兼顾弹性和韧性！新型3D打印材料问世：有望制成修复心脏缺损的“心脏创可贴”【附3D打印材料技术赛道观察图谱】_新浪财经

瞻观前沿

美国科罗拉多大学博尔德分校领导的团队与宾夕法尼亚大学研究人员合作，研发出一种新的3D打印材料。这种材料既有足够的弹性以承受心脏的持续跳动，又具有足够的韧性以承受关节的挤压负荷。它易于塑形以适应患者独特的需求，并能轻松黏附在湿润的组织上。最新发表在《科学》杂志上的这一突破性成果，为新一代生物材料的开发铺平了道路。

近年来，水凝胶材料已成为制造人造组织、器官和植入物的热门材料。但传统3D打印水凝胶在拉伸时容易断裂，在压力下容易破裂，或因太硬而无法在组织周围成形。

如何使3D打印水凝胶材料兼具强度和弹性？研究人员从蠕虫的复杂相互缠绕中获得了灵感。新打印方法被称为“CLEAR”，其工作原理是将长分子缠绕在3D打印材料中，就像那些相互缠绕在一起的蠕虫一样，从而可以生产出既坚固又柔韧的材料。

当在实验室中拉伸这些材料并测试其能承载的重量时，研究人员发现这些材料的韧性远远超过了用标准3D打印方法打印出来的材料。更令人欣喜的是，它们还能贴合并黏附在动物组织和器官上。

研究人员设想，未来这种3D打印材料有望制成修复心脏缺损的“心脏创可贴”，也可用于向器官或软骨组织递送再生药物以抑制椎间盘突出，甚至可用于缝合伤口以避免传统针线和缝合方式带来的组织损伤。

图片来源：美国科罗拉多大学博尔德分校

技术价值观察

我国3D打印材料行业上游主要为基础材料开采、冶炼、加工企业，包括有色金属冶炼、橡胶加工、塑料加工等;中游为3D打印材料加工制造企业，分为金属材料、非金属材料和复合材料三大板块;下游应用包括医疗健康、航空航天、建筑材料以及汽车等领域。

美国研究员团队研发出新型3D打印材料，它解决了传统3D打印水凝胶的易断、易破、难成形问题。因此，从3D打印材料产业链上看，该技术处于产业链的上游环节。

宏观市场观察

——美国为全球3D打印第一大区域市场

作为3D打印行业息息相关的产业，3D打印材料行业的区域分布依托3D打印行业的分布。具体来看，2021年，全球3D打印行业发展以美国为先，拥有全球40.4%的市场。

——我国3D打印材料行业发展历程

3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，材料技术是3D打印技术的核心，直接影响着3D打印的发展进程。3D打印材料的发展随着3D打印技术发展，不断实现创新突破，从最开始的高分子材料逐渐向多元化、高性能、智能化等方向发展突破。历经21世纪初期的快速发展，目前我国3D打印材料行业正迈入高质量发展阶段。

——国内部分3D打印材料企业技术水平可比肩国际龙头

依据铂力特招股说明书，其生产的钛合金粉末相关技术指标与德国TLS的钛合金粉末基本相当。反映国内3D打印材料金属材料已经达到出口标准，在国内国际均具有竞争力。

依据华曙高科招股说明书(申报稿)，其生产的高分子粉末与同行业可比上市公司同类产品对比，热变形温度、拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量等关键性能指标相近，处于国际先进水平，断裂伸长率优于同类产品，达到国际领先水平。

整体来看，我国3D打印材料发展迅速，国内外产品在特定领域如钛合金粉末和高分子粉末等，达到一致水平，甚至国内企业拥有领先优势。

——中国3D打印材料细分市场

国内的3D打印材料细分市场结构大致与全球结构相仿，依据Wohler's Associates数据，2022年非金属3D打印材料占比超过80%，其中应用最广泛的为聚合物材料，占3D打印材料市场的比重高达59%。

——中国3D打印材料市场规模

3D打印材料行业是3D打印产业的重要基础，根据CCID数据，2021年中国3D打印产业规模达到261.5亿元。初步统计2023年超过340亿元，3D打印材料占3D打印产业总规模的总比重在20%-30%之间，初步测算2023年中国3D打印材料行业市场规模超过80亿元。

——中国3D打印材料企业竞争格局

目前国内主要3D打印材料上市企业对于业务的统计口径不一，多数大型企业尚未有针对3D打印材料业务的统计口径披露，故整合与3D打印材料业务相关的上市企业，按照披露口径材料业务或3D打印材料业务(如有)2022年营收进行统计，楚江新材、圣泉集团等企业营收规模位于行业领先地位。

注：因财报披露口径不一，故楚江新材等大型金属、塑料等材料生产企业的数据偏大。

——中国3D打印材料行业发展趋势

随着我国国产化推进加快，标准化体系建设逐渐完善，未来我国3D打印材料行业趋势如下：

中国3D打印材料技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与3D打印材料关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和西北地区，并且以广东省、陕西省为重点发展区域，未来布局3D打印材料技术及其他效果技术的发展路径，极大可能性在于华南、西北地区优先导入，其中可重点关注广东省广州市天河区、广东省深圳市龙华区、陕西省西安市雁塔区所处3D打印材料的相关企业，以及该地方对于3D打印材料的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国3D打印材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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