گزارش صنعت چاپ سه بعدی چین در سال 2022

گزارش تحقیق پرینت سه بعدی

خلاصه اصلی:

چاپ سه بعدی با تولید سنتی کاهش مواد متفاوت است. از طریق اسکن دیجیتال استریو و پردازش لایه ای مدل، با کمک تجهیزات ساخت دیجیتال مشابه چاپگر، مدل جامد مورد نیاز با برهم نهی مداوم مواد تشکیل می شود. چاپ سه بعدی تا حد زیادی در هزینه های تولید صرفه جویی می کند و کارایی را در زمینه های کاربردی خاص بهبود می بخشد.

در مقایسه با B2C چاپ شده به صورت دو بعدی، چاپ سه بعدی در حال حاضر بر حالت B2B متمرکز است و همچنین بازار مصرف سفارشی و متنوع B2C را بیشتر گسترش می دهد.

پرینت سه بعدی فلزات و مواد کامپوزیت به دلیل خواص مکانیکی برتر (سفتی، مقاومت در برابر ضربه، قابلیت حمل و نقل و غیره) و خواص مکانیکی در مقایسه با مواد سنتی، به روند توسعه آینده تبدیل شده اند. هزینه تولید و عملکرد مواد همچنان از مشکلات پرینت سه بعدی در بالادست است.

در حال حاضر، تجهیزات چاپ سه بعدی چین عمدتاً بر قالب‌گیری تف جوشی/پیوندی (SLS، SLM) و قالب‌گیری اکستروژن مذاب غیرفلزی (FDM) متمرکز است. عملکرد تجهیزات و به‌موقع بودن کاربرد، مهم‌ترین نکات دردناک هستند.

پیشرفت های نوآورانه در فناوری و مواد و آموزش استعدادهای ترکیبی به عوامل کلیدی برای توسعه مارپیچ صنعت چاپ سه بعدی تبدیل خواهد شد.

چاپ سه بعدی -- نوآوری فناوری سنتی

از "کاهش مواد" تا "افزودن مواد"، چاپ سه بعدی ارتقاء و نوآوری فناوری سنتی است.

چاپ سه بعدی (3DP) نوعی فناوری نمونه سازی سریع است که به عنوان تولید افزودنی نیز شناخته می شود. این یک فناوری است که از پودر فلز یا پلاستیک و سایر مواد چسبنده برای ساخت اشیاء لایه به لایه بر اساس فایل های مدل دیجیتال استفاده می کند. متفاوت از تولید سنتی کاهش مواد، چاپ سه بعدی به طور مداوم مواد را روی هم قرار می دهد تا مدل جامد مورد نیاز را با استفاده از اسکن دیجیتال استریو و پردازش لایه ای مدل و تجهیزات تولید دیجیتال مشابه چاپگر تشکیل دهد. در مقایسه با فناوری‌های سنتی، چاپ سه‌بعدی مزایای آشکاری در کنترل هزینه، تولید شخصی، قابلیت پیش‌بینی تولید و استفاده از مواد در تولید دسته‌ای کوچک و متوسط ​​دارد.

مرتب سازی خط مشی صنعت چاپ سه بعدی

این سیاست به سرعت معرفی شد و به شدت مورد حمایت قرار گرفت و به تغییر "ساخت چین هوشمندانه" کمک کرد.

در حال حاضر، این سیاست بر مواد چاپ سه بعدی، بهبود فناوری و ساخت و ساز استاندارد متمرکز است. در سال 2015، صنعت چاپ سه بعدی چین فرصت توسعه با سرعت بالا را تحت هدایت "ساخت چین" به وجود آورد. مجموعه ای از سیاست ها مانند "ساخت چین 2025" مسیر توسعه صنعت تولید افزودنی را تشریح کرد. سیزدهمین برنامه پنج ساله توسعه استراتژیک ملی صنایع نوظهور که توسط شورای دولتی در سال 2016 صادر شد، نشان دهنده فرود صنعتی شدن بود. از زمان توسعه چاپ سه بعدی در چین، سیاست پشتیبانی صنعت به سرعت توسعه یافته است. از استراتژی کلی، زمینه‌های کاربردی، فناوری‌های کلیدی گرفته تا استانداردهای سازمانی، راهنمایی‌های خط مشی دائماً برای ارتقای توسعه صنعت اصلاح می‌شوند.

مدل کسب و کار پرینت سه بعدی

پرینت دو بعدی در مقابل پرینت سه بعدی

مدل تجاری چاپگر دو بعدی نسبتاً ساده است و تولیدکنندگان چاپگر عمدتاً برای کسب سود به مواد مصرفی متکی هستند. مدل‌های تجاری احتمالی پرینت سه بعدی در پنج سطح وجود دارد - پایان تولید (تولید چاپگر سه بعدی)، انتهای مواد، انتهای قالب، انتهای خرده‌فروشی و پایان نمونه (R&D). در مقایسه با B2C چاپ شده به صورت دو بعدی، چاپ سه بعدی در حال حاضر بر حالت B2B متمرکز است و همچنین بازار مصرف سفارشی و متنوع B2C را بیشتر گسترش می دهد.

فرآیند توسعه و نقطه عطف صنعت چاپ سه بعدی

تبدیل سریع از جریان تولید به جریان دیجیتال

چاپ سه بعدی به عنوان راهنمای فناوری ساخت پیشرفته، بسیار مورد توجه صنعت است. این کشور سیاست های مربوطه را صادر کرده، طرح را به طور عینی و علمی برنامه ریزی کرده، توسعه منطقی فناوری را رهبری کرده و تعدادی موسسات تحقیقاتی علمی و دانشگاه ها را برای تحقیق و توسعه فناوری در نظر گرفته است. در حال حاضر، صنعت چاپ سه بعدی به سرعت از یک جریان تولیدی به یک جریان دیجیتال در حال تغییر است و اقتصاد دیجیتال به نقطه رشد جدیدی برای توسعه اقتصادی کشورهای مختلف تبدیل شده است. ادغام عمیق فناوری دیجیتال که با دیجیتالی شدن و تولید صنعتی نشان داده می شود، نیروی محرکه و انتخاب استراتژیک کلیدی برای ارتقاء پایه صنعتی، نوسازی زنجیره صنعتی و ساخت یک الگوی توسعه جدید است.

مرحله تحقیق و توسعه - تحقیق و توسعه علمی توسعه چاپ سه بعدی را ترویج می کند

پتنت های اصلی برای تحریک نشاط بازار منقضی می شوند

قبل از سال 2009، تعداد درخواست های ثبت اختراع چاپ سه بعدی تک رقمی باقی ماند. از سال 2009 تا 2015، بسیاری از اختراعات پیشرو چاپ سه بعدی صنعتی منقضی شدند. با انتشار فناوری هسته چاپ سه بعدی، آستانه دسترسی و هزینه صنعت کاهش یافت، سرزندگی بازار تحریک شد و فرآیند صنعتی شدن ارتقا یافت. پس از انقضای حق ثبت اختراع FDM در سال 2009، توسعه چاپگرهای سه بعدی در چین را ترویج کرد. طرح اختراع بر بهبود قابلیت اطمینان و کاهش هزینه ها متمرکز بود. پس از سال 2012، با مشارکت فعال دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی در تحقیقات و طرح‌بندی عمیق اختراعات هسته‌ای توسط شرکت‌های چاپ سه بعدی، تعداد مجوزهای ثبت اختراع چاپ سه بعدی افزایش یافت. سال 2014 اوج انقضای پتنت ها بود و پتنت های فناوری هسته SLS و SLM به طور متوالی منقضی شدند و تجاری سازی چاپ سه بعدی فلزی را ترویج کردند. در سال 2021، مجوز ثبت اختراع چاپ سه بعدی چین عمدتاً بر ابزارهای تولیدی و علوم پزشکی متمرکز خواهد بود، در حالی که تعداد زمینه های سطح مصرف کننده مانند علوم پوشاک و مواد غذایی کم خواهد بود.

مرحله صنعتی سازی - 3چاپ دی به طور مستمر به سمت صنعتی شدن تلاش می کند

تجهیزات چاپ سه بعدی طرح چند سازمانی/صنعتی سازی مواد

در سال های اخیر، چاپ سه بعدی به طور فزاینده ای محبوب شده است. در سال 2021، 34 مورد تامین مالی چاپ سه بعدی در چین و 108 مورد تامین مالی در خارج از کشور وجود خواهد داشت که رشد قابل توجهی در مقایسه با سال 2019 داشته است. شرکت های چاپ سه بعدی چین به سرعت صنعت چاپ سه بعدی را طرح ریزی می کنند و بسیاری از شرکت ها ظرفیت تولید سالانه بالایی دارند/ حجم فروش سالانه تجهیزات و مواد پرینت سه بعدی.

در حال حاضر، تجهیزات و مواد چاپ سه بعدی صنعتی داخلی عمدتاً به چین عرضه می شود، در حالی که تجهیزات چاپ سه بعدی مصرف کننده عمدتاً در خارج از کشور فروخته می شود. طبق نظر کارشناسان صنعت سه بعدی، این به این دلیل است که مواد اولیه داخلی نسبتاً ارزان است، هزینه پردازش تجهیزات چاپ سه بعدی کم است، و زنجیره تامین در سطح مصرف کننده داخلی نسبتاً کامل است، که می تواند نیازهای ضروری روزانه را برآورده کند. به عنوان کفش، لباس و غیره. استفاده از چاپ سه بعدی به طور کامل برجسته نشده است و کشورهای خارج از کشور برای ساده کردن زنجیره تامین به چاپ سه بعدی نیاز دارند.

فرم توسعه آینده پرینت سه بعدی

چاپ سه بعدی به سمت حالت تولید گسسته توسعه می یابد

از آنجایی که ارتقای مصرف باعث پیشرفت تکنولوژی می شود، رقابت در بازار چاپ سه بعدی در آینده پراکنده تر خواهد شد. در سطح صنعتی، می تواند تقاضای بالا، پیچیده و پیچیده را برآورده کند، در حالی که در سطح مصرف کننده، برای پاسخگویی به نیازهای هر مصرف کننده گسسته تر است و حتی ممکن است برای محصولاتی که مشتریان تمایل بیشتری به پرداخت آن دارند اعمال شود. یک حق بیمه در حال حاضر، شرکت‌ها و افراد ترجیح می‌دهند سفارش‌ها را از طریق پلتفرم‌های پرینت سه‌بعدی تولید کنند، در حالی که برخی از شرکت‌ها نیز مراکز چاپ سه بعدی خود را ایجاد می‌کنند. در آینده، پلت فرم چاپ سه بعدی بیشتر به یک مزرعه چاپ سه بعدی تبدیل خواهد شد. از طریق مدیریت کارآمد خوشه‌های چند ماشینی متصل به ابر، صدها پرینتر سه بعدی را می‌توان با دستورالعمل‌های عملیاتی ساده کنترل کرد، که کارایی زمان را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد، هزینه‌های نیروی کار را کاهش می‌دهد و تولید دسته‌ای شخصی‌سازی شده را تحقق می‌بخشد.

زنجیره صنعت پرینت سه بعدی

بالادست زنجیره صنعت چاپ سه بعدی تامین کننده مواد خام، سخت افزار هسته و سیستم های عملیاتی کمکی است.

Midstream عمدتاً تولید کننده تجهیزات چاپ سه بعدی و خدمات مرتبط است.

پایین دست عمدتاً برای اشیاء خدمات چاپ سه بعدی است. چاپ سه بعدی عمدتاً در هوافضا، صنعت خودرو و سایر زمینه ها، عمدتاً برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود.

الگوی رقابت صنعت چاپ سه بعدی چین

شرکت های چاپ سه بعدی در مرحله رو به رشد توسعه هستند و رقابت در صنعت نسبتا ضعیف است

با توجه به سیاست های مربوطه در چین (به عنوان مثال، برنامه اقدام توسعه مشخص می کند که صنعت تولید مواد افزودنی تا سال 2020 30 درصد رشد خواهد کرد و فناوری اصلی مطابق با سطح خارجی خواهد بود) و تحت هدایت سیاست ها، سمت سازمانی، سمت تحقیق و توسعه و سمت سرمایه با هم توسعه خواهند یافت تا صنعت چاپ سه بعدی را برای برآورده کردن رونق ارتقا دهند. طبق آمار اتحادیه صنعت ساخت افزودنی چین، درآمد شرکت‌های تولید مواد افزودنی چین در سال 2021 با میانگین نرخ رشد حدود 30 درصد در چهار سال گذشته، حدود 10 درصد بیشتر از میانگین جهانی، 26.5 میلیارد یوان خواهد بود.

در سال 2021، 22 شرکت فهرست شده بر روی تولید مواد افزودنی در چین تمرکز دارند. قدرتمندترهای پلاتینیوم، Xianlin 3D، Huashu High Tech و غیره هستند.

ویژگی‌های منطقه‌ای چاپ سه بعدی در چین به شرح زیر است: پکن تیانجین هبی رهبری کشور را به دست می‌گیرد و دلتای رودخانه یانگ تسه به دلیل مزیت‌های توسعه اقتصادی مطلوب و شرایط موقعیت مکانی، ابتدا یک فرم توسعه زنجیره کامل صنعت چاپ سه بعدی را تشکیل داده است. منطقه مرکزی چین بر تحقیق و توسعه متمرکز است و Shaanxi و Hubei را به عنوان هسته مرکزی برای ایجاد یک منطقه مهم برای کشت صنعتی انتخاب می کند. دلتای رودخانه مروارید منطقه مرتفع خدمات پرینت سه بعدی است که عمدتاً در گوانگژو، شنژن و جاهای دیگر توزیع شده است.

گردش کار پرینت سه بعدی

فرآیند پرینت سه بعدی معمولاً به سه مرحله تقسیم می شود. ابتدا لازم است قبل از چاپ بر روی کامپیوتر و نرم افزارهای خاص برای ساخت مدل محصولات مورد نیاز در سیستم تکیه کرد و سپس از طریق بهینه سازی و تنظیم، برش سلسله مراتبی، مسیر برنامه ریزی و سایر عملیات، کارهای آماده سازی را بهبود بخشید. در فرآیند چاپ، از تجهیزات چاپ سه بعدی برای چیدن لایه به لایه مواد طبق مدل و مسیر برنامه ریزی شده برای به دست آوردن محصولات نهایی استفاده می شود. پس از چاپ، محصولات نهایی باید برای بازرسی واقعی پس از عملیات سطح در صورت لزوم مورد استفاده قرار گیرند.

مدل‌سازی نرم‌افزارهای اولیه بسیار مهم است و برای شرکت در بررسی مستلزم استعدادهای چند رشته‌ای است که در فناوری مدل‌سازی نرم‌افزار و مواد مسلط باشند. مدل سازی نقش تعیین کننده ای در مطابقت محصول با استانداردهای لازم دارد. تجهیزات چاپ عمدتاً مسئولیت تولید و قالب‌گیری محصولات را بر عهده دارند و فناوری و مواد برای ساخت اشیاء فیزیکی با عملکرد جامع خوب با یکدیگر مطابقت دارند.

بالادست: اهمیت فناوری نرم افزار چاپ سه بعدی

فناوری نرم افزار - یک سکوی نه لایه، که از تجمع خاک شروع می شود

چه در فرآیند دستیابی به مدل داده های سه بعدی، پردازش مدل داده های سه بعدی یا کنترل چاپگر سه بعدی، فناوری نرم افزار سه بعدی ضروری است. سیستم نرم افزاری عملکردهای اسکن و برش، ساخت و تشخیص عیب، کنترل میدان دما، نظارت از راه دور، کنترل اسکن دیجیتال، بازخورد داده ها و کنترل یکپارچه را ادغام می کند تا اطمینان حاصل شود که محصولات تصفیه شده نیازها را برآورده می کنند. بهبود کارایی آماده سازی داده ها، بهینه سازی کیفیت چاپ و بهبود پالایش محصول.

بالادست: استفاده کنونی از مواد چاپ سه بعدی

بازار مواد چین هنوز تحت سلطه انواع غیر فلزی است. تحقیق و توسعه مواد به سمت ترکیب

ظهور و توسعه فناوری چاپ سه بعدی از توسعه مواد پرینت سه بعدی جدایی ناپذیر است. انواع مختلفی از فناوری های چاپ سه بعدی مانند SLS، SLA و FDM وجود دارد. هر فناوری چاپ از مواد مختلفی استفاده می کند، مانند مواد فلزی که معمولاً در فناوری SLM استفاده می شود، رزین حساس به نور که معمولاً در SLA استفاده می شود و پلاستیک های مهندسی مناسب برای FDM.

در حال حاضر، نافلزات همچنان بخش اصلی مواد مورد استفاده در چین هستند و با مواد فلزی الگوی 6:4 را تشکیل می دهند. با این حال، همچنین مشخص شد که نوآوری چین در فناوری مواد در حال افزایش است. در حال حاضر، تعداد درخواست های ثبت اختراع مربوطه در سال 2021 به 3079 خواهد رسید و در رتبه اول نسبت به ایالات متحده قرار دارد. از محتوای ثبت اختراع می توان دریافت که مواد کامپوزیتی مختلف، مواد قابل تجزیه و مواد فلزی با عملکرد بهتر در کانون تحقیق و توسعه فعلی هستند.

بالادست: محدودیت های توسعه و راه حل های مواد

هزینه تولید و عملکرد استفاده از مواد، نقاط اصلی درد بالادست است

Midstream: وضعیت و ویژگی های بازار تجهیزات چاپ سه بعدی

در حال حاضر، تجهیزات چاپ سه بعدی چین عمدتاً از SLS، SLM و FDM غیرفلزی تشکیل شده است، دو مورد قبلی حدود 32 درصد و FDM حدود 15 درصد از کل را به خود اختصاص می دهند که به ترتیب مربوط به سطح صنعتی و سطح رومیزی است.

مدل های کسب و کار و مسیرهای تکنولوژیکی تولیدکنندگان داخلی و خارجی متفاوت است. به طور جامع، فناوری های اصلی شرکت های خارجی بخش های فلزی و غیرفلزی را با طیف وسیعی از کاربردها پوشش می دهند. فناوری اصلی شرکت های داخلی بسیار تخصصی است، به عنوان مثال، بیش از 70 درصد تجهیزات پلاتین در ساخت هوافضا استفاده می شود.

نقاط درد اصلی تجهیزات چاپ سه بعدی

مشکلات تجهیزات چاپ سه بعدی در جریان میانی عمدتاً پراکنده است

تجهیزات چاپ سه بعدی هنوز در مرحله کار مداوم در فناوری هستند و بلوغ و اصلاح استفاده از تجهیزات را بهبود می بخشند. مشکلات پراکنده هستند، مانند میزان خرابی بالا در حین کارکرد تجهیزات، عملکرد سیستم تغذیه گیر کرده و دقت چاپ پایین. در حال حاضر، آزمایشات تحقیق و توسعه به طور همزمان در زمینه تحقیقات علمی و زمینه فعالیت سازمانی انجام می شود تا مشترکاً بهینه سازی عملیات تجهیزات را ترویج دهند.