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3D打印悄然走进现实 离颠覆传统制造方式还有多远?

发布时间:2022-09-06 00:40:27作者:快资讯阅读:731

 

 

3D打印悄然走进现实 离颠覆传统制造方式还有多远?

 

 

 

“目前,增材制造产业(俗称3D打印)已经度过了导入期,处于快速成长的新阶段。”工业和信息化部装备工业发展中心政策规划处副处长、中国增材制造产业联盟副秘书长李方正的一番话,刻画出3D打印在发展道路上的最新足迹。

 

3D打印,即以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。更形象地来理解,其与普通打印机工作原理大致无异,在打印机内装有液体或粉末,再通过计算机控制将上述打印材料一层层叠加起来,最终把蓝图变成实物。

 

从产业动作来看,8月底,3D打印龙头铂力特发布定增预案,拟加码金属增材制造。锐科激光于今年4月推出新型3D打印激光器产品,可应用于医疗、航空航天、传统制造业、汽车、牙科等领域。此外,上海联泰、鑫精合、清研智束等一大批非上市公司也在摩拳擦掌,力图乘上这匹“产业黑马”。

 

在业内人士的眼中,3D打印无疑是工业发展的未来。但在行业真正迎来爆发之前,包括原材料端、装备端、工艺端、质量检测端、推广成本端等在内的生产链各环节都亟待突破,广泛涉及原材料收得率、装备自主研发能力、工艺水平、检验和准入成本等多个方面。

 

不过,从上海证券报记者调研掌握的情况看,在数字经济方兴未艾、智能制造大行其道的背景下,3D打印产业发展正在悄然提速。

 

 

 

 

 

1

行业扩容 中国增材制造规模企业数量猛增

据《2022年沃勒斯报告》披露,2021年全球增材制造市场规模达到152.44亿美元,同比增长19.5%,过去4年的平均增长率高达20.4%,其中,增材制造专用材料、装备和服务总产值达到122.5亿美元。据麦肯锡预测,到2025年,全球增材制造有望产生2000亿美元到5000亿美元的经济效益。

 

聚焦中国,“增材制造”在《中国制造2025》全文中共出现6次,贯穿始末。《2021年中国增材制造产业发展调研报告》显示,2021年我国增材制造企业营收约为265亿元,近4年平均增长率30%。

 

体现在企业主体上,据国家统计局数据,中国增材制造规模以上企业由2016年的20余家增长至2021年的100余家,营业收入超过1亿元的企业数量已超过40家。

 

与此同时,增材制造技术的应用领域也在不断拓展。记者调研发现,3D打印不仅在饰品工艺、航空航天、医疗器械、汽车制造等领域应用逐步深入,还不断向生物、服装设计制造等领域拓展,应用方式也逐渐从原型设计向直接制造转变。

 

 

 

 

 

2

国产崛起 3D打印成本大幅下降

“这在几年前是很先进的设备,当时光从德国引进就花了2000多万元人民币。”全国增材制造标准化技术委员、中关村高聚工程首席科学家刘斌告诉记者,“过去增材制造企业普遍使用进口设备,一个主流的小型设备就是四五百万元起步。现在实现了国产化,设备成本基本可以下降50%,有些情况下特制的专用设备100万元就能造。”

 

北京清研智束与清华大学林峰团队合作,剑指3D打印设备国产化的课题。公司常务副总裁王洁瑶对记者透露,目前公司自主研发了EBSM双枪同幅电子束增材制造设备,可实现同步预热、填充和轮廓扫描,成型效率提高了一倍以上,解决了我国先进金属材料大尺寸构件制造问题。

 

3D打印在技术上的另一重大突破,来自材料收得率的提升。“以前公司使用的粉末材料收得率只有30%左右,也就是说投入100公斤原料,可能只有30公斤材料成品能用于打印,其他原料都报废了。而现在部分粉末材料的收得率可以达到60%左右,相比过去基本翻倍了。”刘斌表示,粉末制备技术的不断进步,可有效带动3D打印原材料成本的大幅下降。

 

此外,刘斌进一步表示,增材制造离不开专用特制的原材料。随着近期业内持续跟进新材料的研发,未来如高强铝、高性能钛合金等材料可能会有更多大展拳脚的舞台。

 

 

 

 

 

3

资本潮涌 越来越多细分龙头登陆资本市场

面对3D打印的广阔赛道与技术进步的日新月异,A股公司正加快布局,积极“落子”产业链。尤其是科创板设立,吸引越来越多增材制造细分龙头登陆资本市场,借力加速发展。

 

在上游材料端,科创板公司有研粉材主攻3D打印粉体材料,包括气雾化为主要工艺生产的铝、铜、钛、高温合金、模具钢、钴铬合金等粉末材料。银禧科技则主要围绕熔融堆积成型(FDM)材料和选择性激光烧结(SLS)材料展开研究与生产。

 

在核心零部件端,光韵达全资子公司通宇航空专注于3D打印在航空领域的应用,主要生产航空零部件、机加工及3D打印零部件,其中3D打印航空零部件有望成为公司重要的业绩增长点之一。锐科激光主要布局3D打印专用光纤激光器。

 

在中游设备端,光韵达现有设备涵盖陶瓷3D打印设备、金属3D打印设备、非金属3D打印设备、全彩3D打印设备及自主研发3D打印设备等。爱司凯主要设计研发砂型3D打印设备。

 

在下游产品端,大博医疗主营业务系医用高值耗材的生产、研发与销售,产品涉及3D打印髋关节假体等。迈普医学利用生物增材制造技术,实现可吸收硬脑(脊)膜补片等主要产品的开发和销售。

 

 

 

 

 

4

痛点待解 如何让更多传统企业“尝鲜”

产业发展势头迅猛,但痛点难点仍存。长久以来,3D打印一直面临一个共识性问题,即相较传统行业,如何实现更低的成本和更高的效率?更进一步说,怎样有效提升产业链各环节的水平?3D打印能不能跟其他行业找到匹配点?这些问题都需要从业者们在不断摸索和尝试中求解。

 

“目前,3D打印和航天结合比较顺畅,因为航天设计师本身有需求和意愿使用新的技术,探索不同场景中使用增材制造的优势和合理性。3D打印本身在传统工业领域也需要有一个发展的过程,需要企业和客户互相走近,找到合适的结合点和切入点。”刘斌表示。

 

相对而言,由于部分传统企业生产规模较大、产能产值较高、改变动力不足,致使3D打印“接入”困难。刘斌告诉记者,当前3D打印在很多传统工业领域中渗透率比较低,处于刚起步的阶段。未来如果能有更多政策鼓励、支持和推动,行业会走得更快更顺。

 

如何让更多的传统企业“尝鲜”3D打印?多位受访者均向记者表示,各行业需要出现一些融合增材制造技术的标杆企业,共同带动行业内的企业使用增材制造技术。除此之外,业内工程师们也需要进行思维模式的转变。

 

在李方正看来,传统企业增进对3D打印技术的了解,可以促进其设计和装备技术的升级。与此同时,只有更多传统企业加入到3D打印的队伍,与后者的应用结合点多了,才能更好地促进3D打印的应用和改进,形成聚集效应和良性循环。

 

此外,应用标准的缺失,也是3D打印产业化路上的另一掣肘。铂力特相关负责人在接受记者采访时坦言,增材制造的技术成熟度还不能同减材、等材等传统制造技术相比,仍要在科学基础、工程化应用、产业化生产等环节开展大量基础性研究工作。行业标准的缺失则在一定程度上制约了增材制造技术成果的累积、固化和推广应用,减缓了产业发展进程。

 

“作为一种新型制造技术,目前国内外都在积极探索3D打印应用的标准。”李方正信心满满地说,“一旦应用标准制定了,后面的检测认证跟上了,那3D打印规模化应用的量就可以迅速起来了。”

 

 

 

 

 

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