2025年增材制造的喷射技术：释放精度、速度和市场扩展。探索喷射如何在未来五年塑造3D打印的未来。
- 执行摘要：关键发现与市场亮点
- 增材制造中的喷射技术简介
- 市场规模和增长预测（2025-2030）：CAGR、收入和销量预测
- 竞争环境：领先企业、创业公司和战略联盟
- 技术进步：打印头创新、材料与工艺优化
- 应用分析：航空航天、医疗保健、汽车、电子产品等
- 区域市场趋势：北美、欧洲、亚太及新兴市场
- 驱动因素与挑战：市场催化剂、障碍与监管因素
- 喷射增材制造的投资与融资趋势
- 未来展望：颠覆性趋势、新进入者和市场机会（2025-2030）
- 结论与战略建议
- 来源与参考文献
执行摘要：关键发现与市场亮点
增材制造（AM）的喷射技术持续获得动力，作为一种多功能且高精度的方法，在多个行业中生产复杂零件。在2025年，市场的特点是打印头设计、材料兼容性和工艺自动化的快速进步，推动了采用和创新。基于喷射的增材制造工艺，如材料喷射和粘合剂喷射，因其能够提供细致的特征分辨率、多材料能力和高产量而越来越受青睐，使其适用于航空航天、医疗保健、汽车和消费品等领域的应用。
关键发现指出，领先制造商正在大量投资于研究和开发，以扩展可打印材料的范围，包括金属、陶瓷和先进聚合物。像Stratasys有限公司和HP公司等公司已推出新的喷射平台，提供更快的速度、更高的精度和可扩展性，以满足原型制作和最终用途零件生产的不断增长的需求。此外，人工智能和机器学习的整合正在增强喷射系统的工艺控制和质量保证，减少废物和运营成本。
市场也在见证技术提供商与最终用户之间的合作增加，以开发特定应用的解决方案。例如，GE增材制造和voxeljet AG与航空航天和汽车领域的合作伙伴紧密合作，定制喷射工艺，以满足轻量化、高性能部件的需求。监管机构和行业组织，如ASTM国际，正在积极制定标准，以确保基于喷射的增材制造的可靠性和重复性，进一步支持市场增长。
总体来说，喷射技术领域在2025年将迎来强劲扩张，受益于技术突破、材料组合的扩大以及增材制造在批量生产中的日益接受。竞争环境代表了既有企业和创新创业公司的交融，促进了一个动态环境，预计将在未来几年加速喷射技术的采用。
增材制造中的喷射技术简介
增材制造（AM）中的喷射技术代表了一类通过逐层选择性地沉积材料液滴来构建三维物体的工艺。与基于挤出的或粉末床熔融的方式不同，喷射技术利用打印头——类似于喷墨打印机中使用的打印头——精确控制构建材料的放置，这些材料可以包括光聚合物、金属、陶瓷或甚至生物物质。这种方法使得能够创造高度细致和复杂几何形状，通常可以在单次构建中使用多种材料或颜色。
最显著的基于喷射的增材制造工艺包括材料喷射（MJ）、粘合剂喷射（BJ）和纳米颗粒喷射（NPJ）。在材料喷射中，光聚合物的液滴被沉积并用紫外线光固化，从而实现光滑的表面光洁度和细致的特征分辨率。而粘合剂喷射则涉及向粉末床选择性地沉积液体粘合剂，随后固化和烧结形成最终部件。纳米颗粒喷射使用金属或陶瓷的纳米颗粒悬浮液，进行喷射后再通过后处理步骤进行合并。
喷射技术因其多功能性和精确性而受到重视。它们广泛应用于牙科、珠宝、航空航天和原型制作等行业，在这些领域，高精度以及结合材料的能力至关重要。例如，Stratasys有限公司和3D Systems, Inc.开发了先进的材料喷射平台，能够生产具有复杂细节的多材料全彩部件。同样，voxeljet AG和ExOne公司（现为Desktop Metal的一部分）是工业应用中粘合剂喷射系统的领导者。
截至2025年，持续的研发正在扩展喷射技术的能力，包括打印头设计、材料配方和工艺控制的改进。这些进展正在推动原型制作和最终用途零件生产中的更广泛采用，使喷射技术在增材制造不断发展的格局中具有重要地位。
市场规模和增长预测（2025–2030）：CAGR、收入和销量预测
增材制造中喷射技术的市场在2025年至2030年期间预计将迎来显著扩张，这得益于材料科学的进步、各行业的普遍采用以及对高精度、多材料3D打印的日益需求。喷射技术，包括材料喷射和粘合剂喷射工艺，因其能够制作复杂几何形状、细致细节和光滑表面而备受青睐，适用于如航空航天、汽车、医疗保健和消费品等领域。
根据行业预测，全球喷射技术在增材制造市场预计在预测期内实现约18%–22%的年复合增长率（CAGR）。这种强劲增长得益于基于喷射的3D打印机在原型制作和最终用途部件生产中的日益整合，以及打印头设计和兼容材料的持续创新。预计到2030年，由该领域产生的收入将超过25亿美元，较2025年估计的10亿美元增长，反映出喷射系统单元销售的上升和墨水、粘合剂和特殊粉末等耗材市场的扩展。
销量预测显示，全球部署的基于喷射的增材制造系统数量将稳步增加。到2030年，喷射3D打印机的年出货量预计将超过10,000台，值得注意的是，向工业规模安装和多材料能力的显著转变。亚太地区预计将展现出最快的增长，得益于制造业投资和支持先进制造技术的政府倡议。北美和欧洲将继续占据重要市场份额，受益于成熟企业和持续的研究开发活动。
关键行业领导者如Stratasys有限公司、HP公司和voxeljet AG预计将通过持续创新和战略合作保持其主导地位。此外，新市场参与者的加入以及应用领域的扩展——如牙科、珠宝和电子产品——将进一步推动市场增长。随着技术的成熟，速度、分辨率和材料多样性的改善可能会加速采纳，巩固喷射技术在增材制造未来中的角色。
竞争环境：领先企业、创业公司和战略联盟
2025年增材制造中的喷射技术竞争环境的特点是既有行业领导者、创新创业公司和越来越多的战略联盟的动态结合。主要参与者如Stratasys有限公司和3D Systems Corporation继续主导市场，利用其广泛的专利组合、全球分销网络和强大的研发能力。这些公司已扩展其喷射技术产品，专注于多材料打印、更高的分辨率和更高的产量，以满足航空航天、医疗保健和汽车等行业的不断变化的需求。
创业公司在推动喷射技术的边界方面发挥了关键作用。像XJet有限公司这样公司推出了新的方法，如纳米颗粒喷射，使得能够生产高度精细的陶瓷和金属部件。其他新兴公司则专注于特定的应用，如生物打印和电子产品，通常针对大型竞争者忽视的小众市场。这些创业公司通常与研究机构和工业合作伙伴合作，加速创新和商业化。
战略联盟和合作关系正日益影响该领域的竞争动态。打印机制造商、材料供应商和最终用户之间的合作已成为常态，旨在优化材料配方、提高打印质量并扩展可打印材料的范围。例如，HP公司已与化工公司和工业制造商建立联盟，以增强其多喷头熔融平台，扩展其应用范围和材料兼容性。同样，GE增材制造与航空航天和医疗设备公司合作，共同开发针对特定行业需求的喷射解决方案。
传统制造巨头和电子公司也加入了这一竞争领域，投资喷射技术以多样化其投资组合并捕捉新的市场机会。这种资本和专业知识的流入正在加速创新的步伐，并推动整合，因为更大的公司收购有前景的创业公司，以获取专有技术和专业人才。
总体而言，增材制造中的喷射技术领域竞争激烈，快速的技术进步，以及一个促进渐进式改进和颠覆性突破的合作生态系统。
技术进步：打印头创新、材料与工艺优化
增材制造（AM）中的喷射技术近年来经历了显著进步，尤其是在打印头设计、材料开发和工艺优化方面。这些创新推动了分辨率、速度和材料多样性的改善，使基于喷射的增材制造在原型制作和最终用途零件生产中变得越来越可行。
打印头的创新是这些进展的核心。现代打印头现在采用更高的喷嘴密度、改进的驱动机制和增强的热管理，能够实现更精细的液滴控制和更高的产量。例如，Xaar plc和Stratasys有限公司最新的压电打印头提供了多材料喷射能力，并支持更广泛的粘度范围，能够沉积功能材料，如导电墨水、陶瓷和光聚合物。这些改进还降低了维护需求并延长了打印头的使用寿命，从而有助于降低运营成本。
材料开发与硬件创新步伐相当。新型光聚合物、UV固化树脂和纳米颗粒悬浮液的引入扩展了喷射技术的应用范围。DSM和Evonik Industries AG等公司开发了具有更好机械性能、生物相容性和热稳定性的先进配方。通过复杂的打印头架构支持的多材料喷射，使得能够在单次构建过程中创建具有渐变特性的部件、嵌入式电子元件或复杂颜色模式。
工艺优化是另一个快速发展的领域。先进的软件算法现在管理液滴放置、固化策略和来自原位传感器的实时反馈。这些系统由3D Systems, Inc.等公司开发，使得适应性逐层控制成为可能，减少缺陷并提高零件的准确性。机器学习技术越来越多地被整合进来，以预测和补偿工艺偏差，进一步提高可靠性和可重复性。
综合来看，这些技术进步正在把喷射技术定位为高精度、多材料增材制造的领先解决方案。随着对新材料和更智能的过程控制的持续研究，预计基于喷射的增材制造将在2025年及以后的多个行业中发挥关键作用，从医疗到电子和航空航天等领域。
应用分析：航空航天、医疗保健、汽车、电子产品等
增材制造（AM）中的喷射技术迅速发展，使得能够以液滴方式精确沉积材料，逐层构建复杂几何形状。其多功能性导致其在多个行业的采用，每个行业都利用喷射的独特优势进行特定应用。
- 航空航天：航空航天行业利用喷射技术进行轻量组件、复杂管道乃至功能部件的原型制作。对高性能聚合物和金属的处理能力以精细的分辨率支持制造具有复杂内部结构的部件，减少重量，同时保持强度。像波音公司和空客公司等公司已经探索基于喷射的增材制造，用于工具和最终用途部件，旨在简化供应链并加速设计迭代。
- 医疗保健：在医疗领域，喷射技术在制造患者特定的植入物、牙科修复体和解剖模型方面发挥了重要作用。其高精度和处理生物相容性材料的能力使得其适合用于定制医疗设备。像Stratasys有限公司等组织开发了多材料喷射系统，允许创建具有不同机械特性的模型，帮助外科规划和教育。
- 汽车：汽车行业受益于喷射技术在快速原型制作、工具制造以及小批量或定制组件的生产。该技术的速度和材料多样性使汽车制造商如宝马集团能够快速迭代设计并生产用于测试的功能原型，以及奢侈品或概念车的最终用途部件。
- 电子产品：基于喷射的增材制造在电子行业越来越多地用于制造印刷电路板（PCB）、天线和微流体设备。导电墨水和介电材料的精确沉积使得能够创建复杂的微型电子组件。像Nano Dimension有限公司专注于电子产品的喷射技术，能够实现电子设备的快速原型制作和按需制造。
- 其他应用：除了这些领域，喷射技术还广泛应用于时尚、建筑和消费品等行业，这些行业重视定制和精细设计。能够在单次构建过程中结合多种材料和颜色，为创新和功能性产品开发开辟了新途径。
随着喷射技术的不断成熟，其应用基础预计将进一步拓展，这得益于打印头设计、材料科学和工艺控制的持续进步。
区域市场趋势：北美、欧洲、亚太及新兴市场
针对增材制造（AM）中的喷射技术的区域市场趋势反映了北美、欧洲、亚太和新兴市场之间在采用、创新和投资方面的不同程度。每个区域都表现出塑造基于喷射的AM解决方案轨迹的独特驱动因素和挑战。
北美仍然是增材制造领域喷射技术的全球领导者，由于强大的研发活动、技术提供商的强大存在以及航空航天、汽车和医疗保健领域的重大投资而得到推动。特别是美国，受益于主要参与者如Stratasys有限公司和3D Systems, Inc.的存在，它们继续推进材料喷射和粘合剂喷射平台。该地区对高价值、高精度应用和快速原型制作的关注维持了需求，同时支持先进制造的政府倡议进一步加速市场增长。
欧洲在增材制造中以工业化和可持续性为重点。德国、英国和法国等国处于前沿，voxeljet AG和Renishaw plc等公司在粘合剂喷射和多材料喷射方面推动了创新。欧盟的监管框架和对数字制造的资助促进了一个合作生态系统，鼓励喷射技术在汽车、航空航天和医疗设备等行业的采用。该地区对环保材料和工艺效率的关注也在塑造基于喷射的增材制造的演变。
亚太正经历快速增长，得益于中国、日本、韩国和印度的制造基地扩张。该地区的竞争优势在于成本有效的生产、政府激励措施及对数字制造基础设施的不断投资。像DM3D Technology和Mimaki工程有限公司等公司正在增强喷射技术的可及性和多功能性。增材制造在消费电子、医疗和教育等行业的采用尤其强劲，越来越多的关注集中在本地化供应链和开发本土增材制造能力上。
新兴市场在拉丁美洲、中东和非洲正在逐渐接受喷射技术，主要通过与全球增材制造商的合作和技术转让倡议。由于基础设施有限和初始成本高，当前的采用率相对较低，但在医疗保健和建筑等行业的日益认知和试点项目预计将推动未来增长。
驱动因素与挑战：市场催化剂、障碍与监管因素
喷射技术，作为增材制造（AM）的一部分，因其能够精确沉积材料液滴，从而实现高分辨率和多材料3D打印而受到关注。有多个因素推动喷射技术在增材制造中的采用。首先，对航空航天、医疗保健和电子等行业中复杂定制组件的需求不断上升，因为喷射允许制作复杂几何形状和细致特征。该技术与广泛材料（包括光聚合物、金属和陶瓷）的兼容性进一步拓宽了其应用范围。此外，打印头设计和材料配方的进步正在提高产量和可靠性，使得喷射在原型制作和小批量生产中更加具有吸引力。
另一个重要驱动因素是对数字制造和工业4.0整合的推动。喷射技术的数字工作流使快速设计迭代和按需生产成为可能，符合灵活、去中心化制造的目标。诸如Stratasys有限公司和3D Systems, Inc.等公司正在投资研发，以增强喷射平台，专注于速度、精度和材料多样性。
然而，诸多挑战抑制了市场的增长。材料限制仍然是一个问题，并非所有工程级材料都适合喷射工艺。打印头堵塞、液滴一致性和后处理要求都会影响零件质量与生产效率。成本也是一个障碍，设备的高初始投资和使用专有材料及维护的持续费用使得其门槛较高。此外，与传统制造方法相比，喷射技术在规模化生产方面仍然有限。
监管因素在医疗设备和航空航天等领域也起着关键作用，这些领域对零件的认证和可追溯性至关重要。像美国联邦航空局（FAA）和美国食品药品监督管理局（FDA）等组织正在为增材制造制定指南，但不断变化的监管环境可能为制造商带来不确定性。ASTM国际等机构的标准化努力正在帮助建立最佳实践，但喷射技术的广泛采用将依赖于材料认证、工艺验证和合规框架的持续进展。
喷射增材制造的投资与融资趋势
喷射技术在增材制造（AM）中的投资与融资趋势随着行业的成熟和多样化而显著演变。在过去几年中，风险投资、企业投资和政府资助越来越多地针对喷射增材制造的初创公司和成熟企业，这反映了对该技术在工业规模应用潜力的信心。值得注意的是，关注点已从早期阶段的研究和原型制作转向商业化、规模化和整合进最终用途制造。
行业领导者如Stratasys有限公司和HP公司持续大量投资于其基于喷射的增材制造平台的开发和扩展，包括材料喷射和粘合剂喷射系统。这些投资通常用于提高打印速度、材料多样性和零件质量，并扩展软件生态系统以支持数字制造工作流。战略收购和合作关系也发挥了作用，较大公司收购创新的初创公司，加速技术采纳并扩大其知识产权组合。
风险投资资金已流入专注于新型喷射工艺的初创公司，如多材料和高速粘合剂喷射。例如，voxeljet AG和ExOne公司（现为Desktop Metal, Inc.的一部分）吸引了显著的投资，以扩大生产能力并进入新市场，特别是在汽车、航空航天和医疗保健领域。这些投资通常伴随着与工业合作伙伴的合作，以在实际制造环境中验证和推广喷射增材制造。
政府资助和公私合作在优先考虑先进制造的地区也发挥了重要作用。像国家标准技术研究院（NIST）和欧盟的地平线计划等组织的倡议提供了资助和研究资金，以加速喷射增材制造的创新，专注于过程可靠性、标准化和人才发展。
展望2025年，投资环境预计将保持强劲，特别关注可持续材料、数字供应链以及人工智能在工艺优化中的整合。随着喷射增材制造技术在高体积和高价值应用中继续展现价值，私人和公共资本预计将推动进一步进展，并在各行业中更广泛地采用。
未来展望：颠覆性趋势、新进入者和市场机会（2025-2030）
2025年至2030年间，增材制造（AM）中喷射技术的未来展望以快速创新、颠覆性趋势和新参与者的加入为特征，这些都将重新塑造竞争格局。基于喷射的增材制造工艺，如材料喷射和粘合剂喷射，预计将受益于打印头设计、多材料能力和工艺自动化的进展。这些改进将使得能够实现更高的分辨率、更快的构建速度，及制造复杂的功能梯度部件，拓展技术在航空航天、医疗保健和电子等行业的应用。
最显著的颠覆性趋势是人工智能（AI）和机器学习的整合进喷射系统。这些技术将实时优化打印参数，减少材料浪费并改善零件质量。此外，新可喷射材料的发展，包括高性能聚合物、陶瓷和金属合金，将开启以往喷射技术无法进入的应用领域。像Stratasys有限公司和HP公司已经在大力投资扩展其材料组合并优化喷射平台以应对这些新兴需求。
预计2025-2030年期间，新的市场参与者，特别是来自喷墨打印和材料科学等相邻领域的初创公司和成熟企业将进入市场。这些进入者可能会推出新颖的打印头架构、可扩展的生产系统和创新的商业模式，例如按需制造和分布式生产网络。这种创新的涌入将加剧竞争并降低成本，使得基于喷射的增材制造更易于小型和中型企业接受。
市场机会将在需要高定制化和短交付周期的行业中尤为突出。例如，医疗设备行业预计将利用喷射技术进行患者特定的植入物和手术导向，而电子行业将在打印多材料、多层组件的能力上受益。技术提供商、材料供应商和最终用户之间的合作关系——比如GE增材制造推进的合作——将对加速喷射增材制造解决方案的采纳至关重要。
总体而言，在增材制造中，接下来的五年将是喷射技术的变革时期，颠覆性趋势和新进入者创造了一个动态的市场格局，并在各行业中解锁重要机会。
结论与战略建议
喷射技术已成为增材制造（AM）领域的关键方法，提供材料多样性、精度和可扩展性的独特优势。到2025年，打印头设计、墨水配方和工艺控制的进步显著扩展了基于喷射的增材制造的应用范围，从快速原型制作到航空航天、医疗保健和电子产品等行业的最终用途部件生产。能够沉积多种材料并实现高分辨率特征使得喷射技术成为复杂、多功能组件的关键支持者。
尽管具有这些优势，但仍然存在挑战。材料兼容性，特别是对于高性能聚合物和金属，仍在限制更广泛的应用。打印头的可靠性和维护以及后处理的需求也构成了操作障碍。然而，技术提供商和最终用户之间的持续研究和合作正在稳步解决这些问题。例如，与像Stratasys有限公司和HP公司等组织的合作，导致了更强大的喷射系统和更广泛的材料组合的开发。
战略上，寻求利用喷射技术的公司应关注以下建议：
- 投资于材料开发：与材料供应商和研究机构合作，以扩展可打印材料的范围，特别是具有功能性或高性能特性的材料。
- 增强工艺自动化：整合先进的监控和控制系统，以提高打印质量、减少停机时间并实现实时缺陷检测。
- 促进行业合作：与像3D Systems, Inc.这样的AM领导者和ASTM国际等标准组织合作，加速技术的采用，并确保遵守不断变化的行业标准。
- 目标高价值应用：优先考虑喷射技术独特能力（如多材料沉积和细致特征分辨率）能够提供明确竞争优势的行业，包括医疗设备、电子产品和定制消费品。
总之，喷射技术在增材制造中有望继续增长和创新。通过解决当前的局限性并在关键领域战略投资，相关利益方可以解锁新机会并推动第二波增材制造的采用。
来源与参考文献
- Stratasys有限公司
- GE增材制造
- voxeljet AG
- ASTM国际
- 3D Systems, Inc.
- ExOne公司
- XJet有限公司
- Xaar plc
- DSM
- Evonik Industries AG
- 波音公司
- 空客公司
- Nano Dimension有限公司
- Renishaw plc
- Mimaki工程有限公司
- Desktop Metal, Inc.
- 国家标准技术研究院（NIST）
