每年涌入增材制造市场的聚合物数量众多，这进一步增加了这项任务的复杂性。例如，仅在2022年的Formnext展会上，IDTechEx就追踪到大量公司发布了用于3D打印的新型聚合物材料。此外，3D打印机制造商不断创新打印技术（例如反应性热固性挤出、选择性热塑性静电照相（STEP）工艺等），这就需要更多定制化的聚合物材料来支持这些技术。.
为了尽可能全面地分析市场，IDTechEx 采用了多层次的方法。第一层次是基于材料形态的高层次细分：热塑性粉末、热塑性长丝和光敏树脂。这三大类材料在聚合物 3D 打印领域占据绝对主导地位。然而，每一种形态类别都包含种类繁多的材料，每种材料都有其自身的增长趋势。例如，PLA（聚乳酸）长丝是一种历史悠久的低成本材料，但其市场地位和发展轨迹与 PEEK（聚醚醚酮）长丝（一种性能更高、价格更昂贵的材料）截然不同。因此，对这三大类材料进行更细致的细分，以考察更具体子类别的发展趋势，就显得尤为重要。 IDTechEx 选择结合基于材料特性（例如，工程（尼龙）、柔性、增强等）和基于应用（例如，通用、支撑、医疗保健等）的类别，为热塑性粉末定义了五个不同的细分市场，为热塑性长丝定义了六个细分市场，为光敏树脂定义了六个细分市场，从而总共形成了十七个不同的聚合物增材制造材料细分市场。.
标题图片...> IDTechEx 将聚合物增材制造 (AM) 行业按 10 种 3D 打印技术和 17 种材料类别进行细分。来源：IDTechEx - 《聚合物增材制造 2023-2033：技术与市场展望》
IDTechEx通过对这些细分市场进行分析并预测其未来十年的发展前景，发现尽管2022年长丝仍是收入最高的原材料形式，但其市场份额正迅速被树脂和粉末所取代，后者被用于性能更高的技术，而这些技术所需的原材料成本更高。热塑性粉末就是一个典型的例子，它受益于选择性激光烧结（SLS）和多射流熔融（MJF）这两种高性能打印技术的应用，这两种技术都面向大批量生产。此外，最常见的热塑性粉末——尼龙——的价格在每公斤100至120美元之间，远高于PLA等常用热塑性长丝的起价（每公斤15至20美元）。这两个因素意味着，到2033年，热塑性粉末的销售收入将超过热塑性长丝和光敏树脂的总和。.
根据IDTechEx发布的报告《聚合物增材制造2023-2033：技术与市场展望》，2023年至2033年3D打印聚合物材料的收入预测，该报告还包括未来十年材料需求量（以吨为单位）的预测，以及按打印技术划分的预测。来源：IDTechEx
影响3D打印聚合物材料开发的因素
尽管IDTechEx的这些预测详细阐述了未来十年增材制造（AM）聚合物材料的发展趋势，但它们并未涉及影响聚合物材料开发的市场因素，而这些因素对于全面了解增材制造聚合物材料行业至关重要。其中两个最重要的因素可以概括为：A）降低材料成本的需求；B）拓展可用于增材制造的聚合物材料种类的需求。.
首先，材料成本仍然是增材制造（AM）用户面临的一个紧迫问题。根据跨国材料供应商捷普（Jabil）2021年的一项调查，53%的受访者表示，他们在3D打印方面面临的主要挑战之一是增材制造材料成本过高，难以大规模应用。一般来说，3D打印零件的材料成本在最终单位成本中所占的比例远高于传统制造零件。诺丁汉大学的一项研究进一步探讨了3D打印的经济性，发现对于给定的选择性激光烧结（SLS）零件，材料成本几乎占总单位成本的三分之一。虽然随着增材制造经济的增长，每公斤增材制造聚合物的成本预计会下降，但考虑到成本对增材制造用户的重要性，增材制造材料供应商仍在不断探索降低增材制造材料生产成本的各种方法。其中一种方法是降低原材料的初始成本，从而降低增材制造材料的最终成本。一些研究正在探索将废弃物或回收材料转化为长丝来实现这一目标，而波兰初创公司AlphaPowders则正在开发一种能够将廉价的合成热塑性粉末转化为增材制造级粉末的设备。德国航空航天中心（DLR）的复合材料结构与自适应系统研究所致力于通过制造更经济的生产设备来降低连续纤维聚合物复合材料的成本。另一种方法是利用增材设计技术，例如生成式设计和晶格结构，来减少材料消耗，使其低于传统制造方式。虽然这不会改变每公斤材料的基本成本，但确实有助于降低每个零件的总体材料成本。.
其次，材料短缺是增材制造用户面临的另一个难题。根据捷普公司2021年的一项调查，三分之一的增材制造用户认为3D打印所需材料的匮乏是一项关键挑战。雪上加霜的是，终端应用领域最抢手的高性能聚合物往往价格昂贵。即便如此，3D打印公司仍在不断推出新材料以应对这一挑战，这些新材料通常针对特定的高性能应用领域。例如，Desktop Metal和PrintFoam等公司已经开发出用于3D打印的“真实”泡沫材料，旨在改进目前3D打印中常用的“数字”泡沫。数字泡沫并非使用真正的泡沫材料，而是通过打印开孔晶格结构来模拟泡沫。另一个例子是Fortify（与Rogers Corporation合作）和Nanoe等公司开发用于射频应用的介电材料。其他面向高要求应用领域进入市场的材料包括室温固化聚氨酯（例如 Chromatic 3D Materials 和 PPG Industries 开发的材料）以及粘性光敏树脂（例如 Cubicure、BCN3D（与 Arkema 合作）和 Quantica 开发的材料）。即便如此，高性能 3D 打印材料的产品组合要达到注塑成型或挤出成型材料的水平，还有很长的路要走。.
总体而言，IDTechEx 认为这两个问题在未来十年内对十七个 AM 聚合物材料细分市场的发展起着重要作用；值得观察的是，还会出现哪些其他挑战，成为主要的影响因素。.
作者： Sona Dadhania，IDTechEx 技术分析师，
