中国の3Dプリント産業は約20年にわたって発展を続け、現在では国内大手企業の投資のホットスポットとなっており、多くのメディアや業界関係者から「第3次産業革命」の先駆者としてもてはやされている。しかし、「評判通りではない」。現在、3D産業は本格的に発展しているが、中国の3Dプリント産業はまだ産業発展の初期段階にある。潜在性は非常に大きいものの、市場規模はまだ比較的小さく、ビジネスモデル、製品の消耗品、従来の産業との統合など、多くの面でさらなる探求の余地がまだあります。このような状況において、産業発展の動向を把握し、合理的に投資することが極めて重要です。
1. 中国3Dプリント産業の発展状況の分析
1. 研究開発技術
我が国の技術の中には、すでに世界最先端のレベルに達しているものもあります。その中で、レーザー直接金属加工技術は急速に発展し、特殊部品の機械的性能要件を基本的に満たしており、航空宇宙および航空機器の製造に最初に使用されることが期待されています。生物細胞3Dプリント技術は大きな進歩を遂げ、現在では3次元の模擬生物組織を生産することができ、生物学および医学分野における我が国の最先端の科学研究に重要な技術サポートを提供しています。
2. 競争優位性
現在、大学の成果に依存して3Dプリンター設備の産業運営を行っている主な企業体としては、陝西恒通智能機械（西安交通大学に依存）と湖北浜湖機電（華中科技大学に依存）などがある。これらの企業はある程度の工業化を達成しており、一部の企業が製造するポータブルデスクトップ3Dプリンターの価格はすでに国際的に競争力があり、欧米市場への参入に成功しています。
3. 3Dプリンター市場は急速に発展している
現在、国内の3Dプリントは主に家電・消費財、建設、教育、金型検査、医療・歯列矯正、文化創造・文化財修復、自動車などの交通手段、航空宇宙などの分野に集中しています。国内企業の3Dプリンターの導入台数は約400台と推定される。
印刷業界の市場規模分析
現在、国内の3Dプリンティングは主に家電製品や消費財、金型検査、医療・歯科矯正、文化創造・文化財修復、自動車などの交通手段、航空宇宙などの分野に集中しています。 2012年、中国の3Dプリンター市場規模は1億6,100万米ドルに達しました。2015年までに、中国の3Dプリンター市場規模は7億7,800万米ドルに達し、複合成長率は69%でした。
世界の 3D プリントにおける最先端技術革命トップ 10
エジソンが電球を発明したとき、彼は8,000回以上失敗しました。ある人は彼を嘲笑してこう言いました。「8,000回以上も失敗しているなんてすごいですね！」しかしエジソンは率直にこう言いました。「先生、あなたは間違っています。私は7,600種類以上の材料がフィラメントに適さないことを証明しただけです。」多くの失敗の後、エジソンはついに成功し、世界的な有名人になりました。
イノベーション1: スイスの科学者が金と銀のナノウォールを3Dプリントして、より高性能なタッチスクリーンを開発
タッチスクリーン技術は、デバイスの表面に吹き付けられた小さな導電性電極に依存しています。肉眼ではほとんど見えない電極は、導電性材料でできたナノウォールで構成されており、その中で最も一般的に使用されているのはインジウムスズ酸化物です。透明度は高いが導電性は低い。チューリッヒのスイス連邦工科大学（ETH）は、実現可能な革新的な方法である「ナノドロップレット」3Dプリントを発見しました。この方法は、金や銀のナノ粒子を原料として超薄型の「ナノウォール」を3Dプリントすることができ、これまでにない透明導電性電極を作成し、最終的にはより高画質でより正確な応答性を備えたタッチスクリーンを実現します。 ETH の新しい方法、つまり金と銀のナノ粒子を原料としてナノウォールを 3D 印刷する方法では、高い透明性と導電性を同時に実現できるため、そのような欠点はありません。
ETH のナノ 3D 印刷技術の魔法は、金属材料が本来の導電性を維持できるだけでなく、透明な構造を作成できることです。現在、研究者たちはこの技術を使用して、厚さ 80 ～ 500 ナノメートルの極薄電極層を 3D プリントすることに成功しています。
イノベーション2: 樹脂からセラミックへ、カリフォルニアの高温セラミック3Dプリント技術
カリフォルニア州マリブの HRL ラボラトリーズは、ステレオリソグラフィー/3D プリントと互換性があり、3D プリント後に焼成して高密度のセラミック部品を製造できる樹脂配合を開発しました。これは驚くべきブレークスルーであり、セラミック表面の機械加工や鋳造、かしめなしで、任意の多角形形状で強固かつ非弾性のセラミック部品の製造を可能にします。
HRL は紫外線を使用してプレセラミックモノマー（「プレカーサー変換ポリマー」）を硬化させ、急速にセラミックを形成します。これらのポリマーから作られたセラミックは均一に収縮し、多孔性がほとんどありません。また、形状が複雑なだけでなく、高い強度も示すミニグリッドやハニカム材料を形成することもできます。この高密度フォームセラミックは、推進部品、熱保護システム、多孔質バーナー、マイクロ電気機械システム、電子機器に使用できます。このセラミックは、極超音速機やジェットエンジンに使用され、離陸時の排気ガスによる加熱や高温に耐えられる小型部品を設計者が作成するのに役立つ可能性がある。
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イノベーション3: 既存のシステムより1,000倍高速、MITが3Dスキャンを再定義
現在市場に出回っているほとんどの LiDAR システム（自動運転車に搭載されているものも含む）は、レーザー、レンズ、外部受信機などの個別の自由空間光学系を使用しています。これらのハードウェアの組み合わせでは、レーザーは振動しながら回転するため、スキャン範囲と複雑さが制限されます。費用は1,000ドルから70,000ドルの範囲です。
MIT のライダー チップは、可動部品がないため、より小型、軽量、安価で、潜在的に強力です。現在のライダー システムより 1,000 倍高速で、高速で移動する車両を追跡するのに使用できます。
MIT の LiDAR チップの動作原理は、シリコン フォトニクス技術と密接に関係しています。シリコン導波路の波長は光ファイバーの波長よりもはるかに小さいため、非常に小さなチップ上のフォトニック回路は光ファイバーと同様の特性を持ちます。この技術は商業化コストも低く、CMOS ファウンドリで大量生産でき、導波路損失や光絶縁などの問題を解決します。
イノベーション4: MITの繊毛はインテリジェントデザインに大きな影響を与える
MITが開発したCilllia毛は、自然界の動物や人間の毛からヒントを得て、感光性樹脂硬化技術で印刷されています。3Dプリントの精度を極めて微細なレベルに制御することで、毛の微細構造を「プログラム可能」にし、圧力や音に神経のように敏感になり、外部刺激によって曲がったり変化したりします。
しかし、Cilllia は髪の毛そのものを指しているのではなく、モデリング ソフトウェア プラットフォームを指しています。プラットフォーム上の CAD 設計手順とスライダー インターフェイスを通じて、ユーザーはわずか数分で数千本の髪の毛を簡単に設計できます。必要なのは、髪の毛の角度、太さ、密度、高さを決定することだけです。
綿密な設計により、毛髪は「駆動装置」としての魔法の機能を持ち、直線方向への前進「駆動」と後進「駆動」を実現します。これは動力学における革新的な分野であり、物体を動かすためにモーターなどの動力装置が必要だった従来の状況を変えます。
イノベーション 5: 木から生えたように見える 3D プリントの軍用ドローン
世界第3位の防衛関連企業であるBAEシステムズは、わずか数日間で高度にカスタマイズされたドローンをゼロから「育成」できる化学反応ベースの3Dプリンター「Chemputer」を開発中であると発表した。
BAE Systems がこの技術開発に投資したのは、戦場に近い場所で軍事装備の供給を迅速に確立し、地理的、技術的、またはデジタル的な不利を克服するためです。Chemputer のプリント ドローンは、今日の軍事環境の生産上の制限を克服することを目的として、高機能、高速、超高高度、迅速な応答が想定されています。
印刷製品は単純な製品に限らず、複雑な電子システムの製造も含まれます。同時に、印刷材料は環境に優しく、リサイクル可能です。このプリンターは、ドローンの胴体全体を印刷するだけでなく、大型有人航空機の部品の製造にも使用できるため、この技術を民間向けに展開する余地が生まれます。
イノベーション6: イオン交換膜3Dプリント技術
米国ペンシルベニア州立大学の科学者らは、イオン交換膜の表面にさまざまな3Dパターンを柔軟かつ迅速に印刷して性能を向上させることができるイオン膜3D印刷技術を開発した。
研究チームによると、この3Dプリント技術は現在一般的なSLA（光硬化）3Dプリント技術に似ている。プリント材料は光硬化性イオン性ポリマー混合物で、この混合物を光プロジェクターに当てると、3Dプリンターが設計されたパターンを投影し、その表面に選択的に固める。表面パターン化により、膜の導電性が 1 ～ 3 桁も向上します。
中国3Dプリントネットワークは、この3Dプリント技術を使用して作成されたイオン交換膜モデルが、交換膜の抵抗を定量的に低減できる最初のモデルであることを知りました。これらのパターンが新しい膜の抵抗を減らす効果を説明するには、単純な並列抵抗モデルだけで十分です。この方法は、イオン交換膜の設計者に、材料の固有の化学的特性をさらに向上させるための新しいパターンの革新と設計に役立つ設計ツールを提供します。
イノベーション 7: ディズニーのほぼ瞬時の樹脂印刷技術
米国ペンシルベニア州立大学の科学者らは、イオン交換膜の表面にさまざまな3Dパターンを柔軟かつ迅速に印刷して性能を向上させることができるイオン膜3D印刷技術を開発した。
研究チームによると、この3Dプリント技術は現在一般的なSLA（光硬化）3Dプリント技術に似ている。プリント材料は光硬化性イオン性ポリマー混合物で、この混合物を光プロジェクターに当てると、3Dプリンターが設計されたパターンを投影し、その表面に選択的に固める。表面パターン化により、膜の導電性が 1 ～ 3 桁も向上します。
この3Dプリント技術を用いて作製したイオン交換膜モデルは、交換膜の抵抗を定量的に低減できる初めてのモデルです。これらのパターンが新しい膜の抵抗を減らす効果を説明するには、単純な並列抵抗モデルだけで十分です。この方法は、イオン交換膜の設計者に、材料の固有の化学的特性をさらに向上させるための新しいパターンの革新と設計に役立つ設計ツールを提供します。
INNOVATION8: 非常に複雑な部品を印刷するためのフラウンホーファーのマルチマテリアル印刷技術
ドイツのフラウンホーファー研究所とIKTSシステム研究所は、整形外科用インプラント、義歯、手術器具などの医療製品だけでなく、マイクロリアクターなどの非常に複雑で小さな部品も印刷できる新しい3D印刷技術を開発しました。
フラウンホーファー研究所が開発した 3D 印刷技術では、セラミックや金属の粉末懸濁液などの材料を印刷できます。セラミックまたは金属の粉末を、80 ℃ で液体に溶ける低融点熱可塑性バインダーに混合します。印刷プロセス中、プリンターの電気温度によってバインダーが溶け、セラミックまたは金属粉末材料と混合された液滴の形で堆積します。堆積後、液滴は急速に冷却されて硬化し、立体物が点ごとに徐々に印刷されます。
イノベーション9: ボーイングの吊り下げ式3Dプリント技術
2016年初頭、ボーイングは先進的な3Dプリント技術の特許を取得することに成功しました。これは、これまでの 3D 印刷技術とは異なります。3D 印刷プロセス中に物理的な印刷構築プラットフォームは存在しません。印刷プロセス中、印刷されたオブジェクトは空中で反転することもできます。
印刷中、プリントヘッドはまず材料を押し出します。磁場の力により、この印刷材料は空中に浮かび、次に円形の複数のプリントヘッドが、残りの材料をこの材料の上にさまざまな方向から層ごとに重ねていきます。印刷された材料は、過冷却後に超伝導体になる反磁性材料です。磁場は 3D プリントされたオブジェクトを回転させ、印刷されたオブジェクトの底部に材料を堆積させることもでき、行き止まりのない 360 度の 3D プリントを実現します。
死角のない3Dプリント技術のメリットは、形状の制約を完全に打ち破り、より複雑な部品の全面的な3Dプリントを実現できることです。さらに、複数の 3D プリントヘッドを使用して、異なる方向への 3D プリントを同時に実行することで、印刷速度が大幅に向上します。
イノベーション10: ハーバード大学、血管付き人工組織の3Dプリント
2016年、ハーバード大学は、生物学的機能を維持し、6週間以上生存できる組織を印刷できる最新のブレークスルーを達成しました。ハーバード大学の研究者たちは、印刷プロセス全体を通じて3種類のバイオインクを使用しました。最初のインクには、各細胞をつなげて組織を形成する、水、タンパク質、炭水化物の複雑な混合物である細胞外マトリックスが含まれています。 2 番目のインクには細胞外マトリックスと幹細胞が含まれていました。 3 つ目は血管を印刷するのに使用され、このインクは冷却されると溶けるため、研究者は冷却された材料からインクを抽出し、中空のチューブを保持することができます。
研究者たちは細胞外マトリックスを含むインクを型に充填した。最終的に、毛細血管が詰まった人工組織が培養されました。研究者らは、細胞の生存を確実にするために、シリコン型の両端にあるポートを通じて組織に栄養を与えた。人工血管は細胞成長因子を人工組織全体に輸送することで幹細胞の方向性分化を促進し、より厚い組織を形成します。南極クマ3Dプリンティングネットワークにご注目ください。
出典: Electronics Enthusiasts Network 詳しい情報:
2014-2019年中国3Dプリント産業市場需要と投資潜在力分析レポート | 鋳造分野における3Dプリント技術の産業応用
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プリンター、部品、競争力、中国、西安 |
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