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【知本论】新制造: 3D打印产业链剖析(一)

 混改风云 2020-08-13

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本文作者:王方明

3D打印技术起源于上世纪80年代的美国,近年来发展迅猛,在发达国家已经开始应用在航空、航天、军工、医疗等领域,被美国、欧洲等列为战略性先进制造技术的重要代表。与传统加工方法不同,这种技术能根据计算机图形数据,通过叠加材料的方法生成所需要的几乎任何复杂形状的物体,简化了产品的制造程序,缩短了产品的研制周期,提高了效率,降低了成本。根据Wolhers的数据显示,2014年全球3D市场规模达38.5亿美元,且全球3D打印2014~2020年市场规模的复合增长率则到32%,高于1993~2013年间的19%,显示全球3D打印仍处于增长阶段。

两大基本市场

目前3D打印基本可以简单地划分为个人桌面级3D打印市场和工业级3D打印市场。前者主要面向个人消费领域,用户通过下载制造文件,实现日常用品的简单制造。伴随3D打印机走入中小学校和家庭,桌面3D打印设备的需求量将巨增。工业级3D打印,得益于3D打印金属材料的不断发展,以激光金属烧结为主要成型技术的3D打印装备,在工业制造、航空航天领域获得较广泛的应用和相对较快的发展。美国国家航空航天局采用3D打印技术制造了火箭发动机的喷射器,该喷射器仅由两个零件组成,而此前测试的同类喷射器由115个零件组成。零件越少,所需组装工作越少,意味着使用3D打印技术制造复杂零件可以大幅度节约成本。

上中下游产业链构成

按照传统产业链分析,3D打印产业也可以按照上游(原材料、软件)--中游(设备)——下游(产品与服务)进行拆分,根据Wolhers的数据,目前的产值比例约为2:3:5。

上游原材料方面,光敏树脂(SLA)目前是主要3D打印材料,采用这种材料的3D打印机约占到了当前出货量的40%。但应用前景更为广泛的还是金属3D打印材料,据调查,目前打印服务商未来最想购买的3D打印设备中,金属材料激光打印设备所占比例居第一位。目前成熟的金属粉体材料包括钛合金粉末、镁合金粉末、镍基合金粉末、钴基合金粉末、不锈钢粉末等。

3D打印上游的另一要素是建模软件。目前3D模型的生成主要有两个途径,一是通过3D建模软件建模生成,二是通过扫描生成3D数据。

进行3D模型设计的软件比较通用化,一般的3D打印机都支持.STL格式的3D模型数据文件,行业内常用的3D建模软件基本都可以满足这个要求,常用的有著名的AutoCAD软件,广泛应用于建筑的3Dsmax等。目前已经出现一些专门为3D打印提供建模的软件,Autodesk公司推出的为3D打印设计的免费软件123D,建模简单,并可以用数码或单反相机围绕物体拍摄照片,上传后利用云计算计算能力自动地为其生成3D模型,相当于使用相机充当三维扫描仪功能。也有一些简单易用的线上3D模型设计网站可供非专业设计者使用。

国内针对3D打印进行3D建模软件研发的企业环节基本空缺,但有一些企业将产业目标集中在3D扫描设备,如杭州先临三维科技自主研发了可见光照相式三维扫描仪,三维摄影测量系统和三维相机,并将三维成像技术与激光应用结合,开发出了三维激光内雕控制系统,其产品己销售至全球50多个国家或地区。太尔时代(北京)研制并出售国内居于领先地位的S-1三维扫描系统,武汉滨湖机电技术产业有限公司研制了Power RE系列结构光三维扫描系统。(知乎:阿菲)

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