增材制造的现状与未来课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/2/26,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/2/26,#,增材制造的现状与未来,增材制造的现状与未来,1,Print Your Dream,*,增材制造的现状,与未来,陈勃生,湖南华曙高科技有限责任公司常务副总经理,/,教授,Print Your Dream*增材制造的现状,2,增材制造技术的国内外发展状况,制约增材制造产业发展的瓶颈因素,促进增材制造产业发展的途径,使命与担当,增材制造技术的国内外发展状况,3,增材制造技术的国内外发展概况,增材制造技术产业的历史演进,增材制造技术的国内外发展概况增材制造技术产业的历史演进,4,增材制造技术的国内外发展概况,增材制造技术产业的历史演进,增材制造技术的国内外发展概况增材制造技术产业的历史演进,5,增材制造技术的国内外发展概况,工艺,材料,应用领域,槽光固化,Vat Photopolymerization,光聚合物,原型制作,材料喷射,Material Jetting,多种聚合物、,蜡,原型制作、,铸型制作,粘合剂喷射,Binder Jetting,石膏、聚合物、,金属、铸造砂,原型制作、铸模制作、,直接零件生产,材料挤出,Material Extrusion,聚合物,原型制作,粉末床熔融,Powder Bed Fusion,聚合物、,金属,原型制作、,直接零件生产,叠层,Sheet Lamination,纸、塑料膜、,金属片材,原型制作、,直接零件生产,直接能量沉积,Directed Energy Deposition,金属,零件修复、,直接零件生产,增材制造技术一览,增材制造技术的国内外发展概况工艺材料应用领域槽光固化光聚合物,6,1988-2021年全球3D,打印设备保有情况,全球,3D,打印设备,累计销售情况,增材制造技术的国内外发展概况,1988-2021年全球3D全球3D打印设备增材制造技术的国,7,美国,3D,打印设备保有量占全球的,38%,，中国继日本、德国之后，以约,9%,的数量占第四位,美国,3D,打印设备生产量约占全球的,71%,，欧洲、以色列分别以,12%,、,10%,位居第二和第三，中国设备约,4%,。,增材制造技术的国内外发展概况,2021年全球3D打印设备保有量及产量分布情况（来源：Wohlers Report 2021）,美国3D打印设备保有量占全球的38%，中国继日,8,2021年，3D打印设备与服务全球直接产值是22.04亿美元，其中，设备材料是10.03亿美元，增长20.3%；服务产值是12亿美元增长36.6%，较设备材料增长更快。,增材制造技术的国内外发展概况,2021年全球3D打印设备与服务直接产值增长情况（来源：Wohlers Report 2021）,2021年，3D打印设备与服务全球直接产值是2,9,20212021年3D打印应用领域分布变化情况（来源：Wohlers Report 2021）,近几年中，航空制造和医学领域的应用时增长最快的应用领域,增材制造技术的国内外发展概况,20212021年3D打印应用领域分布变化情况（来源：Wo,10,增材制造技术的国内外发展概况,增材制造技术市场规模变化（来源：Wohlers Report 2021）,增材制造技术的国内外发展概况增材制造技术市场规模变化（来源：,11,增材制造技术应用行业情况（来源：Wohlers Report 2021）,消费品/电子产品连续7年居首（2021 20.3%，2021年20.6%）,汽车其次（2021年19.5%，2021年17.9%）,医疗/牙科连续11年第三（2021年15.1%，2021年15.9%）,航空/航天第四（2021 12.1%，2021年9.9%）,工业/商业机器第五（2021年10.8%，2021年12.9%）,增材制造技术的国内外发展概况,增材制造技术应用行业情况（来源：Wohlers Report,12,增材制造技术的国内外发展概况,2021-2021年消费级和工业级3D打印机销售量,增材制造技术的国内外发展概况2021-2021年消费级和工业,13,技术因素,以3D系统公司、Stratasys公司和Makebot公司为,代表的企业具有先发优势和较为雄厚的技术储备，通过技,术研发，降低了单机成本，为消费级打印机的爆发式销售,做好了技术上的准备；,文化因素,国外具有良好的创新文化，经过多年的市场培育以及技术上的成熟，2021年前后，国外出现了“创客”文化，即充分利用了3D打印快速成型技术利用个人的创造力进行创业。,经济因素,国外较高的人均收入允许国外的消费者追求个性化产,品。消费级打印机成本的降低以及“创客”文化的产生，使得,国外的个性化市场得到初步的培育和满足。,国外消费级市场火热的三方面原因,增材制造技术的国内外发展概况,技术因素国外消费级市场火热的三方面原因增材制造技术的国内,14,增材制造技术应用领域情况（来源：Wohlers Report 2021）,增材制造技术的国内外发展概况,增材制造技术应用领域情况（来源：Wohlers Report,15,产业发展模式,代表企业,发展路径,专业材料提供商,Evonic,、,Basf,、,DuPont,、,Huntsman,专注于原材料的配套销售,专业设备提供商,EOS,、,Makerbo,t,专注于设备制造和销售,平台服务提供商,Shapeways,、,Ponoko,为,3D,打印提供网上交易平台,全产业链发展,华曙高科、,3D,Systems,、,Stratasys,最初是设备制造商，然后向上下产业链衍生,产业链发展模式和代表企业,增材制造技术的国内外发展概况,产业发展模式代表企业发展路径专业材料提供商Evonic、Ba,16,3D,打印设备下游应用行业分布,增材制造技术的国内外发展概况,3D打印设备下游应用行业分布增材制造技术的国内外发展概况,17,3D,打印快速成型技术对行业不同环节的价值增值影响,3D,打印快速成型技术对行业不同环节的价值增值影响,3D,打印快速成型技术对行业,不同环节的价值增值影响,3D,打印快速成型技术对行业不同环节的价值增值影响,3D,打印设备的使用在产品设计、加工工具制造和直接部件制造方面给企业带来高附加值。,3D,打印快速成型技术的优势，对于提高上述行业中产品设计速度、复杂部件的加工速度和产品性能，降低成本减少组装换件都有重要的意义。因此，,3D,打印快速成型技术和装备在上述领域的应用会继续保持较高的比例。,增材制造技术的国内外发展概况,3D打印快速成型技术对行业不同环节的价值增值影响3D打印快速,18,%,直接制造功能性零件(来源：Wohlers Report 2021),增材制造技术的国内外发展概况,%直接制造功能性零件(来源：Wohlers,19,截至2021年3D打印机的保有量不足全球的3%，出货量的全球占比一直徘徊在6%以下，出货最多的北京太尔的出货量仅有158台，这还远高于排名第二的陕西恒通的38台和排名第三武汉滨湖的31台。从使用密度上看，中国仅为美国的22.6%。,增材制造技术的国内外发展概况,中国国内,3D,打印设备保有及出货情况,截至2021年3D打印机的保有量不足全球的3,20,西北工业大学,西安交通大学,华中科技大学,清华大学,北京航空航天大学,华中科技大学,华南理工大学,中北大学,南京航空航天大学,湖南信息职院,南昌航空大学,增材制造技术的国内外发展概况,西北工业大学华中科技大学清华大学华中科技大学华南理工大学中北,21,西安铂力特,陕西恒通,武汉滨湖机电,北京殷华,北京隆源,中科院广州电子所,南京紫金立德,湖南华曙高科,上海富奇凡,增材制造技术的国内外发展概况,江苏永年激光,西安铂力特武汉滨湖机电北京殷华中科院广州电子所南京紫金立德湖,22,增材制造技术的当前坐标与展望,增材制造技术的当前坐标与展望,23,增材制造技术的国内外发展状况,制约增材制造产业发展的瓶颈因素,促进增材制造产业发展的途径,使命与担当,增材制造技术的国内外发展状况,24,市场对增材制造技术知之甚少；,设备及材料价格偏贵，产品成本相对较高；,增材制造技术的产品制造精度尚无法与切削加工相比较；,已实现产业化的材料品种，远不能满足产品的多样化需求；,设备与材料均未形成统一标准；,设备制造质量及稳定性尚有待进一步提高；,尚未形成国产设备及材料制造方面上规模的龙头企业；,关联企业处于单打独斗、各自为战状态，未能形成合力；,国家层面上，未能出台在顶层规划指导下的产业发展政策；,部分企业热衷于概念炒作，盲目跟风；,设计仍处于“制造导向”阶段。,制约增材制造产业发展的瓶颈因素,市场对增材制造技术知之甚少；制约增材制造产业发展的瓶颈因素,25,无刀具特征,制约增材制造产业发展的瓶颈因素,无刀具特征制约增材制造产业发展的瓶颈因素,26,自由孔结构,制约增材制造产业发展的瓶颈因素,自由孔结构制约增材制造产业发展的瓶颈因素,27,允许表面干涉,制约增材制造产业发展的瓶颈因素,允许表面干涉制约增材制造产业发展的瓶颈因素,28,增材制造技术的国内外发展状况,促制约增材制造产业发展的瓶颈因素,促进增材制造产业发展的途径,使命与担当,增材制造技术的国内外发展状况,29,促进增材制造技术产业发展的途径,成形设备的专用化（功能性终端零部件、观赏,模型、艺术品、文物复制、生物组织工程产品）；,工业,CT,逆向数字建模；,成形设备的系列化（尺寸、速度、功能）；,新型成形能源的研发（半导体激光器、紫外线,投影灯）；,成型材料的多样性（,与产品的某些已知特性相匹,配，如：,纳米材料、非均质材料、复合材料）；,成型材料的多元性,（在一个构件上根据功能要求,采用多种不同性质的材料）,；,促进增材制造技术产业发展的途径 成形设备的专用化（功能性终,30,成形材料的系列化（金属、高分子、陶瓷）；,成形材料的标准化（主要解决材料的通用性问,题）；,梯度功能材料的研发；,生物组织工程材料的研发；,数字化材料的研发；,与传统的减法制造技术互补性；,喷射成形技术的广泛应用；,实现从“制造决定设计”向“功能引领设计”、,“设计指导制造”的转变,（等强度与等刚度结构、,变强度与变刚度结构、变密度桁架结构、组件,的适度一体化设计、传统加工结构的去除）。,促进增材制造技术产业发展的途径,成形材料的系列化（金属、高分子、陶瓷）；促进增材制造技术,31,部分企业热衷于概念炒作，盲目跟风；,增材制造技术应用行业情况（来源：Wohlers Report 2021）,消费级打印机成本的降低以及“创客”文化的产生，使得,“设计指导制造”的转变（等强度与等刚度结构、,增材制造技术的国内外发展概况,实现从“制造决定设计”向“功能引领设计”、,增材制造技术的国内外发展概况,“钛骨”圆锥型超短型种植体,增材制造技术的国内外发展概况,航空/航天第四（2021 12.,直接制造功能性零件(来源：Wohlers Report 2021),03亿美元，增长20.,促进增材制造技术产业发展的途径,部分企业热衷于概念炒作，盲目跟风；促进增材制造技术产业发展的,32,促进增材制造技术产业发展的途径,促进增材制造技术产业发展的途径,33,促进增材制造技术产业发展的途径,促进增材制造技术产业发展的途径,34,促进增材制造技术产业发展的途径,用于手术方案制定的膝关节打印件,促进增材制造技术产业发展的途径用于手术方案制定的膝关节打印件,35,用于手术方案制定的颈锥骨打印件,促进增材制造技术产业发展的途径,用于手术方案制定的颈锥骨打印件促进增材制造技术产业发展的途径,36,促进增材制造技术产业发展的途径,用于手术方案制定的下颌骨打印件,促进增材制造技术产业发展的途径用于手术方案制定的下颌骨打印件,37,个性化牙科,牙冠固定桥,个性化牙科,舌侧正畸托槽,促进增材制造技术产业发展的途径,个性化牙