《增材制造产业发展简报》2024年第05期（总第057期）
2024年5月31日第05期总第057期 【内容提要】 本期关注：全球工业级增材制造市场规模达到105亿欧元政策追踪：2024年5项增材制造国家标准即将实施技术进展：用于增材制造的可再生圆形光聚合物树脂行业动态：香港生产力促进局与惠普共建增材制造技术中心典型应用：宝马增材制造技术应用：2023年生产零件超40万件成员展示：广东腐蚀科学与技术创新研究院 中国增材制造产业联盟成立于2016年10月19日，是在工业和信息化部指导下，由增材制造领域的企事业单位、高等院校、科研机构、产业园区等128家相关单位，按照自愿、平等、互利、合作的原则，共同发起组成的跨行业、开放性、非营利性的社会组织，秘书处设在工业和信息化部装备工业发展中心。联盟现有成员400余家，已设立工作组8个，是中国增材制造领域层次最高、规模最大的行业组织。中国增材制造产业联盟立足于为我国增材制造产业搭建合作与促进平台，着眼于将政府与产业界、顶层设计与企业实践紧密结合起来，致力于支撑行业管理、聚拢行业资源、营造创新环境、促进交流合作，助力中国增材制造产业发展壮大。 ●本期关注 全球工业级增材制造市场规模达到105亿欧元 德国咨询公司AMPOWER最近发布了《AMPOWER报告2024》，对2023年全球增材制造行业的发展进行了全面分析，并对未来五年的趋势进行了预测。 报告涵盖了整个行业的见解，包括设备、材料和零件制造服务。2023年，全球工业金属和聚合物增材制造市场规模达到105亿欧元，同比增长10.3%。这一增长率虽然较上一年的18%有所放缓，部分原因是经济整体增速放缓以及设备供应商的增长相对温和，尤其是在金属和聚合物行业，增长约为5%。 尽管增长速度放缓，但预计市场将保持稳定增长，预计到2028年，年增长率为13.9%，市场规模将达到200亿欧元。特别值得注意的是，亚太地区的设备供应商预计将出 现强劲反弹，预计市场年增长率将达到16%左右，AMPOWER的合著者兼合伙人MaximilianMunsch博士指出：“由于新的太空竞赛和全球对国防项目的增加投资，航空航天和国防成为当前市场的主要驱动力。” 2023年，金属粉末床熔融（PBF）系统在销售收入中占比40%，聚合物PBF的贡献略高于10%。报告指出，尽管不是所有技术都已达到工业化所需的成熟度，但创新动力依然存在，继续推动增材制造技术的发展。然而，由于全球风险资本稀缺，2023年3D打印初创公司的融资出现下降。此外，报告解释说，由于许多初创公司数年后未能实现承诺的盈利能力，增材制造行业创始人的说法正在受到审查。 尽管预计2023年的销量会更高，但实际情况表明市场环境充满挑战，因为预测并未完全实现。PBF系统的生产率不断提高，甚至入门级系统也采用双激光配置以提高输出性能。但用户预测有时会超出实际生产能力，导致在考虑额外购买之前对现有系统的满意度延长。 报告还强调了航空航天和国防领域的强劲增长，过去两年增长了30%。全球国防预算的预期增长预计将推动这些行业采用增材制造技术。相比之下，汽车行业对增材制造设备的投资停滞不前，其进一步增长依赖于大批量增材制造技术达到工业成熟度。 在牙科行业，增材制造的采用依然强劲，特别是在定制应用中，如对准器模具和金属牙科修复体。预计到2028年，工业部门将利用各种增材制造技术，在设备支出方面处于领先地位。 就聚合物增材制造而言，原料市场在2023年增长超过12%，预计随着系统生产力的提高和基础的扩大，将继续增长。PA12粉未仍是主要材料，尽管由于需要高刷新率而导致材料效率较低。报告还指出，柔性TPU材料的份额也在增加，特别是在消费品和工业应用中。 ●政策道踪 （一）2024年5项增材制造国家标准即将实施 根据全国标准信息公共服务平台的查询，2024年将有5顶增材制造国家标准即将实施。其中涉及材料的标准有3项设备和技术相关的标准各有1项。具体标准如下： GB/T43302-2023《增材制造用钛及钛合金丝材》，GB/T43360-2023《增材制造用锆及错合金粉》，GB/T43365-2023 《增材制造金属铸件用砂型性能检测方法》，GB/43660-2024《增材制造用铂及铂合金粉》，GB/T43411-2023 《电子束选区熔化增材制造机床通用技术条件》。 在增材制造（3D打印）领域，国家标准的制定对于推动技术进步、确保产品质量和安全、以及促进行业内外的合作与标准化具有至关重要的作用。无论是钛及钛合金丝材、及锆合金粉末、金属铸件用砂型性能检测方法、铂及铂合金粉末，还是电子束选区熔化增材制造机床的技术条件，这 些标准都详尽地规定了材料的化学成分、物理特性、以及设备的操作规范和性能指标。 通过这些具体的技术规范，不仅提升了各种材料和设备的国内外市场竞争力，还加强了制造过程的安全性和效率，促进了技术创新与跨行业应用，从而为增材制造技术的发展奠定了坚实的基础，并推动了整个行业的前进和国际合作。 （二）国家集采再出手增材制造“定制化”人工关节首次进人文件表述 国家组织人工关节集中带量采购周期即将期满，国家医疗保障局日前发布《人工关节集中带量采购协议期满接续采购公告》，将开展人工关节集采协议期满接续采购 此次人工关节集采协议期满接续采购产品为初次置换人工全赣关节、初次置换人工全膝关节，含增材制造技术（即 3D打印）类产品。 一、采购产品、采购需求量及最高有效申报价 （一）采购产品 本次人工关节集中带量采购协议期满接续采购（简称“本次接续采购”）产品为初次置换人工全髋关节（简称“髋关节"）初次置换人工全膝关节（简称“肤关节”），含增材制造技术（印3D打印）类产晶，定制化增材制造技术产品可自愿参加。 1.髋关节，臂关节以股骨柄、股骨头、霞白内衬、髓白杯各1件，髋白爆钉2枚组成产品系统。股骨柄和髓白杯材质包括铬合金（含钴络钼合金、钴铬合金），钛合金（含纯钛）、组金属，股骨柄和靠白杯体在体内的围定方式包括生物学涂层固定和骨水泥图定两种，靠关节产品系统根据股骨头和髋白内衬材质组合，分为以下三个产品系统类别开展接续采购。 （1）陶瓷-陶瓷类髓关节产品系统，要求股骨头和镜白内衬材质均为氧化铬增插高纯氧化铝基复合材料。 此次人工关节集采是在之前采购协议期满后的续约。早在2年前人工关节就已经将增材制造产品纳入采购范围。而定制式增材产品自愿参与的表述是首次提及。需要指出的是定制式的增材制造人工关节与用增材制造生产的批量型号人工关节在医疗蓝管方面是两种表述。定制式的增材人工关节往往仅适用于“疑难杂症”的复杂病例，这可以发挥增材柔性化生产的优势，更好地满足患者个性化需求，提高匹配度和术后康复效果，从而提升惠者满意度和产品溢价能力 ●技术进展 （一）用于增材制造的可再生圆形光聚合物树脂 来自英国伯明翰大学化学学院、美国高分子创新研究所的研究团队发表了题为“Arenewablysourced，circulalphotopolymerresinforadditivemanufacturing"的文章该研究聚焦光固化树脂的可回收性，开发了一种完全可再生的光聚合物树脂平台，基于此平台配制的树脂材料可以3D打印成高分辨率部件，并能够有效解聚，从而可循环使用重新打印。 nature Tature > artides > atide 通过光聚合技术对光聚合物树脂进行增材制造，可以快速3D打印零件。该工艺自20世纪80年代诞生以来不断发展，不仅在装备上实现了高分辨率，高打印速度的突破，还涌现出一系列不同性能的树脂材料，以满足不同行业、不同用途的使用。但工艺设计和树脂配方技术一直未发生变化， 液态树脂配方由含有（甲基）丙烯酸酯和环氧化物的反应性单体以及低聚物组成，在光引发剂存在下通过光刺激快速 光聚合以产生交联聚合物网络。虽然液态树脂的原料主要来源于石油原料，但近年来通过可再生生物质的衍生化和引入可水解降解键等进步，已取得一定进展。然而，自前这些材料仍类似于传统的交联橡胶和热固性塑料，限制了打印部件的可回收性。现有的光聚合物树脂无法被解聚并直接在循环，团环路径中重新使用。 为了解决这一间题，研究人员描述了一种完全源自可再生脂肪酸酯的光聚合物树脂平台，该平台可以3D打印成高分辨率部件，然后能够有效分解并随后以循环方式重新打印。这种方法通过使用动态循环二硫化物替代传统（甲基）丙烯酸酯，解决了之前使用内部动态共价键回收和重新打印光聚合物时效率低的问题。新的树脂平台具有高度模块化特点：通过调整其组成和网络架构，可以获得具有不同热和机械性能的打印材料，这些性能可与多种商业丙烯酸树脂相媲美。 最先进的光固化动态网络司以通过在开环过程中添加额外的光活性树脂成分来重新打印或固化。然而，动态键与光化学交联反应之间的正交性导致再生材料与原始样品具有不同的组成。此外，每个连续回收步骤都需要额外的反应物质，这导致了一个“滚雪球”效应，即回收材料的唯一方法是制造更多的材料： 为了实现光固化网络的循环使用，动态键必须通过光聚合形成，即在交联过程中原位形成，并且网络必须解聚回到 原始单元，以便它可以重复光固化或打印。尽管基于可逆环加成反应和硫醇-烯化学的二维光固化材料部分满足了这一要求，但它们在转化为大规模，高保真度的槽式光聚合3D打印时面临几个问题，包括树脂组分的复杂合成、需要高能量或连续光照射、解聚不完全或回收后性能存在显著差异。 鉴于它们易于通过自由基介导的方法聚合以及包括解聚在内的已建立的动态行为，研究人员提出了使用应变环状二硫化物（如天然来源的脂酸）来实现闭环槽式光聚合打印。通过在树脂中保持足够高的二硫化物浓度以允许快速固化，而无需使用会使材料不可逆的添加剂，同时浓度文不至于使树脂不稳定，这种方法有望实现光固化树脂的循环使用： 研究人员使用DLP打印机打印了所开发的树脂，他们发现，使用这种树脂，可以在商业3D打印机上可靠打印出100m的薄壁，这凸显了他们在树脂平台上实现的x-y分辨率的卓越性。此外，桥结构的成功打印也说明了在乙轴上具有良好的分辨率，其中悬垂桥的过固化率适中。商业内烯酸 树脂通常会添加遮光剂来抑制可能导致乙轴分辨率失真的过度固化。因此，预计通过添加遮光剂可以进一步优化新树脂的z轴分辨率。此外，研究人员还成功使用这种树脂打印出了具有挑战性几何特征的高分辨率3D部件“3DBenchy”包括难以用传统制造方法构建的悬垂表面和孔洞，这些高保真度的复杂打印品通过每层35秒的固化时间获得，对应的构建速率为5.1mmh-1（不包括剥离时间） 为了研究打印部件的化学解聚过程，研究人员将打印部件粉碎，在80°C加热3小时后，打印部分完全溶解，并以高达98%的产率分离出回收的树脂，得到了一种粘性液体，对回收树脂进行分析显示，回收树脂的分子量分布与原始树脂相似，但观察到少量低聚物产物；核磁共振光谱分析计算出回收树脂的纯度为851mo1%，这些结果表明，整体树脂组成与初始配方相当，从而证明了该树脂既可以增材制造，又可以有效地解聚， 总的来说，这一研究提出了一个创新的解决方案，通过 使用特定的化学结构和反应机制，使得光固化树脂能够在不使用额外添加剂的情况下实现快速固化，并在回收和再利用过程中保持其性能的稳定。这为光固化树脂的循环使用和可持续发展提供了新的思路。 这些结果在光聚合物树脂增材制造领域取得了重要划展，展示了圆形DLP打印的可行性。使用可再生，可持续和无害的硫辛酸树脂，不仅克服了现有树脂的局限性，还带来了更产泛应用的希望。与（甲基）丙烯酸酯树脂相比，硫辛酸树脂在健康和安全方面具有优势，因为后者的未反应单体可能会浸出，成为致敏剂。硫辛酸已被大规模生产，并用于保健品中。由于其化学性质，这些树脂预计是可生物降解的。虽然回收过程中面临废物管理挑战，但可以通过改进收集系统来解决。自前的工作重点是提高网络解聚的效果，以减少回收过程中树脂成分的差异。 在这项研究中，研究人员已经成功进行了两次“回收”；并预计未来可以进行更多次回收。这种材料的潜在用途包括在大规模
