制造技术增长趋势：CNC、3D打印与铸造的采用现状与预测

CNC加工、增材制造和铸造技术的创新，为企业、专业消费者和普通消费者提供了前所未有的设计选择。然而，面对市场上琳琅满目的技术，问题依然存在：它们在增长方面表现如何？哪些行业最突出地采用这些技术？

本文将回顾2019年CNC加工、3D打印和真空铸造的增长趋势，并展望未来预测。

CNC加工

采用与使用统计

根据Technavio自动化研究首席分析师Raghav Bharadwaj Shivaswamy表示："机床应用分为三大重要产品细分市场，即金属切削机床、金属成形机床和其他附件。2016年，金属切削机床细分市场在美国市场占据主导地位，市场份额约51%，主要得益于工业金属切削应用的更高需求。"

汽车、航空航天和金属加工公司是自动化减材加工技术的最主要用户。其他重要行业包括建筑、电力和能源。美国是汽车工具的单一最大市场，预计将因人口规模、政府激励和消费基础等因素进一步增长。

Technavio工业自动化市场研究分析师在报告中强调的顶级加工技术(CNC和激光)供应商包括大连机床、DMG MORI、哈斯自动化、JTEKT和小松。CNC机床被用于铣削、钻削、攻丝和镗削等多种用途。

虽然亚太地区目前使用CNC控制器最多，但欧洲市场预计将因技术进步和投资而大幅增长。全球主要参与者包括博世力士乐(德国)、DMG MORI(日本)、Fagor Automation(美国)、发那科(日本)、哈斯自动化(美国)、Hurco(美国)、三菱电机(日本)、大隈(日本)、西门子(德国)。

增长与预测

CNC控制器市场2016年估值28.6亿美元，预计2017-2023年复合年增长率(CAGR)为3.8%，某些估计预期期末将达到37亿美元。根据"Markets and Markets"，制造业工业自动化采用增加、降低运营成本能力、终端用户行业对大规模生产需求上升是推动CNC市场增长的关键因素。

更具体而言，预计期间三轴CNC机床将占据最高市场份额。随着三轴机床在行业内使用率最高，五轴机床也在崛起，预计从现在到2023年将增长。

汽车行业极可能保持CNC使用主导地位。创新、快速生产需求和更好质量是推动其前进的主要因素，不仅体现在汽车生产，也延伸至国防和航空航天行业。

另一估计显示2021年将增长4%。这很有趣，因为市场历史显示许多人认为加工行业早已见顶。根据Gardner Business Intelligence报告："美国机床行业以机床订单(USMTO)衡量，2014年9月峰值增长7.4%，此后经历低谷，2016年7月单量下降19.4%"。

3D打印

打印机制造商与采用者

就打印机制造商而言，2018年前的主要变化是向高价系统转移。主要细分增长是生产5000美元以上打印机的公司数量，企业从135家增至177家。相对而言，生产低于此价位机器的公司数量减少，但整体市场在纯收入和投资方面呈上升轨迹。

值得注意的是，由于逐年采用率增加，难以精确追踪哪些行业在使用3D打印。但航空航天和国防绝对是最突出的用户。到2018年，64%的航空航天国防公司在生产中使用3D打印，领跑调查中的所有其他行业。

就用例而言，有不少近期进展显示技术前景健康。今年4月，惠普庆祝其多喷嘴融合技术一年内打印第1000万个零件。惠普与戴姆勒卡车北美、Fast Radius、Linear AMS和美国海军陆战队等多个行业合作。

Nano Dimension自有研究显示，在电子行业，3D打印多层PCB和柔性电子是最热门用途。另一发现显示，该行业应用3D打印的主要兴趣在于加速产品开发和促进创新。

医疗行业已采用3D打印一段时间。据《哈佛商业评论》(2015)称，美国助听器行业在500天内转向99%增材制造。同样，牙科3D打印仍是最突出的医疗用途之一，ClearCaps等公司利用其大批量生产牙齿矫正器。

使用情况与材料

据Sculpteo统计，2017年55%的公司预测可能在3D打印服务和解决方案上增加支出。一年后，Sculpteo发现2018年70%的公司增加了3D打印投资，而2017年仅49%。总体而言，投资水平持续上升是技术健康的良好信号。这些投资用于公司内3D打印的多种可能功能。

2017年，据Sculpteo公司调查，3D打印主要用于加速产品开发(28%)、提供定制产品(16%)和提高生产灵活性(13%)。

2018年标志着聚合物粉末床熔融材料销售额最高。该技术价值达约4亿美元区间。虽然塑料仍是最常用打印材料，但增长率直到2017年才停滞，随后工业级聚合物突然增长。同样，金属材料全年增长41%。

增长与预测

到2020年，全球3D打印市场预计总计158亿美元(所有增材制造产品和服务)。Wohler报告预期收入预测将攀升至2022年239亿美元、2024年356亿美元。总体而言，未来几年行业前景更亮，年增长率高于40%。

另一个有趣数据是自称"3D打印优先"并将技术作为主要生产模式的公司数量。此类公司从2017年15%跃升至2018年22%。同年，Sculpteo调查显示36%公司使用金属打印，较前次计算的28%上升。

在所有3D打印技术中，粉末床熔融预计将持有最大份额至2024年。航空航天、汽车、医疗和工程行业最常用直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔化(EBM)、选择性热烧结(SHS)、选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)开发功能零件。

压铸

制造商与采用者

技术核心制造商包括Alcoa、Walbro、Consolidated Metco、Dynacast、Gibbs压铸、Bodine Aluminum、Ryobi、中国铝业、Martinrea Honsel德国、Endurance Technologies和Alcast Technologies。

压铸市场在汽车行业规模相当大。其主要兴趣在于生产高耐久性压铸件。工业机械和管道制造商也越来越多采用压铸，近几年航空航天国防行业也在增长。另一近期趋势是农业和医疗设备中更高强度铝部件的应用增加。

铝是铸造技术中应用最广泛的金属。全球铝铸件市场2018年估值471亿美元，预计2019-2025年CAGR为9.1%。汽车制造和亚太地区建筑业需求激增推动了市场增长。另一个有前景且快速增长的终端铝零件细分市场是工业领域。截至2025年该细分市场增长主要归因于印度、巴西等传统农业国家的现代化。

2018年压铸工艺占市场收入约53.0%，因其高产量生产而普及。高压压铸(HPDC)占压力铸造工艺的71.0%，可在各行业实现更高生产率。

增长与预测

2017年全球压铸市场估值628.7亿美元，预计2023年将达到938.7亿美元。预测期(2018-2023)内市场复合年增长率将超6.93%。亚太地区是全球最大压铸市场，2017年占全球份额超58%。亚太镁合金压铸市场因终端用户偏好降低生产成本，将迎来进一步增长。成熟企业在技术、可靠性和质量方面构成巨大挑战，导致中小企业与成熟企业间签署并购协议。

压铸行业两大主要市场是汽车行业(第一)和房屋行业(第二)。两者是铸造行业整体健康度的良好晴雨表。2016年轻型车销量达1755万辆，连续又是好年份，尽管有猜测可能不及2017年。全球约60.0%铸件产品流向汽车行业。

近期北美市场汽车领域压铸技术使用激增，归因于EPA车辆燃油效率法规。这可能导致意外增长。根据新要求，制造商寻求制造更轻车辆，从而增加压铸使用。EPA逐步提高标准：2016年达到35.5 mpg，2025年达到54.5 mpg。欧洲2019-2025年价值CAGR预计达7.1%，特别是德国、法国、意大利和俄罗斯。

注塑成型

制造商与采用者

金属注塑成型技术已被汽车航天、消费品和医疗器械制造商采用，某些研究认为这推动了该领域随时间增长。考虑到智能手机等电子产品需求，预计将进一步增长，因为闪电接口、手机滑盖和光纤部件等由MIM机器生产。

塑料方面，注塑成型主要采用者也是汽车和医疗，其次是建筑、医疗和包装行业。许多行业如汽车正用塑料替代钢材以减轻重量，导致生产偏好从前者向后者转移。

注塑成型核心参与者包括Dynacast、GKN、Britt Manufacturing、Dean Group International、Cypress Industries、Sintex、CMG Technologies、Indo-MIM、Real Technik AG和ATW Companies。塑料方面主要公司有BASF、陶氏化学、杜邦和HTI Plastics。

企业采用注塑成型因其处理时间更快、消除二次操作、成品公差更好。也允许企业最小化精加工和后处理操作。此外，与各种其他制造方法相比也具成本效益。

医疗行业也在托架、药物输送装置、关节置换设备和各种植入物中使用注塑成型。

材料

塑料方面，近期市场价格波动可能影响增长。苯、乙烯、丙烯、苯乙烯等原材料价格波动，且因处置环境担忧受到关注。这使未来市场充满不确定性。但这也推动企业近年投资各类可降解替代材料。

亚太地区在两类注塑成型中均领先。塑料模塑占37%市场份额，可能因包装、手机和消费品。北美成为第二大消费市场，预计CAGR 10%。欧洲是另一主要注塑塑料市场，总需求预计2025年达452.9亿美元。

增长与预测

全球注塑塑料市场规模2018年估值3256.9亿美元，预测期内CAGR 5.7%扩张。同样，全球金属注塑成型(MIM)市场2015年估值21亿美元，预计2016-2025年CAGR 11.9%增长。

巴西、中国、印度、墨西哥、俄罗斯和南非产品支出增加将助推增长。塑料和金属领域，对轻量化和小型汽车零件需求增加推动MIM技术机会。汽车发动机和电子系统高强度部件同样如此。

光学透明度、生物相容性和成本效益生产方法预计将推动医疗行业需求。健康医疗领域预计CAGR超6.3%，2025年净值达404.9亿美元。

本文数据主要来源：Wohler报告、Sculpteo、Grand View Research、Technavio、路透社、北美压铸协会和Mordor Intelligence。