Bericht der chinesischen 3D-Druckindustrie im Jahr 2022

Forschungsbericht 3D-Druck

Kernzusammenfassung:

Der 3D-Druck unterscheidet sich von der traditionellen Materialreduktionsfertigung. Durch digitales Stereoscannen und schichtweises Bearbeiten des Modells mit Hilfe von digitalen Fertigungsmitteln ähnlich dem Drucker entsteht durch kontinuierliches Übereinanderlegen von Materialien das gewünschte Volumenkörpermodell. Der 3D-Druck spart erhebliche Produktionskosten und verbessert die Effizienz in bestimmten Anwendungsbereichen.

Im Vergleich zum B2C-Druck in 2D konzentriert sich der 3D-Druck derzeit auf den B2B-Modus und baut auch den kundenspezifischen und diversifizierten Verbrauchermarkt von B2C weiter aus.

3D-gedruckte Metall- und Verbundwerkstoffe sind aufgrund ihrer überlegenen mechanischen Eigenschaften (Steifigkeit, Schlagfestigkeit, Tragbarkeit usw.) und mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Materialien zum zukünftigen Entwicklungstrend geworden. Die Produktionskosten und die Materialleistung sind nach wie vor die Schmerzpunkte des vorgelagerten 3D-Drucks.

Gegenwärtig konzentriert sich Chinas 3D-Druckausrüstung hauptsächlich auf Sinter-/Bindeformen (SLS, SLM) und nichtmetallisches Schmelzextrusionsformen (FDM). Die Geräteleistung und die Aktualität der Anwendung sind die Hauptschmerzpunkte.

Innovative Durchbrüche in Technologie und Materialien sowie die Ausbildung von Composite-Talenten werden zu Schlüsselfaktoren für die spiralförmige Entwicklung der 3D-Druckindustrie.

3D-Druck -- Innovation traditioneller Technologie

Von der „Materialreduktion“ bis zur „Materialzugabe“ ist der 3D-Druck eine Weiterentwicklung und Innovation der traditionellen Technologie

3D-Druck (3DP) ist eine Art Rapid-Prototyping-Technologie, auch als additive Fertigung bekannt. Es handelt sich um eine Technologie, bei der Pulvermetall oder Kunststoff und andere Klebstoffe verwendet werden, um Objekte Schicht für Schicht auf der Grundlage digitaler Modelldateien zu drucken. Anders als bei der traditionellen Materialreduktionsfertigung werden beim 3D-Druck kontinuierlich Materialien überlagert, um das erforderliche Volumenmodell zu bilden, und zwar mittels digitalem Stereoscannen und schichtweiser Verarbeitung des Modells und einer digitalen Fertigungsausrüstung ähnlich dem Drucker. Im Vergleich zu herkömmlichen Technologien hat der 3D-Druck offensichtliche Vorteile bei der Kostenkontrolle, der personalisierten Produktion, der Produktionsvorhersagbarkeit und der Materialnutzung bei der Produktion kleiner und mittlerer Serien.

Sortierung nach Richtlinien der 3D-Druckindustrie

Die Richtlinie wurde schnell eingeführt und stark unterstützt, wodurch die Transformation von „Made in China Intelligently“ unterstützt wurde.

Derzeit konzentriert sich die Politik auf 3D-Druckmaterialien, technologische Verbesserungen und Standardkonstruktionen. Im Jahr 2015 eröffnete Chinas 3D-Druckindustrie unter der Führung von „Made in China“ eine Hochgeschwindigkeits-Entwicklungsmöglichkeit. Eine Reihe von Richtlinien wie „Made in China 2025“ beschrieb den Entwicklungspfad der additiven Fertigungsindustrie. Der 13. Nationale Strategische Fünfjahresplan für die Entwicklung der aufstrebenden Industrie, der 2016 vom Staatsrat herausgegeben wurde, markierte die Landung der Industrialisierung. Seit der Entwicklung des 3D-Drucks in China hat sich die Politik zur Unterstützung der Industrie schnell entwickelt. Von der Gesamtstrategie über Anwendungsfelder, Schlüsseltechnologien bis hin zu Unternehmensstandards wird die politische Anleitung ständig verfeinert, um die Entwicklung der Branche voranzutreiben.

Geschäftsmodell des 3D-Drucks

2D-Druck vs. 3D-Druck

Das Geschäftsmodell von 2D-Druckern ist relativ einfach, und Druckerhersteller verlassen sich hauptsächlich auf Verbrauchsmaterialien, um Gewinne zu erzielen. Die möglichen Geschäftsmodelle des 3D-Drucks bestehen auf fünf Ebenen – Fertigungsende (3D-Druckerherstellung), Materialende, Formenende, Einzelhandelsende und Musterende (F&E). Im Vergleich zum B2C-Druck in 2D konzentriert sich der 3D-Druck derzeit auf den B2B-Modus und baut auch den kundenspezifischen und diversifizierten Verbrauchermarkt von B2C weiter aus.

Entwicklungsprozess und Wendepunkt der 3D-Druckindustrie

Schnelle Transformation vom Fertigungsfluss zum digitalen Fluss

Als Wegbereiter der High-End-Fertigungstechnologie wird der 3D-Druck von der Industrie hoch geschätzt. Das Land hat relevante Richtlinien erlassen, das Layout objektiv und wissenschaftlich geplant, die rationale Entwicklung der Technologie vorangetrieben und eine Reihe von wissenschaftlichen Forschungsinstituten und Universitäten für technologische Forschung und Entwicklung eingerichtet. Gegenwärtig verändert sich die 3D-Druckindustrie schnell von einem Fertigungsfluss zu einem digitalen Fluss, und die digitale Wirtschaft ist zu einem neuen Wachstumspunkt für die wirtschaftliche Entwicklung verschiedener Länder geworden. Die tiefe Integration der digitalen Technologie, die durch industrielle Digitalisierung und Fertigung repräsentiert wird, ist die wichtigste treibende Kraft und strategische Wahl, um die Modernisierung der industriellen Grundlage, die Modernisierung der industriellen Kette und den Aufbau eines neuen Entwicklungsmusters zu fördern.

F&E-Phase - wissenschaftliche F&E fördert die Entwicklung des 3D-Drucks

Kernpatente laufen ab, um die Vitalität des Marktes zu stimulieren

Vor 2009 blieb die Zahl der 3D-Druck-Patentanmeldungen im einstelligen Bereich. Von 2009 bis 2015 liefen viele führende industrielle 3D-Druckpatente aus. Mit der Veröffentlichung der 3D-Druckkerntechnologie wurden die Zugangsschwelle und die Kosten für den Industriezugang gesenkt, die Marktvitalität stimuliert und der Industrialisierungsprozess gefördert. Nach Ablauf des FDM-Patents im Jahr 2009 förderte es die Entwicklung von 3D-Druckern in China. Das Patentlayout konzentrierte sich auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit und die Reduzierung der Kosten; Nach 2012, mit der aktiven Beteiligung von Universitäten und Forschungsinstituten an der Forschung und der gründlichen Gestaltung von Kernpatenten durch 3D-Druckunternehmen, ist die Zahl der 3D-Druckpatentautorisierungen explodiert; 2014 war das Spitzenjahr für den Ablauf von Patenten, und die SLS- und SLM-Kerntechnologiepatente liefen nacheinander aus, was die Kommerzialisierung des Metall-3D-Drucks förderte. Im Jahr 2021 wird sich Chinas Patentgenehmigung für den 3D-Druck hauptsächlich auf Fertigungswerkzeuge und medizinische Wissenschaft konzentrieren, während die Zahl der Bereiche auf Verbraucherebene wie Kleidung und Lebensmittelwissenschaft gering sein wird.

Industrialisierungsstufe - 3D Der Druck strebt kontinuierlich nach Industrialisierung

Multi-Enterprise-Layout 3D-Druckgeräte/Materialindustrialisierung

In den letzten Jahren ist der 3D-Druck immer beliebter geworden. Im Jahr 2021 wird es 34 Fälle von 3D-Druckfinanzierungen in China und 108 Fälle von Finanzierungen im Ausland geben, mit einem deutlichen Wachstum im Vergleich zu 2019. Chinas 3D-Druckkopfunternehmen gestalten die Industrialisierung des 3D-Drucks schnell, und viele Unternehmen verfügen über eine hohe jährliche Produktionskapazität / jährliches Verkaufsvolumen von 3D-Druckgeräten und -materialien.

Derzeit werden inländische industrielle 3D-Druckgeräte und -materialien hauptsächlich nach China geliefert, während Verbraucher-3D-Druckgeräte hauptsächlich ins Ausland verkauft werden. Nach Meinung von Experten der 3D-Branche liegt dies daran, dass heimische Rohstoffe relativ billig sind, die Kosten für die Verarbeitung von 3D-Druckgeräten niedrig sind und die Lieferkette auf inländischer Verbraucherebene relativ vollständig ist, was bereits den Bedarf des täglichen Bedarfs wie z wie Schuhe, Kleidung usw. Die Verwendung von 3D-Druck wird nicht vollständig hervorgehoben, und Überseeländer benötigen 3D-Druck, um die Lieferkette zu vereinfachen.

Zukünftige Entwicklungsform des 3D-Drucks

Der 3D-Druck entwickelt sich hin zu einem diskreten Produktionsmodus

Da die Verbrauchssteigerung den technologischen Fortschritt fördert, wird der Wettbewerb auf dem 3D-Druckmarkt in Zukunft stärker verteilt sein. Auf industrieller Ebene kann es die hohe, anspruchsvolle und anspruchsvolle Nachfrage befriedigen, während es auf Verbraucherebene diskreter ist, um die Bedürfnisse jedes Verbrauchers zu erfüllen, und möglicherweise sogar stärker auf Produkte angewendet wird, für die Kunden eher bereit sind zu zahlen eine Prämie. Derzeit produzieren Unternehmen und Einzelpersonen lieber Aufträge über 3D-Druckplattformen, während einige Unternehmen auch ihre eigenen 3D-Druckzentren einrichten. In Zukunft wird sich die 3D-Druckplattform zu einer 3D-Druckfarm weiterentwickeln. Durch die effiziente Verwaltung von Cloud-verbundenen Multi-Maschinen-Clustern können Hunderte von 3D-Druckern durch einfache Bedienungsanweisungen gesteuert werden, was die Zeiteffizienz erheblich verbessert, Arbeitskosten spart und eine personalisierte Serienproduktion realisiert.

3D-Druck-Industriekette

Der vorgelagerte Teil der 3D-Druckindustriekette ist der Lieferant von Rohstoffen, Kernhardware und Hilfsbetriebssystemen.

Midstream ist hauptsächlich ein Hersteller von 3D-Druckgeräten und damit verbundenen Dienstleistungen.

Der Downstream ist hauptsächlich für 3D-Druckserviceobjekte bestimmt. Der 3D-Druck wird hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Bereichen eingesetzt, hauptsächlich für industrielle Anwendungen.

Wettbewerbsmuster der chinesischen 3D-Druckindustrie

3D-Druckunternehmen befinden sich in einer aufstrebenden Entwicklungsphase, und die Konkurrenz in der Branche ist relativ schwach

Angetrieben von relevanten Richtlinien in China (zum Beispiel gibt der Entwicklungsaktionsplan vor, dass die additive Fertigungsindustrie bis 2020 um 30 Prozent wachsen wird und die Kerntechnologie dem ausländischen Niveau entsprechen wird) und unter der Anleitung von Richtlinien, die Unternehmensseite, F&E-Seite und Kapitalseite werden sich gemeinsam entwickeln, um die 3D-Druckindustrie zu fördern, um dem Boom gerecht zu werden. Laut den Statistiken der China Additive Manufacturing Industry Alliance wird der Umsatz von Chinas additiven Fertigungsunternehmen im Jahr 2021 26,5 Milliarden Yuan betragen, mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von etwa 30 Prozent in den letzten vier Jahren, etwa 10 Prozent höher als der globale Durchschnitt.

Im Jahr 2021 gibt es in China 22 börsennotierte Unternehmen, die sich auf die additive Fertigung konzentrieren. Die leistungsstärkeren sind Platinum, Xianlin 3D, Huashu High Tech usw.

Die regionalen Merkmale des 3D-Drucks in China sind wie folgt: Beijing Tianjin Hebei übernimmt die Führung im Land, und das Jangtse-Delta hat aufgrund seiner günstigen wirtschaftlichen Entwicklungsvorteile und Standortbedingungen vorläufig eine vollständige Entwicklungsform der 3D-Druckindustriekette gebildet; Die zentrale Region Chinas konzentriert sich auf Forschung und Entwicklung und nimmt Shaanxi und Hubei als Kern, um ein wichtiges Gebiet für den industriellen Anbau zu errichten. Das Pearl River Delta ist das Hochland der 3D-Druckanwendungsdienste, die hauptsächlich in Guangzhou, Shenzhen und anderen Orten vertrieben werden.

3D-Druck-Workflow

Der 3D-Druckvorgang wird normalerweise in drei Schritte unterteilt. Zunächst ist es vor dem Drucken erforderlich, sich auf Computer und spezielle Software zu verlassen, um das Modell der erforderlichen Produkte im System zu erstellen, und dann die vorbereitende Arbeit durch Optimierung und Anpassung, hierarchisches Slicing, Planungspfad und andere Operationen zu verbessern. Beim Drucken werden 3D-Druckgeräte verwendet, um Materialien Schicht für Schicht gemäß dem geplanten Modell und Pfad zu stapeln, um fertige Produkte zu erhalten. Nach dem Drucken werden die fertigen Produkte nach Bedarf nach Oberflächenbehandlung zur eigentlichen Inspektion verwendet.

Die Modellierung früher Software ist sehr wichtig und erfordert multidisziplinäre Talente, die sich mit Softwaremodellierungstechnologie und -materialien auskennen, um an dem Check teilzunehmen. Der Modellbau spielt eine entscheidende Rolle, ob das Produkt den geforderten Standards entspricht. Die Druckausrüstung ist hauptsächlich für die Herstellung und Formung von Produkten verantwortlich, und die Technologie und Materialien sind aufeinander abgestimmt, um physische Objekte mit guter umfassender Leistung herzustellen.

Upstream: die Bedeutung der 3D-Drucksoftwaretechnologie

Softwaretechnologie - eine Plattform aus neun Schichten, beginnend mit der Anhäufung von Erde

Ob bei der Erfassung von 3D-Datenmodellen, der Verarbeitung von 3D-Datenmodellen oder der Steuerung von 3D-Druckern, 3D-Softwaretechnologie ist unverzichtbar. Das Softwaresystem integriert die Funktionen Scannen und Schneiden, Herstellung und Fehlerdiagnose, Temperaturfeldsteuerung, Fernüberwachung, digitale Scansteuerung, Datenrückmeldung und integrierte Steuerung, um sicherzustellen, dass die veredelten Produkte den Anforderungen entsprechen. Verbessern Sie die Effizienz der Datenvorbereitung, optimieren Sie die Druckqualität und verbessern Sie die Produktveredelung.

Upstream: aktuelle Verwendung von 3D-Druckmaterialien

Chinas Materialmarkt wird immer noch von nichtmetallischen Typen dominiert; Materialforschung und -entwicklung in Richtung Compoundierung

Der Aufstieg und die Entwicklung der 3D-Drucktechnologie sind untrennbar mit der Entwicklung von 3D-Druckmaterialien verbunden. Es gibt viele Arten von 3D-Drucktechnologien wie SLS, SLA und FDM. Jede Drucktechnologie verwendet unterschiedliche Materialien, wie z. B. Metallmaterialien, die üblicherweise in der SLM-Technologie verwendet werden, lichtempfindliches Harz, das üblicherweise in SLA verwendet wird, und technische Kunststoffe, die für FDM geeignet sind.

Derzeit sind Nichtmetalle immer noch der Hauptbestandteil der in China verwendeten Materialien und bilden mit Metallmaterialien ein 6:4-Muster. Es wurde jedoch auch festgestellt, dass sich Chinas Innovation in der Materialtechnologie beschleunigt. Derzeit wird die Zahl der relevanten Patentanmeldungen im Jahr 2021 3079 erreichen und damit den ersten Platz vor den Vereinigten Staaten einnehmen. Aus dem Patentinhalt ist ersichtlich, dass verschiedene Verbundmaterialien, abbaubare Materialien und Metallmaterialien mit besserer Leistung im Fokus der aktuellen Forschung und Entwicklung stehen.

Upstream: Entwicklungsbeschränkungen und Materiallösungen

Die Produktionskosten und die Gebrauchsleistung von Materialien sind die zentralen Schmerzpunkte des Upstream

Midstream: Status und Merkmale des Marktes für 3D-Druckgeräte

Gegenwärtig besteht Chinas 3D-Druckausrüstung hauptsächlich aus SLS, SLM und nichtmetallischem FDM, wobei die ersteren beiden etwa 32 Prozent ausmachen und FDM etwa 15 Prozent der Gesamtmenge ausmacht, was der industriellen Ebene bzw. der Desktop-Ebene entspricht.

Die Geschäftsmodelle und technologischen Wege in- und ausländischer Hersteller sind unterschiedlich. Die Kerntechnologien ausländischer Unternehmen decken umfassend Metall- und Nichtmetallsektoren mit einer breiten Palette von Anwendungen ab. Die Kerntechnologie einheimischer Unternehmen ist hochspezialisiert, zum Beispiel werden mehr als 70 Prozent der Ausrüstung von Platinum in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.

Hauptschmerzpunkte von 3D-Druckgeräten

Die Probleme von 3D-Druckgeräten im Midstream sind hauptsächlich verstreut

3D-Druckgeräte befinden sich noch in der Phase des kontinuierlichen technologischen Fortschritts und verbessern die Reife und Verfeinerung der Gerätenutzung. Die Probleme sind verstreut, wie z. B. eine hohe Ausfallrate während des Gerätebetriebs, ein festgefahrener Betrieb des Zufuhrsystems und eine geringe Druckgenauigkeit. Derzeit werden Forschungs- und Entwicklungsexperimente gleichzeitig im wissenschaftlichen Forschungsbereich und im Unternehmenspraxisbereich durchgeführt, um gemeinsam die Optimierung des Gerätebetriebs voranzutreiben.