瞻觀前沿

7月4日，浙江大學(xué)消息，該校化學(xué)工程與生物工程學(xué)院謝濤教授、吳晶軍研究員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種新型光敏樹脂，并用它通過3D打印做出能拉伸到自身長(zhǎng)度9倍以上、憑借直徑1毫米的身軀提起10公斤物件的超級(jí)橡皮筋，其性能遠(yuǎn)超其他3D光固化打印彈性體。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

該論文第一作者、浙大杭州國際科創(chuàng)中心方子正研究員介紹，團(tuán)隊(duì)在已有的光敏樹脂分子中加入動(dòng)態(tài)受阻脲鍵、聚氨酯鏈段和羧基。在打印前體材料階段，它們處于潛伏狀態(tài)。打印成型后，成品會(huì)被轉(zhuǎn)移到90攝氏度的烤箱中靜置一會(huì)兒，材料的分子結(jié)構(gòu)和性能會(huì)悄然變化。

據(jù)了解，研究人員用這類新型樹脂打印出一根橡皮筋后對(duì)其進(jìn)行耐力測(cè)試。實(shí)驗(yàn)顯示，橡皮筋能被拉伸到自身長(zhǎng)度的9倍，承受94兆帕的拉力也不繃斷。此外，研究人員還用該材料制備出抗穿刺性能極佳的氣球等物件。

吳晶軍表示，這種光敏樹脂材料的強(qiáng)度和韌性，遠(yuǎn)超現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道和商業(yè)化產(chǎn)品中的同類材料。這項(xiàng)研究進(jìn)展為3D打印技術(shù)突破材料局限，大規(guī)模應(yīng)用于高性能的產(chǎn)品制造帶來了曙光。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)價(jià)值觀察

3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括3D打印設(shè)備核心零部件、軟件系統(tǒng)和3D打印耗材的原料供應(yīng)商;3D打印產(chǎn)業(yè)鏈中游包括3D打印材料制造商，3D打印設(shè)備制造商以及3D打印服務(wù)提供商;3D打印下游涵蓋各應(yīng)用領(lǐng)域，包括醫(yī)療健康、航空航天、建筑建材等。

我國研究員團(tuán)隊(duì)制備出超強(qiáng)韌3D打印彈性材料——新型光敏樹脂，其性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道和商業(yè)化產(chǎn)品中的同類材料。因此，從3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上看，該技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的上游原材料環(huán)節(jié)。

宏觀市場(chǎng)觀察

——全球3D打印行業(yè)技術(shù)生命周期

全球3D打印行業(yè)專利技術(shù)在21世紀(jì)初得到初步發(fā)展，這一時(shí)期3D打印專利申請(qǐng)人數(shù)量和申請(qǐng)量處于較低水平。自2012年開始，3D打印行業(yè)專利技術(shù)的發(fā)展總體處于快速成長(zhǎng)期，2018-2019年全球3D打印行業(yè)專利技術(shù)申請(qǐng)量或申請(qǐng)人數(shù)量整體達(dá)到最高水平，隨后逐漸步入平穩(wěn)發(fā)展時(shí)期。2023年申請(qǐng)人數(shù)量約2000位，申請(qǐng)量超過4000項(xiàng)。

——全球3D打印行業(yè)技術(shù)來源國

目前，全球3D打印第一大技術(shù)來源國為中國，中國3D打印專利申請(qǐng)量占全球3D打印專利總申請(qǐng)量的30%;其次是美國，3D打印專利申請(qǐng)量占全球3D打印專利申請(qǐng)量的25%;排位第三的是歐洲專利局(EPO)，3D打印專利申請(qǐng)量占全球3D打印專利申請(qǐng)量的比例為12%。

——全球3D打印產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

據(jù)《Wohlers Report 2021》數(shù)據(jù)，2020年，全球3D打印產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，來自3D打印服務(wù)的收入約74.54億美元，占比達(dá)59.29%，同比增長(zhǎng)了20.3%;全球3D打印設(shè)備實(shí)現(xiàn)銷售額30.14億美元，占比達(dá)23.97%，與2019年的30.13億美元基本持平;全球3D打印材料銷售額為21.05億美元，相比2019年的19.16億美元，增長(zhǎng)9.9%。

——中國3D打印市場(chǎng)規(guī)模

受3D打印產(chǎn)品逐步規(guī)?；瘧?yīng)用和部分積壓的3D打印設(shè)備需求的釋放，2021年中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模增速加快。根據(jù)CCID統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2021年中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到261.5億元，同比增長(zhǎng)了34.1%。近兩年來，不少消費(fèi)級(jí)的3D打印企業(yè)的營(yíng)業(yè)收入增長(zhǎng)迅速，營(yíng)收規(guī)模超過10億元以上的企業(yè)有所增加，結(jié)合CCID對(duì)中國3D打印市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，初步估計(jì)2023年中國3D打印市場(chǎng)規(guī)模約為400億元。

——中國3D打印材料市場(chǎng)規(guī)模

3D打印材料行業(yè)是3D打印產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，根據(jù)CCID數(shù)據(jù)，2021年中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到261.5億元。初步統(tǒng)計(jì)2023年超過340億元，3D打印材料占3D打印產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的總比重在20%-30%之間，初步測(cè)算2023年中國3D打印材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模超過80億元。

——中國3D打印企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

根據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)公布的數(shù)據(jù)，結(jié)合部分上市公司公報(bào)，可根據(jù)企業(yè)營(yíng)收將我國3D打印行業(yè)企業(yè)分為3個(gè)梯隊(duì)，第一梯隊(duì)包括創(chuàng)想三維和縱維立方兩家消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)龍頭廠商，營(yíng)業(yè)收入規(guī)模在10億元以上;第二梯隊(duì)包括鉑力特、先臨三維、光韻達(dá)等企業(yè)，平均年?duì)I收在1-10億元間;第三梯隊(duì)包括峰華卓立、極光創(chuàng)新等營(yíng)收低于1億元的企業(yè)。

——中國3D打印行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)

隨著3D打印產(chǎn)品在已有場(chǎng)景中應(yīng)用規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)張，以及新場(chǎng)景、新應(yīng)用的不斷開拓，預(yù)計(jì)未來六年中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模將持續(xù)高速增長(zhǎng)，但規(guī)模增速將有所回落。預(yù)計(jì)2029年中國3D打印設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模將超1200億元，2024-2029年復(fù)合年均增長(zhǎng)率約為19.5%。

中國3D打印技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與3D打印關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華南和華中地區(qū)，并且以廣東、湖南省為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，未來布局3D打印技術(shù)及其他效果技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南、華中地區(qū)優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點(diǎn)關(guān)注廣東省廣州市天河區(qū)和番禺區(qū)、廣東省深圳市龍華區(qū)、湖南省長(zhǎng)沙市開福區(qū)所處3D打印的相關(guān)企業(yè)，以及該地方對(duì)于3D打印的產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場(chǎng)的潛力空間。

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