到2028年，陶瓷3D打印市场预计超过36亿美元
时间:2022-02-12 10:37 来源:3D科学谷 作者:admin 点击:次
随着陶瓷增材制造技术与材料技术的继续发展，基于光固化、粘结剂喷射、材料挤出3D打印技术的应用将得到不同程度的加强，应用领域预计将扩展至汽车、牙科、能源、电子等更多领域。根据SmarTech题为“2017-2028 年陶瓷增材制造市场”的报告预测，在最终用途零部件生产的强劲复合年增长率的推动下，陶瓷 3D 打印市场在2028年预计将产生超过 36 亿美元的收入。
小众但重要的陶瓷3D打印 国际上3D 打印陶瓷市场运营的主要参与者包括 3D Ceram、Admatec、Exone (属于 Desktop Metal)、Kwambio、Lithoz、Prodways Group、Voxeljet、Steinbach、Tethon 3D 和 EnvisionTEC(属于 Desktop Metal)。
为了保持竞争力，这些市场参与者采取了不同的策略，例如，3DCeram 在美国开设了新的制造基地以改进其陶瓷增材制造产品。 国内陶瓷3D打印企业有因泰莱，十维科技、浙江迅实等。
陶瓷的3D打印技术进展方面，从历史的角度讨论了七种3D打印技术制造致密、结构先进的陶瓷部件。陶瓷增材制造的工业应用比金属和塑料材料大概晚十多年，这其中陶瓷增材制造的许多挑战可以追溯到加工结构陶瓷材料的内在困难，包括加工温度高、对缺陷敏感的机械性能和加工特性差。为使陶瓷增材制造领域成熟，未来的研发应着眼于扩大材料选择，改进3D打印和后处理控制，以及多材料和混合加工等独特能力。陶瓷的3D打印市场应用方面，在形态的基础上，将3D打印陶瓷市场分析分为细丝、液体和粉末。根据最终用途，3D打印陶瓷市场分为航空航天与国防、医疗保健、汽车、电子、核能等。由于陶瓷在原型制作和铸造方面的应用，航空航天和国防占据了相当大的市场份额。
此外，中型到大型消费电子公司使用 3D 打印产品，如平板电脑、智能手机、智能手机外壳、陶瓷来构建产品的外部、内部电路等。因此，由于对 3D 打印技术的需求增加，预计 3D 打印陶瓷将被众多行业采用，从而为市场创造有利可图的机会。
根据3D科学谷，基于陶瓷3D打印企业发力于生产级的陶瓷3D打印系统与材料的研发，同时更低成本与更高精度的3D打印技术进入市场。陶瓷的增材制造最新发展趋势是进入到高附加值产品的制造领域，这其中包括陶瓷5G天线，陶瓷准直器，核能组件… 根据ACAM亚琛增材制造中心，3D打印-增材制造的发展趋势朝向多维度的深化层面，面向量产应用，3D打印突破当前应用对经济性要求的限制，向应用端深度延伸走向产业化的一条发展路径是实现结构更加复杂的产品。
2020年，华中科技大学光学与电子信息学院、电子信息功能材料教育部重点实验室吕文中教授团队利用武汉因泰莱激光科技有限公司生产的CeraBuilder 100陶瓷激光3D打印机进行了高性能微波陶瓷3D打印成型及性能创新研究，相关研究成果发表在国际权威杂志《增材制造》（Additive Manufacturing, IF:10.998），名称为 《3D打印低温烧结5G MIMO陶瓷龙勃透镜天线》
论文通过引入超材料结构，实现了高介电常数陶瓷介质的梯度分布，并结合转换光学理论，采用武汉因泰莱激光科技有限公司生产的CeraBuilder 100陶瓷3D打印机，制备获得了一种低剖面结构的龙勃透镜。该透镜天线烧结温度低（850°C烧结成型）、成型精度高（净尺寸与设计尺寸几乎一致）、厚度薄（约10mm），在Ku波段实现了±15°的波束扫描，对馈源的增益提升超过5dBi。该工作为复杂结构微波/射频器件一体化成型提供了新思路，有利于推进低成本陶瓷微波/射频组件的开发与制备。
为了获得允许研究人员绘制材料特性的高分辨率，中子准直器用于吸收杂散中子并改善实验结果。它们提高了分辨率并减少了实验中的背景信号，例如衍射和光谱法。常见的设计包括涂有高吸收性材料（如富碳化硼）的刀片，平行或发散排列。 利用 3D 打印技术，根据3D科学谷的市场观察, 国际上JJ X-Ray 的专家可以为2D准直开发更复杂的设计。该团队收到了第一个由富含碳化硼粉末 (10B4C) 制成的粘结剂喷射 3D 打印样品，该准直器原型具有使用任何其他技术无法生产的 5×5mm 直壁通道。 JJ X-Ray 应用专家希望通过 3D 打印准直器实现的先进、复杂的设计能够开辟新的研究机会，并进一步发展该领域。例如，如果蜂窝结构可以嵌入到实验装置中，那么未来实验的范式就会发生变化。基于3D打印，JJ X-Ray 正在探索可以在多大程度上推动弯曲结构、更薄的壁和锥形窄通道的设计。
根据3D科学谷的市场观察, 国际上USNC通过粘结剂喷射3D打印技术制造核能领域的包覆燃料的基体和(或)包覆层的燃料元件。USNC的商用放射性同位素加热器可以集成到着陆器和漫游车等太空探索设备中，使它们能够在传统热源失效的寒冷条件下生存。
总部位于西雅图的 Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) 已授权使用碳化硅等耐火材料为核反应堆 3D 打印组件的新方法。该方法由橡树岭国家实验室开发，将粘结剂喷射 3D 打印技术与化学蒸汽渗透工艺相结合，能够更有效地制造反应堆组件，并且更加复杂。 通过许可该方法，USNC 希望推动其开发和部署核能发电设备的使命，这种设备不仅安全、使用简单，而且具有商业竞争力。ORNL 的 3D 打印核反应堆组件已安装在阿拉巴马州田纳西河谷管理局 (TVA) 的布朗斯费里核电站。与核燃料供应商法马通合作开发的四个 3D 打印燃料组件支架目前在工厂处于常规运行条件下。 在通过粘结剂喷射3D打印技术制造核能反应堆陶瓷组件方面，USNC获得ORNL 的 3D 打印方法的授权，并为其先进的反应堆设计开发和部署组件。USNC 使用碳化硅制造其核反应堆核心部件，碳化硅是一种据报道已被证明可以耐受辐射的耐高温陶瓷。然而，用碳化硅加工反应器部件非常耗时且昂贵。ORNL 的增材制造方法将使 USNC 能够更有效地使用碳化硅制造组件，同时实现所需的复杂形状。 (责任编辑：admin) |
