Poročilo o industriji 3D tiskanja na Kitajskem v letu 2022

Poročilo o raziskavi 3D tiskanja

Osnovni povzetek:

3D-tiskanje se razlikuje od tradicionalne proizvodnje z zmanjšanjem materiala. Z digitalnim stereo skeniranjem in slojevito obdelavo modela, s pomočjo digitalne proizvodne opreme, podobne tiskalniku, se zahtevani trdni model oblikuje s kontinuirano superpozicijo materialov. 3D-tiskanje močno prihrani proizvodne stroške in izboljša učinkovitost na določenih področjih uporabe.

V primerjavi z B2C tiskanjem v 2D je 3D tiskanje trenutno osredotočeno na način B2B in dodatno širi prilagojen in raznolik potrošniški trg B2C.

3D natisnjeni kovinski in kompozitni materiali so postali prihodnji razvojni trend zaradi svojih vrhunskih mehanskih lastnosti (togost, odpornost na udarce, prenosljivost itd.) in mehanskih lastnosti v primerjavi s tradicionalnimi materiali. Proizvodni stroški in učinkovitost materialov so še vedno boleče točke 3D-tiskanja navzgor.

Trenutno se kitajska oprema za 3D-tiskanje osredotoča predvsem na oblikovanje s sintranjem/lepljenjem (SLS, SLM) in iztiskanje nekovinskih talin (FDM). Učinkovitost opreme in pravočasnost uporabe sta glavni težavi.

Inovativni preboji v tehnologiji in materialih ter usposabljanje kompozitnih talentov bodo postali ključni dejavniki za spiralni razvoj industrije 3D tiskanja.

3D tiskanje -- inovacija tradicionalne tehnologije

Od »zmanjšanja materiala« do »dodajanja materiala« je 3D-tiskanje nadgradnja in inovacija tradicionalne tehnologije.

3D tiskanje (3DP) je neke vrste tehnologija hitre izdelave prototipov, znana tudi kot aditivna proizvodnja. To je tehnologija, ki uporablja kovinski prah ali plastiko in druge lepilne materiale za izdelavo predmetov po plasteh za tiskanje na podlagi datotek digitalnega modela. Za razliko od tradicionalne proizvodnje z zmanjševanjem materiala 3D-tiskanje neprekinjeno prekriva materiale za oblikovanje zahtevanega trdnega modela s pomočjo digitalnega stereo skeniranja in večplastne obdelave modela ter digitalne proizvodne opreme, podobne tiskalniku. V primerjavi s tradicionalnimi tehnologijami ima 3D-tiskanje očitne prednosti pri nadzoru stroškov, personalizirani proizvodnji, predvidljivosti proizvodnje in izrabi materiala v majhni in srednje veliki serijski proizvodnji.

Razvrščanje politike industrije 3D tiskanja

Politika je bila uvedena hitro in močno podprta, kar je pripomoglo k preoblikovanju »Inteligentno izdelanega na Kitajskem«

Trenutno se politika osredotoča na materiale za 3D tiskanje, izboljšanje tehnologije in standardno konstrukcijo. Leta 2015 je kitajska industrija 3D-tiskanja odprla priložnost za hiter razvoj pod vodstvom "Made in China". Vrsta politik, kot je "Made in China 2025", je opisala razvojno pot industrije aditivne proizvodnje. 13. petletni nacionalni strateški načrt za razvoj nastajajoče industrije, ki ga je leta 2016 izdal državni svet, je zaznamoval pristanek industrializacije. Od razvoja 3D-tiskanja na Kitajskem se je politika podpore industriji hitro razvila. Od splošne strategije, področij uporabe, ključnih tehnologij do standardov podjetja se smernice politike nenehno izpopolnjujejo za spodbujanje razvoja industrije.

Poslovni model 3D tiskanja

2D tiskanje proti 3D tiskanju

Poslovni model 2D tiskalnika je razmeroma preprost, proizvajalci tiskalnikov pa se za ustvarjanje dobička zanašajo predvsem na potrošni material. Možni poslovni modeli 3D tiskanja obstajajo na petih ravneh – na koncu proizvodnje (proizvodnja 3D tiskalnikov), na koncu materiala, na koncu kalupa, na koncu prodaje in na koncu vzorca (R&D). V primerjavi z B2C tiskanjem v 2D je 3D tiskanje trenutno osredotočeno na način B2B in dodatno širi prilagojen in raznolik potrošniški trg B2C.

Razvojni proces in prelomnica industrije 3D tiskanja

Hitra preobrazba iz proizvodnega toka v digitalni tok

Industrija visoko ceni 3D-tiskanje kot vodilo vrhunske proizvodne tehnologije. Država je izdala ustrezne politike, objektivno in znanstveno načrtovala postavitev, vodila racionalen razvoj tehnologije in postavila številne znanstvenoraziskovalne inštitute in univerze za tehnološke raziskave in razvoj. Trenutno se industrija 3D-tiskanja hitro spreminja iz proizvodnega toka v digitalni tok, digitalno gospodarstvo pa je postalo nova točka rasti za gospodarski razvoj različnih držav. Globoka integracija digitalne tehnologije, ki jo predstavljata industrijska digitalizacija in proizvodnja, je ključna gonilna sila in strateška izbira za spodbujanje nadgradnje industrijskega temelja, modernizacije industrijske verige in izgradnje novega razvojnega vzorca.

Stopnja raziskav in razvoja - znanstvene raziskave in razvoj spodbujajo razvoj 3D tiskanja

Temeljni patenti potečejo, da bi spodbudili vitalnost trga

Pred letom 2009 je število patentnih prijav za 3D-tiskanje ostalo enomestno. Od leta 2009 do 2015 je mnogim vodilnim patentom za industrijsko 3D tiskanje potekla veljavnost. Z izdajo osrednje tehnologije 3D-tiskanja so se znižali prag in stroški dostopa do industrije, spodbudila se je vitalnost trga in pospešil se je proces industrializacije. Po izteku patenta FDM leta 2009 je spodbujal razvoj 3D tiskalnikov na Kitajskem. Oblika patenta je bila osredotočena na izboljšanje zanesljivosti in zmanjšanje stroškov; Po letu 2012 je z dejavno udeležbo univerz in raziskovalnih inštitutov pri raziskavah in poglobljeni postavitvi temeljnih patentov s strani podjetij za 3D-tiskanje eksplodiralo število avtorizacij patentov za 3D-tiskanje; Leto 2014 je bilo vrhunsko leto za potek veljavnosti patentov, patenti za temeljno tehnologijo SLS in SLM pa so zaporedoma potekli, kar je spodbudilo komercializacijo kovinskega 3D-tiskanja. Leta 2021 se bo kitajska avtorizacija patenta za 3D-tiskanje osredotočala predvsem na proizvodna orodja in medicinsko znanost, medtem ko bo število področij na ravni potrošnikov, kot sta oblačila in živilska znanost, majhno.

Stopnja industrializacije - 3D Printing si nenehno prizadeva za industrializacijo

Industrializacija 3D-tiskarske opreme/materiala za več podjetij

V zadnjih letih postaja 3D tiskanje vse bolj priljubljeno. Leta 2021 bo 34 primerov financiranja 3D-tiskanja na Kitajskem in 108 primerov financiranja v tujini, s precejšnjo rastjo v primerjavi z letom 2019. Kitajska podjetja za 3D-tiskanje hitro načrtujejo industrializacijo 3D-tiskanja in številna podjetja imajo visoko letno proizvodno zmogljivost/ letni obseg prodaje opreme in materialov za 3D-tiskanje.

Trenutno se domača industrijska oprema in materiali za 3D-tiskanje v glavnem dobavljajo na Kitajsko, potrošniška oprema za 3D-tiskanje pa se večinoma prodaja v tujini. Po mnenju strokovnjakov iz industrije 3D je to zato, ker so domače surovine razmeroma poceni, stroški obdelave opreme za 3D tiskanje nizki in je dobavna veriga domačega potrošnika razmeroma popolna, kar že lahko zadovolji potrebe dnevnih potrebščin, kot so kot so čevlji, oblačila itd. Uporaba 3D-tiskanja ni v celoti poudarjena, čezmorske države pa potrebujejo 3D-tiskanje za poenostavitev dobavne verige.

Oblika prihodnjega razvoja 3D tiskanja

3D-tiskanje se razvija v smeri diskretnega načina proizvodnje

Ker nadgradnja porabe spodbuja tehnološki napredek, bo konkurenca na trgu 3D tiskanja v prihodnosti bolj razpršena. Na industrijski ravni lahko zadovolji visoko, prefinjeno in sofisticirano povpraševanje, medtem ko je na potrošniški ravni bolj diskreten za zadovoljevanje potreb vsakega potrošnika in se lahko celo bolj uporablja za izdelke, za katere so kupci bolj pripravljeni plačati. premija. Trenutno podjetja in posamezniki raje izdelujejo naročila prek platform za 3D-tiskanje, medtem ko nekatera podjetja vzpostavljajo tudi lastne centre za 3D-tiskanje. V prihodnosti se bo platforma za 3D tiskanje še naprej razvijala v farmo 3D tiskanja. Z učinkovitim upravljanjem večstrojnih gruč, povezanih v oblak, je mogoče na stotine 3D tiskalnikov nadzorovati s preprostimi navodili za delovanje, kar močno izboljša časovno učinkovitost, prihrani stroške dela in uresniči personalizirano serijsko proizvodnjo.

Industrijska veriga 3D tiskanja

Navzgor v verigi industrije 3D tiskanja je dobavitelj surovin, osnovne strojne opreme in pomožnih operacijskih sistemov.

Midstream je predvsem proizvajalec opreme za 3D tiskanje in povezanih storitev.

Nadaljnji tok je namenjen predvsem storitvenim objektom 3D-tiskanja. 3D-tiskanje se uporablja predvsem v vesoljski, avtomobilski industriji in na drugih področjih, predvsem za industrijske aplikacije.

Konkurenčni vzorec kitajske industrije 3D tiskanja

Podjetja, ki se ukvarjajo s 3D-tiskanjem, so v naraščajoči fazi razvoja, konkurenca v panogi pa je relativno šibka

Na podlagi ustreznih politik na Kitajskem (na primer razvojni akcijski načrt določa, da bo industrija aditivne proizvodnje do leta 2020 zrasla za 30 odstotkov, osnovna tehnologija pa bo v skladu s tujo ravnjo) in pod vodstvom politik je podjetniška stran, stran raziskav in razvoja ter stran kapitala se bodo skupaj razvijale za spodbujanje industrije 3D-tiskanja, da bi dosegla razcvet. Po statističnih podatkih China Additive Manufacturing Industry Alliance bo prihodek kitajskih podjetij za aditivno proizvodnjo leta 2021 znašal 26,5 milijarde juanov, s povprečno stopnjo rasti približno 30 odstotkov v zadnjih štirih letih, kar je približno 10 odstotkov več od svetovnega povprečja.

Leta 2021 je na Kitajskem 22 podjetij, ki kotirajo na borzi, osredotočena na aditivno proizvodnjo. Močnejši so Platinum, Xianlin 3D, Huashu High Tech itd.

Regionalne značilnosti 3D-tiskanja na Kitajskem so naslednje: Peking Tianjin Hebei prevzame vodilno vlogo v državi, delta reke Jangce pa je zaradi svojih ugodnih prednosti gospodarskega razvoja in lokacijskih pogojev predhodno oblikovala celotno obliko verige razvoja 3D-tiskarske industrije; Osrednja regija Kitajske se osredotoča na raziskave in razvoj ter vzame Shaanxi in Hubei kot jedro za vzpostavitev pomembnega območja za industrijsko gojenje. Delta Biserne reke je vrh aplikacijskih storitev 3D-tiskanja, ki so v glavnem razdeljene v Guangzhouju, Shenzhenu in drugih krajih.

Potek dela 3D tiskanja

Postopek delovanja 3D tiskanja je običajno razdeljen na tri korake. Najprej se je treba pred tiskanjem zanesti na računalnike in specifično programsko opremo za izgradnjo modela zahtevanih izdelkov v sistemu, nato pa izboljšati pripravljalno delo z optimizacijo in prilagajanjem, hierarhičnim rezanjem, načrtovanjem poti in drugimi operacijami. V procesu tiskanja se oprema za 3D tiskanje uporablja za zlaganje materialov plast za plastjo glede na načrtovan model in pot do končnih izdelkov. Po tiskanju se končni izdelki po zahtevani površinski obdelavi dajo v uporabo za dejanski pregled.

Modeliranje zgodnje programske opreme je zelo pomembno in za sodelovanje pri preverjanju zahteva multidisciplinarne talente, ki obvladajo tehnologijo in materiale za modeliranje programske opreme. Izdelava modela ima odločilno vlogo pri tem, ali izdelek izpolnjuje zahtevane standarde. Tiskarska oprema je v glavnem odgovorna za proizvodnjo in oblikovanje izdelkov, tehnologija in materiali pa se medsebojno ujemajo za izdelavo fizičnih predmetov z dobro celovito zmogljivostjo.

Navzgor: pomen tehnologije programske opreme za 3D tiskanje

Programska tehnologija - platforma devetih plasti, ki se začne od kopičenja zemlje

Ne glede na to, ali gre za proces pridobivanja 3D podatkovnega modela, obdelave 3D podatkovnega modela ali nadzora 3D tiskalnika, je 3D programska tehnologija nepogrešljiva. Sistem programske opreme združuje funkcije skeniranja in rezanja, proizvodnje in diagnostike napak, nadzora temperaturnega polja, daljinskega nadzora, nadzora digitalnega skeniranja, povratne informacije o podatkih in integriranega nadzora za zagotovitev, da rafinirani izdelki izpolnjujejo potrebe; Izboljšajte učinkovitost priprave podatkov, optimizirajte kakovost tiskanja in izboljšajte izboljšanje izdelka.

Navzgor: trenutna uporaba materialov za 3D tiskanje

Na kitajskem trgu materialov še vedno prevladujejo nekovinske vrste; Raziskave in razvoj materialov v smeri mešanja

Vzpon in razvoj tehnologije 3D tiskanja je neločljivo povezan z razvojem materialov za 3D tiskanje. Obstaja veliko vrst tehnologij 3D tiskanja, kot so SLS, SLA in FDM. Vsaka tehnologija tiskanja uporablja različne materiale, kot so kovinski materiali, ki se običajno uporabljajo v tehnologiji SLM, fotoobčutljiva smola, ki se običajno uporablja v SLA, in inženirska plastika, primerna za FDM.

Trenutno so nekovine še vedno glavni del materialov, ki se uporabljajo na Kitajskem, in tvorijo vzorec 6:4 s kovinskimi materiali. Vendar pa je tudi ugotovljeno, da se kitajske inovacije v tehnologiji materialov pospešujejo. Trenutno bo število ustreznih patentnih prijav leta 2021 doseglo 3079, kar bo prvo mesto pred Združenimi državami. Iz vsebine patenta je razvidno, da so različni kompozitni materiali, razgradljivi materiali in kovinski materiali z boljšimi zmogljivostmi v središču trenutnih raziskav in razvoja.

Upstream: razvojne omejitve in rešitve materialov

Proizvodni stroški in učinkovitost uporabe materialov so glavne boleče točke navzgor

Midstream: stanje in značilnosti trga opreme za 3D tiskanje

Trenutno je kitajska oprema za 3D-tiskanje v glavnem sestavljena iz SLS, SLM in nekovinskega FDM, pri čemer prva dva predstavljata približno 32 odstotkov, FDM pa približno 15 odstotkov celotne količine, kar ustreza industrijski ravni oziroma ravni namizja.

Poslovni modeli in tehnološke poti domačih in tujih proizvajalcev so različni. Temeljne tehnologije tujih podjetij celovito pokrivajo kovinske in nekovinske sektorje s široko paleto aplikacij. Osnovna tehnologija domačih podjetij je visoko specializirana, na primer več kot 70 odstotkov opreme Platinuma se uporablja v vesoljski proizvodnji.

Glavne bolečine opreme za 3D tiskanje

Težave opreme za 3D-tiskanje v srednjem toku so v glavnem razpršene

Oprema za 3D tiskanje je še vedno v fazi neprekinjenega delovanja tehnologije, izboljšuje zrelost in izpopolnjuje uporabo opreme. Težave so razpršene, kot je visoka stopnja napak med delovanjem opreme, zataknjeno delovanje podajalnega sistema in nizka natančnost tiskanja. Trenutno se raziskovalni in razvojni poskusi izvajajo hkrati na področju znanstvenih raziskav in podjetniške prakse, da skupaj spodbujajo optimizacijo delovanja opreme.