陳觀秋
3D打印技術(shù)作為數(shù)字化制造的核心載體，正逐步從原型制造向規(guī)?；a(chǎn)滲透，其發(fā)展軌跡與材料科學(xué)的突破緊密交織。隨著工業(yè)4.0、智能制造的全球浪潮，3D打印技術(shù)憑借個(gè)性化定制、復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型和資源高效利用的優(yōu)勢(shì)，成為航空航天、醫(yī)療、汽車、建筑等領(lǐng)域的顛覆性工具。這一技術(shù)不僅重構(gòu)了傳統(tǒng)制造流程，更催生了材料需求的多元化革新——從早期以塑料為主的單一品類，到金屬、陶瓷、生物兼容材料的協(xié)同發(fā)展，材料的性能與創(chuàng)新直接決定了技術(shù)應(yīng)用的深度與廣度。
從3D打印材料類型來(lái)看，金屬耗材占比為39.4%，低于塑料的46.5%，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(zhǎng)領(lǐng)先于材料消耗的增長(zhǎng)。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(shì)主要在于無(wú)?；涂啥ㄖ疲芟抻诓牧闲阅?，其主要用于樣品和模具的生產(chǎn)，量和價(jià)都很難起來(lái);而金屬3D打印除了具備無(wú)?；啥ㄖ苾?yōu)勢(shì)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，具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2024-2029年中國(guó)3D打印材料行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》分析：
全球范圍內(nèi)，政策扶持、資本投入與技術(shù)研發(fā)形成合力，推動(dòng)3D打印材料從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。例如，各國(guó)政府通過(guò)專項(xiàng)基金支持材料研發(fā)，企業(yè)則加速布局高性能材料的專利壁壘，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)。這一背景下，材料不僅是技術(shù)落地的“基石”，更是行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的“戰(zhàn)略高地”，其市場(chǎng)潛力與技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)態(tài)備受關(guān)注。
3D打印材料的演進(jìn)史，本質(zhì)上是技術(shù)突破與市場(chǎng)需求相互牽引的歷程。早期材料局限于熱塑性塑料和光敏樹脂，滿足基礎(chǔ)原型制作需求;而隨著金屬粉末床熔融、生物墨水打印等技術(shù)的成熟，材料體系開始向高強(qiáng)度、高精度、功能化方向躍遷。例如，航空航天領(lǐng)域?qū)p量化鈦合金的渴求，推動(dòng)了金屬打印技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用;醫(yī)療行業(yè)對(duì)可降解生物材料的探索，則加速了3D打印在器官移植和定制化醫(yī)療器械中的突破。與此同時(shí)，下游應(yīng)用場(chǎng)景的拓展反向刺激材料創(chuàng)新——建筑行業(yè)需要耐候性復(fù)合材料，電子設(shè)備追求導(dǎo)電與柔性兼?zhèn)涞木酆衔铮囍圃靹t聚焦于碳纖維增強(qiáng)材料的輕量化方案。
上述的雙向互動(dòng)不僅塑造了材料的多樣性，更促使產(chǎn)業(yè)鏈從“設(shè)備主導(dǎo)”轉(zhuǎn)向“材料驅(qū)動(dòng)”的生態(tài)重構(gòu)。當(dāng)前，材料研發(fā)已超越單一性能優(yōu)化，進(jìn)入多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能化響應(yīng)等前沿領(lǐng)域，為行業(yè)打開了全新的增長(zhǎng)空間。
1、行業(yè)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的細(xì)分需求
航空航天：對(duì)高溫合金、鈦鋁合金等材料的依賴持續(xù)加深，要求材料具備高強(qiáng)度、耐腐蝕和輕量化特性，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)部件、衛(wèi)星構(gòu)件的極端工況需求。
醫(yī)療健康：生物相容性材料(如羥基磷灰石、聚乳酸)推動(dòng)個(gè)性化植入物和生物打印的突破，而可降解材料則拓展了藥物緩釋載體的應(yīng)用場(chǎng)景。
汽車制造：輕量化趨勢(shì)下，碳纖維復(fù)合材料、鋁合金的應(yīng)用加速;同時(shí)，一體化打印技術(shù)對(duì)材料的流動(dòng)性和成型精度提出更高要求。
消費(fèi)電子：柔性導(dǎo)電材料、透明光敏樹脂成為可穿戴設(shè)備和微型傳感器的主流選擇，兼顧功能性與美學(xué)設(shè)計(jì)。
2、技術(shù)瓶頸催生的創(chuàng)新需求
多材料融合：?jiǎn)我徊牧想y以滿足復(fù)雜功能需求，異質(zhì)材料同步打印技術(shù)推動(dòng)復(fù)合材料(如金屬-陶瓷梯度材料)的研發(fā)。
綠色可持續(xù)：環(huán)保法規(guī)趨嚴(yán)促使生物基塑料、回收金屬粉末等環(huán)保材料占比提升，循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式在材料供應(yīng)鏈中滲透。
智能化材料：4D打印技術(shù)興起，刺激形狀記憶合金、溫敏聚合物的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)打印后結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)形變。
3、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效應(yīng)
材料企業(yè)與設(shè)備廠商、設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)的深度合作成為趨勢(shì)。例如，定制化材料需匹配打印參數(shù)優(yōu)化，而云端材料數(shù)據(jù)庫(kù)的建立則加速了研發(fā)-應(yīng)用閉環(huán)。
1、技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)材料體系擴(kuò)容
納米材料、超材料等前沿領(lǐng)域的突破將重塑3D打印材料的性能邊界。例如，石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料可同時(shí)提升導(dǎo)電性與機(jī)械強(qiáng)度，液態(tài)金屬打印技術(shù)則可能顛覆精密器件的制造范式。
2、垂直行業(yè)的深度滲透
建筑領(lǐng)域?qū)⑻剿骰炷?纖維復(fù)合材料的現(xiàn)場(chǎng)打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本、快速建造;能源行業(yè)聚焦于多孔電極材料的打印，助力燃料電池效率提升。
3、標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)?；当?/strong>
材料性能評(píng)價(jià)體系、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的完善將減少應(yīng)用門檻，而規(guī)模化生產(chǎn)(如金屬粉末霧化技術(shù)的升級(jí))有望降低材料成本，推動(dòng)3D打印從“小眾高端”走向“普惠制造”。
4、全球競(jìng)爭(zhēng)格局重塑
歐美企業(yè)在金屬粉末、高性能聚合物領(lǐng)域仍占主導(dǎo)，但亞洲市場(chǎng)憑借政策支持與制造業(yè)基礎(chǔ)，正加速布局生物材料和環(huán)保材料賽道，區(qū)域協(xié)同與差異化競(jìng)爭(zhēng)并存。
3D打印材料行業(yè)正處于從技術(shù)驅(qū)動(dòng)到市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型期，其發(fā)展軌跡深刻反映了制造業(yè)的范式變革。材料的創(chuàng)新不僅是技術(shù)落地的先決條件，更是產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值分配的核心環(huán)節(jié)。當(dāng)前，行業(yè)呈現(xiàn)三大特征：一是應(yīng)用場(chǎng)景的碎片化，催生材料體系的高度定制化;二是技術(shù)跨界的常態(tài)化，材料科學(xué)與人工智能、生物工程的交叉融合加速突破;三是生態(tài)協(xié)同的深化，設(shè)備、軟件、材料的無(wú)縫銜接成為競(jìng)爭(zhēng)壁壘。
未來(lái)，行業(yè)將面臨雙重挑戰(zhàn)：一方面，需攻克多材料兼容性、打印精度與成本控制的“不可能三角”;另一方面，需應(yīng)對(duì)全球供應(yīng)鏈重構(gòu)下的地緣風(fēng)險(xiǎn)。然而，隨著綠色制造、個(gè)性化醫(yī)療等全球趨勢(shì)的深化，3D打印材料的戰(zhàn)略地位將進(jìn)一步提升。企業(yè)若能在細(xì)分領(lǐng)域構(gòu)建技術(shù)護(hù)城河、在協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)生態(tài)節(jié)點(diǎn)，必將在新一輪工業(yè)革命中占據(jù)先機(jī)。最終，3D打印材料不僅將重塑制造流程，更可能重新定義人類與材料的關(guān)系，開啟“設(shè)計(jì)即生產(chǎn)”的制造新紀(jì)元。
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