3D打印悄然走进现实 离颠覆传统制造方式还有多远?|增材制造

发布日期:2022-09-05 08:20:03

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  “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è。”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&#25bd;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ࢮ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&#263a;,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ê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、જ质量Ý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થ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ઝ速Α。

  行业扩容中国增材ਫ਼◈制造规ℜ模以上企业数量猛增

 ≠ 走进位于上海松江的上海联泰,装备车间里热火朝天,工作人员把Ω一个个犀牛大小的仪器装进集装箱,准备发往外地。该公司创立至今已有22年,是增材制造产业发展&#25b2;壮大的见证者之一。

  “最初的10年里,产࠽业的赛道很窄。尤其是2008年金融危机后,α由于主要客户的购买力下降,公司曾一度陷入生存危机。我们当时只好定Ü了一个规矩,人员只出不进。”谈起那段难忘的岁月,公司总经理马劲松仍感慨不已。

  在公司展厅里,栩栩如生的动漫手办、工艺精湛的铸造零件、小巧细致的'齿科模具……不同材料ˆ打印的3D成品诉说着与ⓛ不同行业之间的故事。“这些故事才刚刚开始。”马劲松对未来充满信心。

  世界其他国家也在大力发展增材制造。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50ਗ਼00亿美元的经济效益。

  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2♣016年的20余家增长至છ2021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ℑ应用领域也在ℜ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。

ð  ઐ国઺产崛起3D打印设备和原材料成本大幅下降

  在增材制造公司鑫精合的实验室中,摆放着一台巨型设备,几乎占去实验室四分之઻一,操作起来需要工作人员先☏登上一个四૧级楼梯。

  “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ૠ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ૠ产化的课题。公司常务副总裁王洁瑶对记者&#263c;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¾本翻倍了。”刘斌表示,粉末制备ο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&#222e;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…。

  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ς场,借力加速发展ⓜ。

  在上游材料端,科创板公司Ñ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૯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、Ø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Š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3&#261c;D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Ν收硬脑(脊)膜补片等主要产品的开发和销售。

  据Choice数据统计,自今年4月底ü以来,A股3D打印板块指数涨ੇ幅接近30%μ。

  李方正对记者表示:“近期,资本市场对增材制造的关઒注度持续回暖。一方面,得益于增材制造技术趋于成熟、产品趋于完善、行业认同度提高;ϑ另一方面,铂力特等产业龙头公司的ਗ਼上市,提高了资本对产业的整体关注度。”

  铂力特2੭019年7月登陆科创板,累计涨幅达250%,市值超过160亿元,在全球增材制造公司中位居前列。半年报显示,公司上઺半年实现营业收入2.77亿元,同比增长☻92.83%。

  借力资本,铂力特的扩产动作还在加紧。8月29日晚间,公司发布定增预案,拟募资不超过Ó31.09亿元,投向金属增材制造大规模智能生产基地项目及补充流动资金。铂力特表示,此举将大幅提升公司金属增材定制化产品和原材料粉末的产能,满足航空航天、医疗齿科及汽车等应用领域对增材制造快速增长的需求,同时满足公司和行业☏对ਖ਼金属增材制造粉末的需求。

  痛点待解如何让更多传统ⓠ企Ý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એ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。ત

  “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&#25a0;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Θ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º要进行思维模式的转变。

  在李方正看来,传统企&#25c8;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લ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,Θ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ç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δ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੨上了,那3D打印规模化应用的量就可以迅速起来了。”ò

  未来੓可期低»成本消费级设备有望走进ࢮ千家万户

  Ρ脚踩全3D打印ੈ的鞋子,北京艾≈迪智联科技有限责任公司增材制造总监郭丹风风火火走进了会议室。

  如其脚步,郭丹认为,3D打印前进的步伐已势不可◊挡。“产业技术的迭代源于实际应用的需求。几年前,国内外企业关注的重点是要不要用增材制造,近两年则更多关注产品怎样通过增材制造实现,思考的角度已经发³生了质的变化。”但他同时表示,“现阶段,产业还没有跨越鸿沟,没੓有从创新者进入大众产业的全生命周期中。只有走过蓄力期,3D打印市场规模才会迎来几何式增长。”

  从行业发展的视角来看,人才长›期紧缺制约着我国增材制造产业的发展。人力资源和社会保障部发布的《2021年第四季度全国&#263a;招聘大于求职“最缺工”的100个职业排行》中ò,增材制造设备操作员赫然在列。

  不过这一情况也在发生积极转变。今年6月,人力资源和社会保障部发布了“增&#ffe1;材制造工程技术人员”等新职业的信息,跨出了从以往政策支∝持学校培养到职业认可的重要一步⊂。与此同时,企业自身也在积极培养专业人才,为产业发展贡献力量。

  “3′D打印不再遥不可及,低成本消费级设备有望走进千家万³户。”刘斌说,“未来可能会出现家用小型金属增材制造设备,用以制造家用产品,如专用的锤子、钳子等工具。如果人们需要金属零件,只要下载模型或自行设计,并把模型传输到设备中,就可以在家自主打印零件。”

  随着⌈行业优质人才♤的输入,设备研发技术的进步,产业新模式的涌现,૊新一代信息技术的赋能,以及政策支持力度的升级,在不久的将来,3D打印或将“喷绘”出一个立体丰实的产业实景。

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