Rapport sur l'industrie de l'impression 3D en Chine en 2022

Rapport de recherche sur l'impression 3D

Résumé de base :

L'impression 3D est différente de la fabrication traditionnelle par réduction de matériaux. Grâce à la numérisation stéréo numérique et au traitement en couches du modèle, à l'aide d'un équipement de fabrication numérique similaire à l'imprimante, le modèle solide requis est formé par superposition continue de matériaux. L'impression 3D réduit considérablement les coûts de production et améliore l'efficacité dans des domaines d'application spécifiques.

Par rapport au B2C imprimé en 2D, l'impression 3D se concentre actuellement sur le mode B2B et élargit également le marché de consommation personnalisé et diversifié du B2C.

Les matériaux métalliques et composites imprimés en 3D sont devenus la future tendance de développement en raison de leurs propriétés mécaniques supérieures (rigidité, résistance aux chocs, portabilité, etc.) et propriétés mécaniques par rapport aux matériaux traditionnels. Le coût de production et la performance des matériaux sont toujours les points faibles de l'impression 3D en amont.

À l'heure actuelle, l'équipement d'impression 3D chinois se concentre principalement sur le moulage par frittage/collage (SLS, SLM) et le moulage par extrusion non métallique par fusion (FDM). Les performances de l'équipement et la rapidité d'application sont les principaux points faibles.

Des percées innovantes dans la technologie et les matériaux et la formation de talents composites deviendront les facteurs clés du développement en spirale de l'industrie de l'impression 3D.

Impression 3D -- innovation de la technologie traditionnelle

De la "réduction de matière" à "l'ajout de matière", l'impression 3D est une mise à niveau et une innovation de la technologie traditionnelle

L'impression 3D (3DP) est une sorte de technologie de prototypage rapide, également connue sous le nom de fabrication additive. Il s'agit d'une technologie qui utilise du métal en poudre ou du plastique et d'autres matériaux adhésifs pour construire des objets couche par couche d'impression basés sur des fichiers de modèles numériques. Différente de la fabrication traditionnelle par réduction de matériaux, l'impression 3D superpose en continu des matériaux pour former le modèle solide requis au moyen d'un balayage stéréo numérique et d'un traitement en couches du modèle et d'un équipement de fabrication numérique similaire à l'imprimante. Par rapport aux technologies traditionnelles, l'impression 3D présente des avantages évidents en termes de contrôle des coûts, de production personnalisée, de prévisibilité de la production et d'utilisation des matériaux pour la production par lots de petite et moyenne taille.

Tri des politiques de l'industrie de l'impression 3D

La politique a été introduite rapidement et fortement soutenue, aidant la transformation du "Made in China Intelligently"

À l'heure actuelle, la politique se concentre sur les matériaux d'impression 3D, l'amélioration de la technologie et la construction standard. En 2015, l'industrie chinoise de l'impression 3D a inauguré une opportunité de développement à grande vitesse sous la direction de "Made in China". Une série de politiques telles que "Made in China 2025" a décrit la voie de développement de l'industrie de la fabrication additive. Le 13e plan quinquennal stratégique national de développement des industries émergentes publié par le Conseil d'État en 2016 a marqué l'atterrissage de l'industrialisation. Depuis le développement de l'impression 3D en Chine, la politique de soutien à l'industrie s'est développée rapidement. De la stratégie globale, des domaines d'application, des technologies clés aux normes d'entreprise, les orientations politiques sont constamment affinées pour promouvoir le développement de l'industrie.

Modèle économique d'impression 3D

Impression 2D vs impression 3D

Le modèle commercial de l'imprimante 2D est relativement simple et les fabricants d'imprimantes s'appuient principalement sur les consommables pour réaliser des bénéfices. Les modèles commerciaux possibles de l'impression 3D existent à cinq niveaux : la fin de la fabrication (fabrication d'imprimantes 3D), la fin des matériaux, la fin des moules, la fin de la vente au détail et la fin des échantillons (R&D). Par rapport au B2C imprimé en 2D, l'impression 3D se concentre actuellement sur le mode B2B et élargit également le marché de consommation personnalisé et diversifié du B2C.

Processus de développement et point d'inflexion de l'industrie de l'impression 3D

Transformation rapide du flux de fabrication au flux numérique

En tant que guide de la technologie de fabrication haut de gamme, l'impression 3D est très appréciée par l'industrie. Le pays a publié des politiques pertinentes, planifié objectivement et scientifiquement la disposition, dirigé le développement rationnel de la technologie et a mis en place un certain nombre d'instituts de recherche scientifique et d'universités pour la recherche et le développement technologiques. À l'heure actuelle, l'industrie de l'impression 3D évolue rapidement d'un flux manufacturier à un flux numérique, et l'économie numérique est devenue un nouveau point de croissance pour le développement économique de divers pays. L'intégration profonde de la technologie numérique représentée par la numérisation industrielle et la fabrication est le moteur essentiel et le choix stratégique pour promouvoir la mise à niveau de la base industrielle, la modernisation de la chaîne industrielle et la construction d'un nouveau modèle de développement.

Stade R&D - la R&D scientifique favorise le développement de l'impression 3D

Les brevets de base expirent pour stimuler la vitalité du marché

Avant 2009, le nombre de demandes de brevet d'impression 3D restait à un chiffre. De 2009 à 2015, de nombreux brevets industriels d'impression 3D ont expiré. Avec la sortie de la technologie de base de l'impression 3D, le seuil d'accès et le coût de l'industrie ont été abaissés, la vitalité du marché a été stimulée et le processus d'industrialisation a été promu. Après l'expiration du brevet FDM en 2009, il a favorisé le développement des imprimantes 3D en Chine. La mise en page du brevet s'est concentrée sur l'amélioration de la fiabilité et la réduction des coûts; Après 2012, avec la participation active des universités et des instituts de recherche à la recherche et le dépôt approfondi des brevets de base par les entreprises d'impression 3D, le nombre d'autorisations de brevets d'impression 3D a explosé ; 2014 a été l'année de pointe pour l'expiration des brevets, et les brevets des technologies de base SLS et SLM ont expiré successivement, favorisant la commercialisation de l'impression 3D métallique. En 2021, l'autorisation de brevet d'impression 3D de la Chine se concentrera principalement sur les outils de fabrication et la science médicale, tandis que le nombre de domaines de niveau consommateur tels que l'habillement et la science alimentaire sera faible.

Étape d'industrialisation - 3D Printing s'efforce en permanence de s'industrialiser

Agencement multi-entreprises Equipement d'impression 3D/Industrialisation des matériaux

Ces dernières années, l'impression 3D est devenue de plus en plus populaire. En 2021, il y aura 34 cas de financement d'impression 3D en Chine et 108 cas de financement à l'étranger, avec une croissance significative par rapport à 2019. Les entreprises chinoises de tête d'impression 3D organisent rapidement l'industrialisation de l'impression 3D, et de nombreuses entreprises ont une capacité de production annuelle élevée/ volume annuel des ventes d'équipements et de matériaux d'impression 3D.

À l'heure actuelle, les équipements et matériaux d'impression 3D industriels nationaux sont principalement fournis en Chine, tandis que les équipements d'impression 3D grand public sont principalement vendus à l'étranger. Selon l'opinion des experts de l'industrie 3D, cela s'explique par le fait que les matières premières nationales sont relativement bon marché, que le coût de traitement des équipements d'impression 3D est faible et que la chaîne d'approvisionnement au niveau du consommateur national est relativement complète, ce qui peut déjà répondre aux besoins des nécessités quotidiennes telles que comme chaussures, vêtements, etc. L'utilisation de l'impression 3D n'est pas pleinement mise en évidence, et les pays d'outre-mer ont besoin de l'impression 3D pour simplifier la chaîne d'approvisionnement.

Future forme de développement de l'impression 3D

L'impression 3D évolue vers un mode de production discret

Comme la modernisation de la consommation favorise le progrès technologique, la concurrence sur le marché de l'impression 3D sera plus dispersée à l'avenir. Au niveau industriel, il peut répondre à la demande élevée, sophistiquée et sophistiquée, tandis qu'au niveau du consommateur, il est plus discret pour répondre aux besoins de chaque consommateur, et peut même être plus appliqué aux produits que les clients sont plus disposés à payer au niveau un premium. À l'heure actuelle, les entreprises et les particuliers préfèrent produire des commandes via des plates-formes d'impression 3D, tandis que certaines entreprises établissent également leurs propres centres d'impression 3D. À l'avenir, la plate-forme d'impression 3D se développera davantage en une ferme d'impression 3D. Grâce à une gestion efficace des clusters multi-machines connectés au cloud, des centaines d'imprimantes 3D peuvent être contrôlées par des instructions d'utilisation simples, ce qui améliore considérablement l'efficacité du temps, réduit les coûts de main-d'œuvre et réalise une production par lots personnalisée.

Chaîne de l'industrie de l'impression 3D

L'amont de la chaîne de l'industrie de l'impression 3D est le fournisseur de matières premières, de matériel de base et de systèmes d'exploitation auxiliaires.

Midstream est principalement un fabricant d'équipements d'impression 3D et de services associés.

L'aval concerne principalement les objets de service d'impression 3D. L'impression 3D est principalement utilisée dans l'aérospatiale, l'industrie automobile et d'autres domaines, principalement pour des applications industrielles.

Modèle de concurrence de l'industrie de l'impression 3D en Chine

Les entreprises d'impression 3D sont à un stade de développement croissant et la concurrence de l'industrie est relativement faible

Poussé par les politiques pertinentes en Chine (par exemple, le plan d'action pour le développement précise que l'industrie de la fabrication additive augmentera de 30 % d'ici 2020 et que la technologie de base sera conforme au niveau étranger), et sous la direction des politiques, le côté entreprise, côté R&D et côté capital se développeront ensemble pour promouvoir l'industrie de l'impression 3D afin de répondre au boom. Selon les statistiques de la China Additive Manufacturing Industry Alliance, les revenus des entreprises chinoises de fabrication additive seront de 26,5 milliards de yuans en 2021, avec un taux de croissance moyen d'environ 30 % au cours des quatre dernières années, soit environ 10 % de plus que la moyenne mondiale.

En 2021, 22 sociétés cotées se concentrent sur la fabrication additive en Chine. Les plus puissants sont Platinum, Xianlin 3D, Huashu High Tech, etc.

Les caractéristiques régionales de l'impression 3D en Chine sont les suivantes : Beijing Tianjin Hebei prend la tête du pays et le delta du fleuve Yangtze a formé de manière préliminaire une forme complète de développement de la chaîne de l'industrie de l'impression 3D en raison de ses avantages de développement économique et de ses conditions de localisation favorables ; La région centrale de la Chine se concentre sur la R&D et prend le Shaanxi et le Hubei comme noyau pour établir une zone importante pour la culture industrielle. Le delta de la rivière des Perles est le haut lieu des services d'application d'impression 3D, principalement distribués à Guangzhou, Shenzhen et ailleurs.

Flux de travail d'impression 3D

Le processus d'opération d'impression 3D est généralement divisé en trois étapes. Tout d'abord, avant l'impression, il est nécessaire de s'appuyer sur des ordinateurs et des logiciels spécifiques pour construire le modèle des produits requis dans le système, puis d'améliorer le travail préparatoire par l'optimisation et l'ajustement, le découpage hiérarchique, le chemin de planification et d'autres opérations. Dans le processus d'impression, l'équipement d'impression 3D est utilisé pour empiler les matériaux couche par couche selon le modèle et le chemin prévus pour obtenir des produits finis. Après l'impression, les produits finis doivent être mis en service pour une inspection réelle après traitement de surface selon les besoins.

La modélisation des premiers logiciels est très importante et nécessite des talents multidisciplinaires maîtrisant la technologie et les matériaux de modélisation logicielle pour participer à la vérification. La construction de modèles joue un rôle décisif dans la conformité du produit aux normes requises. L'équipement d'impression est principalement responsable de la production et du moulage des produits, et la technologie et les matériaux sont adaptés les uns aux autres pour fabriquer des objets physiques avec de bonnes performances globales.

En amont : l'importance de la technologie logicielle d'impression 3D

Technologie logicielle - une plate-forme de neuf couches, à partir de l'accumulation de sol

Que ce soit dans le processus d'acquisition de modèles de données 3D, de traitement de modèles de données 3D ou de contrôle d'imprimantes 3D, la technologie logicielle 3D est indispensable. Le système logiciel intègre les fonctions de numérisation et de tranchage, de fabrication et de diagnostic des défauts, de contrôle du champ de température, de surveillance à distance, de contrôle de numérisation numérique, de retour de données et de contrôle intégré pour garantir que les produits raffinés répondent aux besoins ; Améliorez l'efficacité de la préparation des données, optimisez la qualité d'impression et améliorez le raffinement des produits.

En amont : utilisation actuelle des matériaux d'impression 3D

Le marché chinois des matériaux est toujours dominé par les types non métalliques ; R&D matériaux vers le compoundage

L'essor et le développement de la technologie d'impression 3D sont indissociables du développement des matériaux d'impression 3D. Il existe de nombreux types de technologies d'impression 3D, telles que SLS, SLA et FDM. Chaque technologie d'impression utilise différents matériaux, tels que les matériaux métalliques couramment utilisés dans la technologie SLM, la résine photosensible couramment utilisée dans le SLA et les plastiques techniques adaptés au FDM.

À l'heure actuelle, les non-métaux constituent toujours la majeure partie des matériaux utilisés en Chine, formant un modèle 6: 4 avec des matériaux métalliques. Cependant, on constate également que l'innovation chinoise dans la technologie des matériaux s'accélère. À l'heure actuelle, le nombre de demandes de brevet pertinentes atteindra 3079 en 2021, se classant au premier rang aux États-Unis. Il ressort du contenu du brevet que divers matériaux composites, matériaux dégradables et matériaux métalliques offrant de meilleures performances font l'objet de recherches et de développements actuels.

En amont : contraintes de développement et solutions de matériaux

Le coût de production et la performance d'usage des matériaux sont les points névralgiques de l'amont

Midstream : statut et caractéristiques du marché des équipements d'impression 3D

À l'heure actuelle, l'équipement d'impression 3D de la Chine se compose principalement de SLS, de SLM et de FDM non métallique, les deux premiers représentant environ 32 %, et le FDM représentant environ 15 % du total, correspondant respectivement au niveau industriel et au niveau de bureau.

Les modèles commerciaux et les voies technologiques des fabricants nationaux et étrangers sont différents. Globalement, les technologies de base des entreprises étrangères couvrent les secteurs métallurgiques et non métalliques, avec un large éventail d'applications. La technologie de base des entreprises nationales est hautement spécialisée, par exemple, plus de 70% des équipements de Platinum sont utilisés dans la fabrication aérospatiale.

Principaux points faibles des équipements d'impression 3D

Les problèmes des équipements d'impression 3D en cours de route sont principalement dispersés

L'équipement d'impression 3D est encore au stade de fonctionnement continu de la technologie, améliorant la maturité et le raffinement de l'utilisation de l'équipement. Les problèmes sont dispersés, tels qu'un taux d'échec élevé pendant le fonctionnement de l'équipement, un fonctionnement bloqué du système d'alimentation et une faible précision d'impression. À l'heure actuelle, des expériences de recherche et développement sont menées simultanément dans le domaine de la recherche scientifique et dans le domaine de la pratique en entreprise pour promouvoir conjointement l'optimisation du fonctionnement des équipements.