シーメンスと深セン国家ハイテク産業イノベーションセンターが共同で付加製造産業白書を発表

2024年8月20日、南極熊はシーメンスと深セン国家ハイテク産業イノベーションセンターが最近共同で「付加製造産業白書」を発表したと報じた。この記事では、この白書の主な内容を紹介する。

白書は、序文、付加製造の発展の概要、国内外の付加製造産業の発展の概要、深センの産業の概要と発展の提案の4つの部分で構成されています。

序文

革新的な生産方法と従来のプロセスフローに破壊的な変化をもたらす付加製造は、世界中の製造業の変革とアップグレードをリードしています。中国では、付加製造技術に代表される先端技術が、新たな品質生産性を開発するための重要なツールとなっている。国が付加製造技術に高い関心を寄せ、関連する政策と戦略を徹底的に推進したことで、製造業の未来として歓迎されているこの重要な技術は、新たな発展段階に入りました。

改革開放の最前線であり、イノベーションを推進する中核都市である深センは、付加製造産業の発展において強い活力と可能性を示してきました。深セン市政府は国家戦略に積極的に対応し、先進的な実証基準を備えた付加製造技術の研究、応用、産業化を積極的に推進し、政策指導、財政支援、環境整備を通じて、付加製造分野の一流企業と革新チームを誘致・育成し、深センの特色ある産業クラスターを形成し、製造業のハイエンド、インテリジェント、グリーンへの変革とアップグレードを実現しました。

シーメンス（中国）有限公司と深セン国家ハイテク産業イノベーションセンターが共同でまとめた「深センにおける付加製造産業の発展に関する白書」は、付加製造産業の発展状況、技術動向、将来の展望を総合的に説明し、付加製造産業が直面している機会と課題を深く分析し、深センの実例を組み合わせて、付加製造と従来の製造業の深い融合が深セン、さらには世界の発展に与える影響を探ることを目的としています。このホワイトペーパーを通じて、政府の意思決定者、業界関係者、一般の人々に貴重な情報と深い洞察を提供し、中国の付加製造業界の繁栄と発展を共同で促進したいと考えています。

積層造形開発の概要

このセクションでは、ホワイトペーパーで、付加製造技術の定義と、ISO/ASTM 52900-15 規格に従った付加製造に含まれる 7 つの主要なプロセスカテゴリについて説明します。これら 7 つのプロセスは、ガートナーの技術成熟度曲線に従ってランク付けされました。

さらに、積層造形の開発動向も紹介されました。積層造形技術の開発動向から見ると、高性能、高精度、高効率、低コスト、より大きな加工サイズ範囲、より幅広い材料範囲が金属積層造形の今後の発展方向です。

国内外における積層造形の開発動向は主に以下の通りです。

1) 印刷効率をさらに向上し、印刷コストを削減

2) 積層造形技術は3Cやその他の民生分野への浸透を加速させている
3) さまざまな用途シナリオに合わせた専用機器の開発
4) 付加製造と従来の加工・製造の統合
5) デジタルツイン統合設計シミュレーションアプリケーション
6) 人工知能オンライン監視および閉ループ制御技術
7) エンドツーエンドの積層造形自動化制御技術
8) 積層造形のためのデジタルクラウドファクトリーとインテリジェント管理プラットフォームの構築
9) 印刷技術と品質に対する要求がさらに向上
10) 持続可能な開発技術と付加製造技術の融合

積層造形の幅広い応用

第 2 章では、積層造形の幅広い応用について説明します。付加製造は革新的な生産技術として、さまざまな産業分野で広く利用されています。この技術は、大型一般機械、航空宇宙、医療製造などの高付加価値ハイエンド製造業で最初に使用され、現在ではこれらの業界では欠かせない基幹生産技術となっています。技術の継続的な進歩と改善により、積層造形の応用範囲は急速に拡大しており、自動車製造や民生用電子機器などの新興分野で独自の応用可能性を徐々に示し始めています。

一般機械分野では、ガスタービン、熱交換器、油圧システムのホットエンド部品など、複雑な機械部品の製造に積層造形技術が広く利用されています。今後、中国のガスタービン市場の規模は2024年までに1,000億人民元を超えると予想されており、積層造形法で印刷された部品の価値は全体の5％から10％を占める。

航空宇宙分野では、積層造形技術の応用シナリオは幅広く、すでに大量使用の段階に入っています。積層造形技術を用いて加工された金属部品は、さまざまな種類の航空機、ドローン、高推力重量比の航空機エンジン、新型衛星などの国家重点プロジェクトで量産されています。今後、中国の航空宇宙産業の急速な発展に伴い、航空宇宙産業における付加製造サービスの市場規模も着実に成長し、2024年までに26億人民元に達すると予想されています。積層造形標準システムの整備や技術の進歩により、市場規模はさらに拡大すると予想されます。

医療分野では、外科手術や診断の補助、インプラントや補綴物の製造、医薬品開発、生体組織モデルの製造など、幅広い分野にわたって、積層造形技術の応用が急速に進んでいます。

自動車製造分野では、積層造形技術が研究開発設計、治具製造、直接部品生産などに徐々に応用されてきました。

民生用電子機器の分野では、積層造形は軽量で統合された設計において独自の利点を実証しています。 3Dプリント技術の導入により、チタン合金ミドルフレームの歩留まりが効果的に向上し、処理時間が大幅に短縮され、大規模生産によるコスト効率が向上することが期待されます。今後、3Dプリンティング技術は、特に折りたたみ式スクリーンの携帯電話の製造において、家電業界において幅広い応用の見通しがあり、市場の需要が拡大するにつれて、その市場規模と影響力はさらに拡大すると予想されます。

世界の付加製造市場

積層造形は試作品製造から最終製品製造へと移行しており、業界は急速な成長期を迎えています。 2015年以降、金属3Dプリントの工業化プロセスの加速に伴い、積層造形技術はプロトタイプサンプルの小ロットカスタマイズ生産技術から部品の最終製造のための大量生産技術へと変化しています。 Wohlers Report 2023によると、世界の付加製造業界は2022年に180億米ドルに達し、成長率は18.3%となり、25年連続で二桁の成長率を維持すると予想されています。

航空宇宙、金型、歯科などの下流産業からの強い需要のおかげで、中国の付加製造産業の規模は2012年の約10億元から2023年には400億元に成長し、平均年複合成長率は30％を超えています。わが国の付加製造産業の規模は、2024年から2027年にかけて400億元から1000億元に成長すると予想されています。

△2019-2023 世界と中国の積層造形市場の規模と成長率

世界の産業配置の観点から見ると、積層造形産業は主に北米、アジア太平洋、ヨーロッパの3つの地域に集中しており、基本的には米国とヨーロッパがリードし、アジア太平洋が追いつくという状況を形成しています。 2023年末までに、3つの地域の累積設置容量は世界全体の90％以上を占めることになります。その中で、北米は最大の積層造形市場であり、3Dプリンター機器の売上高は世界全体の36.14%を占めています。ヨーロッパは2番目に大きな市場であり、機器販売収益は世界の積層造形総収益の30.40%を占めています。アジア太平洋地域は市場シェア26.41%で第3位となった。

長年の発展を経て、わが国の付加製造業界は、3Dプリントの材料、プロセス、設備技術から産業用途までをカバーする完全な産業チェーンを最初に確立しました。その中で、印刷機器とサービスは、積層造形業界の市場シェアの約80％を占めています。産業チェーンの価値分布の観点から見ると、中流の金属3D印刷装置、3D印刷サービス、ガルバノメータなどの一部のコアコンポーネントは高い収益性があり、上流のレーザーと中流の非金属
3D プリンター機器市場は競争が激しく、粗利益率が低くなっています。

空間配置の面から見ると、我が国の付加製造産業は、当初、北京・天津・河北地域、長江デルタ地域、珠江デルタ地域を核とし、中部地域と西部地域を結び付ける空間的発展パターンを形成しました。

白書は、開発レベルの総合的な向上を達成するために、中国の付加製造業界は以下の主要分野に重点を置くべきだと指摘している。

●積層造形製品のマルチスケール統合フォワードデザイン

●マルチフィジックスフィールドとマルチスケールの協調シミュレーション最適化設計

● デジタルツインに基づく積層造形のエンドツーエンドのプロセス制御

● オンライン監視と組み合わせた積層造形閉ループ制御システム

● 産業用途向け積層造形のインテリジェントな管理

●ライフサイクル全体にわたるグリーン製造

● デジタル化による迅速な認証

深センの産業概要と発展の提案

付加製造の研究開発と産業化の面では、深センはまずモデリングシステム、材料、設備、応用サービスからなる完全な付加製造産業チェーンを形成し、一定の産業集積効果を生み出しました。付加製造企業は主に医療健康、文化創造、電子情報、航空宇宙などの分野に集中しており、Vistech、Guanghua Weiye に代表される付加製造材料研究開発企業、Sunshine、Chuangxiang 3D、Zongwei Cube、Mofang New Materials、Aurora Elvo に代表される付加製造設備製造企業、および Sunshine、Yishang Display に代表される付加製造アプリケーションおよびサービスプロバイダーを形成しています。同時に、深センには南方科技大学、深セン大学、中国科学院深セン先進技術研究所など、イノベーション能力が強い大学や研究機関が数多く存在し、産業イノベーションに優れた技術サポートを提供しています。

深センの製造業の分布特性に基づいて、付加製造技術は以下の側面に適用および開発できます。

●ハイエンド機器製造への応用

●バイオメディカルへの応用

●自動車・電子情報分野への応用

ホワイトペーパーの詳細については、完全版をダウンロードしてください。

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