Kínai 3D Nyomtatási Ipari Jelentés 2022-ben

3D nyomtatási kutatási jelentés

Alapvető összefoglaló:

A 3D nyomtatás eltér a hagyományos anyagcsökkentő gyártástól. Digitális sztereó szkenneléssel és a modell réteges feldolgozásával, a nyomtatóhoz hasonló digitális gyártóberendezések segítségével az anyagok folyamatos egymásra helyezésével kialakul a szükséges tömör modell. A 3D nyomtatás nagymértékben megtakarítja a gyártási költségeket és javítja a hatékonyságot bizonyos alkalmazási területeken.

A 2D-ben nyomtatott B2C-vel összehasonlítva a 3D nyomtatás jelenleg a B2B módra összpontosít, és tovább bővíti a B2C testreszabott és diverzifikált fogyasztói piacát.

A 3D nyomtatott fém és kompozit anyagok a hagyományos anyagokhoz képest kiváló mechanikai tulajdonságaik (merevség, ütésállóság, hordozhatóság stb.) és mechanikai tulajdonságaik miatt a jövő fejlesztési irányvonalává váltak. Az előállítási költségek és az anyagok teljesítménye továbbra is a 3D-s nyomtatás fájdalmas pontja.

Jelenleg a kínai 3D nyomtatóberendezések főként a szinterelésre/ragasztásra (SLS, SLM) és a nem fémes olvadék-extrudálásra (FDM) összpontosítanak. A berendezések teljesítménye és az alkalmazás időszerűsége a fő probléma.

Az innovatív technológiai és anyagi áttörések, valamint a kompozit tehetségek képzése a 3D-nyomtatási ipar spirális fejlődésének kulcstényezőivé válnak.

3D nyomtatás -- a hagyományos technológia innovációja

Az „anyagcsökkentéstől” az „anyag-kiegészítésig” a 3D nyomtatás a hagyományos technológia továbbfejlesztése és innovációja

A 3D nyomtatás (3DP) egyfajta gyors prototípus-készítési technológia, más néven additív gyártás. Ez egy olyan technológia, amely fémporból vagy műanyagból és egyéb ragasztóanyagokból állít elő tárgyakat rétegenkénti nyomtatásra digitális modellfájlok alapján. A hagyományos anyagcsökkentő gyártástól eltérően a 3D nyomtatás folyamatosan egymásra helyezi az anyagokat, hogy a digitális sztereó szkenneléssel és a modell réteges feldolgozásával és a nyomtatóhoz hasonló digitális gyártóberendezéssel kialakítsák a kívánt szilárd modellt. A hagyományos technológiákkal szemben a 3D nyomtatás nyilvánvaló előnyökkel rendelkezik a költségkontroll, a személyre szabott gyártás, a gyártás kiszámíthatósága, valamint a kis- és közepes méretű kötegelt gyártás anyagfelhasználása terén.

3D-nyomtatási iparági irányelvek rendezése

A politikát gyorsan bevezették és erőteljesen támogatták, elősegítve a „Made in China Intelligently” átalakulását.

Jelenleg a politika a 3D nyomtatási anyagokra, a technológiai fejlesztésekre és a szabványos konstrukcióra összpontosít. 2015-ben a kínai 3D nyomtatóipar nagy sebességű fejlesztési lehetőséget nyitott a „Made in China” irányítása alatt. Számos irányelv, például a „Made in China 2025” írta le az additív feldolgozóipar fejlődési útját. Az Államtanács által 2016-ban kiadott 13. Ötéves Nemzeti Stratégiai Fejlődő Iparági Fejlesztési Terv az iparosodás landolását jelentette. A 3D nyomtatás kínai fejlesztése óta az iparág támogatási politikája gyorsan fejlődött. Az átfogó stratégiától, az alkalmazási területektől, a kulcsfontosságú technológiáktól a vállalati szabványokig, a szakpolitikai iránymutatásokat folyamatosan finomítják az ipar fejlődésének előmozdítása érdekében.

3D nyomtatás üzleti modellje

2D nyomtatás kontra 3D nyomtatás

A 2D nyomtató üzleti modellje viszonylag egyszerű, és a nyomtatógyártók főként fogyóeszközökre támaszkodnak a nyereség érdekében. A 3D nyomtatás lehetséges üzleti modelljei öt szinten léteznek – gyártási oldalon (3D nyomtatógyártás), anyagoldalon, formavégen, kiskereskedelmi oldalon és mintaoldalon (K+F). A 2D-ben nyomtatott B2C-vel összehasonlítva a 3D nyomtatás jelenleg a B2B módra összpontosít, és tovább bővíti a B2C testreszabott és diverzifikált fogyasztói piacát.

A 3D nyomtatóipar fejlesztési folyamata és inflexiós pontja

Gyors átalakítás a gyártási folyamatból a digitális áramlásba

A csúcskategóriás gyártástechnológia iránymutatójaként a 3D nyomtatást nagyra értékeli az ipar. Az ország megfelelő politikákat adott ki, objektíven és tudományosan megtervezte az elrendezést, vezette a technológia ésszerű fejlesztését, és számos tudományos kutatóintézetet és egyetemet hozott létre a technológiai kutatás és fejlesztés számára. Jelenleg a 3D-nyomtatási ipar gyorsan átalakul a gyártási folyamatból a digitális áramlásba, és a digitális gazdaság a különböző országok gazdasági fejlődésének új növekedési pontja lett. A digitális technológia ipari digitalizáció és gyártás által képviselt mély integrációja a kulcsfontosságú hajtóerő és stratégiai választás az ipari alapok korszerűsítésének, az ipari lánc korszerűsítésének és egy új fejlesztési minta kialakításának elősegítésére.

K+F szakasz – a tudományos K+F elősegíti a 3D nyomtatás fejlesztését

Az alapszabadalmak lejárnak, hogy ösztönözzék a piac vitalitását

2009 előtt a 3D nyomtatásra vonatkozó szabadalmi bejelentések száma egyszámjegyű maradt. 2009 és 2015 között számos vezető ipari 3D nyomtatási szabadalom lejárt. A 3D nyomtatási alaptechnológia megjelenésével csökkentették az ipari hozzáférési küszöböt és a költségeket, élénkült a piac vitalitása, és előmozdították az iparosítási folyamatot. Az FDM szabadalom 2009-es lejárta után elősegítette a 3D nyomtatók fejlesztését Kínában. A szabadalom elrendezése a megbízhatóság javítására és a költségek csökkentésére összpontosított; 2012 után az egyetemek és kutatóintézetek kutatásban való aktív részvételével, valamint a 3D-nyomtató cégek alapszabadalmainak alapos elrendezésével a 3D nyomtatási szabadalmi engedélyek száma robbanásszerűen megnőtt; 2014 volt a szabadalmak lejáratának csúcs éve, az SLS és az SLM alaptechnológiai szabadalmak pedig egymás után jártak le, elősegítve a fém 3D nyomtatás kereskedelmi forgalomba hozatalát. 2021-ben a kínai 3D-nyomtatási szabadalmi engedély főként a gyártóeszközökre és az orvostudományra fog összpontosítani, míg a fogyasztói szintű területek, például a ruházati és élelmiszer-tudomány kevés lesz.

Az iparosítás szakasza - 3D A nyomtatás folyamatosan az iparosítás felé törekszik

Több vállalati elrendezésű 3D nyomtató berendezések/anyagiparosítás

Az elmúlt években a 3D nyomtatás egyre népszerűbb. 2021-ben Kínában 34, külföldön pedig 108 finanszírozási eset lesz, ami jelentős növekedést jelent 2019-hez képest. A kínai 3D nyomtatófej-vállalkozások gyorsan tervezik a 3D nyomtatás iparosítását, és sok vállalkozás magas éves termelési kapacitással rendelkezik/ 3D nyomtató berendezések és anyagok éves értékesítési volumene.

Jelenleg a hazai ipari 3D nyomtató berendezéseket és anyagokat elsősorban Kínába szállítják, míg a fogyasztói 3D nyomtató berendezéseket főleg külföldön értékesítik. A 3D iparági szakértők véleménye szerint ennek az az oka, hogy a hazai alapanyagok viszonylag olcsók, a 3D nyomtató berendezések feldolgozási költsége alacsony, a hazai fogyasztói szintű ellátási lánc pedig viszonylag teljes, amely már képes kielégíteni a napi szükségleteket, mint pl. A 3D nyomtatás használata nincs teljesen kiemelve, és a tengerentúli országoknak 3D nyomtatásra van szükségük az ellátási lánc egyszerűsítése érdekében.

A 3D nyomtatás jövőbeli fejlesztési formája

A 3D nyomtatás a diszkrét gyártási mód felé fejlődik

Mivel a fogyasztás korszerűsítése elősegíti a technológiai fejlődést, a verseny a 3D nyomtatás piacán a jövőben szétszórtabb lesz. Ipari szinten ki tudja elégíteni a magas, kifinomult és kifinomult igényeket, míg fogyasztói szinten diszkrétebben elégíti ki az egyes fogyasztók igényeit, sőt inkább olyan termékekre alkalmazható, amelyekért a vásárlók hajlandóbbak fizetni. egy prémium. Jelenleg a cégek és magánszemélyek előszeretettel készítenek 3D nyomtatási platformokon keresztül megrendeléseket, míg néhány vállalkozás saját 3D nyomtatási központot is hoz létre. A jövőben a 3D nyomtatási platform 3D nyomtatófarmmá fejlődik tovább. A felhőhöz kapcsolódó többgépes fürtök hatékony kezelésével több száz 3D nyomtató vezérelhető egyszerű kezelési utasításokkal, ami nagymértékben javítja az időhatékonyságot, megtakarítja a munkaerőköltséget, és személyre szabott kötegelt gyártást valósít meg.

3D nyomdaipari lánc

A 3D-nyomtatási ipari lánc feljebb lévő része a nyersanyagok, az alapvető hardver és a kiegészítő operációs rendszerek szállítója.

A Midstream főként 3D nyomtató berendezéseket és kapcsolódó szolgáltatásokat gyárt.

A downstream főleg a 3D nyomtatási szolgáltatási objektumokra vonatkozik. A 3D nyomtatást elsősorban a repülőgépiparban, az autóiparban és más területeken használják, elsősorban ipari alkalmazásokhoz.

A kínai 3D nyomtatóipar versenymintája

A 3D nyomtatással foglalkozó vállalkozások a fejlődés felfelé ívelő szakaszában vannak, és az iparági verseny viszonylag gyenge

A vonatkozó kínai politikák által vezérelve (például a Fejlesztési Cselekvési Terv előírja, hogy 2020-ra az adalékanyag-gyártó ipar 30 százalékkal nő, az alaptechnológia pedig összhangban lesz a külföldi szinttel), és a szakpolitikák irányításával a A vállalati oldal, a K+F oldal és a tőke oldal együtt fejlődik, hogy előmozdítsa a 3D-nyomtatási ipart, hogy megfeleljen a fellendülésnek. A China Additive Manufacturing Industry Alliance statisztikái szerint a kínai adalékanyag-gyártó vállalkozások bevétele 2021-ben 26,5 milliárd jüan lesz, az elmúlt négy év átlagos növekedési üteme körülbelül 30 százalék, ami körülbelül 10 százalékkal haladja meg a globális átlagot.

2021-ben 22 tőzsdén jegyzett vállalat foglalkozik adalékanyag-gyártással Kínában. Az erősebbek a Platinum, Xianlin 3D, Huashu High Tech stb.

A kínai 3D nyomtatás regionális jellemzői a következők: Peking Tianjin Hebei átveszi a vezetést az országban, a Jangce-delta pedig előzetesen kialakította a teljes 3D nyomdaipari láncfejlesztési formát kedvező gazdasági fejlődési előnyei és elhelyezkedési feltételei miatt; Kína középső régiója a kutatás-fejlesztésre összpontosít, és Shaanxi és Hubei központja az ipari termesztés fontos területe. A Pearl River Delta a 3D nyomtatási alkalmazási szolgáltatások hegyvidéke, főként Kantonban, Sencsenben és más helyeken terjesztik.

3D nyomtatási munkafolyamat

A 3D nyomtatás műveleti folyamata általában három lépésre oszlik. Nyomtatás előtt először számítógépekre és speciális szoftverekre kell támaszkodni a rendszerben szükséges termékek modelljének felépítéséhez, majd az előkészítő munka javítása optimalizálás és beállítás, hierarchikus szeletelés, útvonaltervezés és egyéb műveletek révén. A nyomtatási folyamat során 3D nyomtató berendezéseket használnak az anyagok rétegenkénti egymásra halmozására a tervezett modellnek és útnak megfelelően a késztermékek előállításához. Nyomtatás után a késztermékeket szükség szerint felületkezelést követően tényleges ellenőrzés céljából használatba kell venni.

A korai szoftverek modellezése nagyon fontos, és ehhez olyan multidiszciplináris tehetségek szükségesek, akik jártasak a szoftvermodellezési technológiában és az anyagokban, hogy részt vegyenek az ellenőrzésben. A modellépítés döntő szerepet játszik abban, hogy a termék megfelel-e az előírt szabványoknak. A nyomdaberendezések elsősorban a termékek gyártásáért és fröccsöntéséért felelősek, a technológia és az anyagok egymáshoz illesztésével jó átfogó teljesítményű fizikai tárgyakat készítenek.

Upstream: a 3D nyomtatószoftver-technológia jelentősége

Szoftver technológia - kilenc rétegből álló platform, a talaj felhalmozódásától kezdve

Legyen szó 3D-s adatmodell-gyűjtésről, 3D-s adatmodell-feldolgozásról vagy 3D-s nyomtatóvezérlésről, a 3D szoftvertechnológia nélkülözhetetlen. A szoftverrendszer integrálja a szkennelés és szeletelés, a gyártás és a hibadiagnosztika, a hőmérséklet-térvezérlés, a távfelügyelet, a digitális szkennelés vezérlése, az adatvisszacsatolás és az integrált vezérlés funkcióit, hogy a finomított termékek megfeleljenek az igényeknek; Javítsa az adatok előkészítésének hatékonyságát, optimalizálja a nyomtatási minőséget és javítsa a termék finomítását.

Upstream: a 3D nyomtatási anyagok jelenlegi használata

Kína anyagpiacát továbbra is a nemfémes típusok uralják; Anyagkutatás és fejlesztés a kompaundálás felé

A 3D nyomtatási technológia térnyerése és fejlődése elválaszthatatlan a 3D nyomtatási anyagok fejlődésétől. Sokféle 3D nyomtatási technológia létezik, mint például az SLS, az SLA és az FDM. Mindegyik nyomtatási technológia különböző anyagokat használ, például az SLM-technológiában általánosan használt fémanyagokat, az SLA-ban általánosan használt fényérzékeny gyantát és az FDM-hez alkalmas műszaki műanyagokat.

Jelenleg még mindig a nemfémek alkotják a Kínában használt anyagok fő részét, és 6:4-es mintát alkotnak a fém anyagokkal. Ugyanakkor az is kiderült, hogy Kína anyagtechnológiai innovációja felgyorsul. Jelenleg a vonatkozó szabadalmi bejelentések száma eléri a 3079-et 2021-ben, ami az első helyen áll az Egyesült Államokkal szemben. A szabadalmi tartalomból látható, hogy a különböző kompozit anyagok, lebomló anyagok és jobb teljesítményű fémanyagok állnak a jelenlegi kutatás-fejlesztés fókuszában.

Upstream: fejlesztési korlátok és anyagok megoldásai

Az előállítási költségek és az anyagok felhasználási teljesítménye a fő fájdalompontok az upstreamben

Midstream: 3D nyomtató berendezések piaci állapota és jellemzői

Jelenleg a kínai 3D nyomtatóberendezések főként SLS-ből, SLM-ből és nem fém FDM-ből állnak, az előbbi kettő körülbelül 32 százalékát, az FDM pedig körülbelül 15 százalékát teszi ki, ami az ipari, illetve az asztali szintnek felel meg.

A hazai és külföldi gyártók üzleti modellje, technológiai útja eltérő. A külföldi vállalkozások alaptechnológiái átfogóan a fém- és nemfémes ágazatokat fedik le, széleskörű alkalmazási körrel. A hazai vállalkozások alaptechnológiája erősen specializált, például a Platinum berendezéseinek több mint 70 százalékát a repülőgépgyártásban használják.

A 3D nyomtató berendezések fő fájdalompontjai

A középső 3D nyomtatóberendezések problémái főként szórványosak

A 3D nyomtató berendezések még mindig a technológia folyamatos működésének szakaszában vannak, javítva a berendezések használatának érettségét és finomítását. A problémák szétszórtan jelentkeznek, például magas a hibaarány a berendezés működése során, az elakadt adagolórendszer működése és az alacsony nyomtatási pontosság. Jelenleg a tudományos kutatás és a vállalati gyakorlat területén párhuzamosan zajlanak a kutatási és fejlesztési kísérletek, hogy közösen segítsék elő a berendezések működésének optimalizálását.