Hiina 3D-printimise tööstuse aruanne 2022. aastal

3D-printimise uurimisaruanne

Põhiline kokkuvõte:

3D-printimine erineb traditsioonilisest materjali vähendamise tootmisest. Digitaalse stereoskaneerimise ja mudeli kihilise töötlemise abil, printeriga sarnase digitaalse tootmisseadmete abil, kujuneb materjalide pideva superpositsiooniga vajalik tahke mudel. 3D-printimine säästab oluliselt tootmiskulusid ja parandab tõhusust konkreetsetes rakendusvaldkondades.

Võrreldes 2D-printimisega B2C-ga, keskendub 3D-printimine praegu B2B-režiimile ning laiendab veelgi kohandatud ja mitmekesise B2C tarbijaturgu.

3D-prinditud metallist ja komposiitmaterjalidest on saanud tuleviku arengutrend tänu oma parematele mehaanilistele omadustele (jäikus, löögikindlus, teisaldatavus jne) ja mehaanilistele omadustele võrreldes traditsiooniliste materjalidega. Tootmiskulud ja materjalide jõudlus on endiselt 3D-printimise valupunktid ülesvoolu.

Praegu keskenduvad Hiina 3D-printimise seadmed peamiselt paagutamis-/liimimisvormimisele (SLS, SLM) ja mittemetallilisele sulatatud ekstrusioonvormimisele (FDM). Peamised valupunktid on seadmete jõudlus ja rakendamise õigeaegsus.

Uuenduslikud läbimurded tehnoloogias ja materjalides ning komposiittalentide koolitamine saavad 3D-trükitööstuse spiraalse arengu võtmeteguriteks.

3D-printimine -- traditsioonilise tehnoloogia uuendus

Alates "materjali vähendamisest" kuni "materjali lisamiseni" on 3D-printimine traditsioonilise tehnoloogia uuendus ja uuendus

3D-printimine (3DP) on omamoodi kiire prototüüpimise tehnoloogia, mida tuntakse ka kui lisatootmist. See on tehnoloogia, mis kasutab pulbrilist metalli või plasti ja muid kleepuvaid materjale objektide konstrueerimiseks kihthaaval printimiseks digitaalsete mudelifailide põhjal. Erinevalt traditsioonilisest materjali vähendamise tootmisest asetab 3D-printimine pidevalt materjale, et moodustada vajalik tahke mudel digitaalse stereoskannimise ja mudeli ja printeriga sarnase digitaalse tootmisseadmete kihilise töötlemise abil. Võrreldes traditsiooniliste tehnoloogiatega on 3D-printimisel ilmsed eelised kulude kontrolli, isikupärastatud tootmise, tootmise prognoositavuse ning väikese ja keskmise suurusega partiitootmise materjalikasutuse osas.

3D-printimise tööstuse poliitika sorteerimine

See poliitika võeti kasutusele kiiresti ja seda toetati tugevalt, aidates kaasa toote "Made in China Intelligentselt" muutmisele.

Praegu keskendub poliitika 3D-printimise materjalidele, tehnoloogia täiustamisele ja standardehitusele. 2015. aastal avas Hiina 3D-trükitööstus "Made in China" juhendamisel kiire arendusvõimaluse. Mitmed poliitikad, nagu "Made in China 2025", kirjeldasid lisaaineid töötleva tööstuse arenguteed. Riiginõukogu poolt 2016. aastal välja antud 13. viieaastane riiklik strateegiline tärkava tööstuse arengukava tähistas industrialiseerimise maandumist. Alates 3D-printimise arengust Hiinas on tööstuse tugipoliitika kiiresti arenenud. Alates üldisest strateegiast, rakendusvaldkondadest, võtmetehnoloogiatest kuni ettevõtte standarditeni viimistletakse poliitika juhiseid pidevalt, et edendada tööstuse arengut.

3D-printimise ärimudel

2D printimine vs 3D printimine

2D-printeri ärimudel on suhteliselt lihtne ja printeritootjad toetuvad kasumi teenimiseks peamiselt kulumaterjalidele. 3D-printimise võimalikud ärimudelid eksisteerivad viiel tasemel – tootmisots (3D-printeri tootmine), materjaliots, vormiots, jaemüügiots ja prooviots (R&D). Võrreldes 2D-printimisega B2C-ga, keskendub 3D-printimine praegu B2B-režiimile ning laiendab veelgi kohandatud ja mitmekesise B2C tarbijaturgu.

3D-trükitööstuse arendusprotsess ja pöördepunkt

Kiire üleminek tootmisvoost digitaalseks vooguks

Kõrgetasemelise tootmistehnoloogia suunajana on 3D-printimine tööstuses kõrgelt hinnatud. Riik on välja andnud asjakohased poliitikad, objektiivselt ja teaduslikult kavandanud paigutuse, juhtinud tehnoloogia ratsionaalset arengut ning rajanud mitmeid teaduslikke uurimisinstituute ja ülikoole tehnoloogiauuringute ja arendustegevuse jaoks. Praegu on 3D-printimise tööstus kiiresti muutumas tootmisvoost digitaalseks ning digitaalsest majandusest on saanud erinevate riikide majandusarengu uus kasvupunkt. Digitaalse tehnoloogia sügav integreerimine, mida esindab tööstuslik digitaliseerimine ja tootmine, on peamine liikumapanev jõud ja strateegiline valik, et edendada tööstusliku vundamendi ajakohastamist, tööstusahela moderniseerimist ja uue arengumustri loomist.

R&D etapp – teaduslik uurimis- ja arendustegevus soodustab 3D-printimise arengut

Põhipatendid aeguvad, et stimuleerida turu elujõudu

Enne 2009. aastat oli 3D-printimise patenditaotluste arv ühekohaline. Aastatel 2009–2015 aegusid paljud juhtivad tööstuslikud 3D-printimise patendid. 3D-printimise põhitehnoloogia väljalaskmisega alandati tööstuse juurdepääsuläve ja kulusid, ergutati turu elujõudu ja edendati industrialiseerimisprotsessi. Pärast FDM-i patendi kehtivuse lõppemist 2009. aastal edendas see 3D-printerite arendamist Hiinas. Patendi paigutus keskendus töökindluse parandamisele ja kulude vähendamisele; Pärast 2012. aastat on ülikoolide ja uurimisinstituutide aktiivne osalemine teadustöös ning 3D-printimise ettevõtete põhipatentide põhjalik paigutus, 3D-printimise patendilubade arv plahvatuslikult kasvanud; 2014. aasta oli patentide aegumise tippaasta ning SLS-i ja SLM-i põhitehnoloogia patendid aegusid järjest, edendades metalli 3D-printimise kommertsialiseerimist. 2021. aastal keskendub Hiina 3D-printimise patendiluba peamiselt tootmisvahenditele ja arstiteadusele, samas kui tarbijatasemel valdkondi, nagu rõiva- ja toiduteadus, on vähe.

Industrialiseerimise etapp - 3D Printimine püüdleb pidevalt industrialiseerimise poole

Mitme ettevõtte paigutusega 3D-printimisseadmed / materjalide industrialiseerimine

Viimastel aastatel on 3D-printimine muutunud üha populaarsemaks. 2021. aastal toimub Hiinas 34 3D-printimise rahastamise juhtumit ja välismaal 108 rahastamisjuhtumit, mis on märkimisväärne kasv võrreldes 2019. aastaga. Hiina 3D-printimispeade ettevõtted kujundavad kiiresti 3D-printimise industrialiseerimise ja paljudel ettevõtetel on suur aastane tootmisvõimsus/ 3D-printimise seadmete ja materjalide aastane müügimaht.

Praegu tarnitakse kodumaiseid tööstuslikke 3D-printimisseadmeid ja -materjale peamiselt Hiinasse, tarbijatele mõeldud 3D-printimise seadmeid müüakse peamiselt välismaale. 3D-tööstuse ekspertide hinnangul on põhjuseks see, et kodumaine tooraine on suhteliselt odav, 3D-printimise seadmete töötlemise kulud on madalad ja kodumaise tarbija tasandi tarneahel on suhteliselt terviklik, mis suudab juba rahuldada igapäevaste vajaduste, näiteks nagu kingad, riided jne. 3D-printimise kasutamine pole täielikult esile tõstetud ja ülemeremaad vajavad tarneahela lihtsustamiseks 3D-printimist.

3D-printimise tulevane arendusvorm

3D-printimine areneb diskreetse tootmisrežiimi suunas

Kuna tarbimise uuendamine soodustab tehnoloogilist arengut, on konkurents 3D-printimise turul tulevikus hajutatum. Tööstuslikul tasandil suudab see rahuldada suurt, keerukat ja keerukat nõudlust, samas kui tarbija tasandil on see iga tarbija vajaduste rahuldamiseks diskreetsem ja seda võib isegi rohkem rakendada toodetele, mille eest kliendid on rohkem nõus maksma. lisatasu. Praegu eelistavad ettevõtted ja eraisikud tellimusi toota 3D-printimise platvormide kaudu, samas kui mõned ettevõtted rajavad ka oma 3D-printimiskeskused. Tulevikus areneb 3D-printimise platvorm edasi 3D-printimise farmiks. Pilvega ühendatud mitme masinaga klastrite tõhusa haldamise kaudu saab lihtsate kasutusjuhiste abil juhtida sadu 3D-printereid, mis parandab oluliselt ajakulu, säästab tööjõukulusid ja realiseerib isikupärastatud partiitootmise.

3D-trükitööstuse kett

3D-printimise tööstuse keti ülesvoolu on tooraine, põhiriistvara ja abioperatsioonisüsteemide tarnija.

Midstream on peamiselt 3D-printimise seadmete ja nendega seotud teenuste tootja.

Allavoolu on peamiselt 3D-printimise teenuseobjektide jaoks. 3D-printimist kasutatakse peamiselt lennunduses, autotööstuses ja muudes valdkondades, peamiselt tööstuslikes rakendustes.

Hiina 3D-trükitööstuse konkurentsimuster

3D-printimise ettevõtted on tõusvas arengujärgus ja tööstuse konkurents on suhteliselt nõrk

Ajendatuna asjakohastest poliitikatest Hiinas (näiteks arengu tegevuskavas on täpsustatud, et 2020. aastaks kasvab söödalisandite töötlev tööstus 30 protsenti ja põhitehnoloogia on kooskõlas välismaise tasemega) ning poliitikate juhendamisel on ettevõtte pool, teadus- ja arendustegevus ning kapitali pool arenevad koos, et edendada 3D-printimise tööstust buumiga toimetulekuks. China Additive Manufacturing Industry Alliance'i statistika kohaselt on Hiina lisaaineid tootvate ettevõtete tulud 2021. aastal 26,5 miljardit jüaani, kusjuures keskmine kasvumäär on viimase nelja aasta jooksul umbes 30 protsenti, mis on umbes 10 protsenti kõrgem kui ülemaailmne keskmine.

2021. aastal on Hiinas 22 börsiettevõtet, mis keskenduvad lisaainete tootmisele. Võimsamad on Platinum, Xianlin 3D, Huashu High Tech jne.

3D-printimise piirkondlikud omadused Hiinas on järgmised: Peking Tianjin Hebei võtab riigis juhtpositsiooni ja Jangtse jõe delta on oma soodsate majandusarengu eeliste ja asukohatingimuste tõttu esialgselt moodustanud täieliku 3D-printimise tööstuse keti arendusvormi; Hiina keskne piirkond keskendub teadus- ja arendustegevusele ning võtab Shaanxi ja Hubei tuumikuks, et rajada oluline tööstusliku viljeluse piirkond. Pärlijõe delta on 3D-printimise rakendusteenuste mägismaa, mida levitatakse peamiselt Guangzhous, Shenzhenis ja mujal.

3D-printimise töövoog

3D-printimise protsess jaguneb tavaliselt kolmeks etapiks. Esiteks tuleb enne printimist tugineda arvutitele ja spetsiifilisele tarkvarale, et ehitada süsteemis vajalike toodete mudel ning seejärel täiustada ettevalmistustööd läbi optimeerimise ja reguleerimise, hierarhilise viilutamise, tee planeerimise ja muude toimingute. Printimise käigus kasutatakse 3D-printimise seadmeid materjalide kihtide kaupa virnastamiseks vastavalt planeeritud mudelile ja teekonnale valmistoodete saamiseks. Pärast trükkimist võetakse valmistooted kasutusele tegelikuks kontrolliks pärast pinnatöötlust vastavalt vajadusele.

Varajase tarkvara modelleerimine on väga oluline ja selleks on kontrollis osalemiseks vaja multidistsiplinaarseid talente, kes valdavad tarkvara modelleerimise tehnoloogiat ja materjale. Modellide ehitamine mängib määravat rolli selles, kas toode vastab nõutud standarditele. Trükiseadmed vastutavad peamiselt toodete valmistamise ja vormimise eest ning tehnoloogia ja materjalid on omavahel sobitatud, et valmistada hea tervikliku jõudlusega füüsilisi objekte.

Ülesvool: 3D-printimise tarkvaratehnoloogia tähtsus

Tarkvaratehnoloogia - üheksast kihist koosnev platvorm, alustades mulla kogunemisest

Olenemata sellest, kas 3D-andmemudeli hankimise, 3D-andmemudeli töötlemise või 3D-printeri juhtimise protsessis on 3D-tarkvaratehnoloogia asendamatu. Tarkvarasüsteem ühendab skaneerimise ja viilutamise, tootmise ja rikete diagnoosimise, temperatuurivälja juhtimise, kaugseire, digitaalse skaneerimise juhtimise, andmete tagasiside ja integreeritud juhtimise funktsioonid, et tagada rafineeritud toodete vastavus vajadustele; Parandage andmete ettevalmistamise tõhusust, optimeerige prindikvaliteeti ja täiustage toodet.

Ülesvoolu: praegune 3D-printimise materjalide kasutamine

Hiina materjaliturul domineerivad endiselt mittemetallist tüübid; Materjali uurimis- ja arendustegevus liitmise suunas

3D-printimise tehnoloogia tõus ja areng on 3D-trükimaterjalide arengust lahutamatud. 3D-printimise tehnoloogiaid on palju, nagu SLS, SLA ja FDM. Igas trükitehnoloogias kasutatakse erinevaid materjale, näiteks SLM-tehnoloogias tavaliselt kasutatavaid metallmaterjale, SLA-s tavaliselt kasutatavat valgustundlikku vaiku ja FDM-i jaoks sobivat tehnilist plasti.

Praegu on Hiinas kasutatavate materjalide põhiosa endiselt mittemetallid, mis moodustavad metallmaterjalidega 6:4 mustri. Siiski leitakse ka, et Hiina materjalitehnoloogia innovatsioon kiireneb. Praegu ulatub asjakohaste patenditaotluste arv 2021. aastal 3079-ni, olles Ameerika Ühendriikide ees esikohal. Patendi sisust on näha, et praeguse teadus- ja arendustegevuse fookuses on erinevad komposiitmaterjalid, lagunevad materjalid ja parema jõudlusega metallmaterjalid.

Ülesvool: materjalide arenduspiirangud ja lahendused

Materjalide tootmiskulud ja kasutusomadused on ülesvoolu peamised valupunktid

Midstream: 3D-printimisseadmete turu staatus ja omadused

Praegu koosnevad Hiina 3D-printimise seadmed peamiselt SLS-ist, SLM-ist ja mittemetallist FDM-ist, millest kaks esimest moodustavad umbes 32 protsenti ja FDM-i umbes 15 protsenti koguarvust, mis vastab vastavalt tööstuslikule ja töölaua tasemele.

Kodu- ja välismaiste tootjate ärimudelid ja tehnoloogilised teed on erinevad. Üldiselt hõlmavad välismaiste ettevõtete põhitehnoloogiad metalli- ja mittemetallisektoreid, millel on lai valik rakendusi. Kodumaiste ettevõtete põhitehnoloogia on kõrgelt spetsialiseerunud, näiteks enam kui 70 protsenti Platinumi seadmetest kasutatakse kosmosetööstuses.

3D-printimise seadmete peamised valupunktid

Keskvoolu 3D-printimise seadmete probleemid on peamiselt hajutatud

3D-printimise seadmed on endiselt tehnoloogia pideva töötamise staadiumis, parandades seadmete kasutamise küpsust ja täiustamist. Probleemid on hajutatud, näiteks suur rikete määr seadmete töö ajal, toitesüsteemi kinnijäämine ja madal printimise täpsus. Praegu tehakse teadus- ja arenduskatseid samaaegselt teadusuuringute valdkonnas ja ettevõtte praktika valdkonnas, et ühiselt edendada seadmete töö optimeerimist.