應(yīng)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(hào)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(wú)臭無(wú)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(diǎn)。
“3D打印項(xiàng)目主要研究方向?yàn)橛糜?D打印技術(shù)的高性能高分子復(fù)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(dòng)3D打印技術(shù)的應(yīng)用普及。具體包括高性能尼龍（PA）復(fù)合材料、功能化聚醚醚酮（PEEK）復(fù)合材料、低成本多功能ABS復(fù)合材料等三方面的產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。”銀禧科技董秘鄭桂華在接待機(jī)構(gòu)投資者時(shí)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(guó)外企業(yè)所壟斷，目前銀禧科技是國(guó)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(guó)內(nèi)材料企業(yè)也正在積極布局。
“越是復(fù)雜的構(gòu)造，使用金屬3D打印越是‘合算’，因?yàn)樗梢灾圃鞄缀鯚o(wú)限復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)。”西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司賈鑫表示，目前可用于3D打印的金屬有40多種。
“如果說(shuō)3D打印是顛覆級(jí)的應(yīng)用，那金屬3D打印無(wú)疑是站在塔尖。”蘇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(guó)內(nèi)3D打印金屬材料沒有太多的核心技術(shù)，國(guó)內(nèi)金屬粉末品質(zhì)尚不夠穩(wěn)定，同時(shí)成本居高不下，能夠批量供應(yīng)的企業(yè)還不多。
據(jù)浦峰介紹，目前鈦基材料是應(yīng)用最廣的3D打印金屬材料，廣泛應(yīng)用與航天航空、軍工、醫(yī)療器材等領(lǐng)域。
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(wàn)美元在美國(guó)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(shí)，這家公司收購(gòu)了德國(guó)金屬3D打印公司citim，旨在從本質(zhì)上增強(qiáng)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(gè)產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。
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