《增材制造產(chǎn)業(yè)白皮書》西門子和深圳國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心聯(lián)合發(fā)布

2024年8月20日，南極熊注意到，近日西門子和深圳國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心聯(lián)合發(fā)布了一份《增材制造產(chǎn)業(yè)白皮書》，本文我們來介紹一下這本白皮書的主要內(nèi)容。

白皮書包含四個部分：序言、增材制造發(fā)展概述、國內(nèi)外增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽、深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議。

序言

增材制造，以其創(chuàng)新的生產(chǎn)方式和對傳統(tǒng)工藝流程的顛覆性改變，正在全球范圍內(nèi)引領(lǐng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。在中國，以增材制造技術(shù)為代表的先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)成為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵抓手。隨著國家對增材制造技術(shù)的高度重視和相關(guān)政策戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，這一被譽(yù)為制造業(yè)未來的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)邁入了全新的發(fā)展階段。

作為改革開放的前沿陣地和創(chuàng)新驅(qū)動的核心城市，深圳在增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上展現(xiàn)了強(qiáng)勁的活力和潛力。深圳市政府積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略，以先行示范標(biāo)準(zhǔn)大力推進(jìn)增材制造技術(shù)的研究、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化，通過政策引導(dǎo)、資金支持和環(huán)境營造，吸引培育了一批增材制造領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)和創(chuàng)新團(tuán)隊，形成了具有深圳特色的產(chǎn)業(yè)集群，賦能制造業(yè)高端化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型升級。

由西門子(中國)有限公司與深圳國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心共同編寫的《深圳市增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，旨在全面闡述增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)趨勢和未來前景，深入分析增材制造產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇挑戰(zhàn)，并結(jié)合深圳的實踐案例，探究增材制造與傳統(tǒng)制造的深度融合對深圳乃至全球發(fā)展的影響。通過本白皮書，我們希望能夠為政府決策者、行業(yè)從業(yè)者和廣大公眾提供有價值的信息和深刻的洞見，共同推動中國增材制造產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。


增材制造發(fā)展概述

在本章節(jié)，白皮書介紹了增材制造技術(shù)的定義，以及根據(jù)ISO/ASTM 52900-15標(biāo)準(zhǔn)增材制造包含的7大類工藝。并對這七種工藝根據(jù)Gartner技術(shù)成熟度曲線進(jìn)行了排位。

另外，介紹了增材制造發(fā)展趨勢，從增材制造技術(shù)發(fā)展趨勢看，高性能、高精度、高效率、低成本、更大的加工尺寸范圍和更廣泛的材料是金屬增材制造未來發(fā)展方向。

增材制造的國內(nèi)外發(fā)展趨勢主要包括：

1) 進(jìn)一步提高打印效率，降低打印成本

2) 增材制造在3C等民用領(lǐng)域加速滲透
3) 面向不同應(yīng)用場景的專用設(shè)備開發(fā)
4) 增材制造與傳統(tǒng)加工制造的融合
5) 數(shù)字孿生一體化設(shè)計仿真應(yīng)用
6) 人工智能在線監(jiān)測和閉環(huán)控制技術(shù)
7) 端到端增材制造自動化控制技術(shù)
8) 增材制造數(shù)字化云工廠建設(shè)和智能化管理平臺
9) 對打印工藝和質(zhì)量的要求進(jìn)一步提升
10) 結(jié)合增材制造技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展技術(shù)

增材制造的廣泛應(yīng)用

在第二章節(jié)中，重點介紹了增材制造的廣泛應(yīng)用。增材制造作為一種革命性的生產(chǎn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。這種技術(shù)最初在高附加值的高端制造業(yè)中得到應(yīng)用，如大型通用機(jī)械、航空航天以及醫(yī)療制造等，如今已經(jīng)成為這些行業(yè)不可或缺的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)。而隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，增材制造的應(yīng)用邊界正在迅速擴(kuò)展，逐步開始在汽車制造和消費電子等新興領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的應(yīng)用潛力。

在通用機(jī)械領(lǐng)域，增材制造技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜機(jī)械部件的生產(chǎn)制造，如燃?xì)廨啓C(jī)的熱端部件、換熱器和液壓系統(tǒng)等。展望未來，預(yù)計到2024年中國燃?xì)廨啓C(jī)市場的規(guī)模將超過1000億元人民幣，其中增材制造打印的零部件價值將占到總額的5%至10%。

在航空航天領(lǐng)域，增材制造技術(shù)的應(yīng)用場景十分豐富，已初步進(jìn)入批量化使用階段。利用增材制造技術(shù)加工的金屬部件已經(jīng)批量應(yīng)用于各型飛機(jī)、無人機(jī)、高推比航空發(fā)動機(jī)、新型衛(wèi)星等國家重點工程。展望未來，隨著中國航天事業(yè)的快速發(fā)展，航空航天行業(yè)的增材制造服務(wù)市場規(guī)模也將穩(wěn)步增長，預(yù)計到2024年可達(dá)到26億元人民幣。隨著增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系的完善和技術(shù)的進(jìn)步，市場規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大。

在醫(yī)療領(lǐng)域,增材制造技術(shù)的應(yīng)用正快速增長，覆蓋了手術(shù)和診斷輔助、植入體和假肢制造、藥物研發(fā)到生物組織模型制作等多個領(lǐng)域。

在汽車制造領(lǐng)域，增材制造技術(shù)已逐步應(yīng)用于研發(fā)設(shè)計、夾具制造、直接零件生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。

在消費電子領(lǐng)域，增材制造在輕量化和一體化設(shè)計中展現(xiàn)了獨特優(yōu)勢。3D打印技術(shù)的引入有望有效提升鈦合金中框良品率，顯著降低加工時間，隨著更大規(guī)模生產(chǎn)將更具成本效益。展望未來，3D打印技術(shù)在消費電子行業(yè)，尤其是在折疊屏手機(jī)制造中的應(yīng)用前景廣闊，預(yù)計將隨著市場需求的增長而進(jìn)一步擴(kuò)大其市場規(guī)模和影響力。

全球增材制造市場

增材制造從原型制造向終端制造邁進(jìn)，行業(yè)進(jìn)入快速成長期。2015年后，隨著金屬3D打印工業(yè)化進(jìn)程的加快，增材制造技術(shù)正在從原型樣件的小批量定制化生產(chǎn)技術(shù)向零部件最終制造的批量化生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)變。根據(jù)《Wohlers Report 2023》，2022年全球增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)180億美元，增長率為18.3%，已經(jīng)連續(xù)二十五年保持兩位數(shù)增速。

得益于下游航空航天、模具和牙科等產(chǎn)業(yè)的旺盛需求，中國增材制造的產(chǎn)業(yè)規(guī)模從2012年的10億元左右增長到2023年的400億元，年均復(fù)合增長率超過30%，預(yù)計2024-2027年我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望從400億元增長至1000億元。

△2019-2023年全球及中國增材制造市場規(guī)模及增速

從全球產(chǎn)業(yè)布局看，增材制造產(chǎn)業(yè)主要集中在北美、亞太和歐洲三個地區(qū)，基本形成美歐主導(dǎo)，亞太追趕的態(tài)勢。截至2023年底3個地區(qū)累計裝機(jī)量占全球90％以上。其中北美是最大的增材制造市場，其3D打印設(shè)備銷售收入占全球36.14%。歐洲為第二大市場，其設(shè)備銷售收入占全球總增材制造收入的30.40%。亞太地區(qū)以26.41%的市場份額位居第三。

經(jīng)過多年發(fā)展，我國的增材制造行業(yè)已經(jīng)初步建立了涵蓋3D 打印材料、工藝、裝備技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。其中打印設(shè)備和服務(wù)占據(jù)增材制造行業(yè)
近80% 的市場份額。從產(chǎn)業(yè)鏈價值量分布看，中游的金屬3D 打印設(shè)備、3D 打印服務(wù)及部分核心器件如振鏡盈利能力較強(qiáng)，而上游激光器和中游的非金屬
3D 打印設(shè)備則競爭激烈，毛利率較低。

我國增材制造產(chǎn)業(yè)在空間布局上初步形成以京津冀地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)為核心，中西部地區(qū)為紐帶的增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的空間格局。

《白皮書》指出，為實現(xiàn)發(fā)展水平的全面提升，中國增材制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)聚焦以下關(guān)鍵領(lǐng)域：

●面向增材制造的產(chǎn)品多尺度一體化正向設(shè)計

●多物理場多尺度協(xié)同仿真優(yōu)化設(shè)計

●基于數(shù)字孿生的增材制造端到端的過程控制

●結(jié)合在線監(jiān)控的增材制造閉環(huán)控制系統(tǒng)

●面向工業(yè)化應(yīng)用的增材制造智能管理

●面向全生命周期的綠色制造

●基于數(shù)字化的快速認(rèn)證

深圳產(chǎn)業(yè)概況及發(fā)展建議

在增材制造研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化等方面，深圳已初步形成建模系統(tǒng)、材料、設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)的增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈，形成了一定的產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)。增材制造企業(yè)主要集中在醫(yī)療健康、文化創(chuàng)意、電子信息、航空航天等領(lǐng)域，形成了以維示泰克、光華偉業(yè)為代表的增材制造材料研發(fā)企業(yè)，以光韻達(dá)、創(chuàng)想三維、縱維立方、摩方新材料、極光爾沃為代表的增材制造設(shè)備制造企業(yè)，以光韻達(dá)、易尚展示為代表的增材制造應(yīng)用與服務(wù)商。同時，深圳擁有南方科技大學(xué)、深圳大學(xué)、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等一批創(chuàng)新能力較強(qiáng)的高校院所，較好地為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供了源頭技術(shù)保障。

基于深圳市制造業(yè)產(chǎn)業(yè)分布特點，增材制造技術(shù)可以在以下幾個方面進(jìn)行應(yīng)用和發(fā)展：

●高端裝備制造領(lǐng)域應(yīng)用

●生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用

●汽車和電子信息領(lǐng)域應(yīng)用


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2024-8-20 15:54 上傳

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