復合材料具有輕量化、高強度化、智能化、多功能化、綠色環保等優良特性，是國家鼓勵發展的戰略新興產業，是我國重要戰略性新興產業，對保障航空原材料供應和帶動非航空民用產業發展均具有重要意義。近年來，隨著航空航天等下游產業快速發展，復合材料市場需求持續增長，碳纖維樹脂基復合材料、壓電復合材料等細分領域迅速崛起。其中碳纖維樹脂基復合材料憑借其重量輕、力學性能好、結構設計靈活、性能可調控、來源廣、成本低等優勢，發展快速，成為了復合材料市場快速增長的主要推動力。未來3D打印連續纖維增強樹脂基復合材料的創新開辟了低成本設計和制備的新時代，可作為一種彌合先進材料與新型結構之間差距的關鍵技術。
一、市場規模不斷增長，預計到2026年將達到3050億元
根據觀研報告網發布的《中國???????????復合材料?行業現狀深度研究與投資前景分析報告（2024-2031年）》顯示，復合材料是人們運用先進的材料制備技術將不同性質的材料組分優化組合而成的新材料。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類，其中金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。
資料來源：公開資料，觀研天下整理
近年來，隨著下游行業快速發展，復合材料市場需求快速增長，使得市場規模不斷擴大。到目前，我國已占據了全球主要市場份額，成為了全球最重要的復合材料制品產地之一。數據顯示，2023年我國復合材料市場規模達到約2327億元，較上年增長10.30%。預計到2026年我國復合材料市場規模將達到3050億元。
數據來源：中國復合材料學會，觀研天下整理
二、碳纖維樹脂基復合材料成市場快速增長主要推動力
目前在我國復合材料市場上，玻璃纖維復合材料和碳纖維復合材料由于其綜合性能優異，成為市場主流產品，二者合計約占整個復合材料市場規模的90%，其中玻璃纖維約占84%，碳纖維約占6%。
近年來受益于下游風電市場的爆發性增長以及航空航天、國防軍工市場的亮眼表現，碳纖維樹脂基復合材料市場規模快速增長，成為了復合材料市場快速增長的主要推動力。2023年我國碳纖維復合材料總量為106269噸，產值為1293億元。預計2024年我國碳纖維復合材料總量將達到108394噸，產值將達到1551.60億元。
數據來源：公開數據，觀研天下整理
目前碳纖維復合材料憑借其重量輕、力學性能好、結構設計靈活、性能可調控、來源廣、成本低等優勢，在國防軍事的發展中有著重要地位，且已廣泛應用于各類飛機、無人機、導彈、運載火箭、衛星中。
三、壓電復合材料產業迅速崛起且前景廣闊
近年除了碳纖維樹脂基復合材料發展快速外，受0-3型、1-3型、3-3型等多種類型的生產工藝的推動，以及電子、通信、醫療、航空航天等下游領域的快速發展，國內壓電復合材料產業也發展較為迅猛，市場需求逐年增長，產業規模持續擴大。有數據顯示，2024年中國壓電復合材料市場規模預計將達到320億元，并有望在未來幾年內保持較高的復合增長率。
目前壓電復合材料在換能器、傳感器、機器人等領域，其應用越來越廣泛。在換能器領域，壓電復合材料可以將機械能和電能相互轉換，廣泛應用于超聲清洗、超聲焊接、超聲成像等領域；在傳感器領域，其可以感知外界的壓力、溫度、濕度等物理量，為智能化控制系統提供準確的信息；在機器人領域，壓電復合材料可以用于制造高性能的驅動器和傳感器，提高機器人的性能和智能化水平。
資料來源：公開資料，觀研天下整理
預計隨著上述換能器、傳感器、機器人等產業的發展，壓電復合材料在這些領域的應用將帶來更多的投資需求，投資前景廣闊。眾多投資者紛紛看好這一領域，加大投資力度，推動產業的快速發展。
例如在機器人領域：工業機器人是工業自動化的構成主體，是工業自動化的三大技術之一，與數控加工中心、自動引導車以及自動檢測系統可組成柔性制造系統( FMS )和計算機集成制造系統( CIMS ),實現生產自動化。
工業機器人廣泛應用于制造業的各個領域之中,有力地推動了制造業的發展,是實現智能生產和數字化工廠的通用基礎設施。由于相比數控機床，工業機器人通用性更好，運動能力更強，更易操作和維護，因此也被認為是“更需運動控制的易用型數控機床”。
作為制造業大國，我國對工業機器人的需求十分旺盛。隨著人口紅利的消退和人力成本的持續上升，工業機器人憑借高精確度、高穩定性及低成本等獨特優勢，成為了替代制造業中繁重、乏味或有害環境下體力勞動工作的理想選擇。從汽車、機械加工、電子電氣到食品、物流等多個行業，都能看到工業機器人的廣泛應用。自2013年起，我國已首次超越日本，成為全球第一大的工業機器人市場，并保持這一領先地位至今，已長達11年之久。截至2023年末，我國工業機器人銷量31.6萬臺,同比增長4.29%；產量達到42.95 萬臺，比2015年增長了13倍。
數據來源：公開資料整理，觀研天下整理
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目前國內外眾多企業紛紛涉足該領域，通過技術創新、產品優化和市場拓展來爭奪市場份額。國外知名企業如KYOCERA、TDK CeramTec、Murata等憑借其技術優勢和品牌影響力，在全球市場上占據領先地位。而國內企業如天通股份、召業申凱等也在積極發展壓電復合材料業務，通過不斷提升產品質量和擴大產能來增強市場競爭力。
四、3D 纖維增強聚合物復合材料引領未來科技潮流
與金屬和合金材料相比，連續纖維增強樹脂基復合材料（CFRPC）具有質量輕、比強度和比模量高的特點，廣泛應用于汽車、飛行器和航天領域。例如可以用于先進飛機機身制造，如空客遠程寬體大飛機A350 XWB，其復合材料碳纖維復合材料占機體結構重量的53％，是當今世界上復合材料占比最高的大飛機。
資料來源：3D打印技術參考，觀研天下整理
3D打印連續纖維增強樹脂基復合材料的創新開辟了低成本設計和制備的新時代，可作為一種彌合先進材料與新型結構之間差距的關鍵技術。
3D打印技術也被稱作增材制造技術( Additive Manufacturing，簡稱 AM) ，是各式打印工藝的匯稱。3D 打印是以三維數據模型為基礎，通過工程塑料線材、粉末和樹脂等特定的材料逐層累積形成三維實體的快速成型技術。隨著航空航天、汽車工業、醫療器械、電子行業等領域的高速發展，傳統的材料已經無法滿足當前市場需求，這就催生了復合材料的產生。而將3D打印技術應用于復合材料的制造也越來越受歡迎。根據IDTechEx報告稱，到2030年，復合材料3D打印市場規模將達到17.3億美元。
3D 纖維增強聚合物復合材料作為復合材料領域的一顆新星，未來前景廣闊，備受矚目。盡管不同研究機構的統計和預測有所不同，但各方一致認為該材料具有巨大的發展潛力。在國際市場上，3D Systems Corp.、Arkemasa、Arevo Inc.、BASF SE 和 Cosine Additive Inc. 等廠商占據領先地位。這些企業憑借先進的技術和強大的研發實力，不斷推出創新產品，引領著行業的發展方向。
北美和歐洲作為該材料的重要生產地區，在航空航天與國防、醫療保健、汽車等領域均有廣泛應用。例如在航空航天與國防領域，3D 纖維增強聚合物復合材料的高強度和輕量化特性，使其成為制造高性能飛行器和軍事裝備的理想材料；在醫療保健領域，其可定制性和生物相容性為醫療器械的創新提供了新的可能；在汽車領域，該材料有助于提高汽車的性能和安全性，同時降低油耗和排放。
未來，我國復合材料行業各應用領域的市場規模和增長趨勢值得期待。隨著技術的不斷進步和成本的逐漸降低，3D 纖維增強聚合物復合材料有望在更多領域得到廣泛應用，為全球經濟的發展和科技的進步做出更大的貢獻。
目前市場上的 3D 打印技術的成型方式主要分為黏結劑噴射成型技術(3DP) 、熔融層積成型技術 (FDM) 、光固化成型技術(SLA) 、選區激光燒結技術 (SLS) 、選擇性激光熔融技術(SLM) 以及分層實體制 造技術(LOM) 。
三維打印技術概述
| 黏結劑噴射成型技術(3DP) | 熔融層積成型技術 (FDM) | 光固化成型技術(SLA) | 選區激光燒結技術 (SLS) | 選擇性激光熔融技術(SLM) | 分層實體制 造技術(LOM) | |
| 材料 | 聚合材料、陶瓷與金屬粉末、石膏粉復合材料 | PLA,ABS.PC.PP.石膏及其復合材料 | 光敏樹脂及其聚合材料 | 金屬粉末、陶瓷粉末、熱塑性塑料 | 不銹鋼、鈦合金、鈷鉻合金、鋁 | 紙、塑科膜、陶瓷膜、金屬片材、復合材料片材 |
| 優點 | 過程快; 多種模型色彩感; 價格相對便宜 | 成型件強度與精度較高; 材料環保且價格低廉; 制造成本低 | 表面質量高、較光滑; 可打印復雜形狀,成型速度較快 | 材料廣且利用率高;打印精度高( 0.1-0.2 mm) | 能打印任意復雜形狀; 成型速度高,精度高,質量好; 節約原料 | 精度高，不需要支撐,成本低，成型效率高 |
| 缺點 | 產品機械性能較差;強 度、韌性不夠; 原材料較貴 | 表面較粗糙，需進行后期處理;打印速度較慢 | 材料較脆且價格昂貴,輕微有毒;制作成本高;后處理復雜 | 成型效率不高，加工時間長; 表面質量較粗糙且后處理復雜 | 設備造價高;需要專業的技術;產品表面粗糙，后期處理難度大 | 前、后處理費時費力,原材料有限，工件強度和彈性一般 |
| 應用 | 建筑業、工業設計家居、醫療、雕塑 | 家電、航空航天、醫學、工業設計、文化藝術 | 建筑、工業設計、醫學、藝術動漫 | 航空航天、汽車制造、模具制造、醫療 | 航空航天、汽車制造、模具制造、醫療 | 汽車、電器、航天航空、建筑、醫學 |
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五、航空航天是目前復合材料重要應用領域
復合材料廣泛應用于航空航天、導彈、空間平臺和運載火箭、軌道交通、能源等領域。例如在航空航天領域，復合材料被用于機身和航空渦輪發動機制造。在汽車行業中，復合材料被用于制造車身、發動機罩下的電氣和隔熱部件等；在能源領域，復合材料在風力發電機葉片等方面的應用也日益增多。
復合材料應用領域情
| 應用領域 | 應用情況 |
| 航空航天 | 航空制造業作為國家戰略性產業和現代工業的典范，既是一個國家國防安全的重要基礎，也體現了一個國家的工業發展程度，被譽為現代工業的皇冠，代表了制造業和高新技術的最高水平。復合材料憑借其輕質高強、耐腐蝕、抗疲勞性能好、可設計性強等獨有的優越性能，已開始主導航空制造業的發展。繼中國首個國產大飛機C919首飛后，我國亦在下一代遠程客機C929研發中提出了復合材料用量超過50%的宏偉目標。進入新世紀以來，商用和軍用飛機逐漸實現全機身復合材料替代，F-35閃電II復合材料用量達到35%；由英、德、意、西四國聯合研制的EF-2000歐洲戰斗機復合材料用量超過40%；先進無人機的復合材料用量多已超過80%。除了機身結構，航空發動機作為尖端技術發展與集成的引擎，更是被譽為“現代工業皇冠上的明珠”。由于具有密度小、比強度高和耐高溫等固有特性，復合材料在航空渦輪發動機上應用的范圍越來越廣且比例越來越大，使航空渦輪發動機向“全復合材料發動機”方向發展。 |
| 導彈、空間平臺和運載火箭 | 碳纖維是現代宇航工業的物質基礎，具有不可替代性。CFRP（碳纖維增強基復合材料）被廣泛應用于導彈武器、空間平臺和運載火箭等航天領域。在導彈武器應用方面，CFRP主要用于制造彈體整流罩、復合支架、儀器艙、誘餌艙和發射筒等主次承力結構部件；在空間平臺應用方面，CFRP可確保結構變形小、承載力好、抗輻射、耐老化和空間環境耐受性良好，主要用于制造衛星和空間站的承力筒、蜂窩面板、基板、相機鏡筒和拋物面天線等結構部件；在運載火箭應用方面，CFRP主要用于制造箭體整流罩、儀器艙、殼體、級間段、發動機喉襯和噴管等部件。目前，CFRP在航天器上的應用已日臻成熟，其是實現航天器輕量化、小型化和高性能化不可或缺的關鍵材料。 |
| 軌道交通 | 輕量化是減少列車運行能耗的一項關鍵技術。金屬制造的軌道列車，雖車體強度高，但質量大、能耗高。以C20FICAS不銹鋼地鐵列車為例，其每千米能耗約為3600萬J(即10kWh)，運行15萬km約消耗54萬GJ能量；如質量能減少30%，則可節能8100GJ。復合材料是新一代高速軌道列車車體選材的重點，它不僅可使軌道列車車體輕量化，還可以改進高速運行性能、降低能耗、減輕環境污染、增強安全性。當前，復合材料在軌道車輛領域的應用趨勢：從車箱內飾、車內設備等非承載結構零件向車體、構架等承載構件擴展；從裙板、導流罩等零部件向頂蓋、司機室、整車車體等大型結構發展；以金屬與復合材料混雜結構為主，復合材料的用量大幅提高。 |
| 能源 | 在風力發電機葉片等方面的應用日益增多。 |
資料來源：公開資料，觀研天下整理
目前航空航天是復合材料的重要應用領域之一。隨著飛機輕量化需求的增加，復合材料在機身、機翼、發動機部件等方面的應用日益廣泛。有相關數據顯示，2022年我國航空航天復合材料市場規模達578.76億元，占復合材料市場整體規模比例高達27%。
數據來源：公開數據，觀研天下整理（WW）
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