Báo cáo ngành in 3D Trung Quốc năm 2022

Báo cáo nghiên cứu in 3D

Tóm tắt cốt lõi:

In 3D khác với sản xuất cắt giảm vật liệu truyền thống. Thông qua quá trình quét âm thanh nổi kỹ thuật số và xử lý phân lớp của mô hình, với sự trợ giúp của thiết bị sản xuất kỹ thuật số tương tự như máy in, mô hình rắn yêu cầu được hình thành bởi sự chồng chất liên tục của vật liệu. In 3D giúp tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả trong các lĩnh vực ứng dụng cụ thể.

So với B2C in 2D, in 3D hiện đang tập trung vào chế độ B2B và cũng đang mở rộng hơn nữa thị trường tiêu dùng đa dạng và tùy chỉnh của B2C.

Vật liệu kim loại và composite được in 3D đã trở thành xu hướng phát triển trong tương lai do các đặc tính cơ học vượt trội (độ cứng, khả năng chống va đập, tính di động, v.v.) và các đặc tính cơ học so với các vật liệu truyền thống. Chi phí sản xuất và hiệu suất của vật liệu vẫn là những điểm khó khăn của việc in 3D ngược dòng.

Hiện tại, thiết bị in 3D của Trung Quốc chủ yếu tập trung vào đúc kết dính / nung kết (SLS, SLM) và đúc đùn nóng chảy phi kim loại (FDM). Hiệu suất thiết bị và tính kịp thời của ứng dụng là những điểm khó khăn chính.

Những đột phá sáng tạo trong công nghệ và vật liệu và đào tạo nhân tài composite sẽ trở thành những yếu tố then chốt cho sự phát triển theo vòng xoáy của ngành công nghiệp in 3D.

In 3D -- đổi mới của công nghệ truyền thống

Từ "giảm vật liệu" sang "bổ sung vật liệu", in 3D là sự nâng cấp và đổi mới của công nghệ truyền thống

In 3D (3DP) là một loại công nghệ tạo mẫu nhanh, còn được gọi là sản xuất phụ gia. Nó là một công nghệ sử dụng kim loại bột hoặc nhựa và các vật liệu kết dính khác để xây dựng các đối tượng in từng lớp dựa trên các tệp mô hình kỹ thuật số. Khác với sản xuất giảm thiểu vật liệu truyền thống, in 3D liên tục chồng các vật liệu để tạo thành mô hình rắn cần thiết bằng cách quét âm thanh nổi kỹ thuật số và xử lý lớp của mô hình và thiết bị sản xuất kỹ thuật số tương tự như máy in. So với các công nghệ truyền thống, in 3D có lợi thế rõ ràng trong việc kiểm soát chi phí, sản xuất cá nhân hóa, khả năng dự đoán sản xuất và sử dụng vật liệu của sản xuất hàng loạt quy mô vừa và nhỏ.

Sắp xếp chính sách ngành in 3D

Chính sách được đưa ra nhanh chóng và được ủng hộ mạnh mẽ, giúp chuyển đổi "Sản xuất tại Trung Quốc một cách thông minh"

Hiện tại, chính sách tập trung vào vật liệu in 3D, cải tiến công nghệ và xây dựng tiêu chuẩn. Vào năm 2015, ngành công nghiệp in 3D của Trung Quốc đã mở ra một cơ hội phát triển với tốc độ cao dưới sự dẫn dắt của "Sản xuất tại Trung Quốc". Một loạt chính sách như "Made in China 2025" đã mô tả con đường phát triển của ngành sản xuất phụ gia. Kế hoạch phát triển các ngành công nghiệp mới nổi chiến lược 5 năm lần thứ 13 do Hội đồng Nhà nước ban hành vào năm 2016 đã đánh dấu sự đổ bộ của công nghiệp hóa. Kể từ khi ngành in 3D phát triển ở Trung Quốc, chính sách hỗ trợ ngành đã phát triển nhanh chóng. Từ chiến lược tổng thể, các lĩnh vực ứng dụng, công nghệ chủ chốt đến các tiêu chuẩn doanh nghiệp, chính sách hướng dẫn không ngừng được hoàn thiện để thúc đẩy sự phát triển của ngành.

Mô hình kinh doanh in 3D

In 2D so với in 3D

Mô hình kinh doanh của máy in 2D tương đối đơn giản, và các nhà sản xuất máy in chủ yếu dựa vào hàng tiêu dùng để tạo ra lợi nhuận. Các mô hình kinh doanh có thể có của in 3D tồn tại ở năm cấp độ - kết thúc sản xuất (sản xuất máy in 3D), kết thúc vật liệu, kết thúc khuôn, kết thúc bán lẻ và kết thúc mẫu (R&D). So với B2C in 2D, in 3D hiện đang tập trung vào chế độ B2B và cũng đang mở rộng hơn nữa thị trường tiêu dùng đa dạng và tùy chỉnh của B2C.

Quá trình phát triển và điểm uốn của ngành in 3D

Chuyển đổi nhanh chóng từ quy trình sản xuất sang quy trình kỹ thuật số

Là người dẫn đầu của công nghệ sản xuất cao cấp, in 3D được ngành công nghiệp đánh giá cao. Đất nước đã ban hành các chính sách phù hợp, quy hoạch bố trí khách quan, khoa học, đưa công nghệ phát triển hợp lý, đã bố trí một số viện nghiên cứu khoa học và trường đại học nghiên cứu và phát triển công nghệ. Hiện nay, ngành công nghiệp in 3D đang thay đổi nhanh chóng từ dòng chảy sản xuất sang dòng chảy kỹ thuật số, và nền kinh tế kỹ thuật số đã trở thành một điểm tăng trưởng mới cho sự phát triển kinh tế của các quốc gia khác nhau. Sự hội nhập sâu rộng của công nghệ số được thể hiện bằng số hóa và sản xuất công nghiệp là động lực và sự lựa chọn chiến lược quan trọng để thúc đẩy nâng cấp nền tảng công nghiệp, hiện đại hóa chuỗi công nghiệp và xây dựng một mô hình phát triển mới.

Giai đoạn R&D - nghiên cứu và phát triển khoa học thúc đẩy sự phát triển của in 3D

Bằng sáng chế cốt lõi hết hạn để kích thích sức sống thị trường

Trước năm 2009, số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế in 3D vẫn ở dạng con số đơn lẻ. Từ năm 2009 đến 2015, nhiều bằng sáng chế in 3D công nghiệp hàng đầu đã hết hạn. Với việc phát hành công nghệ cốt lõi in 3D, ngưỡng tiếp cận ngành và chi phí đã được hạ thấp, sức sống thị trường được kích thích và quá trình công nghiệp hóa được thúc đẩy. Sau khi bằng sáng chế FDM hết hạn vào năm 2009, nó đã thúc đẩy sự phát triển của máy in 3D ở Trung Quốc. Bố cục bằng sáng chế tập trung vào việc nâng cao độ tin cậy và giảm chi phí; Sau năm 2012, với sự tham gia tích cực của các trường đại học và viện nghiên cứu trong nghiên cứu và việc bố trí chuyên sâu các bằng sáng chế cốt lõi của các công ty in 3D, số lượng các bằng sáng chế in 3D đã bùng nổ; Năm 2014 là năm cao điểm hết hạn bằng sáng chế và các bằng sáng chế công nghệ cốt lõi SLS và SLM liên tiếp hết hạn, thúc đẩy thương mại hóa in 3D kim loại. Vào năm 2021, việc cấp phép bằng sáng chế in 3D của Trung Quốc sẽ chủ yếu tập trung vào sản xuất công cụ và khoa học y tế, trong khi số lượng các lĩnh vực cấp độ tiêu dùng như quần áo và khoa học thực phẩm sẽ ít.

Giai đoạn công nghiệp hóa - 3 D In ấn không ngừng nỗ lực hướng tới công nghiệp hóa

Nhiều doanh nghiệp bố trí thiết bị in 3D / công nghiệp hóa vật liệu

Trong những năm gần đây, in 3D ngày càng trở nên phổ biến. Vào năm 2021, sẽ có 34 trường hợp tài trợ cho in 3D ở Trung Quốc và 108 trường hợp tài trợ ở nước ngoài, với mức tăng trưởng đáng kể so với năm 2019. Các doanh nghiệp đầu ngành in 3D của Trung Quốc nhanh chóng bố trí công nghiệp hóa in 3D và nhiều doanh nghiệp có năng lực sản xuất hàng năm cao / doanh số hàng năm của thiết bị và vật liệu in 3D.

Hiện tại, thiết bị và vật liệu in 3D công nghiệp trong nước chủ yếu được cung cấp cho Trung Quốc, còn thiết bị in 3D tiêu dùng chủ yếu được bán ra nước ngoài. Theo ý kiến ​​của các chuyên gia trong ngành 3D, điều này là do nguyên liệu trong nước tương đối rẻ, chi phí gia công thiết bị in 3D thấp, và chuỗi cung ứng của người tiêu dùng trong nước tương đối hoàn chỉnh, có thể đáp ứng được nhu cầu thiết yếu hàng ngày như như giày dép, quần áo, v.v. Việc sử dụng in 3D chưa được làm nổi bật hoàn toàn và các nước ở nước ngoài cần in 3D để đơn giản hóa chuỗi cung ứng.

Hình thức phát triển trong tương lai của in 3D

In 3D phát triển theo hướng sản xuất rời rạc

Khi nâng cấp tiêu dùng thúc đẩy tiến bộ công nghệ, cạnh tranh trên thị trường in 3D sẽ phân tán hơn trong tương lai. Ở cấp độ công nghiệp, nó có thể đáp ứng nhu cầu cao, phức tạp và phức tạp, trong khi ở cấp độ người tiêu dùng, nó rời rạc hơn để đáp ứng nhu cầu của từng người tiêu dùng, và thậm chí có thể được áp dụng nhiều hơn cho những sản phẩm mà khách hàng sẵn sàng trả tiền hơn. một cao cấp. Hiện nay, các công ty và cá nhân thích sản xuất theo đơn đặt hàng thông qua nền tảng in 3D, trong khi một số doanh nghiệp cũng thành lập trung tâm in 3D của riêng mình. Trong tương lai, nền tảng in 3D sẽ phát triển hơn nữa thành một trang trại in 3D. Thông qua việc quản lý hiệu quả nhiều cụm máy được kết nối với đám mây, hàng trăm máy in 3D có thể được điều khiển bằng các hướng dẫn vận hành đơn giản, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả thời gian, tiết kiệm chi phí lao động và thực hiện sản xuất hàng loạt được cá nhân hóa.

Chuỗi công nghiệp in 3D

Thượng nguồn của chuỗi ngành công nghiệp in 3D là nhà cung cấp nguyên liệu thô, phần cứng cốt lõi và hệ thống vận hành phụ trợ.

Midstream chủ yếu là nhà sản xuất thiết bị in 3D và các dịch vụ liên quan.

Phần hạ lưu chủ yếu dành cho các đối tượng dịch vụ in 3D. In 3D chủ yếu được sử dụng trong hàng không vũ trụ, công nghiệp ô tô và các lĩnh vực khác, chủ yếu cho các ứng dụng công nghiệp.

Mô hình cạnh tranh của ngành in 3D Trung Quốc

Các doanh nghiệp in 3D đang trong giai đoạn phát triển đi lên và sự cạnh tranh trong ngành tương đối yếu

Được thúc đẩy bởi các chính sách có liên quan ở Trung Quốc (ví dụ: Kế hoạch Hành động Phát triển chỉ rõ rằng ngành sản xuất phụ gia sẽ tăng trưởng 30% vào năm 2020 và công nghệ cốt lõi sẽ phù hợp với trình độ nước ngoài) và theo hướng dẫn của các chính sách, Bên doanh nghiệp, bên R&D và bên vốn sẽ cùng nhau phát triển để thúc đẩy ngành công nghiệp in 3D đáp ứng được sự phát triển vượt bậc. Theo thống kê của Liên minh Công nghiệp Sản xuất Phụ gia Trung Quốc, doanh thu của các doanh nghiệp sản xuất phụ gia của Trung Quốc sẽ là 26,5 tỷ nhân dân tệ vào năm 2021, với tốc độ tăng trưởng trung bình khoảng 30% trong 4 năm qua, cao hơn khoảng 10% so với mức trung bình toàn cầu.

Vào năm 2021, có 22 công ty niêm yết tập trung vào sản xuất phụ gia ở Trung Quốc. Những cái mạnh hơn là Platinum, Xianlin 3D, Huashu High Tech, v.v.

Đặc điểm khu vực của ngành in 3D ở Trung Quốc như sau: Bắc Kinh, Thiên Tân, Hà Bắc dẫn đầu cả nước, và Đồng bằng sông Dương Tử đã sơ bộ hình thành một hình thức phát triển chuỗi ngành công nghiệp in 3D hoàn chỉnh nhờ lợi thế phát triển kinh tế và điều kiện vị trí thuận lợi; Khu vực trung tâm của Trung Quốc tập trung vào nghiên cứu và phát triển, và lấy Thiểm Tây và Hồ Bắc làm cốt lõi để thiết lập một khu vực quan trọng cho trồng trọt công nghiệp. Đồng bằng sông Châu Giang là vùng cao của các dịch vụ ứng dụng in 3D, chủ yếu được phân phối ở Quảng Châu, Thâm Quyến và những nơi khác.

Quy trình in 3D

Quy trình vận hành in 3D thường được chia thành ba bước. Đầu tiên, trước khi in, cần phải dựa vào máy tính và phần mềm cụ thể để xây dựng mô hình của các sản phẩm cần thiết trong hệ thống, sau đó cải thiện công việc chuẩn bị thông qua tối ưu hóa và điều chỉnh, phân chia thứ bậc, lập kế hoạch đường dẫn và các hoạt động khác. Trong quá trình in, thiết bị in 3D được sử dụng để xếp từng lớp vật liệu theo mô hình và đường dẫn đã định để thu được thành phẩm. Thành phẩm sau khi in xong sẽ được đưa vào sử dụng để kiểm tra thực tế sau khi xử lý bề mặt theo yêu cầu.

Việc mô hình hóa phần mềm ban đầu là rất quan trọng và nó đòi hỏi những tài năng đa ngành thông thạo về công nghệ và vật liệu mô hình hóa phần mềm tham gia vào quá trình kiểm tra. Việc xây dựng mô hình đóng vai trò quyết định đến việc sản phẩm có đạt tiêu chuẩn yêu cầu hay không. Thiết bị in chịu trách nhiệm chính trong việc sản xuất và đúc sản phẩm, công nghệ và vật liệu được kết hợp với nhau để tạo ra các vật thể vật chất có hiệu suất toàn diện tốt.

Thượng nguồn: tầm quan trọng của công nghệ phần mềm in 3D

Công nghệ phần mềm - một nền tảng gồm chín lớp, bắt đầu từ sự tích tụ của đất

Cho dù trong quá trình thu nhận mô hình dữ liệu 3D, xử lý mô hình dữ liệu 3D hay điều khiển máy in 3D, công nghệ phần mềm 3D là không thể thiếu. Hệ thống phần mềm tích hợp các chức năng quét và cắt lát, sản xuất và chẩn đoán lỗi, điều khiển trường nhiệt độ, giám sát từ xa, điều khiển quét kỹ thuật số, phản hồi dữ liệu và điều khiển tích hợp để đảm bảo sản phẩm tinh chế đáp ứng được nhu cầu; Cải thiện hiệu quả chuẩn bị dữ liệu, tối ưu hóa chất lượng in và nâng cao sự tinh chỉnh của sản phẩm.

Thượng nguồn: việc sử dụng vật liệu in 3D hiện tại

Thị trường nguyên liệu của Trung Quốc vẫn chủ yếu là các loại phi kim loại; R & D vật liệu theo hướng lãi kép

Sự lên ngôi và phát triển của công nghệ in 3D không thể tách rời sự phát triển của vật liệu in 3D. Có nhiều loại công nghệ in 3D, chẳng hạn như SLS, SLA và FDM. Mỗi công nghệ in sử dụng các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như vật liệu kim loại thường được sử dụng trong công nghệ SLM, nhựa cảm quang thường được sử dụng trong SLA và nhựa kỹ thuật thích hợp cho FDM.

Hiện tại, phi kim vẫn là nguyên liệu chính được sử dụng ở Trung Quốc, tạo thành họa tiết 6: 4 với chất liệu kim loại. Tuy nhiên, người ta cũng thấy rằng sự đổi mới trong công nghệ vật liệu của Trung Quốc đang tăng tốc. Hiện tại, số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế có liên quan sẽ đạt 3079 đơn vào năm 2021, đứng đầu so với Hoa Kỳ. Có thể thấy từ nội dung bằng sáng chế rằng các vật liệu composite khác nhau, vật liệu phân hủy và vật liệu kim loại có hiệu suất tốt hơn đang là trọng tâm của nghiên cứu và phát triển hiện nay.

Thượng nguồn: các hạn chế phát triển và giải pháp về vật liệu

Chi phí sản xuất và hiệu suất sử dụng của nguyên vật liệu là những điểm khó khăn cốt lõi của quá trình thượng nguồn

Dòng giữa: Tình trạng và đặc điểm thị trường thiết bị in 3D

Hiện tại, thiết bị in 3D của Trung Quốc chủ yếu bao gồm SLS, SLM và FDM phi kim loại, hai thiết bị trước đây chiếm khoảng 32% và FDM chiếm khoảng 15% tổng số, tương ứng với cấp độ công nghiệp và cấp độ máy tính để bàn.

Mô hình kinh doanh và đường lối công nghệ của các nhà sản xuất trong nước và nước ngoài là khác nhau. Nhìn chung, công nghệ cốt lõi của các doanh nghiệp nước ngoài bao gồm các lĩnh vực kim loại và phi kim loại, với nhiều ứng dụng đa dạng. Công nghệ cốt lõi của các doanh nghiệp trong nước có tính chuyên môn hóa cao, chẳng hạn, hơn 70% thiết bị của Platinum được sử dụng trong sản xuất hàng không vũ trụ.

Điểm đau chính của thiết bị in 3D

Các vấn đề của thiết bị in 3D ở giữa dòng chủ yếu là rải rác

Thiết bị in 3D vẫn đang trong giai đoạn chạy công nghệ liên tục, cải thiện độ chín và tinh chỉnh của việc sử dụng thiết bị. Các vấn đề nằm rải rác, chẳng hạn như tỷ lệ hỏng hóc cao trong quá trình vận hành thiết bị, vận hành hệ thống cấp liệu bị kẹt và độ chính xác in thấp. Hiện tại, các thí nghiệm nghiên cứu và phát triển được thực hiện đồng thời trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và lĩnh vực thực hành doanh nghiệp để cùng thúc đẩy việc tối ưu hóa hoạt động của thiết bị.