引言
2023年,3D打印行業經歷了顯著的技術進步、市場擴張和投資增長。技術上,復合材料的FDM 3D打印成為主流趨勢,尤其是使用短玻纖或短碳纖增強熱塑性樹脂的技術,大大提高了3D打印產品的力學性能。同時,挑戰也隨之而來,如CFRTPC 3D打印在提升機械性能方面遇到的界面結合強度和表面質量問題。
在市場方面,2023年3D打印行業融資活動活躍,總融資額達60.11億元,其中有10起融資事件超過1億元。市場趨勢顯示,3D打印技術正在從消費級市場向高端制造市場拓展,尤其在航空航天、汽車、醫療等領域的應用顯著增長。
對于投資者而言,這一年度的發展呈現了多重投資機會。首先,技術進步帶來的新材料和新應用領域,為投資者提供了多元化的選擇。其次,市場融資活動的活躍反映了行業的成長性和吸引力。因此,投資建議聚焦于具有技術創新能力的企業,以及在新興應用領域(如航空航天、醫療設備)展現潛力的公司。同時,關注行業內部的市場動態和政策導向,以把握行業發展的整體趨勢和機會。
技術發展
隨著應用領域的擴大和各行業對制品性能要求的提高,單一材料的3D打印制品已無法滿足當前市場需求,復合材料的FDM3D打印成型將成為3D打印的發展趨勢。如今使用短玻纖或短碳纖增強熱塑性樹脂復合材料為原料的3D打印技術已經比較成熟,短纖增強熱塑性復合材料3D打印制品的力學性能相對單一樹脂材料打印制品實現了較大的提升,但是力學性能的提升空間有限近年來,強度更高的CFRTPC的3D打印成型技術成為眾多學者的研究熱點。但是,3D打印CFRTPC因為其表面質量較差、界面結合強度較低、孔隙率較高等問題,制約了CFRTPC復合材料的機械性能的提升,限制了CFRTPC3D打印制品的工藝應用和發展。進一步改善FDM3D打印制品的界面結合效果以提高其機械性能,改善打印制品表面效果以提高其成型質量,成為了CFRTPC3D打印技術亟待解決的關鍵性問題。本課題嘗試采用雙噴頭3D打印技術,以短纖增強PA6復合材料和自制CGF/PA6預浸絲分別作為上下表層和芯層的打印原料,制備出一種表面質量優異、高性能的“三明治”結構復合材料3D打印制品,同時引入超聲波振動裝置,基于超聲波的振動作用和熱學效應,研究超聲頻率對熔融沉積界面聚合物分子鏈的作用機理,改善復合材料的表面質量和層間結合強度。
市場趨勢
總融資額破六十億,近三分之一融資過億,根據公開信息統計,2023年3D打印行業共發生31起融資事件,包括戰略投資和IPO等。除去未披露的金額部分,融資總金額約為60.11億元。其中,有10起的融資額超過1億元,占融資事件總量的32.25%,最大的單筆融資是鉑力特完成的30.07億元定增。
圖 融資事件對比
在2023年,無論是融資事件的總數還是融資總額,都與去年同期相當。該年度上半年共發生14起融資事件,下半年則有17起。具體來看,2023年第一季度只有4起融資事件,總計0.9億元。而第四季度無論在融資事件數量還是總額上,在近兩年都是最高的,為2024年開下了好頭。特別是在2023年即將結束之際,12月27日,喜馬拉雅完成了1.5億元的戰略投資。
從融資企業來看,有多家企業在去年也成功獲得了融資。例如,在今年融資額過億的十家企業中,鋮聯科技在去年進行了1.4億元的A輪融資,而摩方精密則在去年完成了3億元的C輪融資。另外,錸賽智能、MOODLES魔斗仕、勝馬優創、中體新材和高能數造也同樣連續獲得了資本的青睞。
圖 23年融資賽道
在融資事件地域分布上,2023年共有10個地區發生了融資事件,與去年基本持平,只有天津未出現在列表中,其他地區完全相同。江浙地區共發生了15起融資事件,占比達到48.38%。其中,浙江的融資事件最多,共有8起,占比25.80%。緊隨其后的是江蘇和廣東,融資事件分別為7起和6起,分別位列第二和第三。與去年相比,上海的融資事件數量大幅減少,從6起降至1起。
圖 23年融資區域
1)上游分析
通常用于3D打印的金屬原材料為金屬粉末,金屬材料的純凈度、顆粒度、均勻度、球化度、含氧量等指標都對最終的打印產品性能影響極大。目前得到應用的金屬粉末主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等,此外還有用于打印首飾用的金、銀等貴金屬粉末材料。
數據顯示,在我國整個3D打印市場中,鈦合金、鋁合金、不銹鋼分別占20.2%、10.0%、9.1%,合計占比39.3%,其余60.6%均為非金屬材料,包括尼龍、PLA、ABS塑料、樹脂等。
圖 3D打印上游材料市場占比
2)下游分析
隨著上游原材料的品種的不斷豐富,極大的推動了3D打印行業應用領域的擴大,也促進該行業有消費級市場向高端制造市場拓展。3D打印目前已被廣泛應用于航空航天、汽車、醫療等領域,并逐漸被嘗試應用于更多的領域中。航空航天占比最多,達16.72%。醫療、汽車領域、消費及電子產品、學術科研占比分別為15.45%、14.52%、11.85%、11.19%。在航空航天方面,3D打印技術能快速制造一些復雜的零部件,并且還能快速修理現有的零部件;在汽車方面,可以應用于汽車外形設計的研發,可以短時間內打印出模型,同時可以快速制作造型復雜的零部件和實現小批量定制部件。
圖 3D打印下游應用
目前,中國市場的主流設備品牌包括聯泰、EOS、華曙、鉑力特、3DSystems、GE、Stratasys、惠普等。數據顯示,聯泰在3D打印行業中市場占比最大達16.4%,其次為Stratasys和EOS,分別占比14.8%和13.1%。
近年來,中國制造企業積極引進3D打印技術,代替或改進企業原有的生產方式,提高企業生產的智能化水平,滿足政府對于中國制造產品的轉型升級需求。2019年3D打印產業規模157.5億元,2021年增至261.5億元。2022年產業規模將達到330.0億元,2024年突破500億元。
圖 2018-2024年中國增材制造市場規模及增速
小結
綜合上述,3D打印技術以其高效率和準確度,能夠制造形狀復雜的精密部件,已成為制造業的一項重要技術。其中,立體光固化成型(SLA)、選擇性激光燒結(SLS)和熔融沉積成型(FDM)是最常見的3D打印技術。重點介紹了連續纖維增強熱塑性復合材料(CFRTPC)的3D打印方法,包括在線浸漬法和離線浸漬法,以及這些技術在提高制品力學性能方面的貢獻。新興技術,如微波加熱打印和超聲波輔助3D打印,被證明能有效提高打印速度和制品質量。文檔還討論了噴頭技術的改進對提高制品精度和質量的影響。在未來趨勢部分,文檔預測面,特別強調了提高界面結合強度和表面質量的重要性。文檔指出,未來的研究將集中在材料的多樣性、生產效率和環境可持續性上。總的來說,3D打印在復合材料領域的應用展現了巨大的潛力和挑戰,預示著制造業未來的發展方向。了3D打印技術在復合材料方面的發展和挑戰,特別是在提高界面結合強度和表面質量方。
元旦·龍行龘龘
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