2025年熔融石英增材制造：通过下一代3D打印技术转变高精度应用。探索市场增长、突破和塑造未来的战略机遇。
- 执行摘要：2025年的关键趋势和市场驱动因素
- 市场规模和增长预测（2025-2029）：年均增长率和收入预测
- 技术格局：熔融石英3D打印的创新
- 主要参与者和战略举措（例如，glassomer.com，lithoz.com）
- 应用：从半导体到航空航天和光学
- 供应链和原材料动态
- 监管环境和行业标准（例如，asme.org）
- 竞争分析：区分因素和进入壁垒
- 投资、并购和合作活动
- 未来展望：颠覆性趋势和长期机会
- 来源与参考文献
执行摘要：2025年的关键趋势和市场驱动因素
熔融石英增材制造（AM）正快速崛起为先进陶瓷领域的一项变革性技术，其驱动力来自航空航天、半导体、光学和能源等行业对高性能组件的需求。到2025年，该领域的特点是工艺可靠性、材料质量和工业采用方面的显著进展，关键趋势和市场驱动因素正在塑造未来几年的轨迹。
一个主要趋势是专为熔融石英量身定制的粘合剂喷射和立体光刻工艺的成熟。这些方法能够生产复杂、高纯度的石英零件，具备极好的热稳定性和低热膨胀性，这些特性对于半导体光刻、精密光学和高温应用至关重要。像Lithoz GmbH和ExOne（现为Desktop Metal一部分）等公司已经开发出专有的熔融石英3D打印技术，专注于可扩展性、重复性和与现有制造工作流的整合。
另一个关键驱动因素是半导体和光子行业对微型化和定制化组件的日益需求。熔融石英的光学清晰度和化学耐受性使其在光掩模、晶圆处理和微流体设备中不可或缺。利用增材制造快速原型和生产复杂几何形状的能力正在加速产品开发周期并促进新设备架构的形成。CeramTec和康宁公司在先进石英材料的投资以及对增材技术的探索，以补充传统制造方法，是值得注意的。
可持续性和供应链弹性也对采用产生了影响。与传统减法方法相比，熔融石英的增材制造减少了材料浪费和能耗，与行业整体的绿色生产目标相一致。此外，实现本地化制造并减少对全球供应链的依赖在防务和航空航天等关键行业受到越来越多的重视。
展望未来，熔融石英增材制造的前景良好。持续的研发预计将进一步改善零件密度、表面质量和可扩展性，设备制造商、材料供应商和最终用户之间的合作将推动创新。传统陶瓷和玻璃公司与专业初创企业的加入，可能加速商业化并扩大应用领域。随着工艺标准和资格协议的成熟，预计将在规范行业中广泛采用熔融石英增材制造，从而使其成为下一代高性能系统的关键推动力。
市场规模和增长预测（2025–2029）：年均增长率和收入预测
熔融石英增材制造（AM）市场在2025到2029年间有望实现显著扩张，驱动力来自航空航天、半导体、光学和先进研究领域对高性能组件日益增长的需求。熔融石英以其卓越的热稳定性、低热膨胀和光学清晰度而闻名，正越来越多地被应用于难以或无法通过传统制造方法达到的复杂几何形状。
关键行业玩家正在扩大他们的增材制造能力以满足这一需求。科勒斯特克（CoorsTek）作为工程陶瓷的全球领导者，已投资于先进的熔融石英AM工艺，以供应半导体和光子应用的精密零件。同样，Momentive正在利用其高纯度熔融石英的专业知识为电子和航空航天行业开发AM原料和组件。3D Systems和Stratasys也在扩大其产品组合，以包括适合熔融石英的打印机和材料，目标是工业和研究客户。
虽然熔融石英AM的确切市场规模数据尚未普遍发布，但行业共识和公司披露的数据显示，到2029年，预计年均增长率（CAGR）在18%到25%之间。这一增长得益于在高价值应用（如定制光学、微流体设备和半导体制造用的耐热组件）中迅速采用增材制造。预计全球熔融石英AM市场的收入将在2029年超过2.5亿美元，而2025年估计为9000万至1.1亿美元，因为越来越多的制造商从原型开发转向全面生产。
推动这一加速增长的因素有多方面。电子设备的持续微型化和对更高效半导体制造的需求，正在推动对复杂、高纯度熔融石英零件的需求。此外，航空航天行业对轻质、热稳定组件的需求也在进一步促进采用。像科勒斯特克和Momentive这样的公司正积极与OEM合作，开发针对这些需求的下一代AM解决方案。
展望未来，市场前景依然非常乐观。预计打印技术、材料配方和后处理技术的持续进步将降低成本并扩大可行应用的范围。随着越来越多的最终用户认识到熔融石英AM的好处——例如设计自由、缩短交货时间和优越的材料性能——该行业将有望在本世纪末实现持续的两位数增长。
技术格局：熔融石英3D打印的创新
熔融石英增材制造（AM）正迅速发展，推动其在光学、航空航天和半导体行业中对高性能组件的需求。到2025年，技术格局的特点是新型打印工艺、材料创新的融合以及工业应用的规模化。熔融石英以其卓越的热稳定性、化学耐受性和光学透明度而闻名，但由于其高熔点和粘度，给AM带来了独特的挑战。然而，最近的突破正在推动复杂、高纯度玻璃零件的前所未有的精确制造。
最显著的技术进展之一是专为熔融石英量身定制的基于光刻的陶瓷制造（LCM）和立体光刻（SLA）工艺。像Lithoz GmbH这样的公司已经开创了LCM技术，利用光敏石英浆料来生产具有精细分辨率的复杂几何形状。它们的系统现在被应用于光学和微流体组件的小批量生产和原型制作。同样，CeramTec和3D Systems也在探索基于SLA的方法，利用UV固化的石英悬浮液制造具有高尺寸精度的透明玻璃部件。
直接墨水书写（DIW）和粘合剂喷射技术也在获得关注。ExOne（现在为Desktop Metal的一部分）已经证明了石英粉末的粘合剂喷射，随后通过烧结实现致密且功能性强的玻璃组件。这种方法特别适合生产较大的零件，并为工业应用提供可扩展性。与此同时，Nanoscribe正在推进双光子聚合技术以制造微型熔融石英结构，从而使具有亚微米特征的光子和生物医学设备的制造成为可能。
材料创新是另一个关键驱动因素。高负载、低粘度的石英悬浮液和优化的烧结协议的开发，提高了打印零件的光学清晰度和机械强度。公司还专注于减少残余孔隙率和最小化后处理过程中的收缩，这对于高性能应用至关重要。
展望未来，熔融石英AM的前景乐观。行业参与者正在投资扩展生产能力并自动化后处理步骤。预计在过程可靠性方面结合现场监测和质量保证工具，将进一步增强工艺可靠性。随着技术的成熟，预计在需要定制、高纯度玻璃组件的领域，如光子学、医疗设备和先进传感器，采纳将变得更加广泛。未来几年，设备制造商、材料供应商和最终用户之间的进一步合作将可能解锁新的应用，并推动成本降低，巩固熔融石英AM作为一种变革性制造解决方案的地位。
主要参与者和战略举措（例如，glassomer.com，lithoz.com）
熔融石英增材制造（AM）领域正在快速发展，几家开创性公司正在推动技术进步和市场接受度。到2025年，该领域的特点是成熟的AM技术提供商与专业初创企业的结合，各自为解决高纯度石英玻璃3D打印的挑战贡献独特的工艺和材料。
最突出的一家公司是Glassomer GmbH，这是一家德国公司，开发了一种使用纳米复合材料进行熔融石英3D打印的专有工艺。他们的技术能够生产具有光学级透明度和出色热稳定性复杂、高分辨率的玻璃组件。Glassomer在2024–2025年的战略举措包括扩大生产能力和与光学、微流体和半导体行业的合作。该公司的研究机构和工业合作伙伴的合作旨在加速玻璃3D打印在高价值应用中的采用。
另一位关键创新者是Lithoz GmbH，这是一家以陶瓷3D打印专业而闻名的奥地利公司。Lithoz将其LCM（基于光刻的陶瓷制造）技术扩展到熔融石英，使其能够高精度地制造复杂的玻璃结构。到2025年，Lithoz将专注于提高生产效率和规模，以目标医疗设备、航空航天和电子等领域。该公司的持续研发工作旨在改善材料性能和工艺可靠性，将Lithoz定位为工业规模熔融石英AM的领导者。
在美国，康宁公司作为专业玻璃的全球领导者，正在探索增材制造在先进玻璃应用中的潜力。尽管康宁的主要焦点依然是传统玻璃制造，但该公司已经表示出希望利用AM进行原型制作和定制组件，特别是在光学和电信领域。预计在数字制造方面的战略投资与AM技术提供商的合作将塑造康宁在熔融石英AM领域的角色。
其他值得注意的公司包括Admatec Europe BV，提供使用DLP（数字光处理）技术的陶瓷和玻璃3D打印解决方案，以及Nanoscribe GmbH & Co. KG，专注于高分辨率微加工，包括用于光子学和生命科学的熔融石英微结构。这些公司正在积极扩大其产品组合，并形成合作关系，以应对微光学、MEMS和生物医学设备日益增长的需求。
展望未来，这些主要参与者的战略举措——涵盖工艺优化、材料创新到跨行业合作——预计将加速熔融石英增材制造的商业化。随着技术的成熟，预计增加的投资和标准化努力将推动在高科技行业中的更广泛应用，持续到2025年及以后。
应用：从半导体到航空航天和光学
熔融石英增材制造（AM）的应用范围正在迅速扩展，驱动力来自该材料卓越的热、光学和化学性能。在2025年及未来几年，该技术预计将在半导体、航空航天和光学等行业产生显著影响，这些行业中的传统制造方法往往难以满足熔融石英组件的复杂性和纯度要求。
在半导体行业，超纯、复杂形状组件的需求正在加大，这与设备几何形状的缩小和工艺环境的日益严苛密切相关。熔融石英的低热膨胀和高化学耐受性使其成为光掩模基材、晶圆载体和光刻所用的精密光学设备的理想选择。增材制造能够生产复杂几何形状和内部通道，这在传统减法方式下无法实现。像康宁公司和赫拉乌斯（Heraeus）这样的公司正在积极开发和提供熔融石英材料和组件，用于半导体制造，同时利用传统和新兴的AM技术。
在航空航天领域，对轻量级、高性能材料的需求正在推动熔融石英AM的采用，这些组件暴露于极端热和机械应力之下。熔融石英的高熔点和抗热冲击能力使其适用于喷嘴、热盾和传感器窗口等应用。增材制造允许快速原型和生产具有复杂冷却通道或网格结构的定制零件，从而减少交货时间和材料浪费。GE航空和NASA都在探索在推进和仪器领域中使用先进陶瓷和玻璃，包括熔融石英，利用AM工艺开启新设计的可能性。
光学行业也在经历变革，因为熔融石英AM使得自由形态透镜、镜子和微光学元件的制造成为可能，这提供了前所未有的设计自由。这在高功率激光系统、医学成像和科学仪器中尤为重要，这里定制几何形状和快速迭代至关重要。像SCHOTT AG和赫拉乌斯这样的公司处于前沿，提供熔融石英产品并投资于AM研究，以满足对定制光学组件日益增长的需求。
展望未来，熔融石英增材制造的前景依然强劲。随着过程可靠性、分辨率和可扩展性的提高，预计在性能和定制至关重要的行业中的采用将加速。材料供应商、设备制造商和最终用户之间的持续合作预计将产生进一步的突破，使熔融石英AM成为下一代应用的关键支持技术。
供应链和原材料动态
熔融石英增材制造（AM）的供应链和原材料动态正在迅速发展，因为随着技术的成熟和对高纯度、复杂石英组件的需求在半导体、光学和航空航天等行业中上升。熔融石英因其出色的热稳定性、低热膨胀性和光学清晰度而受到重视，是这些行业中的关键材料。增材制造方法，特别是粘合剂喷射和基于立体光刻的工艺，使得以前无法实现的复杂几何形状的生产成为可能。
到2025年，熔融石英AM的供应链正处于一个不断扩大的专用粉末和原料供应商、设备制造商和最终用户的网络中。熔融石英原材料市场的主要参与者包括赫拉乌斯，一家全球高纯度石英和熔融石英产品的领导者，以及Momentive，该公司为增材制造提供先进的石英材料。这些公司已投资于改进粉末生产工艺，以实现AM所需的粒度分布、纯度和流动性，确保一致的质量和性能。
在设备方面，像Lithoz和ExOne（现在为Desktop Metal的一部分）等公司已开发出专门针对陶瓷和基于石英的材料的AM系统。例如，Lithoz的LCM（基于光刻的陶瓷制造）技术能够处理熔融石英浆料，制造密集的高精度部件。材料供应商与设备制造商之间的合作对确保兼容性和优化工艺参数至关重要。
供应链弹性正日益受到关注，尤其是考虑到对地理集中、受环境和监管压力影响的高纯度石英砂的依赖。公司正越来越多地寻求多样化其采购方式，并投资于回收和闭环制造，以减轻风险。例如，赫拉乌斯已宣布改善熔融石英生产的可持续性措施，包括节能熔化工艺和减少废物策略。
展望未来，未来几年熔融石英AM供应链的前景是积极的，但仍需要在原材料净化、粉末加工和物流方面进行持续投资。随着半导体和光子行业需求的增长，对高纯度原料的竞争可能会加剧，推动材料采购和AM过程效率方面的创新。原材料生产商、AM系统制造商和最终用户之间的战略合作将是确保稳定的高质量供应链，能支持熔融石英增材制造扩展应用的关键。
监管环境和行业标准（例如，asme.org）
熔融石英增材制造（AM）的监管环境和行业标准正在迅速发展，因为该技术的成熟和在航空航天、半导体和光学等高价值行业的更广泛采用。到2025年，该领域的特点是已建立的一般AM标准与新兴的、特定材料的指南相结合，这些指南解决了熔融石英加工的独特挑战。
美国机械工程师学会（ASME）和ASTM国际组织等机构在制定增材制造工艺的基础标准方面发挥了重要作用，包括术语、测试方法和质量保证协议。尽管大多数现有标准（例如ASTM F42系列）在材料上是中性的或侧重金属和聚合物，但由于陶瓷和玻璃材料（包括熔融石英）的工业相关性日益增强，越来越多的人致力于解决这些问题。
在2024年和2025年，行业财团和标准机构已成立工作组，制定针对玻璃和陶瓷材料增材制造的特定指南。这些努力的推动力来自对在熔融石英的卓越热和光学特性至关重要的应用中实现一致质量、可追溯性和安全性的需求。例如，ASTM国际的F42委员会已开始起草有关增材制造玻璃部件表征的标准，重点关注密度、孔隙率和光学清晰度等方面。
主要制造商和技术提供商，如康宁公司和Lithoz GmbH，正在积极参与这些标准化努力。全球特殊玻璃领军者康宁公司一直与行业组织合作，以确保新标准反映半导体和光子应用的严格要求。Lithoz GmbH，以其陶瓷3D打印系统闻名，正在提供熔融石英AM的工艺控制和后处理方面的技术专长。
监管机构也开始认识到在关键应用中进行监管的必要性。例如，航空航天和国防部门正在与NASA和联邦航空局（FAA）合作，为熔融石英AM组件建立资格认定途径，特别是在透明度、热稳定性和尺寸准确性至关重要的地方。
展望未来，未来几年预计将发布关于熔融石英增材制造的第一套全面标准，涵盖材料规格、工艺验证和在役性能。这一监管成熟对规范行业的更广泛采用以及确保熔融石英AM部件在苛刻环境中的可靠性和安全性至关重要。
竞争分析：区分因素和进入壁垒
到2025年，熔融石英增材制造（AM）的竞争格局由技术差异、知识产权和显著的进入壁垒共同塑造。熔融石英因其出色的热稳定性、光学清晰度和化学耐受性而备受推崇，是一种通过AM处理的难度较大的材料，这限制了能够大规模生产高质量组件的参与者数量。
领先公司之间的重要区分因素包括专有的原料配方、独特的打印工艺和后处理专业知识。例如，Lithoz GmbH开发了一种基于光刻的陶瓷制造（LCM）工艺，能够生产高度致密、复杂的熔融石英零件，且具有精细的特征分辨率。他们的技术拥有强大的专利组合，且该公司与主要工业和研究合作伙伴合作，推进光学、半导体和航空航天的应用。
另一个显著的参与者，ExOne（现为Desktop Metal的一部分），利用粘合剂喷射技术生产基于石英的组件，专注于工业应用的可扩展性和成本效益。他们的做法强调快速原型和生产比光缆聚合方法更大零件的能力。与此同时，3D Systems正在扩大其材料组合，增加先进的基于石英的树脂，针对医疗和电子行业提供高精度、低热膨胀的部件。
该行业的进入壁垒相当高。可打印的熔融石英原料的开发需要深厚的材料科学和化学专长，以及对高纯度原料的获取。打印工艺本身要求精准控制温度、气氛和固化参数，以避免孔隙或开裂等缺陷。此外，后处理（通常涉及高温烧结）增加了复杂性和成本，需要专用设备和专业知识。
知识产权是一个重要的壁垒，领先公司持有材料和工艺创新的专利。新进入者面临双重挑战，即开发不侵权的技术并满足高价值应用所需的严格质量标准。此外，研发、设备和质量保证基础设施所需的资本投资很高，进一步限制了潜在竞争者的数量。
展望未来，预计市场将看到在过程速度、零件大小和材料性能方面的渐进式改善，推动这一领域的持续研发。然而，技术复杂性、监管要求（尤其是航空航天和医疗用途）以及扎根的知识产权地位意味着，竞争格局在未来几年可能仍将集中在少数几家专业公司之间。
投资、并购和合作活动
熔融石英增材制造（AM）行业正在经历投资、并购（M&A）和战略合作活动的显著增长，因为该技术的成熟及其在半导体、光学和航空航天等高价值行业的应用日益明显。到2025年，这一趋势是由对能够生产复杂、高纯度石英组件的先进制造解决方案的需求推动的，这些组件具有优良的热和化学耐受性。
该领域的关键参与者，如Lithoz GmbH，继续吸引投资并形成合作，以扩展其熔融石英3D打印能力。Lithoz以其LCM（基于光刻的陶瓷制造）技术而闻名，已经与领先的玻璃和陶瓷制造商建立了合作关系，以加速熔融石英AM的商业化。在2024年，Lithoz与全球特殊玻璃领军者康宁公司宣布合作，共同开发新型熔融石英应用，面向半导体和光子行业。预计这次合作将产生新产品线和工艺创新，直到2025年及以后。
另一家重要参与者，Exaddon AG，已在其微型增材制造平台上扩展融入熔融石英，重点目标是微电子和MEMS市场。在2025年初，Exaddon获得了由一群欧洲工业投资者主导的B轮融资，表明对熔融石英AM在下一代电子设备中的可扩展性和商业潜力的强烈信心。
在并购方面，随着传统材料公司寻求收购或投资于拥有专有熔融石英技术的增材制造初创公司，该行业的活跃度也有所提高。例如，国际主要玻璃制造商SCHOTT AG在2024年底完成了一家德国熔融石英AM初创公司的少数股权收购，旨在将先进的3D打印技术整合入其高性能玻璃解决方案的产品组合中。这一举措预计将加速SCHOTT进入定制光学和微流体市场。
战略合作关系还在AM硬件提供商与航空航天和国防领域的最终用户之间形成。GE与几家熔融石英AM专家启动了联合开发协议，探索下一代推进系统的轻量、耐高温组件。这些合作预计将在2025年至2026年间产生试点生产线和资格认证程序。
展望未来，熔融石英增材制造的投资和合作活动前景依然强劲。随着该技术克服可扩展性和成本障碍，进一步的整合和跨行业联盟预计将出现，特别是在半导体、光学和航空航天领域，最终用户寻求利用3D打印熔融石英的独特性能以实现先进应用。
未来展望：颠覆性趋势和长期机会
熔融石英增材制造（AM）正处于2025年及随后的重大变革之中，驱动因素包括工艺控制、材料科学的进步，以及航空航天、光学和半导体等领域对高性能组件日益扩大的需求。熔融石英的独特特性——卓越的热稳定性、低热膨胀性和高光学透明度——越来越受到下一代应用的青睐，将这一技术推向颠覆性制造趋势的前沿。
一个关键趋势是专门为熔融石英量身定制的增材工艺的成熟与工业化。像Lithoz GmbH这样的公司已开创了熔融石英的基于光刻的陶瓷制造（LCM），使其能够生产具有优异表面质量的复杂高精度零件。其LCM技术正在被用于光学和微流体元件的小批量生产和原型制作，持续的研发旨在提高产量和零件尺寸。同样，Exentis Group正在推进熔融石英的3D屏幕打印，目标是在成本效率和重复性方面实现工业规模生产。
另一个颠覆性趋势是熔融石英AM与半导体和光子制造的结合。能够制造定制、微型化和高纯度的玻璃结构对于下一代光刻、晶圆处理和光子包装至关重要。康宁公司作为全球特殊玻璃的领军企业，正投资增材制造研究，以补充其传统熔融石英产品，旨在应对对快速原型和定制几何形状在先进电子和光学领域的需求。
材料创新也在加速。公司正在开发新的熔融石英原料——如可打印的浆料、树脂和粉末——以改善可打印性、减少后处理需求并实现多材料集成。这预计将解锁新的设计自由和功能集成，特别是在需要嵌入通道、梯度结构或混合玻璃-陶瓷部件的应用中。
展望未来，熔融石英AM的前景依然强劲。行业分析师和制造商预计，将从早期的原型制作转向最终使用部件的生产，尤其是随着工艺可靠性和可扩展性的提高。数字制造、自动化和先进计量技术的融合将进一步增强质量保证和可追溯性，使熔融石英AM成为关键任务应用的可行解决方案。随着越来越多的OEM和层级供应商投资于此技术，未来几年可能会看到更广泛的采用、新的商业模式（例如按需制造）以及围绕增材玻璃制造的新全球供应链的出现。
来源与参考文献
- Lithoz GmbH
- ExOne
- CeramTec
- 3D Systems
- Stratasys
- Nanoscribe
- Glassomer GmbH
- Lithoz GmbH
- Admatec Europe BV
- Nanoscribe GmbH & Co. KG
- Heraeus
- GE Aerospace
- NASA
- SCHOTT AG
- 美国机械工程师学会
- ASTM国际
- Exaddon AG
- Exentis Group
