Звіт про 3D-друк у Китаї за 2022 рік

Звіт про дослідження 3D-друку

Короткий зміст:

3D-друк відрізняється від традиційного виробництва зі зменшенням кількості матеріалів. За допомогою цифрового стереосканування та пошарової обробки моделі за допомогою цифрового виробничого обладнання, подібного до принтера, необхідна суцільна модель формується безперервним накладанням матеріалів. 3D-друк значно економить витрати на виробництво та підвищує ефективність у певних сферах застосування.

У порівнянні з B2C, надрукованим у 2D, 3D-друк наразі зосереджений на режимі B2B, а також ще більше розширює індивідуальний і диверсифікований споживчий ринок B2C.

3D-друковані металеві та композитні матеріали стали трендом майбутнього розвитку завдяки своїм чудовим механічним властивостям (жорсткість, ударостійкість, портативність тощо) і механічним властивостям порівняно з традиційними матеріалами. Виробнича вартість і продуктивність матеріалів все ще залишаються проблемними точками 3D-друку.

В даний час обладнання для 3D-друку Китаю в основному зосереджено на формуванні спіканням/склеюванням (SLS, SLM) і формуванні екструзією неметалевих матеріалів з розплаву (FDM). Основними проблемними моментами є продуктивність обладнання та своєчасність застосування.

Інноваційні прориви в технологіях і матеріалах, а також навчання композитних талантів стануть ключовими факторами спірального розвитку індустрії 3D-друку.

3D-друк -- інновація традиційної технології

Від «зменшення матеріалу» до «додавання матеріалу», 3D-друк є модернізацією та інновацією традиційної технології

3D-друк (3DP) — це різновид технології швидкого прототипування, також відомої як адитивне виробництво. Це технологія, яка використовує металевий порошок або пластик та інші клейкі матеріали для пошарового друку об’єктів на основі файлів цифрових моделей. На відміну від традиційного виробництва зі зменшенням кількості матеріалів, 3D-друк безперервно накладає матеріали для формування необхідної твердої моделі за допомогою цифрового стереосканування та пошарової обробки моделі та цифрового виробничого обладнання, подібного до принтера. У порівнянні з традиційними технологіями 3D-друк має очевидні переваги в контролі витрат, персоналізованому виробництві, передбачуваності виробництва та використанні матеріалів у дрібно- та середньосерійному виробництві.

Сортування політики галузі 3D-друку

Цю політику було запроваджено швидко та отримала сильну підтримку, що сприяло трансформації «Зроблено в Китаї розумно»

Наразі політика зосереджена на матеріалах для 3D-друку, вдосконаленні технологій і стандартній конструкції. У 2015 році китайська індустрія 3D-друку відкрила можливість високошвидкісної розробки під керівництвом «Зроблено в Китаї». Серія політик, таких як «Зроблено в Китаї 2025», описує шлях розвитку індустрії адитивного виробництва. 13-й п’ятирічний національний стратегічний план розвитку нової промисловості, виданий Державною радою в 2016 році, ознаменував приземлення індустріалізації. З моменту розвитку 3D-друку в Китаї політика підтримки галузі швидко розвивалася. Від загальної стратегії, сфер застосування, ключових технологій до корпоративних стандартів, політичні вказівки постійно вдосконалюються, щоб сприяти розвитку галузі.

Бізнес-модель 3D-друку

2D-друк проти 3D-друку

Бізнес-модель 2D-принтера відносно проста, і виробники принтерів в основному покладаються на витратні матеріали для отримання прибутку. Можливі бізнес-моделі 3D-друку існують на п’яти рівнях: кінець виробництва (виробництво 3D-принтерів), кінець матеріалу, кінець форми, кінець роздрібної торгівлі та кінець зразків (R&D). У порівнянні з B2C, надрукованим у 2D, 3D-друк наразі зосереджений на режимі B2B, а також ще більше розширює індивідуальний і диверсифікований споживчий ринок B2C.

Процес розвитку та точка перелому індустрії 3D-друку

Швидкий перехід від виробничого потоку до цифрового

3D-друк високо цінується галуззю як провідник передових виробничих технологій. Країна випустила відповідну політику, об'єктивно та науково спланувала макет, очолювала раціональний розвиток технології та заклала ряд науково-дослідних інститутів та університетів для технологічних досліджень та розвитку. Зараз індустрія 3D-друку швидко змінюється з виробничого потоку на цифровий потік, і цифрова економіка стала новою точкою зростання для економічного розвитку різних країн. Глибока інтеграція цифрових технологій, представлена ​​промисловою цифровізацією та виробництвом, є ключовою рушійною силою та стратегічним вибором для сприяння модернізації промислової основи, модернізації промислового ланцюга та побудові нової моделі розвитку.

Етап R&D - науковий R&D сприяє розвитку 3D-друку

Термін дії основних патентів закінчується, щоб стимулювати життєздатність ринку

До 2009 року кількість заявок на патенти на 3D-друк залишалася однозначною. З 2009 по 2015 роки закінчився термін дії багатьох провідних патентів на промисловий 3D-друк. З випуском основної технології 3D-друку поріг доступу до промисловості та вартість були знижені, життєздатність ринку стимулювалася, а процес індустріалізації сприявся. Після закінчення терміну дії патенту FDM у 2009 році він сприяв розвитку 3D-принтерів у Китаї. Макет патенту зосереджений на підвищенні надійності та зниженні витрат; Після 2012 року завдяки активній участі університетів і науково-дослідних інститутів у дослідженнях і детальному оформленні основних патентів компаніями, що займаються 3D-друком, кількість дозволів на патенти на 3D-друк різко зросла; 2014 рік був піковим роком для закінчення терміну дії патентів, і патенти на основні технології SLS і SLM послідовно закінчувалися, сприяючи комерціалізації металевого 3D-друку. У 2021 році патентний дозвіл Китаю на 3D-друк буде зосереджено на виробництві інструментів і медичних науках, тоді як кількість галузей споживчого рівня, таких як одяг і харчова наука, буде невеликою.

Етап індустріалізації - 3D Printing постійно прагне до індустріалізації

Індустріалізація обладнання для 3D-друку/матеріалів для кількох підприємств

В останні роки 3D-друк стає все більш популярним. У 2021 році буде 34 випадки фінансування 3D-друку в Китаї та 108 випадків фінансування за кордоном, із значним зростанням порівняно з 2019 роком. Головні підприємства 3D-друку Китаю швидко розгортають індустріалізацію 3D-друку, і багато підприємств мають високу річну виробничу потужність/ річний обсяг продажів обладнання та матеріалів для 3D-друку.

Зараз вітчизняне промислове обладнання та матеріали для 3D-друку в основному постачаються до Китаю, тоді як споживче обладнання для 3D-друку в основному продається за кордоном. На думку експертів 3D-індустрії, це пов’язано з тим, що вітчизняна сировина є відносно дешевою, вартість обробки обладнання для 3D-друку є низькою, а ланцюжок постачання внутрішнього споживача є відносно повним, що вже може задовольнити потреби в повсякденних потребах, таких як як взуття, одяг тощо. Використання 3D-друку не повністю висвітлено, і закордонним країнам потрібен 3D-друк для спрощення ланцюжка поставок.

Форма майбутнього розвитку 3D-друку

3D-друк розвивається в напрямку дискретного режиму виробництва

Оскільки підвищення споживання сприяє технологічному прогресу, конкуренція на ринку 3D-друку в майбутньому буде більш розосередженою. На промисловому рівні він може задовольнити високий, складний і витончений попит, тоді як на споживчому рівні він більш дискретний, щоб задовольнити потреби кожного споживача, і навіть може більше застосовуватися до продуктів, за які клієнти готові платити премія. В даний час компанії та приватні особи вважають за краще виготовляти замовлення через платформи 3D-друку, а деякі підприємства також створюють власні центри 3D-друку. У майбутньому платформа 3D-друку розвиватиметься у ферму 3D-друку. Завдяки ефективному управлінню кількома машинними кластерами, підключеними до хмари, можна керувати сотнями 3D-принтерів за допомогою простих інструкцій з експлуатації, що значно покращує ефективність часу, заощаджує витрати на робочу силу та реалізує персоналізоване серійне виробництво.

Мережа індустрії 3D-друку

Верхня частина ланцюжка індустрії 3D-друку є постачальником сировини, основного обладнання та допоміжних операційних систем.

Midstream є переважно виробником обладнання для 3D-друку та супутніх послуг.

Нижня течія в основному призначена для об’єктів обслуговування 3D-друку. 3D-друк в основному використовується в аерокосмічній, автомобільній промисловості та інших галузях, головним чином для промислового застосування.

Модель конкуренції в галузі 3D-друку Китаю

Підприємства, що займаються 3D-друком, знаходяться на стадії підйому розвитку, а конкуренція в галузі відносно слабка

Керуючись відповідною політикою в Китаї (наприклад, у Плані дій розвитку визначено, що до 2020 року галузь виробництва добавок зросте на 30 відсотків, а основна технологія відповідатиме іноземному рівню), а також під керівництвом політики, сторона підприємства, сторона досліджень і розробок і сторона капіталу розвиватимуться разом, щоб просувати галузь 3D-друку, щоб зустріти бум. Згідно зі статистичними даними China Additive Manufacturing Industry Alliance, дохід китайських підприємств з адитивного виробництва становитиме 26,5 мільярдів юанів у 2021 році, із середнім темпом зростання приблизно на 30 відсотків за останні чотири роки, приблизно на 10 відсотків вище середньосвітового показника.

У 2021 році в Китаї було зареєстровано 22 компанії, які зосереджуються на адитивному виробництві. Більш потужні – це Platinum, Xianlin 3D, Huashu High Tech тощо.

Регіональні характеристики 3D-друку в Китаї такі: Пекін Тяньцзінь Хебей займає провідне місце в країні, а дельта річки Янцзи попередньо сформувала повну форму розвитку ланцюга 3D-друку завдяки своїм сприятливим перевагам економічного розвитку та умовам розташування; Центральний регіон Китаю зосереджується на дослідженнях і розробках, а Шеньсі та Хубей є центральними для створення важливої ​​території для промислового вирощування. Дельта річки Чжуцзян — це високогір’я послуг із застосуванням 3D-друку, які в основному поширені в Гуанчжоу, Шеньчжені та інших місцях.

Робочий процес 3D-друку

Процес 3D-друку зазвичай ділиться на три етапи. По-перше, перед друком необхідно покладатися на комп’ютери та спеціальне програмне забезпечення для побудови моделі необхідних продуктів у системі, а потім вдосконалити підготовчу роботу за допомогою оптимізації та коригування, ієрархічного нарізання, шляху планування та інших операцій. У процесі друку обладнання для 3D-друку використовується для укладання матеріалів шар за шаром відповідно до запланованої моделі та шляху для отримання готової продукції. Після друку готова продукція повинна бути введена в експлуатацію для фактичної перевірки після необхідної обробки поверхні.

Моделювання раннього програмного забезпечення є дуже важливим, і воно вимагає багатопрофільних талантів, які добре володіють технологією моделювання програмного забезпечення та матеріалами для участі в перевірці. Побудова моделі відіграє вирішальну роль у тому, чи відповідає продукт необхідним стандартам. Друкарське обладнання в основному відповідає за виробництво та формування продукції, а технологія та матеріали підбираються один до одного, щоб створювати фізичні об’єкти з хорошою комплексною продуктивністю.

Upstream: важливість технології програмного забезпечення для 3D-друку

Програмна технологія - платформа з дев'яти шарів, починаючи від накопичення ґрунту

Незалежно від процесу отримання 3D-моделі даних, обробки 3D-моделі даних або керування 3D-принтером, технологія програмного забезпечення 3D є незамінною. Програмна система об’єднує функції сканування та нарізки, виробництва та діагностики несправностей, контролю температурного поля, дистанційного моніторингу, керування цифровим скануванням, зворотного зв’язку з даними та інтегрованого контролю, щоб забезпечити відповідність очищених продуктів потребам; Підвищте ефективність підготовки даних, оптимізуйте якість друку та вдосконаліть продукт.

Upstream: поточне використання матеріалів для 3D-друку

На матеріальному ринку Китаю все ще домінують неметалічні типи; Дослідження та розробки матеріалів для компаундування

Зростання та розвиток технології 3D-друку невіддільний від розробки матеріалів для 3D-друку. Існує багато видів технологій 3D-друку, таких як SLS, SLA і FDM. Кожна технологія друку використовує різні матеріали, як-от металеві матеріали, які зазвичай використовуються в технології SLM, світлочутливі смоли, які зазвичай використовуються в SLA, і інженерний пластик, придатний для FDM.

В даний час неметали все ще є основною частиною матеріалів, що використовуються в Китаї, утворюючи структуру 6:4 з металевими матеріалами. Однак також виявлено, що інновації Китаю в технології матеріалів прискорюються. На даний момент кількість відповідних патентних заявок досягне 3079 у 2021 році, посівши перше місце серед США. Зі змісту патенту видно, що різноманітні композитні матеріали, матеріали, що розкладаються, і металеві матеріали з кращими характеристиками знаходяться в центрі поточних досліджень і розробок.

Upstream: обмеження розвитку та рішення матеріалів

Виробнича вартість і ефективність використання матеріалів є основними проблемними точками розвідки

Midstream: стан і характеристики ринку обладнання для 3D-друку

На даний момент обладнання для 3D-друку в Китаї в основному складається з SLS, SLM і неметалічного FDM, причому на перші два припадає приблизно 32 відсотки, а на FDM припадає близько 15 відсотків від загального обсягу, що відповідає промисловому рівню та настільному рівню відповідно.

Бізнес-моделі та технологічні шляхи вітчизняних та іноземних виробників відрізняються. Загалом, основні технології іноземних підприємств охоплюють металургійний та неметалургійний сектори з широким спектром застосування. Основна технологія вітчизняних підприємств є вузькоспеціалізованою, наприклад, понад 70 відсотків обладнання Platinum використовується в аерокосмічному виробництві.

Основні больові точки обладнання для 3D-друку

Проблеми обладнання для 3D-друку в основному розрізнені

Обладнання для 3D-друку все ще перебуває на стадії безперервного впровадження технологій, покращуючи зрілість і вдосконалюючи використання обладнання. Проблеми розрізнені, наприклад, висока частота відмов під час роботи обладнання, застрягла робота системи подачі та низька точність друку. В даний час дослідно-конструкторські експерименти проводяться одночасно в галузі наукових досліджень і на практиці підприємства, щоб спільно сприяти оптимізації роботи обладнання.