淘新聞

3D列印材料的重要性已經日漸顯現

OFweek3D列印網訊 3D列印的風暴正席捲全球,作為其中最關鍵部分的材料無疑正成為攪動這場風暴的風口浪尖。3D列印在成為全球高端智慧製造業基礎裝備的同時,也正在將觸角伸向人類社會生活的方方面面。而隨著3D列印技術的逐步成熟發展,3D列印也正在從工業製造應用向生物醫學等生活應用蔓延,一場新的產業變革正在成為3D列印的後來之“機”。
2010年,中國已經成為世界第一製造業大國。而隨著中國經濟發展邁入“新常態”,以往的高投入、高能耗、高增長將一去不返,中高速增長,經濟結構優化升級,從要素驅動、投資驅動轉向創新驅動已成為中國經濟發展的主流,而3D列印等創新數位化生產模式正受到全球眾多國家政府和企業的青睞。正如中國工程院盧秉恒院士在第二屆3D列印產業大會(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位化製造浪潮,發達國家為應對製造業競爭力的下降,大力宣導‘再工業化、再製造化’,抓手就是3D列印等先進製造技術。”
3D列印為代表的先進製造成為各國政府搶佔的戰略高地。
3D列印也稱為增材製造,是快速成型技術的一種,即以數位模型檔為基礎,運用粉末狀金屬或塑膠等可粘合材料或光敏材料,來構造物體的技術。增材製造與傳統減材製造相比,無需原胚和模具就能直接根據電腦圖形資料,通過增加材料的方法生成任何形狀的物體,簡化產品的製造程式,提高效率並降低成本。
有資料顯示,2010年-2014年3D列印的年複合增長率達到30.9%;2014年,全球3D列印產品和服務產值已經達到41.03億美元,同比增長35.2%,實現了18年以來的最快增速。2015年,全球增材製造和3D列印市場銷售額達到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%。
資料來源:Wohlers,新材料線上整理
根據市場研究機構沃勒斯發佈的3D列印產業報告顯示,去年全球3D列印市場複合增長率為25.9%,規模增長了近10億美元,目前已達到了近52億美元。隨著技術體系逐步完善、應用領域加速拓展以及產業鏈不斷形成,全球3D列印市場或將迎來爆發式增長。
“從今年國際國內3D列印市場發展來看,明顯感覺到3D列印開始步入快車道,社會各界從3D列印概念階段開始向應用階段快速轉變。”中國3D列印技術產業聯盟執行理事長、世界3D列印技術產業聯盟首席執行官羅軍此前在接受記者採訪時表示,中國3D列印企業的總數接近或超過中國之外的全球3D列印企業的總和。
申萬宏源證券研究員曲偉認為,國內3D列印市場過去四年連續翻倍增長,2015年中國市場規模在78億人民幣左右,3D列印產業已經處於爆發期,而中國是增長最快的市場之一。在政策層面,2015年2月工業和資訊化部、發展改革委、財政部研究制定了《國家增材製造產業發展推進計畫(2015-2016年)》。
上述計畫由工信部、發改委和財政部聯合印發的計畫提出目標:到2016年,中國將初步建立較為完善的增材製造產業體系,整體技術水準保持與國際同步,在航空航太等直接製造領域達到國際先進水準,在國際市場上佔有較大的市場份額。世界四大會計事務所之一的Deloitte(德勒)波蘭分部近日對發佈了一份3D列印行業展望報告,認為全球3D列印市場的當前規模約為48億美元,而到2020年則有望達到205億美元。
工業和資訊化部部長苗圩認為,有了3D列印技術以後,可以最大限度地滿足每個消費者個性化需求,當然現在還處於一個發展階段。對於一些特別複雜的,很難加工、又無需批量化的零部件,3D列印具有強大競爭優勢。由於這種技術的變化,可能對傳統的生產方式帶來一個革命性的變化。種種跡象就顯示,3D列印正成為全球競爭的焦點。
在3D列印發展如火如荼之際,關鍵性材料卻成為了3D列印產業發展的攔路虎。
“3D列印發展的關鍵在材料,未來3D列印材料將爆發巨大生命力,可能佔據3D列印產值30%以上份額。我們一定要做好3D列印材料這篇大文章,縮小與國際差距。”中國工程院院士、中國3D列印材料理事會主席周廉認為,目前3D列印行業所使用的高分子材料、金屬材料大多依賴進口,受制於人,價格居高不下,嚴重阻礙了我國3D列印的市場應用和推廣。人們過度關注3D列印設備,而忽視3D列印材料,要縮小我國3D列印與國外的差距,材料行業必須攜起手來,提早佈局,搶抓機遇。
羅軍也認為,儘管目前應用在3D列印領域的材料已達1000多種,但是與傳統製造業比較,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列印產業的健康發展。
3D列印材料的重要性已經日漸顯現。
近日,國務院印發《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》,對“十三五”期間我國戰略性新興產業發展做了明確部署與安排。其中,增材製造(3D列印)作為推動製造業升級的重要技術之一,在《規劃》被多次提及強調。《規劃》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製造專用材料。
“3D列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,應用並不廣泛。”3D Systems China市場部總監張樂奎說。有專注於3D列印的企業負責人表示,國內對於3D印表機的需求主要集中於高分子材料研發,已經被應用於汽車、航空航太、家電等領域,而更多的應用領域以及更廣泛的材料目前還有待進一步研究拓展。
國產3D列印材料新突破
隨著3D列印市場的快速增長大,關鍵性材料在3D列印領域的機會正在不斷擴大。國內多家上市公司和材料企業正加快在3D列印材料領域的擴展步伐。12月12日,鑫達集團30萬噸生物複合材料項目及3D列印材料項目在四川南充簽約。據瞭解,此次鑫達集團增材製造(3D列印)用複合材料項目投資3億元,建設熔融沉積式增材製造絲材材料生產線4條、選擇性鐳射燒結式增材製造粉末材料生產線1條,產品主要用於3D列印、醫療器械、生命科學等領域。
“3D列印材料近兩年來增長尤其迅猛。鑫達集團希望未來5年,從現在90%左右的產品賣到汽車領域,擴充到高鐵、飛機包括食品包裝還有醫用耗材,包括新能源等更多領域。”鑫達集團總經理馬慶維告訴新材料線上,只要是高端的、符合產品結構的鑫達就要進入,這是未來的變化,就是領域要擴充。金髮科技、銀禧科技等上市公司在3D列印高分子材料領域也正加快佈局。
此前的2015年6月,金髮科技獲得全球領先聚乳酸生產廠商NatureWorks官方推薦為亞太唯一3D列印專用料供應商。金髮科技從2013年開始投入3D列印專用料研發,目前基於NatureWorks IngeoTM開發出數十種牌號的ECOPOND?3D列印專用料。使用該系列產品生產的3D列印線材,無臭無味,線徑穩定,在市面主流3D列印設備上列印連續穩定,列印製件綜合性能優異,與ABS,PA,PET相比具有低碳足跡的特點。
“3D列印專案主要研究方向為用於3D列印技術的高性能高分子複合材料研發及產業化,開發低成本、高性能的成形材料,推動3D列印技術的應用普及。具體包括高性能尼龍(PA)複合材料、功能化聚醚醚酮(PEEK)複合材料、低成本多功能ABS複合材料等三方面的產品開發和產業化。”銀禧科技董秘鄭桂華在接待機構投資者時表示銀禧科技研發的尼龍粉開始量產,該產品是之前一直是國外企業所壟斷,目前銀禧科技是國內能生產該產品的少數幾家企業之一。在金屬3D列印材料領域,國內材料企業也正在積極佈局。
“越是複雜的構造,使用金屬3D列印越是‘合算’,因為它可以製造幾乎無限複雜的幾何結構,而這些結構傳統工藝無法實現。”西安鉑力特鐳射成形技術有限公司賈鑫表示,目前可用於3D列印的金屬有40多種。“如果說3D列印是顛覆級的應用,那金屬3D列印無疑是站在塔尖。”蘇州英納特納米科技有限公司董事蒲峰告訴新材料線上,目前國內3D列印金屬材料沒有太多的核心技術,國內金屬粉末品質尚不夠穩定,同時成本居高不下,能夠批量供應的企業還不多。據浦峰介紹,目前鈦基材料是應用最廣的3D列印金屬材料,廣泛應用與航太航空、軍工、醫療器材等領域。
近日,全球知名的高科技企業瑞士歐瑞康(Oerlikon)宣佈,將斥資5000萬美元在美國新建一座工廠,用於開發和生產金屬材料,包括用於3D列印技術的金屬粉末。同時,這家公司收購了德國金屬3D列印公司citim,旨在從本質上增強自己的3D列印能力。3D列印關鍵性材料的“缺失”已經成為影響3D列印產業騰飛的桎梏,如何尋找到優秀的新材料企業和優質的3D列印材料成為了整個產業界關注的焦點。