3D打印金屬粉末材料需求旺盛 江蘇威拉里引領行業(yè)發(fā)展

來源： 財聯(lián)社

國內3D打印產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年，中國3D打印市場應用程度不斷深化，在各行業(yè)廣泛應用。2017-2022年，中國3D打印產業(yè)規(guī)模呈逐年高速增長趨勢，數(shù)據(jù)顯示，2022年我國3D打印產業(yè)市場規(guī)模為325億元，2025年將達到630億元。

下游需求高速增長，3D打印金屬粉末材料發(fā)展前景廣闊

3D打印金屬粉末材料是推動3D打印技術發(fā)展和進步的前提，也是3D打印應用推廣和發(fā)展的關鍵。自進入“十四五”規(guī)劃，國家高度重視發(fā)展先進制造技術，3D打印技術迎來發(fā)展高峰期。

根據(jù)Wohlers Report 報告顯示，2022年3D打印主要應用于航空航天、汽車、消費及電子產品、醫(yī)療/牙科、消費品、模具制造、電子電器等領域。

3D打印技術逐步完善，航空航天藍海需求可期

3D打印技術在零件一體化制造、大型復雜結構件制造、變批量定制結構件制造等方面具有巨大的優(yōu)勢，能解決航空航天領域中的某些零部組件在生產過程中所面臨的工藝復雜問題，因此，在航空航天領域取得了快速的發(fā)展。

3D打印獲汽車行業(yè)認可，引領“智能制造”創(chuàng)新發(fā)展

3D打印技術不斷成熟，給汽車制造帶來新的選擇，不同于銑削、沖壓和鑄造等傳統(tǒng)制造工藝，3D打印可生產高難度造型的產品，使用3D打印技術制造零件，已成為新趨勢。3Dpbm發(fā)布的汽車行業(yè)3D打印白皮書，預計2026年3D打印用于汽車零部件生產的收入為129.74億美元，2030年達203.5億美元。

醫(yī)療領域加速3D打印技術落地應用

隨著3D打印技術的逐步成熟，金屬粉末在醫(yī)療領域的市場規(guī)模也在逐步擴大。3D打印最早被用于制作醫(yī)療模型和定制康復醫(yī)療器械等方面，現(xiàn)階段也被用于牙科、骨科、手術導板、植入物、精準用藥、藥物篩選和藥物劑型設計。預計未來3D打印技術在醫(yī)療領域的滲透率將不斷增加，逐漸覆蓋多個細分醫(yī)療領域。

高品質3D打印金屬粉體材料的市場需求呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢

當前，中國正處于經濟結構轉型升級的關鍵時期，新技術、新產業(yè)、新模式的涌現(xiàn)驅動制造業(yè)持續(xù)發(fā)展。近年來3D打印在航空航天、汽車制造，生物醫(yī)療及其他領域逐步成為復雜結構件研制與生產的核心技術。

但是，目前可應用于上述領域的3D打印金屬粉體材料的種類和數(shù)量依然不足，產品品質和成本難以滿足日益發(fā)展的制造需求。因此，亟需研制及生產高品質3D打印金屬粉體材料。

供應商生產能力不斷提高，3D打印金屬粉末的出貨量大幅度增長

近年來，3D打印金屬粉末材料供應商的生產能力不斷提高，市場上各種合金粉末的出貨量實現(xiàn)大幅度增長，對材料價值鏈產生了積極影響，促進規(guī)模經濟效應提升，成本降低，產品質量不斷改進。

國際市場中，3D打印金屬粉末材料供應商以歐美廠商為主，如德國EOS、德國 TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典 solvay等。國內市場中，威拉里處于行業(yè)頭部地位，2022年，威拉里金屬粉末產品營收突破億元大關，在高速發(fā)展中邁上更高臺階。

國內3D打印金屬粉末企業(yè)，業(yè)務規(guī)模高速增長

江蘇威拉里新材料科技有限公司成立于2015年，是由徐州礦務集團有限公司投資組建的國家高新技術企業(yè)，先后榮獲“國家科改示范企業(yè)”、國家專精特新“小巨人”、“國家知識產權優(yōu)勢企業(yè)”等多項榮譽，并被中國航空工業(yè)國際論壇組委會評為“航空航天最佳3D打印金屬材料供應商”。

威拉里現(xiàn)配有15條生產線，包括VIGA生產線10條，EIGA生產線5條，3D打印金屬粉末產品年產能超1000噸，目前公司正規(guī)劃二期廠房，占地面積6萬平方米，配備40余條生產線，投產后預計年產能將達到4000噸。

威拉里近三年營業(yè)收入保持99.33%的平均增長率，3D打印金屬粉末市場占有率居行業(yè)頭部。在模具鋼粉末、高溫合金粉末領域細分領域中優(yōu)勢明顯，模具鋼粉末、高溫合金粉末市場占有率分別達到70%、37%，均在國內細分市場中排名第一。

以材料為核心，持續(xù)投入科技研發(fā)

威拉里以技術創(chuàng)新為抓手，精研增材制造用金屬粉末材料。與上海交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學等知名高校建立長期戰(zhàn)略合作關系。公司已經建成國內規(guī)模較大的金屬粉末材料生產線，現(xiàn)擁有超過37000爐次的技術數(shù)據(jù)積累和完整的自主知識產權，建立了全系列合金粉末生產工藝數(shù)據(jù)庫。

累計授權專利96項，其中發(fā)明專利17項。累計參與國家標準14項，修訂4項行業(yè)標準，作為第一起草單位起草國家標準1項，已經發(fā)布的國家標準11項。經過多年在技術和研發(fā)上的不斷積累和突破，威拉里已成為全國3D打印金屬材料行業(yè)的領軍企業(yè)。

成立威航研究院，加速推進科研進步

威拉里在2021年10月出資成立威航金屬粉末材料研究院，以“研究創(chuàng)造價值”為宗旨，立足于服務國家重大戰(zhàn)略和經濟建設對新材料的重大需求，突破了粉末級配生命管理技術、高溫持久時間突破50小時的高性能高溫合金成分設計及高松裝密度、高流動性粉末多級復合式制備關鍵技術。從材料設計-粉末制備-激光3D打印工藝等方面開展基礎理論和可靠性研究，科研成果進一步完成系統(tǒng)化和工程化的研究開發(fā)。

以技術優(yōu)勢引領行業(yè)進步，打造優(yōu)質產品

威拉里掌握世界先進的真空感應熔煉氣霧化、無坩堝感應熔煉氣霧化粉體制備技術，產品涵蓋高溫合金、模具鋼、高熵合金、鋁合金、鈦合金、銅合金、鈷鉻合金等多種高端金屬粉體。七年時間，威拉里突破國外技術壁壘，技術水平達到國內較高水平，解決多項卡脖子難題，真正實現(xiàn)了核心技術的“國之擔當”。

高溫合金粉末：

高溫合金材料是制造航空航天發(fā)動機的主要材料。其中高溫合金GH5188和GH3230中需要補加鑭元素，由于鑭元素的熔點僅有920，容易燒損且難以控制，為此自主開發(fā)具有知識產權的鑭元素控制系統(tǒng)，確保批次間的鑭元素穩(wěn)定一致，成功替代進口粉末。此外威拉里還參與了多款型號件的預研和批產工作，堅持自主研發(fā)，持續(xù)供應GH4169、GH3625、GH3536、GH4099等高溫合金粉末，滿足了國內航空航天領域對高性能高溫合金粉末材料的需求。

模具鋼粉末：

模具鋼3D打印對粉末品質要求較高，威拉里通過對霧化機理的研究，改進現(xiàn)有霧化器的結構，提高霧化效率，使模具鋼粉末衛(wèi)星球數(shù)量減少，流動性、松裝密度提高。目前威拉里自主開展的“模具鋼粉末3D打印工藝優(yōu)化及產業(yè)化應用研究”項目已取得江蘇省科技查新咨詢中心(國際一級科技查新咨詢單位)的查新報告。其中18Ni300粉末在高性能、高效率等多項指標上比肩進口粉末，遠超國內同類產品，獨有的批次穩(wěn)定性控制方法，保證打印性能的穩(wěn)定性，是國內極少數(shù)通過工業(yè)化應用驗證的模具鋼粉末。

高熵合金粉末：

近年來隨著3D打印技術的發(fā)展，核電、電熱、儲氫材料等對高熵合金粉末的需求逐步增多。針對含錳高熵合金，由于錳元素的揮發(fā)、燒損導致發(fā)煙嚴重，難以觀察爐內生產狀況的難題，導致成分不符合配比要求，造成成分偏差的問題，威拉里解決了生產過程中Mn元素大量損耗的問題，保證產品質量可靠穩(wěn)定。

威拉里基于自立項目自主開展的“含錳高熵合金產業(yè)化生產工藝研究”生產制造的 FeCoNiCrMn高墑合金粉末，屬于國內較早成功量產的企業(yè)，研究成果達到國內先進水平。歷經七年，威拉里成為全國極少數(shù)擁有多體系高熵合金生產技術的企業(yè)。

鋁合金粉末：

威拉里與上海交通大學合作研發(fā)出新型納米陶瓷強化鋁合金粉末，經3D打印(SLM)技術加工成工件后，抗拉強度達到530MPa，延伸率達到15.5%，顯微硬度達到193HV，性能遠高于鍛態(tài)鋁合金材料(抗拉強度360MPa)，成功應用在國產大飛機上。

威拉里通過研究霧化機理，改進現(xiàn)有霧化器的結構，同時調整篩分工藝，得到的粉末流動性好、純凈度高，突破性解決國內鋁合金粉末流動性難題，性能指標處于國際前列，打破了國外的技術封鎖，解決了粉末在選區(qū)熔化工藝應用的鋪粉難題。

總結

威拉里立足新發(fā)展階段，面向國家重大需求，勇?lián)鷷r代使命，大力實施“科技+資本”雙驅動，聚焦攻關關鍵領域“卡脖子”材料核心技術，不斷提升自主創(chuàng)新能力，奮力打造國有科技型企業(yè)改革樣板和自主創(chuàng)新尖兵。