2017年一张图看懂金属基3D打印市场_24页-4mb
报告摘要
2017年金属基3D打印市场总结
核心内容
金属基3D打印技术已成为3D打印领域的重要组成部分,其材料种类多样,技术成熟度逐步提升,市场应用广泛,发展潜力巨大。本总结将从材料分类、制备工艺、市场应用及发展趋势等方面进行分析。
主要观点
- 金属基3D打印材料主要包括铝及铝合金、工具钢、不锈钢、钛合金、镍基合金、高温合金以及贵金属如金、银等。
- 不同材料具有不同的特性与应用领域,如钛合金适用于航空航天与医学植入,镍基合金适用于高温工业部件。
- 金属粉末是3D打印产品性能的关键,需具备高纯净度、良好球形度、窄粒径分布和低氧含量。
- 常见的金属粉末制备方法包括机械粉碎、雾化法、还原法、气相沉积、电解法、旋转电极和球化法等。
- 金属基3D打印技术包括选区激光熔化(SLM)、电子束选区熔化(EBSM)、激光熔覆成型(LMD)和纳米颗粒喷射(NPJ)等,各有其独特优势。
- SLM技术是目前最普遍的金属3D打印技术,可实现高密度和高机械性能的零件制造。
- EBSM技术使用电子束作为能量源,具有更高的成型效率和更小的零件变形。
- LMD技术适用于高熔点金属的快速成形,能够实现异质材料加工。
- NPJ技术以喷墨方式沉积纳米液态金属,具有更高的打印速度和更好的精度与表面质量。
- 金属基3D打印材料市场增长迅速,预计2028年全球市场规模将达到120亿美元。
- 在中国,金属3D打印行业处于发展初期,但增长迅速,2016年市场规模达到6.9亿元,同比增长21%。
关键信息
金属基3D打印材料分类及特性
| 分类 | 特性 | 应用领域 |
|---|---|---|
| 铝及铝合金 | 高强度、高硬度 | 航天内饰、汽车零部件等 |
| 工具钢 | 高强度、高韧性、热稳定性好、易加工 | 产品零部件、航空部件等 |
| 不锈钢 | 10.5%铬含量最低,不容易生锈 | 手表及首饰、医疗产品、航空等 |
| 钛及钛合金 | 耐腐蚀、生物相容、模量低、耐疲劳 | 航空航天、医学植入等 |
| 镍基合金 | 抗拉伸、抗疲劳、抗腐蚀、抗氧化、易加工 | 功能性产品、极端环境工业部件 |
| 高温合金 | 高温机械性好、稳定性好、耐腐蚀、耐氧化 | 医疗产品、工业高温零部件等 |
| 金、银等 | 耐腐蚀、生物相容 | 首饰 |
金属粉末制备方法
| 制备方法 | 原理 | 适用金属 |
|---|---|---|
| 机械粉碎 | 压碎、击碎、磨削 | Fe、Al、Ti粉 |
| 雾化法 | 液态金属→液滴→凝固 | Fe、Cu、不锈钢、Ti合金等 |
| 还原法 | 氧化物→还原剂→金属粉末 | Fe、W、Ta、Zr及难熔金属粉末 |
| 气相沉积 | 蒸汽冷凝→气相还原 | 熔点低、挥发强的金属 |
| 电解法 | 阴极沉积 | Fe、Cu、Ni、Ti等金属 |
| 旋转电极 | 合金棒料→等离子流→熔化→雾化 | Ni基等难熔金属、Ti等活泼金属 |
| 球化法 | 不规则颗粒→等离子体→熔化→球形液 | 适用于不规则金属粉的二次加工 |
金属基3D打印技术
| 技术名称 | 主要过程 | 特点 |
|---|---|---|
| SLM | 粉末分散→激光融化→单层成形→逐层成形 | 产品密度高、机械性能好,可加工复杂产品 |
| EBSM | 电子束固定不动,金属丝材通过送丝装置和工作台移动 | 量利用率高,成型效率高,零件变形小 |
| LMD | 粉末通过喷嘴聚集到工作台面,与激光汇于一点 | 适于高熔点金属,可实现异质材料加工 |
| NPJ | 喷墨方式沉积纳米液态金属 | 打印速度快,精度和表面质量优异 |
市场应用领域增速预测
- 航空航天
- 医疗设备
- 汽车制造
- 牙科
- 石油天然气行业
市场规模预测
- 全球金属3D打印市场预计到2028年将达到120亿美元(约合806亿人民币)。
- 2021年医疗产品市场规模预计为1.08亿美元,航空产品市场规模预计为1.37亿美元。
中国市场分析
- 2016年中国激光金属3D打印行业市场规模达到6.9亿元,同比增长21%。
- 2017年,中国部分大型3D打印设备或材料厂商实现30%-70%的快速增长。
产业链结构
上游
- 金属原料(Fe、Ni、Ti等)
- 3D建模软件
- 数据平台
- 3D打印设备
中游
- 3D金属零件
- 3D金属成品
下游
- 航空航天
- 汽车制造
- 医疗设备
- 军事国防
金属基3D打印材料企业
国内企业
- 陕西宇光飞利金属材料有限公司
- 英纳特科技
- SRIM(上海材料研究所)
- Material Technology Innovations Co., Ltd.
- YB银邦
- 轻铸未来
- Roytech
- 陕西融天航空器材有限公司
- 湖南宁乡吉唯信金属粉体有限公司
国外企业
- CARPENTER
- H.C. Starck
- Hoganäs
- IPRAXAIR
- SURFACE TECHNOLOGIES
- HOEGANAES CORPORATION
未来趋势
- 美国燃气轮机装置安装量增加
- 种植牙需求上升
- 亚太地区航空航天与国防投资增加
技术发展挑战
- 高性能金属粉末制备
- 更快的打印速率和分辨率
- 打印过程控制
- 降低成本
- 控制方式智能化
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