从被卡脖子到走向世界前列:复盘20213D打印行业大事件,有何启示?

材料内参 2022-01-12

3d打印金属3d打印增材制造

5908 字丨阅读本文需 15 分钟

美国作为世界超级大国,在国际多个领域长期保持领先优势,但即使是美国也难免在某些领域力有不逮,比如超越其他国家,成为了3D打印技术方面领头羊的中国,走在了世界前列,难怪有人说,这下该轮到中国定规则了,而说到这一尖端技术,为了保证自身优势,中国难免会采取一些限制出口措施,所以美国才3次求购都无功而返,这个结果让人实在忍俊不禁,这下该轮到美国被卡脖子了?

所谓3D打印,又称增材制造,属于一种快速成型技术,特点是根据数字模型,然后利用粉末状金属或塑料等粘合材料,通过逐层打印来构造物体,因为好用,所以被越来越多地用于制造加工业当中,甚至展现出向航空航天,医疗卫生领域发展的强劲势头,但其应用原理其实与普通打印机基本一样,区别仅在于将打印机中的墨盒换成了金属或塑料材料, 并且将平面作品变成了立体产品而已。

但你知道这项技术是谁发明的吗?世界上第一台3D打印机是哪个国家制造的吗?答案是美国,在上世纪90年代,美国科学家发明了全球第一台商业3D印刷机,到2005年,一家美国公司推出了市场上首台高清晰彩色3D打印机,2010年,世界上第一辆3D打印汽车在美国诞生等等,3D打印技术发展,成熟的各个阶段,基本都可以看到美国人的影子,可见其在当中的作用。虽然3D打印技术源于美国,但中国的科技人员让这项技术得到了突破性的进展,只是后来人们也逐渐开始发现一些问题,即想要的产品图纸可以轻松地从网络下载获得,但3D打印机一机难求,同时现有的材料能够实现静态物品的形体打印,但清晰度却成了一个大问题。

然而解决这些问题的方法并不难,无非是从材料入手,而想要获得更优质,更精细,未来能够被用于国防科工的3D打印产品,只有3D打印机本身才是真正的关键,因为3D打印技术的本质是一种高端铸锻一体化机床,而美国后来之所以在3D打印技术方面落后于中国,原因恰恰在于后者掌握了更高水平的机床生产技术。

3D打印肯定是会向好的方向发展,这一点毋庸置疑,随着今年资本的杀入,将有更多的故事可讲,融资、并购、上市等等都将持续上演。俗话说,一将成万骨枯,有多少成功就意味着背后有多少的失败。那么,在过去的2021年,3D打印行业发生了哪些大事呢?又有哪些企业默默退场呢?今天,小编就来给大家盘点一下!

1. 三星堆发掘现场:我国首次借助3D打印提取文物

2021年,三星堆遗址发掘备受关注,出土文物质量极高,发掘人员采用了多种先进科技手段进行文物保护。其中3号坑发现了迄今为止三星堆出土规模最大的一件青铜器——大口尊。该大口尊长度约70厘米,尺寸大,强度弱,文物一碰即碎。通过前期方案讨论,决定采用3D打印技术提取大铜尊。

工作人员首先使用3D扫描仪对文物进行扫描及周边数据收集,然后通过3D打印机打印出文物的模型,根据模型生成硅胶体的保护套,将硅胶覆盖在文物表面对文物进行保护。据了解,此前考古和文保工作中都尝试采用过3D打印技术,但这是首次使用3D打印技术进行文物提取。

2. GE 3D打印燃油喷嘴制造数量突破10万件

2021年8月,GE航空发布消息称,其位于奥本的增材制造工厂已发货第100000个3D打印的燃油喷嘴,这是该公司和3D打印行业的重要里程碑。奥本工厂于2015年开始生产3D打印的燃油喷嘴,是业内第一个使用增材制造技术生产飞机发动机零件的大规模制造工厂。

这款知名的3D打印燃油喷嘴最初专为LEAP发动机开发和制造,根据发动机版本的不同,每台发动机上安装有18或19个燃油喷嘴。基于3D打印带来的制造优势,新设计的燃油喷嘴将原来的20个部件变成了一个精密整体,并与其它组件通过钎焊连接,喷气燃料通过喷嘴内部的复杂流道实现自身冷却。最终,新喷嘴重量比上一代减轻了25%,耐用度提高了5倍,成本效益上升了30%。

3. 连续纤维+热塑性塑料,空客正在开发代替钛合金的3D打印高强复合材料支架

空客A350 XWB支架连接器多年来一直采用钛合金3D打印制造,2021年,先进制造商Arris Composites表示正在与空客合作研究3D打印复合材料支架代替钛合金的可能性。一架商用飞机每减轻一公斤重量,就可以在其使用寿命期间减少25吨CO2排放,复合材料在性能可靠的情况下无疑会进一步推动轻量化的发展。

Arris Composites公司开发了一种称为Additive Molding的技术,通过在热塑性树脂中精确排列连续纤维,获得了具有无与伦比机械性能的下一代复合材料及成熟的大批量成型方法,这些产品具有高度集成性,所制造的产品比金属更坚固、更轻。

4. GE公司发现采用金属3D打印代替铸造,成本更加经济

大多数制造商都难以在支付了铸模费用的情况下,放弃使用铸造而选择金属3D打印,主观上的成本考量都不会将两者相提并论。然而,GE Aviation(GE航空)和GE Additive(GE增材)的合作证明,金属增材制造可以与传统铸件的价格持平。其成功制造的四个3D打印部件将削减多达35%的成本,这足以让管理部门淘汰旧的铸模。

同样重要的是,GE Additive的工程师从识别目标零件到3D打印最终原型,总用时仅10个月,而使用铸造工艺生产这些零件则需要12到18个月甚至更长时间。GE Aviation的增材制造部门负责人表示,这是他们第一次发现金属3D打印比铸造还要便宜,即便在有外部供应商报价的情况下,金属3D打印仍然具有成本优势。与以往利用零件合并来减少组装从而降低大量成本不同,此次3D打印的零件完全基于铸造模型,没有任何的设计更改。这一发现让GE Aviation着手寻找其他发动机上更多的零件,并采用金属3D打印来降低成本。

5. 航空制造3D打印专家王向明当选2021年中国工程院院士

11月18日,中国工程院公布2021年新增院士,中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所项目总设计师、3D打印专家王向明成功当选。

公开资料显示,王向明院士现任航空工业集团沈阳飞机设计研究所项目总设计师、“鹘鹰”飞机常务副总设计师、航空工业集团增材制造首席专家、创新结构国防原“973”技术首席、飞行器新概念结构航空科技重点实验室主任、辽宁省增材制造共性技术创新中心主任、某部先进制造技术专业组增材制造责任专家。在航空制造领域,王向明院士着重于如何实现创新设计、确保使用安全,解决3D打印面临的“会用、敢用”的问题。

6. 粘结剂喷射金属3D打印技术市场格局发生重大转变

2021年,Desktop Metal相继收购多家公司,尤其对Exone、Meta Additive的收购改变了粘结剂喷射金属3D打印技术的市场格局,Desktop Metal因此成为该领域的巨无霸企业,对Aidro的收购则推动其将该技术深入应用到能源和航空航天领域液压元件的3D打印制造。

2021年10月,喷墨技术专家理光宣布推出粘结剂喷射金属3D打印机。

待HP和GE Additive的同类型设备正式上市,将形成粘结剂喷射金属3D打印技术领域三家鼎立的局面。

7. 汽车制造商开始将粘结剂喷射金属3D打印技术纳入生产体系

6月,德国汽车制造商大众汽车宣布计划在其位于德国沃尔夫斯堡的主要工厂使用粘结剂喷射金属3D打印技术制造组件。该公司扩大了与3D打印机制造商惠普的合作伙伴关系,并与工业制造公司西门子建立了软件合作,将该技术引入工厂,旨在降低成本并提高制造过程的生产力。据报道,这是第一家在其生产过程中使用该技术的汽车制造商。

同月,ExOne宣布其服务中心已交付超200万件粘结剂喷射金属3D打印零件,其中包括汽车部件服务。ExOne与福特汽车公司已合作多年,双方共同致力于粘结剂喷射金属3D打印技术的批量化应用。

12月,Desktop Metal从一家德国主要汽车制造商那里获得了价值790万美元的粘结剂喷射增材制造系统订单,用于大规模生产汽车动力总成部件。考虑到宝马是Desktop Metal通过BMW iVentures的首批投资者之一,大众汽车正在积极与惠普合作,而戴姆勒奔驰已经与EOS合作多年,外媒猜测这家德国汽车制造商是宝马。

8. 黑石开始使用3D打印技术批量生产锂离子电池,目标电动汽车领域

为了进军电动汽车市场,专注于电池技术的瑞士投资公司Blackstone Resources于2019年成立了自己的德国研发子公司黑石科技,并投入巨资研发下一代电池技术。该公司已获得的3D打印技术专利可生产各种不同外形的电池,并于2021年宣布开始批量生产3D打印电池。据3D打印技术参考了解,电动汽车领域是其主要目标市场。

该公司目前正在开发的最有前途的技术就是其专有的3D打印技术,这是一项独特的专利技术,可用于生产液体电解质电池和锂离子固态电池,具备将电池能量密度加倍并将锂离子电池制造成本降低一半的潜力。黑石公司在过去两年中一直在开发和完善其锂离子电池3D打印技术,如今推出了其首个大规模生产设施。

9. 国内3D打印服务商批量购买装备,国产设备商营收大幅增长

• 云铸三维一次性采购铂力特六台金属增材制造设备

据铂力特12月消息,国内综合性的3D打印应用解决方案服务商上海云铸三维于日前一次性采购六台BLT金属增材制造设备,目前已稳定运行8000余小时。

• 未来工场签订30台汉邦科技HBD-350T金属3D打印中型装备

大型规模化数字制造服务商未来工场已有近千台非金属3D打印设备、传统加工装备及检测检验设备,为满足客户对金属3D打印服务的需求,2021年12月,未来工场签订30台汉邦科技HBD-350T金属3D打印中型装备。双方共同致力于推进生产制造的数字化、小批量的规模化,通过双方优势结合,快速引领制造业的升级。

• 峻宸集团引入多款工业级FDM/FFF 3D打印设备

2021年8月,上海远铸智能技术有限公司成功向上海峻宸集团交付一批工业FDM/FFF 3D打印设备,此次合作意味着峻宸集团将3D打印服务能力扩充到了工业FDM/FFF领域,可以提供更具功能性的3D打印部件制作加工能力,也意味着远铸智能推动将工业FDM/FF技术应用于中国的手板市场方面又迈出了坚实一步。

• 国内造车新势力标配,Raise3D收获特斯拉、小鹏、威马等订单

2021年8月,Raise3D向特斯拉(上海)有限公司交付E2款3D打印机,加上今年早些时期的小鹏汽车和威马汽车分别购置的Pro2 Plus大尺寸3D打印机,如今专业级3D打印机已经成为造车新势力的标配和首选。除了造车新势力,2021年Raise3D在国内还收获了一汽大众、丰田、上汽、奇瑞捷豹路虎以及Tier1的泛亚、宁德时代等公司的订单。

• 南京铖联交付第500台金属3D打印机,致力于齿科行业应用

2021年12月,南京铖联安装交付了第500台金属3D打印机,该公司致力于齿科3D打印应用,其装备销量也代表了国内齿科行业3D打印制造的现状。目前,华南地区多家头部义齿企业均是南京铖联的客户。

•威斯坦工业级SLA装备单日出货100台

2021年11月,威斯坦获得500台的有效SLA工业级3D打印机订单,月出货量也高达500台。而在12月27日,该公司单日出货量达到100台,刷新该公司最高纪录。威斯坦日前推出了免设备租金、押金、包售后,用户只需支付材料费的经营模式,极大改变了光固化3D打印服务市场的现状,也表现出该领域竞争激烈程度,但从侧面也反映出市场对技术的需求呈现井喷式的增长。

• 易加三维年订单超2亿元

2021年,易加三维厚积薄发,营业收入取得长足进步,大尺寸金属打印机得到市场广泛验证认可。同时,公司积极布局国际市场,目前已在欧美、东南亚、日韩等40多个国家和地区的相应领域均有落地应用,发展前景良好。

• 华曙高科单月订单超40台,价值1亿元

华曙高科在2021年11月创下有史以来最高的月营业额,包括40余台设备、材料、服务及其他产品在内的销售金额达到1亿元人民币。该公司并未公开具体的交易信息,但表示是归功于“整个产品组合的增长”,其中金属相关产品推动了超过 60% 的需求,涉及航空航天、运输、医疗、模具和加工服务等多个领域。

10.新材料与打印工艺不断创新,民营航天加大3D打印技术应用步伐

那么,未来趋势,又是怎么样的呢?

平台:越来越少,少即是多。

这几年3D打印行业网站并没有显著增加,为数不多的新增了一个新闻站-AM之家,一个模型站-Enjoying3D,同时资源库,南极熊,科学谷,打印啦等老牌网站还依旧活着。而媒体类:3D虎、天工社、三迪时空已被淡忘,技术类:点客社区、打印虎也成了过去时。

早期的3D打印网站还是以新闻或者论坛为主,因为前期国内新闻信息并不多,所以大多数以翻译为主,虽然现在也还在这样做。不过从生存下来的平台看,以“多”“专”“深”为特色的才坚持到了现在。无论是原创或者伪原创,只有不断输出自己的行业见解才算是真正的内容。接下来随着本土3D打印的发展,国内的平台会不断聚合更多的信息内容,我们也将有料可谈,有话可说。

现在的平台并不会增加更多,而是资源会慢慢聚合到头部几个平台,再发展几年现在自称的平台活下来就将变成真正的平台,少即将是多。

教育:线上走不通,还是靠线下。

很早我们就想通过互联网来做线上的3D打印教育,上线运营了“疯狂3d培训”这个品牌,这也是真正的国内首家3D打印在线教育平台,上面有一些原创课程还有一些合作课程,不过最终这个项目还是停了下来。与之类似的还有三迪时空当时做的类似在线课程,主打职业教育,还有一个i3d.life青少年3D教育服务平台,今年也都关了。

线上不行,并不代表线下同样如此。根据据我们和同行的接触发现,其实很多3D打印职业教育做的都还不错,有的公司已有200多个3D打印讲师,去给学校或者机构出课程方案,做培训,也能有不错的稳定收益。目前这个阶段,如果你想做3D打印教育这个细分,可以尝试从线下入局,线上的坑你可以跳过了,我们已经帮你踩过了,这个模式目前还养不起一家企业。

应用:百花齐放,还是会有冬天

我们一直和不同的3D打印应用服务商保持合作,给大家介绍过很多通过3D打印制作的生活品,其中大多数是针对C端消费者所开发,比如眼镜架,剃须刀,鞋垫,鞋子,键帽等。通过3D打印改变我们生活的愿望是越来越近了,但是也不能忽视一个现实的问题,虽然这些3D打印产品是刚需,但是事实上价格还不是那么亲民,如果只是套上“3D打印”这一标签就想大卖,应该还不现实。只有打印的产品真正比传统工艺做的更好,同时能小批量生产把成本降下来,赢得新一代年轻消费体的喜欢,那么虽小贵,他们也会愿意买单。

这里说的百花齐放,无论是最早那批做设备、服务的企业或者新加入的设计类公司,他们都会去尝试利用3D打印的工具,设计和销售接地气的3D打印产品。比如早些年的3D打印月球灯就是一个成功的尝试,直接成了爆款,引发老百姓对3D打印的关注。但是花开之后,也会有冬日的北风吹来。

这里我们就发现成立于2015年的3Dfun已经下线了,据资源库所知,他们是国内最早一批提供3D打印手机壳定制的服务商,当时还得到了西安增材制造国家研究院有限公司的投资,但是经过了这么多年的发展,他们并没有做大做强,而是黯然退出了3D打印的历史舞台。

他们的失败也许可以给我们带来一些思考,我们之前联系过3Dfun的创始人,她表示:“3D打印消费品还是一个小众市场,本身制造的成本还很高,技术,材料并没有想象中那么完善,要做好消费端,就必须考虑产品的质量,解决好售后的问题。”

服务:在线3D打印概念被玩坏了,一地鸡毛

不知道从何起,行业领域都喜欢上了一个词“在线3D打印服务平台”,是不是听起来总有那么一点科技感。但经过时间的洗礼,这一模式也大多数以失败告终,这里不得不提前过往大大小小的几个案例,3D造,灵造网,睿咔智造,网联筑梦,印客工场,3D打印云制造等。其中有的是真金白银投入了上千万去运营,但是最后也不得不放弃。

但是也有人会说 云工厂,未来工场 都融资不少,好像活得都还不错。是的,有人失败就有人成功,但是从实质来看,抛去"在线"二字,这些活下来的平台依旧可以靠线下的实体打印订单而生存,他们只是把做的事情给放到了网上,同时3D打印业务只是一个业务模块,他们还有传统的CNC加工,模具制造等可盈利的大头。

虽然现在线下打印服务内卷严重,但是线上3D打印的概念应该是可以告一段落了。新公司,我们建议不要下水去触碰了,没有必要。

结论:2021年,3D打印技术在更加广泛的范围内获得应用,一批新的材料和打印工艺获得突破,一批创新设计产生了深远影响,应用端开始更深入的探索该技术对自身产生的影响并试图再进一步。航空航天应用方面仍旧表现突出,民营航天极大受益于该技术所带来的制造变革。中国3D打印产业继续保持高速增长,产业应用继续拓宽,前沿企业营收取得长足进步,国产设备正在更多的走向世界,从业人员也从过去关注国外企业居多转向更多的关注国内企业。

本文来源:·3D打印技术参考,3D打印资源库,诸葛小彻

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