增材制造(又稱3D打印)是以數(shù)字模型為基礎(chǔ),將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術(shù),將對傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響,是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)。
3D打印的工作原理是以計算機三維設(shè)計模型為藍(lán)本,通過軟件將其離散分解成若干層平面切片,由數(shù)控成型系統(tǒng)利用激光束、熱熔噴嘴等方式將材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié),疊加成型,制造出實體產(chǎn)品。
一、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈分析
3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈從上中下游來看,上游為塑料、金屬、蠟、石膏、砂等其他各種材料。中游為3D打印設(shè)備及技術(shù),下游則為制造、醫(yī)療、建筑、軍事等應(yīng)用領(lǐng)域。
上游:塑料、金屬、蠟、石膏、砂等其他各種材料。不同的3D打印技術(shù),對材料的要求也有所不同,例如光聚合成型主要以液態(tài)光敏樹脂為主要材料;顆粒物成型的主要材料為金屬、塑料、陶瓷等;而熔融層積型的適用材料為塑料等混合物。
中游:3D打印的中游為設(shè)備研發(fā)及制造。目前,3D打印設(shè)備主要分為桌面級和工業(yè)級兩種。桌面級是3D打印技術(shù)的初級階段,可以直觀地闡述3D打印技術(shù)的工藝原理;工業(yè)級的3D打印設(shè)備主要分為快速原型制造和直接產(chǎn)品制造,兩者在打印速度、精確度、尺寸等方面各有不同。
下游:主要是3D打印服務(wù),延伸到各個細(xì)分的實際應(yīng)用方向,其中包括制造、醫(yī)療、軍事、建筑等領(lǐng)域均有所應(yīng)用。隨著3D打印行業(yè)的快速發(fā)展,3D打印技術(shù)應(yīng)用場景將不斷拓展。
二、中國3D市場現(xiàn)狀
全球3D打印正火熱,由于中國引進(jìn)3D打印技術(shù)較晚,與國外有一定差距,但近年來也得到快速發(fā)展。目前,中國的3D打印應(yīng)用主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫(yī)療及牙科正畸、汽車及其他交通工具、航空航天等領(lǐng)域。2018年中國3D打印市場規(guī)模達(dá)到23.6億元,同比增長近42%。伴隨著中國3D打印技術(shù)的相應(yīng)成熟,在航天航空,汽車等行業(yè)需求將持續(xù)增加,預(yù)計2019年中國3D打印市場規(guī)模將近30億元。
3D打印機主要分為消費級和工業(yè)級。工業(yè)級3D打印機速度更快、精度更高,在航空航天、汽車制造、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前,工業(yè)級3D打印機在國內(nèi)3D打印市場結(jié)構(gòu)中,從銷售收入來看占比遠(yuǎn)超消費級3D打印機。
消費級3D打印機雖然在銷售收入上的份額不及工業(yè)級3D打印機,但卻占了相當(dāng)一部分市場出貨量。隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟,消費級3D打印機逐漸被人們熟知,吸引了大量企業(yè)和消費的關(guān)注。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2012-2018年消個人費級3D打印機市場規(guī)模迅速發(fā)展。預(yù)計2019年,個人消費級3D打印機市場規(guī)模將進(jìn)一步增長,超2億元。
三、3D打印產(chǎn)業(yè)分布
目前,國內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)在北京市、浙江省、湖北省、廣東省、陜西省得到較快發(fā)展。
北京市:增材制造技術(shù)(3D打印)研發(fā)和生產(chǎn)服務(wù)的企業(yè)達(dá)70家以上,2018年實現(xiàn)銷售收入超6億元。
浙江。何挥谡憬〉南扰R三維是這個3D數(shù)字化和3D打印第一股,據(jù)業(yè)績快報顯示,2018年實現(xiàn)營業(yè)收入達(dá)4.1億元。
湖北省:共有數(shù)十家增材制造(3D打印)相關(guān)的企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)。
廣東。簭氖3D打印業(yè)務(wù)的企業(yè)超過400家,擁有多個3D打印產(chǎn)業(yè)園。
陜西。簭氖3D打印研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)超過70家。
此外,3D打印行業(yè)的快速發(fā)展離不開政府的支持,在此背景下,3D打印產(chǎn)業(yè)園不斷涌出。目前,國內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)園主要分布在沿海地區(qū),而中部地區(qū)也有形成產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。此外,青島等地有3D打印產(chǎn)業(yè)園在建項目。
四、行業(yè)前景
我國高度重視增材制造產(chǎn)業(yè),計劃到2020年,增材制造產(chǎn)業(yè)年銷售收入超過200億元,年均增速在30%以上。關(guān)鍵核心技術(shù)達(dá)到國際同步發(fā)展水平,工藝裝備基本滿足行業(yè)應(yīng)用需求,生態(tài)體系建設(shè)顯著完善,在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī);瘧(yīng)用,國際發(fā)展能力明顯提升。
(1)行業(yè)監(jiān)管加強,行業(yè)規(guī)范化發(fā)展
隨著行業(yè)的快速發(fā)展,行業(yè)發(fā)展進(jìn)入新階段,監(jiān)管力度持續(xù)提升。未來促進(jìn)行業(yè)規(guī)范發(fā)展以及維護(hù)市場秩序,出臺多項重磅政策。
(2)智能化和便捷化
隨著3D打印技術(shù)越來越普遍地運用到服裝、設(shè)計、生活生產(chǎn)當(dāng)中,用戶使用有更好的使用體驗,才能更普遍地推廣這一技術(shù)。設(shè)備智能化、便捷化是走向普及的保證。
(3)增材制造技術(shù)加速融合相關(guān)技術(shù)
全球范圍內(nèi)新一輪科技與產(chǎn)業(yè)革命正在萌發(fā),世界各國紛紛將增材制造作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展新增長點,推動增材制造技術(shù)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新材料技術(shù)、新設(shè)計理念的加速融合。
(4)通用化
在科學(xué)教育,工業(yè)制造,產(chǎn)品創(chuàng)意,工業(yè)美術(shù)等方面有廣泛地應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)價值,同時3D打印技術(shù)向低成本、高精度、高性能的方向發(fā)展。