Relatório da indústria de impressão 3D da China em 2022

relatório de pesquisa de impressão 3D

Resumo do núcleo:

A impressão 3D é diferente da fabricação tradicional de redução de material. Por meio de digitalização estéreo digital e processamento em camadas do modelo, com o auxílio de equipamentos de fabricação digital semelhantes à impressora, o modelo sólido necessário é formado pela superposição contínua de materiais. A impressão 3D economiza muito nos custos de produção e melhora a eficiência em campos de aplicação específicos.

Em comparação com o B2C impresso em 2D, a impressão 3D está atualmente focada no modo B2B, e também está expandindo ainda mais o mercado consumidor personalizado e diversificado de B2C.

Os materiais de metal e compósitos impressos em 3D tornaram-se a tendência de desenvolvimento futuro devido às suas propriedades mecânicas superiores (rigidez, resistência ao impacto, portabilidade, etc.) e propriedades mecânicas em comparação com os materiais tradicionais. O custo de produção e o desempenho dos materiais ainda são os pontos problemáticos da impressão 3D a montante.

Atualmente, os equipamentos de impressão 3D da China se concentram principalmente na moldagem por sinterização/ligação (SLS, SLM) e moldagem por extrusão não metálica (FDM). O desempenho do equipamento e a pontualidade da aplicação são os principais pontos problemáticos.

Avanços inovadores em tecnologia e materiais e o treinamento de talentos em compósitos se tornarão os principais fatores para o desenvolvimento em espiral da indústria de impressão 3D.

Impressão 3D -- inovação da tecnologia tradicional

De "redução de material" a "adição de material", a impressão 3D é uma atualização e inovação da tecnologia tradicional

A impressão 3D (3DP) é um tipo de tecnologia de prototipagem rápida, também conhecida como manufatura aditiva. É uma tecnologia que utiliza pó de metal ou plástico e outros materiais adesivos para construir objetos camada por camada de impressão com base em arquivos de modelos digitais. Diferente da fabricação tradicional de redução de material, a impressão 3D sobrepõe continuamente materiais para formar o modelo sólido necessário por meio de digitalização estéreo digital e processamento em camadas do modelo e equipamentos de fabricação digital semelhantes à impressora. Em comparação com as tecnologias tradicionais, a impressão 3D tem vantagens óbvias no controle de custos, produção personalizada, previsibilidade de produção e utilização de material de produção em lotes de pequeno e médio porte.

Classificação de políticas da indústria de impressão 3D

A política foi introduzida rapidamente e fortemente apoiada, ajudando na transformação do "Made in China Intelligently"

Atualmente, a política se concentra em materiais de impressão 3D, aprimoramento de tecnologia e construção padrão. Em 2015, a indústria de impressão 3D da China inaugurou uma oportunidade de desenvolvimento de alta velocidade sob a orientação de "Made in China". Uma série de políticas como "Made in China 2025" descreveu o caminho de desenvolvimento da indústria de manufatura aditiva. O 13º Plano Nacional de Desenvolvimento Estratégico da Indústria Emergente Quinquenal emitido pelo Conselho de Estado em 2016 marcou o desembarque da industrialização. Desde o desenvolvimento da impressão 3D na China, a política de apoio à indústria se desenvolveu rapidamente. A partir da estratégia geral, campos de aplicação, tecnologias-chave para os padrões da empresa, a orientação política é constantemente refinada para promover o desenvolvimento da indústria.

Modelo de negócios de impressão 3D

Impressão 2D x impressão 3D

O modelo de negócios da impressora 2D é relativamente simples e os fabricantes de impressoras dependem principalmente de consumíveis para obter lucros. Os possíveis modelos de negócios da impressão 3D existem em cinco níveis - final de fabricação (fabricação de impressora 3D), final do material, final do molde, final do varejo e final da amostra (P&D). Em comparação com o B2C impresso em 2D, a impressão 3D está atualmente focada no modo B2B, e também está expandindo ainda mais o mercado consumidor personalizado e diversificado de B2C.

Processo de desenvolvimento e ponto de inflexão da indústria de impressão 3D

Transformação rápida do fluxo de fabricação para o fluxo digital

Como guia da tecnologia de fabricação de ponta, a impressão 3D é altamente valorizada pela indústria. O país emitiu políticas relevantes, planejou objetiva e cientificamente o layout, liderou o desenvolvimento racional da tecnologia e estabeleceu vários institutos de pesquisa científica e universidades para pesquisa e desenvolvimento tecnológico. Atualmente, a indústria de impressão 3D está mudando rapidamente de um fluxo de manufatura para um fluxo digital, e a economia digital tornou-se um novo ponto de crescimento para o desenvolvimento econômico de vários países. A profunda integração da tecnologia digital representada pela digitalização industrial e manufatura é a principal força motriz e escolha estratégica para promover a atualização da base industrial, a modernização da cadeia industrial e a construção de um novo padrão de desenvolvimento.

Estágio de P&D - P&D científico promove o desenvolvimento da impressão 3D

Patentes principais expiram para estimular a vitalidade do mercado

Antes de 2009, o número de pedidos de patentes de impressão 3D permanecia em um dígito. De 2009 a 2015, muitas das principais patentes de impressão 3D industrial expiraram. Com o lançamento da tecnologia de núcleo de impressão 3D, o limite e o custo de acesso à indústria foram reduzidos, a vitalidade do mercado foi estimulada e o processo de industrialização foi promovido. Após a expiração da patente FDM em 2009, promoveu o desenvolvimento de impressoras 3D na China. O layout da patente se concentrou em melhorar a confiabilidade e reduzir custos; Depois de 2012, com a participação ativa de universidades e institutos de pesquisa em pesquisa e o layout aprofundado de patentes principais por empresas de impressão 3D, o número de autorizações de patentes de impressão 3D explodiu; 2014 foi o ano de pico para a expiração de patentes, e as patentes de tecnologia de núcleo SLS e SLM expiraram sucessivamente, promovendo a comercialização de impressão 3D em metal. Em 2021, a autorização de patente de impressão 3D da China se concentrará principalmente em ferramentas de fabricação e ciência médica, enquanto o número de campos de nível de consumidor, como vestuário e ciência de alimentos, será pequeno.

Fase de industrialização - 3D Printing se esforça continuamente para a industrialização

Equipamento de impressão 3D de layout multiempresarial/industrialização de materiais

Nos últimos anos, a impressão 3D tornou-se cada vez mais popular. Em 2021, haverá 34 casos de financiamento de impressão 3D na China e 108 casos de financiamento no exterior, com um crescimento significativo em comparação com 2019. volume anual de vendas de equipamentos e materiais de impressão 3D.

Atualmente, os equipamentos e materiais de impressão 3D industriais domésticos são fornecidos principalmente para a China, enquanto os equipamentos de impressão 3D de consumo são vendidos principalmente no exterior. De acordo com a opinião de especialistas da indústria 3D, isso ocorre porque as matérias-primas domésticas são relativamente baratas, o custo de processamento de equipamentos de impressão 3D é baixo e a cadeia de suprimentos do consumidor doméstico é relativamente completa, o que já pode atender às necessidades diárias, como como sapatos, roupas, etc. O uso da impressão 3D não é totalmente destacado, e os países estrangeiros precisam de impressão 3D para simplificar a cadeia de suprimentos.

Forma de desenvolvimento futuro da impressão 3D

A impressão 3D evolui para o modo de produção discreta

À medida que a atualização do consumo promove o progresso tecnológico, a concorrência no mercado de impressão 3D será mais dispersa no futuro. No nível industrial, pode atender à demanda alta, sofisticada e sofisticada, enquanto no nível consumidor, é mais discreto para atender às necessidades de cada consumidor, podendo até ser mais aplicado a produtos que os clientes estão mais dispostos a pagar um prêmio. Atualmente, empresas e indivíduos preferem produzir pedidos por meio de plataformas de impressão 3D, enquanto algumas empresas também estabelecem seus próprios centros de impressão 3D. No futuro, a plataforma de impressão 3D se desenvolverá ainda mais em uma fazenda de impressão 3D. Por meio do gerenciamento eficiente de clusters de várias máquinas conectados à nuvem, centenas de impressoras 3D podem ser controladas por instruções de operação simples, o que melhora muito a eficiência do tempo, economiza custos de mão de obra e realiza a produção em lote personalizada.

cadeia da indústria de impressão 3D

O upstream da cadeia da indústria de impressão 3D é o fornecedor de matérias-primas, hardware principal e sistemas operacionais auxiliares.

Midstream é principalmente um fabricante de equipamentos de impressão 3D e serviços relacionados.

O downstream é principalmente para objetos de serviço de impressão 3D. A impressão 3D é usada principalmente na indústria aeroespacial, automotiva e outros campos, principalmente para aplicações industriais.

Padrão de concorrência da indústria de impressão 3D da China

As empresas de impressão 3D estão em fase crescente de desenvolvimento e a concorrência do setor é relativamente fraca

Impulsionado por políticas relevantes na China (por exemplo, o Plano de Ação de Desenvolvimento especifica que a indústria de manufatura aditiva crescerá 30% até 2020, e a tecnologia principal estará alinhada com o nível externo) e sob a orientação de políticas, o O lado da empresa, o lado de P&D e o lado do capital se desenvolverão juntos para promover a indústria de impressão 3D para atender ao boom. De acordo com as estatísticas da China Additive Manufacturing Industry Alliance, a receita das empresas de manufatura aditiva da China será de 26,5 bilhões de yuans em 2021, com uma taxa média de crescimento de cerca de 30% nos últimos quatro anos, cerca de 10% superior à média global.

Em 2021, existem 22 empresas listadas com foco em manufatura aditiva na China. Os mais poderosos são Platinum, Xianlin 3D, Huashu High Tech, etc.

As características regionais da impressão 3D na China são as seguintes: Beijing Tianjin Hebei assume a liderança no país, e o Delta do Rio Yangtze formou preliminarmente um formulário completo de desenvolvimento da cadeia da indústria de impressão 3D em virtude de suas vantagens favoráveis ​​de desenvolvimento econômico e condições de localização; A região central da China concentra-se em P&D e tem Shaanxi e Hubei como o núcleo para estabelecer uma importante área para o cultivo industrial. O Delta do Rio das Pérolas é o planalto dos serviços de aplicação de impressão 3D, distribuídos principalmente em Guangzhou, Shenzhen e outros lugares.

Fluxo de trabalho de impressão 3D

O processo de operação de impressão 3D é geralmente dividido em três etapas. Primeiro, antes de imprimir, é necessário contar com computadores e softwares específicos para construir o modelo dos produtos necessários no sistema e, em seguida, aprimorar o trabalho preparatório por meio de otimização e ajuste, fatiamento hierárquico, caminho de planejamento e outras operações. No processo de impressão, o equipamento de impressão 3D é usado para empilhar materiais camada por camada de acordo com o modelo planejado e caminho para obter produtos acabados. Após a impressão, os produtos acabados devem ser colocados em uso para inspeção real após o tratamento de superfície conforme necessário.

A modelagem de software inicial é muito importante e requer talentos multidisciplinares que sejam proficientes em tecnologia e materiais de modelagem de software para participar da verificação. A construção de maquetes desempenha um papel decisivo para que o produto atenda aos padrões exigidos. O equipamento de impressão é o principal responsável pela produção e moldagem de produtos, e a tecnologia e os materiais são combinados entre si para fazer objetos físicos com bom desempenho abrangente.

Upstream: a importância da tecnologia de software de impressão 3D

Tecnologia de software - uma plataforma de nove camadas, a partir do acúmulo de solo

Seja no processo de aquisição de modelo de dados 3D, processamento de modelo de dados 3D ou controle de impressora 3D, a tecnologia de software 3D é indispensável. O sistema de software integra as funções de digitalização e fatiamento, fabricação e diagnóstico de falhas, controle de campo de temperatura, monitoramento remoto, controle de digitalização digital, feedback de dados e controle integrado para garantir que os produtos refinados atendam às necessidades; Melhore a eficiência da preparação de dados, otimize a qualidade de impressão e aprimore o refinamento do produto.

Upstream: uso atual de materiais de impressão 3D

O mercado de materiais da China ainda é dominado por tipos não metálicos; P&D de materiais para composição

A ascensão e desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D é inseparável do desenvolvimento de materiais de impressão 3D. Existem muitos tipos de tecnologias de impressão 3D, como SLS, SLA e FDM. Cada tecnologia de impressão usa materiais diferentes, como materiais metálicos comumente usados ​​na tecnologia SLM, resina fotossensível comumente usada em SLA e plásticos de engenharia adequados para FDM.

Atualmente, os não metais ainda são a principal parte dos materiais usados ​​na China, formando um padrão 6:4 com materiais metálicos. No entanto, verifica-se também que a inovação da China em tecnologia de materiais está se acelerando. Atualmente, o número de pedidos de patente relevantes chegará a 3.079 em 2021, ficando em primeiro lugar nos Estados Unidos. Pode-se constatar pelo conteúdo da patente que diversos materiais compósitos, materiais degradáveis ​​e materiais metálicos com melhor desempenho são o foco das pesquisas e desenvolvimentos atuais.

Upstream: restrições de desenvolvimento e soluções de materiais

O custo de produção e o desempenho de uso dos materiais são os principais pontos problemáticos do upstream

Midstream: status e características do mercado de equipamentos de impressão 3D

Atualmente, os equipamentos de impressão 3D da China consistem principalmente em SLS, SLM e FDM não metálico, os dois primeiros representando cerca de 32% e FDM representando cerca de 15% do total, correspondendo ao nível industrial e ao nível de desktop, respectivamente.

Os modelos de negócios e os caminhos tecnológicos dos fabricantes nacionais e estrangeiros são diferentes. De forma abrangente, as principais tecnologias de empresas estrangeiras abrangem os setores metálico e não metálico, com uma ampla gama de aplicações. A tecnologia central das empresas domésticas é altamente especializada, por exemplo, mais de 70% dos equipamentos da Platinum são usados ​​na fabricação aeroespacial.

Principais pontos problemáticos dos equipamentos de impressão 3D

Os problemas dos equipamentos de impressão 3D no midstream estão principalmente dispersos

Os equipamentos de impressão 3D ainda estão em estágio de execução contínua em tecnologia, melhorando a maturidade e o refinamento do uso dos equipamentos. Os problemas são dispersos, como alta taxa de falhas durante a operação do equipamento, operação do sistema de alimentação travada e baixa precisão de impressão. Atualmente, os experimentos de pesquisa e desenvolvimento são realizados simultaneamente no campo da pesquisa científica e no campo da prática empresarial para promover conjuntamente a otimização da operação dos equipamentos.