增材制造的现状、技术瓶颈和产业前景

点击量:869 发布时间:2017-02-07 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司
增材制造技术(又称3D打印技术)出现于20世纪80年代,最早用于原形制造,呈现外观结构。这种制造方法的核心源于高等数学中微积分的概念,用趋于无穷多个截面的叠加构成三维实体。增材制造技术集信息技术、材料技术、激光技术、精密器械等于一体,是一个横跨众多学科的技术领域。
它不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序,只需利用三维设计数据在一台设备上即可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件,从而实现“自由制造”,解决了许多过去复杂结构零件难以成形的问题,并大大减少了加工工序,缩短了加工周期。根据材料成形原理的不同,可以将增材制造技术分为以下几种工艺(见表1):光固化式(SLA)、激光烧结式(SLS)、分层实体式(LOM)、熔融沉积式(FDM)和激光熔化式(SLM)。
 
增材制造的产业链
增材制造产业链十分庞大,覆盖整个制造业,从结构上可以分为上游产业、中游产业和下游产业,如图2所示。
1、上游产业
它主要是指3D打印前处理模块产业,以3D模型设计软件公司和3D模型扫描设备公司为主。3D模型设计软件公司的主要代表有因Pro/E三维设计软件(后更名为Creo)而闻名的美国参数技术公司(PTC)和主营产品为UG的德国西门子自动化与驱动集团(A&D)。3D模型扫描设备公司的典型代表有主要产品为便携式3D扫描仪的加拿大Creaform公司和非接触式激光扫描器制造经销商美国3D Digital公司。
2、中游产业
它主要由增材制造装备生产商和增材制造材料生产商两类公司构成,目前这两类公司主要集中在美国和欧洲,代表了3D打印技术的最高水平。
增材制造装备生产商主要有:美国3D systems公司,也是全球最大、成立最早的增材制造装备生产公司,其专利技术保证了它在全球增材制造装备市场中占有稳定的份额;美国Stratasys公司,全球第二大增材制造装备生产公司,其三维打印机产品种类丰富,覆盖生产制造各个流程;德国EOSGmbH公司,全球领先的SLS/SLM生产公司,主要产品包括烧结塑料粉材的SLS系统成形机、烧结金属粉材的SLM系统成形机;德国的Concept Laser公司在激光熔化(LaserCusing)技术领域处于领先地位,该公司拥有LaserCusing技术专利,主要产品是x系列1000R工业级3D打印平台,该产品的构建尺寸在激光融熔金属3D打印领域中是最大的,可用于汽车和航空工业大尺寸部件的快速制造。
此外还有一些专业增材制造材料生产商,如:美国Huntsman Corporation公司,主要生产sLA成形材料;瑞典Sandvik集团,其金属粉末材料产品在增材制造金属粉末全球市场,尤其是在中国市场,已被广泛应用于工业装备制造、航空航天等重要领域;加拿大Raymor公司,通过独特的等离子雾化工艺,制备出金属球型钛粉和钛合金粉末,适用于激光沉积、快速成型、热等静压、涂层等。
3、下游产业
主要是指运用增材制造技术的服务商和客户群体。一般而言,国外装备生产商都能够提供加工服务,但都不作为其主营业务。相反,国内一些设备代理商,因为无法推销出设备而进入了服务领域。增材制造技术实质上是一种加工技术,如同机床一样最终会全面渗透到各行各业,一些企业已经购置了设备进行研发和生产工作,所涉领域包括汽车、电子、能源、生命科学、航空航天、国防制造等在内的多个重要领域。
增材制造的市场前景
增材制造市场产业链的不断完善和壮大,促进了增材制造市场的进一步发展。根据Wohlers Re—port最新报告,2013年全球增材制造产品和服务市场增长率达到了34.9%,具体金额为30.7亿美元,这是增材制造行业最近17年来增长速度最高的一年。而在过去26年的平均年增长率为27%,最近三年的年复合增长率为32.3%。报告预测,未来5~10年,增材制造行业仍将以年均20%以上的速度增长。到2015年,增材制造总产值将达到40亿美元,2017年将达到60亿美元,2021年将达到108亿美元。可见,增长制造行业有着很大的生存和发展空间。
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