增材制造(又稱(chēng)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(shí)體物品的新興制造技術(shù),將對(duì)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(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本,通過(guò)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(shí)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(lái)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(duì)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(shù)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(jí)和工業(yè)級(jí)兩種。桌面級(jí)是3D打印技術(shù)的初級(jí)階段,可以直觀地闡述3D打印技術(shù)的工藝原理;工業(yè)級(jí)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(gè)細(xì)分的實(shí)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(chǎng)景將不斷拓展。
二、中國(guó)3D市場(chǎng)現(xiàn)狀
全球3D打印正火熱,由于中國(guó)引進(jìn)3D打印技術(shù)較晚,與國(guó)外有一定差距,但近年來(lái)也得到快速發(fā)展。目前,中國(guó)的3D打印應(yīng)用主要集中在家電及電子消費(fèi)品、模具檢測(cè)、醫(yī)療及牙科正畸、汽車(chē)及其他交通工具、航空航天等領(lǐng)域。據(jù)《2019年3D打印行業(yè)市場(chǎng)前景及投資研究報(bào)告》顯示,2018年中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到23.6億元,同比增長(zhǎng)近42%。伴隨著中國(guó)3D打印技術(shù)的相應(yīng)成熟,在航天航空,汽車(chē)等行業(yè)需求將持續(xù)增加,預(yù)計(jì)2019年中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模將近30億元。
3D打印機(jī)主要分為消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)。工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)速度更快、精度更高,在航空航天、汽車(chē)制造、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前,工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)在國(guó)內(nèi)3D打印市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中,從銷(xiāo)售收入來(lái)看占比遠(yuǎn)超消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)。
消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)雖然在銷(xiāo)售收入上的份額不及工業(yè)級(jí)3D打印機(jī),但卻占了相當(dāng)一部分市場(chǎng)出貨量。隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟,消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)逐漸被人們熟知,吸引了大量企業(yè)和消費(fèi)的關(guān)注。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2012-2018年消個(gè)人費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)市場(chǎng)規(guī)模迅速發(fā)展。預(yù)計(jì)2019年,個(gè)人消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步增長(zhǎng),超2億元。
三、3D打印產(chǎn)業(yè)分布
目前,國(guó)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(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入超6億元。
浙江省:位于浙江省的先臨三維是這個(gè)3D數(shù)字化和3D打印第一股,據(jù)業(yè)績(jī)快報(bào)顯示,2018年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入達(dá)4.1億元。
湖北。汗灿袛(shù)十家增材制造(3D打印)相關(guān)的企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)。
廣東。簭氖3D打印業(yè)務(wù)的企業(yè)超過(guò)400家,擁有多個(gè)3D打印產(chǎn)業(yè)園。
陜西省:從事3D打印研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)超過(guò)70家。
此外,3D打印行業(yè)的快速發(fā)展離不開(kāi)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(guó)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(xiàng)目。
四、行業(yè)前景
我國(guó)高度重視增材制造產(chǎn)業(yè),計(jì)劃到2020年,增材制造產(chǎn)業(yè)年銷(xiāo)售收入超過(guò)200億元,年均增速在30%以上。關(guān)鍵核心技術(shù)達(dá)到國(guó)際同步發(fā)展水平,工藝裝備基本滿(mǎn)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)模化應(yīng)用,國(guó)際發(fā)展能力明顯提升。
(1)行業(yè)監(jiān)管加強(qiáng),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(lái)促進(jìn)行業(yè)規(guī)范發(fā)展以及維護(hù)市場(chǎng)秩序,出臺(tái)多項(xiàng)重磅政策。
(2)智能化和便捷化
隨著3D打印技術(shù)越來(lái)越普遍地運(yùn)用到服裝、設(shè)計(jì)、生活生產(chǎn)當(dāng)中,用戶(hù)使用有更好的使用體驗(yàn),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(guó)紛紛將增材制造作為未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新增長(zhǎng)點(diǎn),推動(dòng)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(jì)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(jià)值,同時(shí)3D打印技術(shù)向低成本、高精度、高性能的方向發(fā)展。