增材制造产业链情况如何？

增材制造经过近 40 年的发展，已经形成了一条完整的产业链：

据铂力特公司公告、左世全 在增材制造产业发展（广州）暨 2023 年增材制造产业年会上的报告《增材制造十年发展及 展望》介绍，1）上游：主要包括增材制造装备零部件、三维扫描设备、增材制造软件系统、 专用材料生产工艺及设备等；2）中游：以 3D 打印设备生产厂商为主，大多亦提供打印服 务业务及原材料供应，在整个产业链中占据主导地位；3）下游：行业应用已覆盖航空航天、 汽车工业、船舶制造、能源动力、轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意、 建筑等各领域。

①增材制造上游：据左世全在增材制造产业发展（广州）暨 2023 年增材制造产业年会上的 报告《增材制造十年发展及展望》，增材制造上游具体包括增材制造装备零部件、三维扫描 设备、增材制造软件系统、专用材料生产工艺及设备等环节。 增材制造装备零部件：包括大功率激光扫描振镜、高功率激光器、阵列式高精度喷嘴喷 头、高精度平台及控制系统、动态聚焦镜、高品质电子枪等； 三维扫描设备：包括接触式 3D 扫描仪和非接触式 3D 扫描仪； 增材制造软件系统：包括过程监测与控制系统，工业设计、模拟仿真与模型数据处理软件。 专用材料生产工艺及设备：包括 1）金属专用材料：钛及钛合金粉末材料、不锈钢粉末、 模具钢、难溶金属粉末材料、高温合金粉末材料、铝合金粉末材料、高强铝合金粉末材 料等；2）非金属专用材料：包括有机高分子材料、无机非金属材料、复合材料。

3）金属材料制粉设备：包括等离子旋转雾化（PREP）制粉装备、气雾化（GA）制粉装备、 等离子雾化（PA）制粉装备、等离子球化（PS）制粉设备等。马剑雄、夏张文、周伟民《金 属增材制造技术的发展与展望》一文介绍了四种制粉方法：

等离子旋转电极雾化（PREP）制粉：1）由美国核金属公司于 1974 年首先发明，而后 在俄罗斯得到发展应用。2）原理：金属棒高速旋转，并在等离子体加热熔化，离心力 将液体抛出并粉碎为细小液滴，最终冷凝为粉末。3）优点：粉末的粒径可以根据等离 子弧电流的大小和电极转速来控制。4）缺点：制取的细粉收得率较低，普遍只有 5%左 右，导致粉末成本较高。

气雾化法（GA）制粉：1）GA 法分为真空感应熔炼气雾化技术（VIGA）和电极感应熔 化气雾化技术（EIGA）。2）VIGA 和 EIGA 都是利用高压气流将熔融金属液流破碎成小 液滴并凝固成粉末：VIGA 是金属或合金在真空坩埚条件下加热、熔炼，而 EIGA 是将 预合金棒作为自耗电极感应加热。3）VIGA 粉末收得率高：其制备的粉末通常平均粒 径<100μm，满足 3D 打印要求。4）EIGA 最大的优点：避免了传统坩埚熔炼工艺掺入 的非金属杂质，提高了粉末的纯度，降低了氧化程度。

等离子雾化法（PA）制粉：1）基本原理：将金属丝（φ1～φ5mm）送入预先安装好的 高温等离子体的焦点处，金属丝迅速熔化或气化，在沉积过程中与冷却用的惰性气体发 生热交换，凝固得到近球形粉体。2）PA 法是加拿大 AP&C 公司独有的金属制粉技术。

等离子球化（PS）制粉：1）原理：利用载气将粉体送入高温等离子体中，粉体颗粒迅 速加热、熔融，在表面张力作用下形成球形液滴，进入冷却室后迅速冷却凝固得到球形 颗粒。2）优点：PS 技术制备的粉末具有纯度高、空心粉少、粒径分布均匀等优点，常 用来制备高活性和难熔金属，如 W、Mo、NB、TiN 等。3）英国 LPW 公司开发出商业 化 PS 设备。

②增材制造中游：据铂力特公司公告，增材制造设备是牵动增材制造行业发展的关键之一， 增材制造的核心专利大多被设备厂商掌握，因此设备厂商往往在整个产业链中占据主导地位， 这些厂商大多亦同时提供打印服务业务。 增材制造设备可分为桌面级打印机和工业打印机：据铂力特公司公告，1）桌面级打印 机：随着国外桌面级打印机相关专利保护到期，技术壁垒下降，国内桌面级打印机厂家 数量快速增长，加大了国内桌面级增材制造市场的竞争程度；2）工业级打印机：与桌 面级打印机相比，工业级打印机技术壁垒高，资本投入大，一直以来发展较为缓慢，但 当前工业级增材产业受到国家政策大力支持，市场呈现出快速增长形势。 增材制造行业整合加剧：设备厂商通过并购 3D 打印软件公司、材料公司、服务提供商 等，逐步转变为综合方案提供商，加强了对产业链的整体掌控能力。

③增材制造下游：据铂力特公司公告，增材制造技术在下游的应用方式主要分为直接制造、 设计验证和原型制造。 直接制造是未来增材制造技术的主要发展趋势：根据三维模型，直接用增材制造技术生 产最终产品，具有产品定制性强与产品精度硬度高的特点。 与传统制造相比，采用增材制造技术进行设计验证及原型制造，可节约时间与经济成本。 增材制造在维修领域也具有市场，使用增材制造技术不仅能简化维修程序，还可以实现 传统工艺无法实现的高还原度与制造材料原型匹配的功能。