3D打印引領(lǐng)消費(fèi)電子創(chuàng)新 全球3D打印產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模

• 黃江 2023年8月24日 來源：東方財(cái)富 1081 69
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國內(nèi)3D打印市場蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)激光器廠商高速成長。目前全球3D打印產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，歐美等發(fā)達(dá)國家處于領(lǐng)先地位，而中日俄等亞洲各國正迎頭趕上。中國3D打印企業(yè)正迅速崛起，不斷突破增材制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，逐步成為全球3D打印市場中的重要力量。

3D打印引領(lǐng)消費(fèi)電子創(chuàng)新

3D打印行業(yè)崛起，引領(lǐng)消費(fèi)電子創(chuàng)新風(fēng)潮。根據(jù)WohlersAssociates統(tǒng)計(jì)，2022年全球3D打印市場規(guī)模為180億美元，12-22年CAGR達(dá)23%。3D打印應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，在消費(fèi)電子行業(yè)的滲透速度正在加快。3D打印能夠有效降低下游產(chǎn)品制造成本，提升制造效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化，滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求。

據(jù)媒體報(bào)道，蘋果正在積極采用3D打印技術(shù)，預(yù)計(jì)2023新款A(yù)ppleWatchUltra的部分鈦金屬機(jī)構(gòu)件或?qū)⒉捎?D打印技術(shù)，這表明3D打印技術(shù)將在消費(fèi)電子領(lǐng)域持續(xù)跑出“加速度”。

國內(nèi)3D打印市場蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)激光器廠商高速成長。目前全球3D打印產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，歐美等發(fā)達(dá)國家處于領(lǐng)先地位，而中日俄等亞洲各國正迎頭趕上。中國3D打印企業(yè)正迅速崛起，不斷突破增材制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，逐步成為全球3D打印市場中的重要力量。

國內(nèi)廠商百花齊放，未來表現(xiàn)值得期待。鉑力特已經(jīng)成功構(gòu)建了較為完整的金屬3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，整體技術(shù)實(shí)力在國內(nèi)外金屬增材制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位;華曙高科是國內(nèi)唯一一家加載全部自主開發(fā)增材制造工業(yè)軟件、控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)SLM設(shè)備和SLS設(shè)備產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)銷售的企業(yè);銳科激光研制生產(chǎn)的高功率連續(xù)光纖激光器系列和直接半導(dǎo)體激光器可應(yīng)用于3D打印等領(lǐng)域;大族激光成功將“實(shí)驗(yàn)室裝置”轉(zhuǎn)化為連續(xù)穩(wěn)定工作的激光技術(shù)裝備，是世界上為數(shù)不多擁有“紫外激光專利”的企業(yè)之一。

3D打印技術(shù)造出新型鈦合金

包括澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)、悉尼大學(xué)在內(nèi)的國際研究團(tuán)隊(duì)將合金和3D打印工藝結(jié)合在一起，創(chuàng)造出了一種新的鈦合金，這種合金在拉伸下堅(jiān)固而不脆。這項(xiàng)發(fā)表在最新一期《自然》雜志上的突破，為在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)工程、空間和能源技術(shù)中應(yīng)用的新一類更可持續(xù)的高性能鈦合金的研制帶來了希望。

新鈦合金由兩種鈦晶體的混合物組成，稱為α-鈦相和β-鈦相，每種鈦晶體對應(yīng)于特定的原子排列。氧氣和鐵是α-鈦相和β-鈦相的兩種最強(qiáng)大的穩(wěn)定劑和強(qiáng)化劑，它們豐富而廉價(jià)。

但研究人員發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)挑戰(zhàn)阻礙了通過傳統(tǒng)制造工藝開發(fā)堅(jiān)韌的α-β鈦氧鐵合金。一個(gè)挑戰(zhàn)是氧氣會(huì)使鈦?zhàn)兇?另一個(gè)挑戰(zhàn)是加入鐵可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的冶金缺陷，形成大塊β鈦。

該團(tuán)隊(duì)使用了激光定向能沉積從金屬粉末打印出他們的合金，這是一種適用于制造大型復(fù)雜零件的3D打印工藝。他們將合金設(shè)計(jì)理念與3D打印工藝設(shè)計(jì)結(jié)合，確定了一系列堅(jiān)固、延展性好、易于打印的合金。

關(guān)鍵的推動(dòng)因素是氧和鐵原子在α-鈦相和β-鈦相內(nèi)部和二者之間的獨(dú)特分布。研究人員在α-鈦相中設(shè)計(jì)了一種納米級的氧梯度，具有堅(jiān)固的高氧段和延展性的低氧段，從而能夠?qū)植吭渔I施加控制，降低了潛在脆化的可能性。

2023鈦合金國內(nèi)市場應(yīng)用需求巨大

高端鈦材應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，國內(nèi)市場需求巨大，同時(shí)，高端鈦材涵蓋的行業(yè)既包括“一帶一路”戰(zhàn)略重點(diǎn)支持的“走出去”行業(yè)，也屬于“中國制造2025”大力推動(dòng)的重點(diǎn)領(lǐng)域，將獲得國家政策的大力支持。“十四五”期間，新能源基建和新能源汽車的發(fā)展將是重頭戲，未來再國家政策的推動(dòng)下，市場規(guī)模將繼續(xù)提升。

在超萬億的龐大國防開支下，我國鈦合金加工設(shè)備行業(yè)利潤增長繼續(xù)保持穩(wěn)定態(tài)勢。在國家戰(zhàn)略背景下，中國鈦合金加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)的國家模式不斷擴(kuò)大，鈦合金加工設(shè)備企業(yè)總資產(chǎn)和收入不斷增加。近年來鈦合金加工設(shè)備總收入增長率明顯強(qiáng)于同期經(jīng)濟(jì)增長率。除了資產(chǎn)和收入的穩(wěn)步增長，鈦合金加工設(shè)備企業(yè)的盈利水平也在逐年提高。預(yù)計(jì)“十四五”時(shí)期中國鈦合金加工設(shè)備行業(yè)整體利潤水平較強(qiáng)，業(yè)績增長明顯擴(kuò)大。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年鈦合金加工設(shè)備行業(yè)市場深度調(diào)研與前景分析預(yù)測報(bào)告》顯示：

鈦和鈦合金大量應(yīng)用于航空工業(yè)，有“空間金屬”之稱。此外，在造船工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制造機(jī)械部件、通信器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應(yīng)用。我國鈦產(chǎn)業(yè)主要分為鈦礦采選、鈦白粉生產(chǎn)、海綿鈦—鈦材生產(chǎn)三大板塊。

鈦產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展補(bǔ)短板

《2022年中國鈦工業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示，2022年，我國鈦產(chǎn)業(yè)相關(guān)主體在海綿鈦冶煉、鈦材加工環(huán)節(jié)，不斷探索節(jié)能降耗新工藝，積極響應(yīng)國家推進(jìn)綠色低碳發(fā)展的有關(guān)要求。

2022年，行業(yè)制定了新的《海綿鈦和鈦錠能源消耗限額》，大幅提升了節(jié)能減排要求，有效促進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。為此，部分企業(yè)準(zhǔn)備建設(shè)分布式光伏電站，提高水電、風(fēng)電、光電的使用比例。

2022年，在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展方面，多家企業(yè)取得技術(shù)突破。寶鈦集團(tuán)航空用鈦合金薄壁型材加工技術(shù)取得突破，順利通過裝機(jī)評審，同時(shí)成功研制出高強(qiáng)高韌鈦合金板材。攀鋼集團(tuán)全力推進(jìn)高爐渣提鈦產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)，全年電爐可開動(dòng)率提高15.93%、立磨襯板壽命提高50%、定修周期延長5天，同時(shí)，成功突破寬幅鈦箔材軋制技術(shù)并生產(chǎn)出“手撕”鈦箔材產(chǎn)品。西北有色金屬研究院控股的西安賽特新材料科技股份有限公司打通了鈦合金、高溫合金葉片和人工關(guān)節(jié)精鍛件的全流程制備加工技術(shù)。洛陽雙瑞萬基鈦業(yè)有限公司開展高純凈性、高均勻性、高一致性、低成本海綿鈦技術(shù)攻關(guān)，10噸爐航空級小顆粒海綿鈦得料率達(dá)到80%，開展沸騰氯化高鈦渣的應(yīng)用，進(jìn)行高鈦渣替代進(jìn)口金紅石規(guī)模化生產(chǎn)高品質(zhì)海綿鈦應(yīng)用技術(shù)研究。

要實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展目標(biāo)，鈦產(chǎn)業(yè)仍需加大科技攻關(guān)力度，久久為功。中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鈦鋯鉿分會(huì)副會(huì)長兼秘書長安仲生認(rèn)為，海綿鈦生產(chǎn)過程中能耗過高的問題需要得到進(jìn)一步解決。通過技術(shù)提升，降低海綿鈦的能耗問題，也可以降低生產(chǎn)成本，更有利于擴(kuò)大應(yīng)用。目前最前沿的電解鈦工藝技術(shù)可能會(huì)為鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來革命性突破，鈦鋯鉿分會(huì)也在持續(xù)關(guān)注各高校院所在電解鈦工藝方面的進(jìn)展與突破，為該工藝早日進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段提供助力。

從政策環(huán)境看，我國鈦產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展補(bǔ)短板迎來利好。2022年11月，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部三部委聯(lián)合印發(fā)《有色金屬行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案》。該方案明確提出，“十四五”期間，有色金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、用能結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，低碳工藝研發(fā)應(yīng)用取得重要進(jìn)展，重點(diǎn)品種單位產(chǎn)品能耗、碳排放強(qiáng)度進(jìn)一步降低，再生金屬供應(yīng)占比達(dá)到24%以上?！笆逦濉逼陂g，有色金屬行業(yè)用能結(jié)構(gòu)大幅改善，電解鋁使用可再生能源比例達(dá)到30%以上，綠色低碳、循環(huán)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)體系基本建立。確保2030年前有色金屬行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。

據(jù)了解，國外鈦金屬的回收利用率在30%以上，而我國只有不到10%，我國對鈦的回收再利用相關(guān)環(huán)節(jié)存在堵點(diǎn)難點(diǎn)。該《方案》的出臺(tái)，對提高我國鈦回收再利用水平將起到助推作用。

加強(qiáng)科普宣傳對于鈦產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展也很重要。近幾年，我國鈦產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量得到提升，產(chǎn)品性價(jià)比優(yōu)勢更加明顯。但在一些鈦材應(yīng)用較少的領(lǐng)域，對鈦的認(rèn)知還停留在過去的高性能、高成本。

《2023-2028年鈦合金加工設(shè)備行業(yè)市場深度調(diào)研與前景分析預(yù)測報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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