航空軍用3D打印行業(yè)根據(jù)機(jī)型研制進(jìn)度和批量生產(chǎn)進(jìn)度的推進(jìn)預(yù)計(jì)將進(jìn)入快速成長期。2014年市場需求約為4億元，預(yù)計(jì)2020年市場空間為40億元。粉體材料是金屬3D打印的“糧食”，打印中使用的金屬粉末材料質(zhì)量會直接影響到成品率和產(chǎn)品質(zhì)量，而其中又以航空用鈦合金球形粉末的制造難度最高。

　　根據(jù)3D打印行業(yè)咨詢公司W(wǎng)ohlers Associates的統(tǒng)計(jì)，2013年全球3D打印的銷售總額為30.7億美元，較2012年大幅增長39.3%。Wohlers Associates同時預(yù)測，未來5-10年里全球3D打印市場仍將以20%的速度復(fù)合增長，2021年全球銷售總額接近110億美元。

　　3D打印是未來工業(yè)的重要組成部分，目前仍處于產(chǎn)業(yè)化初期。3D打印已經(jīng)在航天航空的大型金屬結(jié)構(gòu)件、精密零部件直接制造中有大量應(yīng)用，最廣泛應(yīng)用在于航天航空軍工和生物醫(yī)療領(lǐng)域。

　　至2020年航空軍用3D打印規(guī)模預(yù)計(jì)擴(kuò)大至現(xiàn)有10倍

　　以LCD為主的3D打印技術(shù)在飛機(jī)鈦合金大型整體關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件激光快速成形工藝、工程化成套裝備與裝機(jī)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了重大進(jìn)展，在幾個重點(diǎn)型號的軍機(jī)的研制中承擔(dān)了大型鈦合金機(jī)構(gòu)件研制和試制工作，并成功試制出綜合力學(xué)性能達(dá)到和超過鈦合金鍛件的主承力結(jié)構(gòu)件，得到了軍方和中航工業(yè)等相關(guān)單位的高度褒獎和認(rèn)同。2013年王華明教授主持的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項(xiàng)目獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎。

　　激光熔覆沉積技術(shù)近期可預(yù)見比較合理、確定的市場主要集中在幾個已認(rèn)可該技術(shù)并需要該技術(shù)幫助其突破技術(shù)瓶頸的新的軍機(jī)產(chǎn)品市場。先進(jìn)飛行器的制造中，部分形狀復(fù)雜，對力學(xué)性能要求較高的零件用普通的加工方法制造成本高（材料利用效率低）、加工周期長。改用3D打印可以有效降低復(fù)雜零件的制造成本和加工周期，還能有效提高零件的力學(xué)性能。在四代和五代機(jī)的制造中，3D打印航空材料必不可少。其中：幾個重點(diǎn)型號飛機(jī)中涉及的主要零件包括起落架三大構(gòu)件（共18件/架，總重量2640千克）、機(jī)身主起對接框(共8件/架，總重量1000千克)、主承力加強(qiáng)框（4－6件/架，總重量520-780千克）、起落架對接框（1件/架，總重量100千克）等；所有零件單架合計(jì)總重量約為4700千克。

　　預(yù)計(jì)航空軍用3D打印行業(yè)根據(jù)機(jī)型研制進(jìn)度和批量生產(chǎn)進(jìn)度的推進(jìn)，進(jìn)入一個快速成長期。2014年市場需求約為4億元，2020年預(yù)計(jì)市場空間為40億元。

　　金屬粉體材料是3D打印核心 四種生產(chǎn)工藝對比

　　金屬粉末材料的開發(fā)和制造是3D打印的核心。粉體材料是金屬3D打印的“糧食”，打印中使用的金屬粉末材料質(zhì)量會直接影響到成品率和產(chǎn)品質(zhì)量，而航空用鈦合金球形粉末的制造難度最高。航空鈦粉有四個基本要求：粉末粒度細(xì)分布區(qū)間窄；流動性好；球形度高和松裝密度高，只有少數(shù)企業(yè)具有生產(chǎn)3D打印鈦粉的能力。

　　以同步送粉激光熔覆為主要技術(shù)特征的激光立體成形技術(shù)一般選擇粒度小于60目的球形粉末作為原料；以粉末床為主要技術(shù)特征的選區(qū)激光熔化技術(shù)一般選用-200目或-250目的球形粉末作為原料。-250目的球形粉末產(chǎn)率低，因此售價較貴。

　　目前國際上有四種主流工藝來制造金屬粉體材料。國內(nèi)大多采用PREP和VGA法進(jìn)行制造。

　　感應(yīng)等離子霧化法（PA）的產(chǎn)品球形率高、含氧量低、粒度細(xì)且均勻、-250目細(xì)粉產(chǎn)率高（可以到40%以上），盈利性最高，但全球僅有加拿大的雷默工業(yè)的一條自建生產(chǎn)線采用該工藝，其設(shè)備不對外銷售。

　　等離子旋轉(zhuǎn)電極法（PREP）的產(chǎn)品在球形率和含氧量都和PA法類似；但粒度上不如PA細(xì)，并且-250目細(xì)粉的產(chǎn)率較低（國內(nèi)10%-15%，俄羅斯20%-30%），總體盈利性低于PA。與寶鈦股份有合作關(guān)系的寶雞海寶主要采用這種方法進(jìn)行生產(chǎn)。

　　惰性氣體霧化法可以用海綿鈦直接制造，材料成本較低，細(xì)粉率比較高，粒度可以做的和PA一樣，但球形率較低，含氧量較高、會產(chǎn)生空心球體粉末，總體盈利性低于PA。銀邦股份的參股公司飛而康采用該工藝制造。射頻等離子球化法使用鈦粉進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品的粒度較細(xì)，但含氧量較高，容易產(chǎn)生衛(wèi)星球影響球化率。

　　寶鈦股份 與合資各方產(chǎn)業(yè)鏈布局完整

　　2014年5月，寶鈦股份發(fā)布公告，與王華明（北航3D打印團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)人）、寶雞市海寶特種金屬材料有限責(zé)任公司、北京北航先進(jìn)工業(yè)技術(shù)研究院有限公司共同出資1000萬元設(shè)立北京增材制造技術(shù)研究院有限公司。首期投資較少，市場人士表示，認(rèn)為增材研究院前期以進(jìn)行3D打印材料及工藝的研究及探索為主，并有望接到少量軍工訂單。

　　一方面，合資公司的股東方之一的王華明團(tuán)隊(duì)技術(shù)領(lǐng)先。王華明及其團(tuán)隊(duì)是國內(nèi)飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形裝機(jī)應(yīng)用技術(shù)（航材3D打印技術(shù)）的開發(fā)者，該技術(shù)獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎。使用該技術(shù)試制出的零件性能全面超越美國F22和F35零件，且重量大大低于美國零件。另一方面，合資公司的另一股東方寶雞海寶是國內(nèi)3D打印粉末生產(chǎn)商之一，具有10年球形粉末的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。寶雞海寶主要采用等離子旋轉(zhuǎn)電極法進(jìn)行生產(chǎn)，目前年銷量十噸左右，主要供應(yīng)給西北工業(yè)大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)。

　　新成立的北京增材制造技術(shù)研究院的三大股東方各有技術(shù)優(yōu)勢，未來有望形成由寶鈦股份制造鈦合金棒材、海寶將鈦合金棒加工成球形粉末、最后由增材研究院或者王華明團(tuán)隊(duì)持股的其他企業(yè)加工為航空零件。與國內(nèi)其他3D打印企業(yè)相比，寶鈦與合資方的產(chǎn)業(yè)鏈布局完整，商業(yè)模式清晰，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，發(fā)展前景廣闊，將顯著提高在軍工方面的競爭力。

　　銀邦股份 參股航空航天用3D打印公司

　　銀邦股份持股45%的飛而康公司同時具有3D打印粉末和3D打印零件的生產(chǎn)能力。技術(shù)團(tuán)隊(duì)核心吳鑫華教授具有多年3D打印的研究經(jīng)驗(yàn)，特別是在鈦合金球形粉末和航空航天用3D打印零件的制造方面有比較成熟的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。

　　飛而康公司采用惰性氣體霧化法生產(chǎn)3D打印用鈦粉，目前產(chǎn)能在90噸左右，其中細(xì)粉占總產(chǎn)品比例的40%左右，含氧量也有較好的控制。2013年9月，公司獲得龐巴迪宇航公司3.83萬美元的鈦合金粉末制造熱等靜壓工件訂單，工件制造完成后由龐巴迪宇航公司進(jìn)行評估。該訂單標(biāo)志著公司已經(jīng)具有開拓國內(nèi)外市場的能力，一旦通過評估，大規(guī)模訂單預(yù)計(jì)將接踵而來。

　　公司自身已向軍工領(lǐng)域拓展邁出了更堅(jiān)實(shí)一步。2014年7月25日，公司就與兵工研究院簽訂了《低成本某型疊層裝甲鋁合金板材工業(yè)化生產(chǎn)合作合同》，主要就某型疊層裝甲鋁合金板材的試制、生產(chǎn)及推廣應(yīng)用等方面展開合作。9月3日，公司再次發(fā)布公告，與兵工研究院簽訂了《戰(zhàn)略合作協(xié)議書》，為促進(jìn)高性能輕金屬復(fù)合裝甲材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，雙方共同建設(shè)輕金屬復(fù)合裝甲材料的研發(fā)、生產(chǎn)與評價基地。市場普遍認(rèn)為，這是前期雙方在生產(chǎn)合作合同的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化合作，將公司與兵工研究院的合作由某單一產(chǎn)品提升到全方位高性能輕金屬復(fù)合裝甲材料領(lǐng)域。