新材料-2017年一张图看懂金属基3D打印市场-24页-4mb
报告摘要
金属基3D打印市场总结(2017年)
核心内容概述
金属基3D打印技术作为3D打印的重要分支,凭借其在制造复杂金属零件方面的优势,已在多个行业得到广泛应用。该技术主要依赖于金属粉末作为基础材料,通过不同的成型工艺实现零件的制造。2017年,全球金属基3D打印市场呈现快速增长趋势,尤其在航空航天、医疗和汽车制造领域。同时,中国金属基3D打印行业也进入快速发展阶段。
主要观点
- 金属基3D打印材料种类丰富,包括铝及铝合金、工具钢、不锈钢、钛合金、镍基合金、高温合金及贵金属等。
- 金属粉末是3D打印金属零件的关键,其要求包括高纯净度、良好球形度、窄粒径分布及低氧含量。
- 主要的金属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)及纳米颗粒喷射(NPJ)等。
- SLM技术是当前应用最广泛的金属3D打印技术,具有高密度、高机械性能和高精度等特点。
- EBSM技术在成型效率和零件变形控制方面表现优异,适用于高熔点金属的加工。
- LMD技术可实现异质材料加工,特别适合薄壁零件的制造。
- NPJ技术以喷墨方式沉积纳米液态金属,具有打印速度快、精度高和表面粗糙度低等优点。
- 金属3D打印市场增长迅速,预计到2028年全球市场规模将达120亿美元。
- 航空航天、医疗、汽车及军事国防是金属3D打印的主要应用领域,其中航空航天和医疗行业增长潜力最大。
- 中国金属基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 | 产品零部件、航空部件等 |
| 不锈钢 | 10.5%铬含量、抗腐蚀 | 手表、医疗产品、航空、食品加工等 |
| 钛及钛合金 | 耐腐蚀、生物相容、耐疲劳 | 航空航天、医学植入等 |
| 镍基合金 | 抗拉伸、抗疲劳、抗氧化 | 功能性产品、极端环境工业部件等 |
| 高温合金 | 高温机械性能好、稳定性好 | 医疗产品、工业高温部件、牙科等 |
| 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→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打印制备工艺
| 工艺名称 | 主要过程 | 特点 |
|---|---|---|
| 直接金属激光成形 | 粉末分散→激光融化→逐层成形 | 产品密度高、机械性能好,可加工复杂零件 |
| 选区激光熔化(SLM) | 数控控制工作台扫描→激光熔化→层层叠加 | 零件精密成形,加工余量小,利用率高 |
| 电子束选区熔化(EBSM) | 电子束熔化金属粉末→逐层堆积 | 成型过程效率高,零件变形小,无需支撑 |
| 激光熔覆成型(LMD) | 粉末通过喷嘴聚集→激光熔化→冷却堆积 | 适于高熔点金属,可实现异质材料加工 |
| 纳米颗粒喷射(NPJ) | 喷墨方式沉积纳米液态金属 | 打印速度快、精度高、表面粗糙度低 |
市场增长预测
- 全球市场:预计到2028年,全球金属3D打印市场规模将达到120亿美元(约806亿人民币)。
- 医疗产品:2021年市场规模预计达1.08亿美元。
- 航空产品:2021年市场规模预计达1.37亿美元。
- 应用领域增速预测:航空航天、医疗、汽车、牙科、石油天然气等行业将保持高速增长。
中国市场情况
- 2017年,中国部分大型3D打印设备和材料厂商增长达30%-70%。
- 2016年中国激光金属3D打印市场规模达到6.9亿元,同比增长21%,成为增长最快的细分市场。
产业链结构
上游
- 金属粉末:包括Fe、Ni、Ti等金属粉末。
中游
- 3D建模软件
- 数据平台
- 3D打印设备
- 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
企业信息
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
发展趋势与挑战
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三大新兴趋势:
- 美国燃气轮机装置安装量增加
- 种植牙需求增加
- 亚太地区航空航天与国防投资增加
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技术提升方向:
- 高性能金属粉末制备
- 提高打印速率和分辨率
- 改善打印过程控制
- 降低成本
- 控制方式智能化
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