增材制造(Additive Manufacturing,AM),即3D打印技術(shù),是一種基于數(shù)字模型逐層堆積材料構(gòu)建三維實(shí)體的先進(jìn)制造方式。自20世紀(jì)80年代末光固化技術(shù)專利誕生以來,該技術(shù)經(jīng)歷了從原型制作到直接生產(chǎn)零件的跨越式發(fā)展,逐步成為制造業(yè)創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)前,增材制造已突破傳統(tǒng)制造的物理限制,能夠高效生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、個(gè)性化定制產(chǎn)品及快速原型,尤其在航空航天、醫(yī)療、汽車等高附加值領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。
國內(nèi)外增材制造行業(yè)市場深度調(diào)研
金屬3D打印、生物打印等高精尖技術(shù)的突破,推動(dòng)增材制造向更高精度、更廣材料適用性發(fā)展。例如,選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)鈦合金、高溫合金等復(fù)雜構(gòu)件的精密制造,而連續(xù)纖維增強(qiáng)技術(shù)則顯著提升了復(fù)合材料的力學(xué)性能。同時(shí),多材料打印技術(shù)的成熟,使得單一設(shè)備可生產(chǎn)兼具導(dǎo)電、隔熱等功能的復(fù)合零部件,滿足航空航天、新能源等領(lǐng)域的特殊需求。
就產(chǎn)業(yè)鏈來看,上游以金屬粉末(鈦合金、鋁合金)、光敏樹脂、陶瓷材料為主,非金屬與金屬材料占比約6:4。材料成本高企(約為傳統(tǒng)粉體的10倍)仍是行業(yè)痛點(diǎn),但環(huán)保材料與復(fù)合材料的開發(fā)正逐步破局。中游設(shè)備技術(shù)分化明顯,金屬領(lǐng)域以選區(qū)激光熔化(SLM)、電子束熔融(EBM)為主,非金屬領(lǐng)域以熔融沉積(FDM)、光固化(SLA)為主導(dǎo)。中國在大幅面多激光器設(shè)備領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)技術(shù)對標(biāo)。下游航空航天占比最高(16.8%),醫(yī)療(15.6%)、汽車(14.6%)、消費(fèi)電子(11.8%)緊隨其后。
航空航天領(lǐng)域,復(fù)雜結(jié)構(gòu)件減重與性能提升需求驅(qū)動(dòng)金屬增材制造滲透,如Relativity Space全3D打印火箭驗(yàn)證技術(shù)可靠性。醫(yī)療領(lǐng)域,定制化假體、生物打印器官進(jìn)入臨床,2023年國內(nèi)多家企業(yè)通過醫(yī)療認(rèn)證。汽車領(lǐng)域,特斯拉、通用等通過砂型3D打印優(yōu)化一體壓鑄工藝,縮短研發(fā)周期并降低成本。消費(fèi)電子領(lǐng)域,蘋果嘗試金屬3D打印表殼,預(yù)示千萬級量產(chǎn)場景的技術(shù)可行性。
增材制造這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、汽車、工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域,能夠快速實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造,為制造業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和變革。
在全球范圍內(nèi),增材制造行業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。國外企業(yè)在增材制造領(lǐng)域起步較早,技術(shù)成熟度較高,尤其在高端設(shè)備和材料研發(fā)方面占據(jù)領(lǐng)先地位。歐美等發(fā)達(dá)國家的企業(yè)通過持續(xù)的研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新,掌握了大量的核心專利技術(shù),形成了較高的技術(shù)壁壘。然而,近年來國內(nèi)增材制造行業(yè)也取得了顯著的進(jìn)步,國內(nèi)企業(yè)通過引進(jìn)吸收和自主創(chuàng)新相結(jié)合的方式,逐步縮小了與國外的差距。
在國內(nèi)市場,眾多企業(yè)紛紛涌入,競爭日益激烈,尤其是在中低端市場,國內(nèi)企業(yè)憑借成本優(yōu)勢和本地化服務(wù)逐漸占據(jù)了一定的市場份額。但與此同時(shí),國內(nèi)企業(yè)在高端設(shè)備的精度和穩(wěn)定性、高性能材料的自給率等方面仍面臨挑戰(zhàn),需要進(jìn)一步加大研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新力度,以提升整體競爭力。
據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2025-2030年國內(nèi)外增材制造行業(yè)市場深度調(diào)研與發(fā)展趨勢報(bào)告》分析:
增材制造行業(yè)的發(fā)展對于推動(dòng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。它能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高效制造,降低生產(chǎn)成本,縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,從而提高企業(yè)的市場響應(yīng)速度和競爭力。在個(gè)性化定制需求日益增長的今天,增材制造技術(shù)能夠滿足不同客戶的特殊需求,為制造業(yè)從大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)向個(gè)性化定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變提供了有力支持。此外,增材制造還可以減少材料浪費(fèi),提高資源利用效率,符合綠色制造的發(fā)展理念。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,增材制造有望成為未來制造業(yè)的核心技術(shù)之一,引領(lǐng)制造業(yè)向智能化、綠色化、高效化的方向發(fā)展,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
增材制造行業(yè)未來展望
增材制造作為顛覆性技術(shù),正在重塑全球制造業(yè)格局。從技術(shù)驗(yàn)證到規(guī)模應(yīng)用,其發(fā)展軌跡清晰體現(xiàn)了“需求牽引-技術(shù)突破-產(chǎn)業(yè)落地”的良性循環(huán)。當(dāng)前,航空航天、醫(yī)療、汽車三大支柱領(lǐng)域已進(jìn)入高速增長期,而陶瓷、復(fù)合材料等新興領(lǐng)域則為行業(yè)注入長期動(dòng)能。然而,核心部件依賴進(jìn)口、材料成本高企、標(biāo)準(zhǔn)體系不完善等問題仍需政策、資本與企業(yè)的協(xié)同突破。
展望未來,增材制造將與自動(dòng)化、人工智能深度融合,推動(dòng)工業(yè)4.0向縱深發(fā)展。預(yù)計(jì)到2030年,金屬增材制造在航空航天領(lǐng)域的滲透率將超15%,而聚合物增材制造或徹底改變消費(fèi)品供應(yīng)鏈模式。行業(yè)需以技術(shù)創(chuàng)新為核心,以市場需求為導(dǎo)向,構(gòu)建開放協(xié)同的生態(tài)系統(tǒng),方能在全球競爭中占據(jù)制高點(diǎn)。
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