預(yù)見2021：《2021年中國3D打印材料產(chǎn)業(yè)全景圖譜》

來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

導(dǎo)讀：3D打印材料是3D打印產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分，3D打印材料技術(shù)水平直接影響到3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。多方因素助力3D打印材料行業(yè)發(fā)展，我國3D打印材料市場規(guī)模不斷壯大，在3D打印行業(yè)中的比重也水漲船高。由于3D打印在裝備制造業(yè)中應(yīng)用較廣，金屬類3D打印材料的需求也變得越來越大，未來我國3D打印材料行業(yè)將逐一解決行業(yè)發(fā)展痛點，不斷向更高質(zhì)量，更嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)，更多產(chǎn)品的方向發(fā)展。

▲2020年國內(nèi)用于材料方面的研發(fā)占增材制造研發(fā)總投入比例的17%

3D打印材料產(chǎn)業(yè)全景圖
3D打印材料是3D打印產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分，3D打印材料技術(shù)水平直接影響到3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來，國家層面對我國3D打印材料行業(yè)重視程度不斷加深，基本形成了較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。

3D打印材料上游為基礎(chǔ)材料供應(yīng)以及初加工，例如有色金屬行業(yè)、橡膠加工行業(yè)、塑料加工行業(yè)、陶瓷加工行業(yè)等，為3D打印材料提供符合標(biāo)準(zhǔn)的原材料。

中游產(chǎn)業(yè)為3D打印材料產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的一環(huán)，通過各種技術(shù)手段對原材料進(jìn)行加工，使其成為符合3D打印標(biāo)準(zhǔn)的3D打印材料，目前主流的3D打印材料有金屬粉末材料、光敏樹脂材料、光固化樹脂材料、生物材料、工程塑料材料以及非金屬類材料等等。

下游產(chǎn)業(yè)為3D打印制造，隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D打印制造應(yīng)用場景越來越廣泛，應(yīng)用在工程機(jī)械、航空航天、生物醫(yī)藥、汽車制造等領(lǐng)域。

3D 打印技術(shù)最早應(yīng)用于各類原型的快速制造，故在早期也被稱為快速原型技術(shù)(Rapid Prototyping，RP)。早期的3D打印技術(shù)由于材料種類的限制，大多使用有機(jī)高分子材料，其機(jī)械、化學(xué)性能大多難以滿足實際應(yīng)用的需求。

隨著材料技術(shù)與裝備技術(shù)的發(fā)展，將該技術(shù)應(yīng)用于終端零件制造的愿望越來越迫切，因此不僅對3D打印裝備提出了更高的要求，對3D打印材料各項性能的要求也日益提高。

3D打印材料是3D 打印技術(shù)重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，它的性能在很大程度上決定了成形零件的綜合性能。發(fā)展至今，其材料種類已經(jīng)十分豐富，主要種類包括聚合物材料、金屬材料、陶瓷材料等。

政策分析：政策助推市場規(guī)模
隨著全球3D打印行業(yè)的日益發(fā)展，3D打印行業(yè)越來越受到國家的關(guān)注，而3D打印材料作為3D打印的先行行業(yè)，在推動我國3D打印整體發(fā)展上扮演著重要的角色。
從積極方面看，國家層面出臺了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)》、《重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品進(jìn)口關(guān)鍵零部件、原材料商品目錄》、《國家支持發(fā)展的重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品目錄》、《增強制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年)》等對3D打印材料行業(yè)起推動作用的政策，這些政策從制定行業(yè)發(fā)展目標(biāo)、給予財政補貼、列入重點領(lǐng)域等方面對3D打印材料行業(yè)的發(fā)展給予支持。

2020年11月19日，國家市場監(jiān)督管理總局(國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會)批準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第2部分：以ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化文件起草規(guī)則》等586項推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)和2項國家標(biāo)準(zhǔn)修改單，其中包含8項關(guān)于3D打印的標(biāo)準(zhǔn)，分別如下，這些新標(biāo)準(zhǔn)將于2021年6月1日起開始實施。

作為決定3D打印技術(shù)發(fā)展進(jìn)程的一項重要因素，3D打印材料的地位逐漸提高。隨著3D打印技術(shù)的一步步普及，對于材料的需求也在飛速上漲。據(jù)悉，目前3D打印材料在3D打印行業(yè)中的市場規(guī)模占比約為24.1%，結(jié)合3D打印行業(yè)的整體市場規(guī)模，可以測算出全球3D打印材料市場規(guī)模。2017-2019年，全球3D打印材料市場規(guī)模逐年上升，2019年全球3D打印材料市場銷售規(guī)模為28.8億美元。

近年來，我國3D打印市場應(yīng)用程度不斷深化，在航空航天汽車、船舶、核工業(yè)、模具等領(lǐng)域均得到了越來越廣泛的應(yīng)用。3D打印技術(shù)已經(jīng)成為航空航天等領(lǐng)域直接制造機(jī)修復(fù)再制造的重要技術(shù)手段。在汽車、船舶、核工業(yè)、模具等領(lǐng)域成為產(chǎn)品設(shè)計、快速原型制造的重要實現(xiàn)方式。

2017-2020年，我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年增加，增加速度要略快于全球整體增速，以致于我國3D產(chǎn)業(yè)占全球的比重在不斷增加。根據(jù)2020年3月賽迪顧問發(fā)布的《2019年全球及中國3D打印行業(yè)數(shù)據(jù)》，2019年，中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模為157.5億元，較上年增加31.1%。

市場結(jié)構(gòu)：非金屬材料占主導(dǎo)
2019年，中國3D打印材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，非金屬材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模25.38億元，占比最高，達(dá)到62%;金屬材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模15.56億元，占比38%。

根據(jù)IDC的對3D打印材料調(diào)查數(shù)據(jù)，2018年金屬耗材占比為39.4%，低于塑料的40.4%，主要由于金屬打印的產(chǎn)業(yè)化正處于快速擴(kuò)張階段，設(shè)備端的增長領(lǐng)先于材料消耗的增長。非金屬3D打印通常使用塑料、樹脂材料等，金屬3D打印通常使用各類合金粉末和線材。

相比傳統(tǒng)制造模式，非金屬3D打印的優(yōu)勢主要在于無�；�和可定制，但受限于材料性能，其主要用于樣品和模具的生產(chǎn)，量和價都很難起來;而金屬3D打印除了具備無�；�可定制優(yōu)勢外，在打印效率和打印質(zhì)量上相比傳統(tǒng)金屬加工工藝均有較為明顯的提升，甚至能夠完成傳統(tǒng)工藝無法制造的高復(fù)雜度高精密度零部件的打印，具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?br />

競爭格局：國外產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程遠(yuǎn)超國內(nèi)
我國3D打印材料市場主要由國內(nèi)大型公司和國外3D打印材料公司占據(jù)，從材料產(chǎn)品種類來分，可以分成金屬粉末材料、光固化樹脂、線材和非金屬材料。下面為我國3D打印材料市場中主要的國內(nèi)外公司：

根據(jù)前瞻對公開信息的整理，2019年-2020年全球3D核心材料相關(guān)事件仍以工程塑料為主、金屬材料為輔。從全球3D打印材料的事件來看，國外的3D材料研發(fā)機(jī)構(gòu)廣泛，覆蓋軍方、大學(xué)和企業(yè)，而中國的3D打印材料研發(fā)仍集中在科研院所端，產(chǎn)學(xué)平臺暫未建立。

發(fā)展趨勢：3D金屬材料欲乘風(fēng)起
眾所周知，塑料材料一直朝著高強度方向發(fā)展，通過增強塑料強度用來直接替換金屬用于各類復(fù)雜構(gòu)件，既便宜又質(zhì)輕，從而使塑料材料在3d打印制造中被廣泛應(yīng)用。此外，塑料材料還可以避開缺陷向復(fù)合化、功能化方向發(fā)展，特別是實現(xiàn)多元材料復(fù)合，進(jìn)而賦予塑料特定功能。

例如，通過3d打印技術(shù)制造工藝復(fù)雜的智能材料、光電高分子材料、光熱高分子材料、光伏高分子材料及儲能高分子材料等新材料;利用生物塑料的生物相容性向醫(yī)學(xué)人體組織發(fā)展，3d打印在細(xì)胞、軟組織、器官及骨骼等方面仍具有巨大應(yīng)用空間，尤其在組織工程應(yīng)用中具有獨特優(yōu)勢。

可以預(yù)見，在今后10 年內(nèi)，塑料材料將仍將是不可或缺的3D打印材料，同時麥肯錫公司(McKinsey & Company)發(fā)布的一份報告指出，金屬3d打印的市場價值將在未來15年內(nèi)飆至100億美元。航空航天產(chǎn)業(yè)為例，金屬3D打印能滿足其對于結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料和制造工藝的需求，在保證性能的前提下能大幅減輕零部件質(zhì)量，同時還能有效縮短零部件的制造流程。

金屬 3D 打印工藝中金屬粉末質(zhì)量是影響最終打印部件結(jié)構(gòu)及性 能的關(guān)鍵因素之一，目前國內(nèi)制粉水平接近國外但仍有差距。金屬粉末質(zhì)量越好，粒徑越小，其打印出的產(chǎn)品致密性、機(jī)械性能越好。

2013年國外公司3D Systems制出的粉末粒徑為6-9μm，國內(nèi)鋼研高納2019 年生產(chǎn)粉末粒徑為 10μm。鉑力特公司建成的粉末生產(chǎn)線，可用于其 自制的 3D 打印設(shè)備，提高打印產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)鉑力特招股書，其研制粉末粒徑最低為 20μm 左右，與國內(nèi)外先進(jìn)公司有一定差距。

金屬增材制造技術(shù)發(fā)展中有三個重要的因素，設(shè)備、材料和工藝，國內(nèi)目前在這三方面還有提高的空間。為了擴(kuò)大3D打印技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模，金屬增材制造技術(shù)正在朝著低成本、大尺寸、多材料、高精度、高效率方向發(fā)展。

3D打印的快速增長主要依賴于建筑、工業(yè)機(jī)械、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的增長。3D打印技術(shù)的發(fā)展，材料是一項重要因素。目前塑性粉末和光敏聚合物材料在3D打印作業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛。由于3D打印科技工具用方向逐步轉(zhuǎn)向最終產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用，金屬打印材料會占有越來越多的市場份額，金屬材料份額比重2025年將超過60%。