南極の熊のヒント：この記事は平安証券の李坤氏によって書かれました。経済的な観点から3Dプリントの性質を詳細に分析しています。分析の角度は非常に高く、内容も非常に有益です。クマ好きの方には一読の価値があります。
3D プリンティングに代表される第 3 次産業革命は、デジタル化、人工知能による製造、新素材の応用を特徴としています。 ——エコノミスト、英国
人類の長い歴史の中で、産業革命の代表的技術と言われるもう2つの技術は、蒸気機関技術と電力技術です。1つは人類に力をもたらし、もう1つは世界に光をもたらしました。人類文明の発展は前例のないピークに達しました。エコノミスト誌は3Dプリント技術を最初の2つと比較し、人々の3Dプリントへの期待を浮き彫りにしました。エコノミストは、3D プリント技術を推進している唯一の新聞ではありません。 1986 年にアメリカの科学者チャールズ・ハルが最初の商用 3D プリンターを開発して以来、3D プリンティングの概念は学界と産業界から広く注目を集めています。その後の 30 年間、3D プリンティングは繰り返し誇大宣伝され、人々の忍耐力が何度も試されてきました。近年、3D プリンティングは導入期を迎えており、本格的な春もそう遠くないかもしれません。
現在、3D プリント技術は継続的に進歩しており、世界中のメーカーが 3D プリントブームに加わっています。将来的には、3D プリンターも他の技術と同様に頂点に達すると私は信じています。今日、Antarctic Bear は、3D プリントの本質である製造能力からその起源をたどる旅にご案内します。
3D プリント - 世界を変える力
2.1 形状を印刷することは、機能を印刷することです。 3D 印刷技術の公式定義は、最初は恐ろしく聞こえるかもしれません。3D 印刷技術は、積層製造技術とも呼ばれ、デジタル モデルを基礎として材料を層ごとに積み重ねて物理的なオブジェクトを作成する新しい製造技術です。これは、情報ネットワーク技術と高度な材料技術およびデジタル製造技術の密接な統合を体現しており、高度な製造の重要な部分です。
恐ろしい公式の定義はさておき、3D プリントがプリントと呼ばれる理由は、一般的な 2D プリントと類似しており、2D プリントと多くの共通点があるからです。 2つの概念を比較すると、3D プリントが何であるかを理解しやすくなります。
フラット印刷の前提は、印刷する情報を画像、文書、その他の形式など、プリンターが読み取り可能なファイルに形成し、このファイル情報をプリンターに送信することです。プリンターがそれを解釈した後、ファイルの内容が印刷用紙上にフラットな形で印刷されます。一般的に言えば、平面上に印刷された形状や記号には実際の機能は存在せず、情報を伝達するためにのみ使用されます。
3D プリントが「プリンティング」と呼ばれるのは、2D プリントとの類似性によるものです。 3Dプリントの手順は、まず印刷する物体の3次元形状情報を3Dプリンターが解釈できるファイルに書き込み、そのファイルを3Dプリンターに転送します。3Dプリンターはファイルを解釈した後、材料を層ごとに積み重ねて3次元形状を印刷します。最終的な形状を実現するために材料を層ごとに積み重ねるこの方法は、3D プリントが「付加製造」と呼ばれる理由でもあります。人が普段目にする範囲では、立体的な形状が機能の基本となるため、形状が印刷されると機能も印刷されます。平面印刷は情報を伝達するためのものですが、3D印刷は製造・加工技術として機能を直接実現することができます。これも3Dプリントの最大の魅力です。
次の表は、平面印刷と 3D 印刷の技術的な比較を簡単にまとめたものです。
2.2 3Dプリンティングの分類<br /> 最終製品の応用分野と精度などの対応する要件に応じて、3D プリントは消費者向け 3D プリントと産業向け 3D プリントに分けられます。まず、両者が直面する下流市場は同じではありません。消費者向け3Dプリンティングは、主に消費者向けおよび娯楽向け製品、ならびに玩具モデル、教育用モデルなど製品精度に対する要求が低い製品を対象としています。一方、産業用3Dプリンティングは、主に航空宇宙、医療機器、自動車、金型開発など、高品質と精度の要求が高い下流市場を対象としています。多くの点で、この 2 つには大きな違いがあります。工業グレードの 3D プリントは、精度が高く、印刷速度が速く、印刷可能なサイズの範囲が広く、製品の信頼性が優れています。しかし、まさにこれらの理由から、産業グレードの 3D プリントの価格は高く、現在のところ一般消費者には受け入れられません。
印刷技術の特徴に応じて、3D印刷は、選択的レーザー溶融、選択的レーザー焼結、レーザー直接焼結技術、電子ビーム溶融技術、熱溶解積層法、選択的熱焼結、ステレオリソグラフィー、デジタル光処理、3次元印刷技術、およびセルマッピング印刷に分類できます。
1986年、アメリカの科学者チャールズ・ハルは、液体の感光性樹脂が特定の波長の紫外線にさらされると固体に変わる性質を利用して、世界初の3Dプリンターを発明しました。その基本原理は、液状の感光性樹脂を容器に注ぎ、液面にレーザーを当てるというもの。コンピューターが指令を出すとレーザーから紫外線が発射され、その紫外線が液面の特定の位置に照射され、この形状の感光性樹脂が硬化する。印刷工程では、硬化速度に応じて液状感光性樹脂の液面が上昇し、紫外線照射部は常に液状樹脂となり、層状に蓄積されて最終的に一定の形状が形成されます。この技術はステレオリソグラフィー (SLA) とも呼ばれ、現在利用可能な最も成熟した 3D 印刷技術の 1 つです。
約 30 年間の開発を経て、3D プリント技術の種類はますます多様化し、数十のプリント技術がオリジナルのものから派生しました。現在の3Dプリント技術は、感光性樹脂やABSプラスチックなどの材料を印刷に使用できるだけでなく、アルミニウム粉末やチタン粉末などの金属粉末、アルミナや炭素繊維などのセラミック粉末を印刷の原料として使用することもできます。さらに、生きた細胞を原料として使用する生物学的3Dプリント技術もあり、この技術は現在、組織工学の分野で小規模に使用されています。
SLA 技術に加えて、ポリマー材料の印刷に使用される 3D 印刷技術には、熱溶解積層法 (FDM)、選択的熱焼結法 (SHS)、デジタル光処理 (DLP) なども含まれます。その中で、FDM技術はより広く使用されています。その基本原理は、製品部品の断面プロファイル情報に基づいて、コンピューターの制御下で加熱ノズルがXY平面内を移動するというものです。熱可塑性フィラメント材料は、ワイヤ供給機によってホットメルトノズルに送られ、ノズル内で加熱されて半液体状態に溶融され、その後、作業台上で押し出されて選択的にコーティングされます。急速溶融後、大きな薄いシートの輪郭が形成されます。断面の 1 層が形成された後、作業台は一定の高さまで下がり、次の層のクラッディングに進みます。このサイクルは、最終的に 3 次元の製品部品が形成されるまで続きます。この技術は、低コスト、低設備、低技術的難易度で大量生産が可能ですが、欠点としては、生産された製品の縦方向の機械的特性が横方向の機械的強度よりも小さいことが多く、印刷速度が遅く、製品の表面品質をさらに向上させる必要があることです。
選択的レーザー溶融法 (SLM) と選択的レーザー焼結法 (SLS) は、最も早く開発され、最も広く使用されている金属 3D 印刷技術です。 SLM 技術で使用される材料は、主にオーステナイト系ステンレス鋼、ニッケルベース合金、チタンベース合金、コバルトクロム合金、貴金属などの単一成分金属粉末です。理論的には、レーザービームのパワーが十分に大きければ、どんな材料でも印刷に使用できます。 SLM 技術の基本原理は、レーザービームが金属粉末を急速に溶かし、特定の形状の溶融経路を形成し、その後自然に固まるというものです。その利点は、優れた表面品質、完全な金属結合、高精度、および幅広い材料の使用です。主な欠点は、印刷速度が遅い、部品のサイズが限られている、後処理が複雑であることです。現在、この技術は航空宇宙、マイクロエレクトロニクス、医療、宝石などの業界で広く使用されています。
SLS 技術の原理は、作業台に粉末材料 (金属粉末または非金属粉末) の層を事前に敷き詰めることです。コンピューター制御により、レーザーはインターフェースの輪郭情報に従って粉末の固体部分を焼結し、その後、連続的に循環して層を形成します。 SLM テクノロジーとは異なり、SLS テクノロジーでは、金属粉末を印刷する際、印刷プロセス中に金属が溶ける温度まで加熱されません。
電子ビーム溶融法 (EBM) は、金属材料を印刷できる新しい 3D 印刷技術です。EBM と SLS または SLM 技術の最大の違いは、使用される熱源が異なることです。SLS または SLM 技術では熱源としてレーザーを使用しますが、EBM 技術では熱源として電子ビームを使用します。 EBM 技術は印刷速度に大きな利点があり、ワークピースの残留応力も小さいですが、設備が比較的高価で、消費エネルギーも多くなります。
技術の継続的な進歩により、さまざまな 3D 印刷プロセスが登場しましたが、その中でも金属 3D 印刷成形プロセスが特に目立っています。さまざまな 3D 印刷技術には、それぞれ長所と短所があります。さまざまなアプリケーション シナリオの精度、材料、機械的特性、コストの要件に応じて、さまざまな印刷テクノロジを選択できます。
Nanjixiong はこれまで、金属 3D プリントの成形プロセスと、これらの技術を適用するメーカーを整理してきました。これは、世界の産業用 3D プリント メーカーをほぼ網羅しています。また、さまざまな成形プロセスの原理と長所と短所についても詳しく説明しています。興味のある方は、次のリンクをクリックしてください: http://www.nanjixiong.com/forum.php?mod=viewthread&tid=69612&highlight=%BD%F0%CA%F4
2.3 3Dプリンティング産業チェーン<br /> 30年近くの開発を経て、3Dプリンティングは比較的完成された産業チェーンを形成しました。上流から下流までの産業チェーン全体には、画像スキャン → リバースエンジニアリング → 3D グラフィック処理ソフトウェア → 原材料 → 3D プリンター → 印刷サービスなどが含まれます。情報ウェブサイトや3Dプリント技術トレーニングなどの派生リンクも含まれています。
3D プリンティング業界チェーンの各リンクの完全性、洗練度、開発レベルは、市場によって大きく異なります。 3D プリント技術は米国市場で初めて登場しました。米国の 3D プリント産業チェーンは最も完成度が高く、さまざまなサブ産業で十分に発展しています。米国には、世界最大級の 3D 印刷機器メーカーが数社あるだけでなく、リバース エンジニアリング、画像処理、下流アプリケーション分野でも強力な大手企業が存在します。
対照的に、中国市場における3Dプリント産業チェーンの発展は依然として遅れています。生産能力と優秀な企業の多くは主に3Dプリンターの生産に集中しており、原材料、画像処理、リバースエンジニアリング、細分化された下流市場では比較的弱いです。現在、我が国のハイエンド3Dプリント原材料は依然として主に輸入に依存しており、画像処理やリバースエンジニアリングの分野では大手企業が存在しません。しかし、わが国の3Dプリント産業の全体的な発展速度は非常に速く、産業規模の成長率は世界レベルを超えており、現在、わが国の3Dプリント産業の規模は世界市場の8.6％を占めています。
2.4 3D プリント - 世界を変える力3D プリント技術の応用により、消費者のカスタマイズされたニーズを満たすことができます。クラウド ネットワーキング、モノのインターネット、スマート ロジスティクスと組み合わせることで、新しい生産モデルとビジネス モデルの出現を促進することができます。
伝統的な生産モデルでは、業界では多くの場合、原材料サプライヤー → メーカー → ブランドディーラー → 販売代理店 → 小売業者 → 消費者というバリューチェーンが形成されています。このようなチェーンでは、各ノードが次のノードのニーズを満たし、最終的に消費者のニーズは小売業者によって満たされます。消費者によって生み出された消費需要は、メーカーに直接伝達することはできません。クラウド ネットワーキング テクノロジーとコンセプトが成熟したことにより、消費者は消費需要をメーカー、ブランド所有者、さらには原材料サプライヤーに直接伝えることができるようになりました。 3Dプリントの普及は、上記の情報の直接的な伝達による直接的な価値の創出に役立ち、つまり各ノードが消費者の需要に直接責任を負う可能性があり、将来的には従来の「バリューチェーン」とは異なる「バリューネットワーク」を形成することが期待されます。
バリューチェーンからバリューネットワークへ、そして大量生産からパーソナライズされたカスタマイズへの変革は、今日の市場とテクノロジーの文脈において避けられないトレンドです。3D プリント技術は、この変革を実現するための重要な技術であり、世界を変える力を持っています。
3D プリントの技術と市場は成熟していますか?
すべての業界には独自のライフサイクルがあり、導入、成長、成熟、衰退などの段階を経ます。3D プリント業界も例外ではありません。現時点では、3D プリンティング業界のさまざまな特性を踏まえると、3D プリンティングは導入期の終わりと成長期の始まりにあると考えられます。
まず、世界的にも国内市場においても、3Dプリンティングの産業規模は急速な成長段階を示しています。 2011 年、世界の 3D プリンティング業界の総収益はわずか 17 億 1,400 万米ドルでしたが、2015 年には 51 億 6,500 万米ドルに達し、複合成長率は 30% を超えました。 2018 年までに、世界の 3D プリンティング業界の総収益は 110 億米ドルを超えると予測されています。
世界平均と比較すると、わが国の3D産業の市場規模の成長率はさらに驚異的です。 2011年、国内3Dプリント産業の総収益はわずか10億人民元程度でしたが、2015年には78億人民元に達し、複合成長率は約70％に達しました。 2018年までに、わが国の3Dプリント産業の規模は200億人民元を超えると予想されています。この高い成長は、業界の成長段階の特徴と一致しています。
海外の主要3Dプリンター企業（3D System、Stratasys、EXoneなど業界大手を含む）の基本情報をまとめ、財務状況を横並びで比較しました。
公開データによると、世界の主要3Dプリント上場企業は現在、赤字またはわずかに利益が出ている状態です。
現在、国内の主要3Dプリント企業はメインボードに上場しておらず、新三板などのローカルセクターに集中しています。
公開データを整理したところ、我が国の 3D プリント企業は依然として赤字かわずかに黒字の状態にあることがわかりました。図23の5社の中で、UnionTechの営業利益は500万元強で最高でした。
国内主要3Dプリント上場企業の総資産規模に関する統計によると、国内3Dプリント上場企業の規模は比較的小さいことがわかります。そのうち、総資産規模が5億人民元を超えるのはXinlin 3Dのみであり、他の4社の規模はすべて1億人民元未満です。将来的にはまだ大きな発展の余地があります。
急速な発展と小さな利益、そして発展が必要な企業規模を考えると、中国と世界の3Dプリント業界は現在、導入期の終わりと発展期の始まりにあると私たちは考えています。次の段階では、大きな発展の機会に直面することになります。技術発展の観点から見ると、2013年は中国の3Dプリント業界にとって画期的な年でした。万芳データベースの特許統計によると、わが国の3Dプリント関連特許の数は2012年には40件未満でしたが、2013年には691件に急増し、2014年には1,531件に達しました。2015年の関連特許の数は2014年よりわずかに少ないものの、それでもかなりの数でした。さらに、近年、世界の主要な3Dプリント技術関連特許が解禁期間に入り、これも3Dプリント業界の急速な発展を支えています。
3D プリントの開発を制限するものは何ですか?
4.1 3Dプリント製品の利点と欠点<br /> 新しい加工・製造技術として、3D プリント技術には、従来の成形技術に比べて次のような多くの大きな利点があります。
（１）積層造形は加工の自由度を大幅に向上させ、複雑で個性的な部品や物体を加工して設計コンセプトを十分に表現するのに適しています。
（２）経験的処理を排除し、より高い精度を実現する。
（３）データ入力後の自動印刷、ゼロスキル製造、肉体労働の強度と操作の難易度を大幅に軽減。
（４）原材料の利用率が高く、副産物の廃棄量も少ない
（５）製造コストは製造品目の複雑さに応じて増加しない。
しかし、何事にも長所と短所はあります。現時点では、3D プリントには克服すべき固有の欠点もあります。たとえば、次のような欠点です。
（１）ほとんどの場合、従来の製造方法よりも時間がかかり、製品価格も高くなります。 3Dプリントギフトショップのスタッフとの詳細なコミュニケーションによると、3Dプリント方式で石膏1枚を作るのに約24時間かかり、この製品の市場価格は約6万元であることが分かりました。従来の射出成形法を使用すると、大量生産のため、1日あたり約120個を生産でき、1個あたりわずか50元程度で販売されます。また、原材料価格の高騰も3Dプリント最終製品の価格高騰の重要な原因であり、3Dプリントに使用される石膏粉の市場価格は1グラムあたり約6元であることが分かっています。
ただし、一部の特殊なアプリケーション シナリオでは、3D プリントによってコストを削減することもできます。 3Dプリント技術は、金型を使わずにさまざまな形状の製品を製造できるため、金型での鋳造が困難な製品や、形状が複雑な製品、カスタマイズ性の高い製品に特に適しています。従来の製造技術では、金型 1 個の価格が非常に高く、処理サイクルも長くなりますが、金型を使用すると製品の一貫性が向上し、組立ライン生産が容易になり、大量生産のコストが削減されます。一方、研究開発段階では製品の外観を何度もデバッグする必要があることが多いため、研究開発段階で使用した金型をその後の生産に使用することはできず、金型の使用によっても研究開発コストが大幅に増加します。 3D プリント技術はこのような製品の研究開発に特に適しており、研究開発サイクルを大幅に短縮し、研究開発コストを削減します。
（２）３Ｄプリント製品の機械的強度はプロセスによって大きく影響され、得られる機械的特性は不安定である。ある大学の実験データによると、3Dプリント技術と従来の鋳造技術で得られた同じサイズ、形状、材質のワークピースの性能は大きく異なります。主な理由は、3Dプリントで得られたワークピースの内部が緩く、密度が十分ではないことです。しかし、一部の 3D プリント製品の性能は鋳造製品のレベルに到達、あるいはそれを上回っていると主張する報告もあります。これは、3D プリント製品の機械的特性が製造パラメータと原材料の品質に大きく影響され、不安定であることを示しています。
上で述べた 3D プリントの 2 つの欠点は、3D プリント装置自体の印刷効率と、使用される原材料の高額な価格に他ならないことは容易にわかります。原材料と設備の高コスト、および印刷速度の遅さが、3D プリント製品のコストが高くなる主な理由です。また、3D プリント製品の機械的特性は、プリンターの性能と原材料の品質に密接に関連しています。そのため、3D プリント機器の性能と原材料の品質および価格は、依然として 3D プリント業界の発展を制限する主なボトルネックとなっています。世界の 3D 印刷市場の分布に関する統計によると、3D 印刷機器と原材料の市場はそれぞれ 3D 印刷市場全体の 39% と 37% を占めており、その合計は印刷サービスの割合の 24% を上回っています。これは、印刷設備や原材料が業界全体の発展を制限していることの間接的な証拠でもあります。
4.2 原材料の種類が限られており、製造技術の障壁が高い<br /> 理論的には、3D プリント技術を使用して自動車のホイールを印刷すると、ホイールに実際の機能が備わります。そして、車輪が車に使用される場合、車輪も金属製でなければなりません。ホイールを印刷するのに使用できるアルミニウム粉末の原料がなければ、3Dプリント技術を使用しても自動車に使用できるホイールを製造することは不可能です。したがって、3D プリント原材料の多様性によって、3D プリント技術の適用範囲が決まります。現在、3D プリント技術に使用できる成熟した原材料は比較的限られており、それが 3D プリント技術の推進を制限しています。この記事では、市場で一般的に使用されている 3D プリント材料を整理します。
3D プリントで使用される金属粉末材料を例にとると、金属材料の純度、粒子サイズ、均一性、球状化、酸素含有量などの指標は、最終的な印刷製品の性能に大きな影響を与えます。しかし、高品質の金属粉末材料を入手するための技術的要件とコストは非常に高く、最終的には生産が不十分になります。現在主に使用されている金属粉末には、チタン合金、コバルトクロム合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金のほか、宝飾品の印刷に使用される金や銀などの貴金属粉末材料があります。
高い技術的障壁と生産の難しさは、金属原材料メーカーが技術的なブレークスルーを達成すれば、非常に高い粗利益率を達成できることも意味します。世界の主要な 3D プリント原材料サプライヤーの粗利益率はいずれも 50% を超えており、中には 200% に達するサプライヤーもあります。したがって、原材料の研究開発と生産によってもたらされるビジネスチャンスに重点を置くことが推奨されます。
4.3 設備は効率と技術を向上させるためのものである<br /> 印刷効率が低いことは、3Dプリント製品の価格が従来製品よりも高い主な理由の1つであり、内部構造の非密度は、3Dプリント製品の機械的特性が従来製品よりも低い重要な理由です。この2つの点は、3Dプリント技術のさらなる推進を制限しており、3Dプリント機器の改善と改良が必要な2つの点でもあります。 3Dプリントの効率と技術の進歩を定量化することは困難ですが、近年、3Dプリントの産業化の需要が徐々に高まるにつれて、3Dプリント技術の研究も進歩し続けていることがわかります。
例えば、2016年7月22日、張海欧のチームは10年以上の研究を経て、金属鋳造と鍛造の技術を独創的に組み合わせたマイクロ鋳造と鍛造の3Dプリント統合設備を開発し、西側諸国を上回るマイクロ鋳造と鍛造の初の破壊的独創的イノベーションを実現し、3Dプリントされたワークピースの不良率を大幅に削減し、部品の強度と靭性を向上させ、部品の疲労寿命と信頼性を向上させました。薄肉の金属部品を印刷できるだけでなく、壁厚の差が大きい金属部品も印刷できるため、従来の巨大な鍛造プレスにかかるコストを節約できます。この技術は金属線を原料とし、材料利用率は80％以上です。線材の価格は、現在一般的に使用されているレーザー粉末材料の約10分の1です。熱源としては、効率が良く安価な電気アークが使用されており、コストは主に輸入を必要とする現在一般的に使用されているレーザーの1/10です。この技術の開発は、コストを削減し、品質を向上させるモデルです。今後、3Dプリント技術の産業化がさらに推進されるにつれて、効率性の向上が一般的な傾向となり、3Dプリント技術の質的変化の鍵となると考えています。
3D プリンティングが最初に爆発的に普及する分野はどれでしょうか?
現在、3Dプリンティング技術は軍事、航空宇宙、医療、自動車、機械設備製造、消費者分野に応用されています。統計によると、2014年、世界の3Dプリンティング下流産業の応用の中で、自動車産業の応用規模が最も大きく、総応用市場の31.7%を占めました。次いで消費財産業が18.4%を占めました。消費財業界は2位ですが、全体的に見ると、消費財以外の分野のほとんどは工業分野に属しているため、工業グレードの3Dプリントの応用規模は徐々に消費財グレードの3Dプリントを上回っています。現時点では、3Dプリント技術のコストは徐々に低下しているものの、依然として比較的高い水準にあると考えています。そのため、将来的には、3Dプリント業界は依然として付加価値の高い業界で最初に発展すると考えています。下流の需要シナリオを考慮すると、医療、航空宇宙、自動車が 3D プリンティング技術の主な成長ポイントになると考えています。
5.1 医療業界における 3D プリントの応用3D プリント技術は、3D 設計モデルを実際の製品に直接変換できます。従来の製造方法と比較して、小ロットのカスタマイズ製品や複雑な形状の製品の製造に適しています。人体の個体差により、手術ガイド、医療用インプラント、義歯などの医療機器には、個別カスタマイズに対する高い要求があります。そのため、「パーソナライゼーション」は、3D プリント技術と医療産業の深い統合への架け橋を築きました。現在、世界は持続的かつ深刻な高齢化の過程にあり、医療産業の発展と医療分野における 3D プリント技術の応用に大きな余地が生まれています。
統計によると、2014年には医療機器サブ産業の世界市場規模だけでも5,000億米ドルを超え、今後も着実に成長を続けると予想されています。同年、我が国の医療機器産業の市場規模は385億米ドルに達し、その年の世界市場規模の7.7%を占めました。中国の巨大な人口基盤を考慮すると、我が国の経済レベルが継続的に向上するにつれて、医療産業は将来的にまだ大きな発展の余地があります。
SmarTech の統計と予測によると、世界の医療業界の 3D プリント市場規模は 2015 年に 3 億 5,000 万米ドルで、2020 年までに 7 億 6,000 万米ドルに達すると予想されており、複合成長率は 15% を超えています。
医療業界における 3D 印刷技術の主な用途には、3D 印刷された医療モデル、手術ガイド、外科用/歯科用インプラント、リハビリテーション機器、手術や計画、指導に使用されるその他の医療機器、および「生きた」人間の組織や臓器を印刷できるバイオ 3D 印刷などがあります。現在、3Dプリントされた血管、気管、腎臓、肝臓が、少数の臨床用途で使用され始めています。
市場調査会社SmarTechは、医療における3Dプリントの応用を、患者に直接使用される医療用品、専門的な医療補助機器、医療機器製造、生物医学研究の4つのカテゴリーにまとめています。
SmarTechは、これら4種類のアプリケーションにおける3Dプリント技術の使用は、「探索段階」、「ニッチ段階」、「主流段階」、「普及段階」という段階を経ると考えています。また、これら4種類のアプリケーションにおける3Dプリント技術の現在の使用状況と、今後10年間の予想される使用状況も分析しています。 「生物医学研究」の適用は現在、探索的な段階にあり、このアプリケーションは今後10年間で探索的な段階にあると予想しています。 3D印刷技術は10年後に徐々に主流の製造技術になります。Smartechは「プロの医療用補助機器」の適用について最も楽観的です。つまり、3D印刷技術は10年でこのアプリケーション分野で普及します。
気孔における3Dプリントの適用を例にとると、一般的なプロセスには次のものが含まれます。スキャンまたは口頭印象による元の形状データの取得、ソフトウェアを使用してデータを処理して3次元データファイルを生成し、ファイルをプリンターに配信し、最終製品を印刷して患者に実装します。
現在、3D印刷は、義歯印刷、ブレースの生産、リハーサル手術モデルの生産、外科ガイドの生産などの歯科医療分野で比較的成熟しており、治療の精度と効率を大幅に改善しています。
もちろん、3D印刷には、整形外科、眼科、心臓手術、その他の分野にも重要な用途があります。ほとんどの分野は、スペースの制限により、モデル、ガイド、インプラント材料、補助装置などに分類できます。
5.2航空フィールドでの3D印刷の適用<Br /> 航空業界の3D印刷アプリケーションは、主にチタン合金、アルミニウムリチウム合金、超高強度鋼、高温合金などの材料に集中しています。 3D印刷におけるSLSテクノロジー、EBMテクノロジー、およびDMLSテクノロジーは、航空分野で広く使用されています。
消費者産業とは異なり、航空宇宙産業は、主に航空機の部品の製造コストを削減するために、3Dプリンティングラピッドプロトタイピングテクノロジーをますます採用しています。航空機の多くの部品には複雑な形状があるため、従来の方法を使用してそれらを製造するコストは非常に高いです。実際、ボーイングは3D印刷技術を広範囲に使用しており、2014年に22,000部以上の部品を製造しています。ボーイング787ドリームライナーには、業界記録自体が30の印刷された部品があります。ボーイングモデルを例にとると、ボーイング747-8の旅客航空機には600万部の部品があります。
General Electric（GE）は、LEAPエンジンの次世代の燃料ノズルの3Dプリントへの5,000万ドルの投資を発表しました。航空宇宙産業が添加剤の製造技術への投資を増やした主な理由は、軽量航空機の要件です。アメリカン航空によると、航空機から削除されたポンドごとに、航空会社は年間11,000ドルの燃料を節約しています。
複雑な部品の直接的な迅速な製造に使用されることに加えて、3D印刷技術は航空宇宙機器部品の迅速な修復にも使用できます。航空宇宙分野では、多くの主要な機器が損傷しているか、裁判中に要件を満たしていない場合、重大な経済的損失を引き起こします。この場合、3Dプリンティング製造プロセスを使用して、誤処理または損傷した部品を修復して、機器の試行寿命を延長することができます。航空宇宙産業は、3D印刷技術を必要とする典型的な業界です。予測によると、2018年までに、航空宇宙分野での3D印刷の世界市場規模は9億3,000万米ドルに達します。
私の国の航空機製造業の基礎は、常に比較的弱いです。統計と予測によると、私の国の一般的な航空航空機の総数は2015年に2,235であり、2020年までに5,000を超えると予想されています。航空機製造業は広範な市場スペースに直面しています。
特に、私の国の航空機製造業は最近、C919旅客航空機の発売により、中国で製造された航空機の数が大幅に増加しています。 3D印刷技術は、中国でより広範な開発機会を持つと信じています。
5.3自動車業界での3D印刷の適用<BR /> 自動車とその部品の製造は、すべての国の製造業で支配的な地位を占めており、私の国の主要な産業の1つでもあります。近年の私の自動車の所有権と生産量が急速に増加しているため、中国が将来の自動車産業の最大の市場になることを誰も否定することはできません。自動車産業は、1990年代には3D印刷技術を使用する最も初期の産業の1つです。基本的な迅速なプロトタイピング、分散思考の生成、高度な成形と探査、迅速な製造、ツール製造は、3Dプリントと自動車産業の徐々に詳細な統合のロードマップです。
3Dプリンティングは、最初は概念モデルの印刷に使用され、次に機能モデルの作成に使用され、現在では機能成分の製造や車両全体の作成に徐々に適用されています。
自動車の設計に関しては、3D印刷の迅速なプロトタイピング特性により、自動車メーカーは、自動車の外観設計に3D印刷技術を広く適用しています。たとえば、従来の手作りの粘土モデルと比較して、3D印刷技術は生産サイクルが短く、設計図面をより正確に回復し、自動車の外観設計の効率を大幅に改善できます。
自動車部品の開発では、3Dプリンティングテクノロジーは、自動車部品の特徴の1つである複雑な形状の部品の製造に適しています。従来の自動車製造分野では、自動車部品の開発には、繰り返し設計とテストが必要であるため、長い時間がかかることがよくあり、各設計とテストには一致する金型の生産が必要です。 3D印刷技術の使用は、カビ製造の退屈なプロセスを完全に取り除き、自動車部品の研究開発サイクルを大幅に短縮します。
2013年前半、Urbee 2という車が生まれました。 Urbee 2には、50を超える3Dプリントコンポーネントが含まれています。
私の国の経済の発展に伴い、私の国は世界最大の自動車生産者および消費者になり、将来のさらなる成長の余地があり、自動車業界での3D印刷の適用と開発の幅広い見通しを提供します。統計によると、2015年には世界で合計9,068万台の車両が生産され、そのうち中国は2450万人を生産し、世界の合計の27％を占めています。
Smartechの統計と予測によると、グローバル3D印刷自動車産業の総規模は2015年に4億8,000万米ドルに達し、2020年までに15億米ドルに達すると予想されています。
国家政策からの強力な支持<br /> 我が国の産業高度化における大きな変化を背景に、3Dプリント技術は当然ながら国家レベルで注目を集めています。特に、2015年に、産業情報技術省は「国家積層製造（3D印刷）産業開発促進計画（2015-2016）」を発行しました。 2016年までに、比較的完全に添加剤の製造産業システムが最初に確立され、全体的な技術レベルが国際レベルに対応し、航空宇宙などの直接的な製造分野で国際的な高度なレベルに達し、国際市場で大規模な市場シェアを占有します。国家政策の強力な支援は、3D印刷業界の開発と成長の強力な支持と保証を提供します。
主要な国内3D印刷会社<br /> 将来的には、3Dプリンティングは現在のビジネスモデルを大きく変え、世界を変える力を持っていると予想されています。現在、3Dプリンティングは急速に発展していますが、特定の制約の対象となり、製造業全体の非常に少ない割合を占めています。分析によると、原材料の開発と3D印刷機器の開発の障壁は、3D印刷サービスの開発と3D印刷機器の製造の障壁よりも高くなっています。強力な原材料、特に金属材料は、産業鎖で最高の利益を得る可能性があります。国立添加剤の製造業（3Dプリンティング）業界開発プロモーション計画（2015-2016）は、3D印刷業界の開発は「材料研究開発をブレークスルーポイントとして採用し、有利な材料企業が3D印刷のための特別な材料の生産を促し、主要な存在に応じて存在する存在に応じて、自動車に応じて3D印刷のための3D印刷のための特別な材料を突破する必要があることを指摘しています上流の材料と中流の機器の開発について最初に楽観的であるべきだと信じています。ダウンストリームに関しては、航空宇宙、医療、自動車、原子力などの高付加価値分野での3D印刷技術の適用について楽観的です。包括的な検討後、次の企業に注意を払うことをお勧めします。
Yinbang Stock Co.、Ltd。（300337）：同社は、アルミニウム合金複合材料、アルミニウムベースのマルチメタル複合材料、およびアルミニウム合金非複合材料の研究、生産、販売専用のハイテク企業です。同社によって独立して開発されたアルミニウム製の複合ストリップは、関連する技術の観点から国際的な高度なレベルにあり、国内のギャップを埋めています。 2012年、金属材料の分野で独自の技術的蓄積に依存して、同社はオーストラリア工学アカデミーの学者であるWu Xinhuaと協力して、航空グレードのチタン合金パウダーの生産に取り組むFeierkangを設立し、同時に複雑なコンポーネントを処理するためのフェーズ3D印刷技術を使用します。同社は、独立して開発および開発された唯一の国内の3Dプリントチタンパウダーを所有しており、他のいくつかの金属消耗品も開発中です。 2014年9月、同社はTianjin Jieguan Medical Technology Co.、Ltd。 Tianjin Jieguan Medicalは、完全な義歯製品ラインと従来の技術技術を備えており、それぞれの利点に完全なプレーを提供し、歯科科学の分野での3D印刷などの高度な技術のアプリケーションと促進を促進します。
YINXIテクノロジー（300221）YINXIテクノロジー製品は、修正されたエンジニアリングプラスチック、LEDオプトエレクトロニック材料、スマートフォンの金属電極、3D印刷とクラウドネットワーキングプラットフォーム、およびその他のビジネスフィールドの生産能力を備えており、中国で最も重要なポリマー材料の1つになります。同社は、Huazhong Science and University of Science and TechnologyのShi Yusheng教授とリーダーとして革新的な科学研究チームを紹介し、広東省科学技術局から革新的な科学研究チームを紹介する政府の資金調達を成功裏に獲得しました。 Shi Yusheng教授は、中国の「3次元プリンター」でナンバーワンの人として知られています。レーザー焼結「3次元印刷」テクノロジーが開発したテクノロジーは、2011年の国家技術賞の2番目の賞を受賞し、国の迅速な製造技術を国際的な主要地位にしました。
Dazu Laser（002008）Dazu Laserは、世界の主要なレーザー加工装置メーカーの1つであり、同社の販売収益は55億元を超え、世界のトップ3のレーザー企業の間でランク付けされています。 Dazu Laserは、主要なレーザーテクノロジー企業として、近年開発された3D印刷技術に多くの研究開発を行いました工作機械は、3500mm*1500mmのサイズの金属部品の3D印刷を実現できます。 2015年12月、Dazu Laserは、そのシートメタル機器部門が3D金属印刷機器センターを設立し、公式に市場指向のオペレーションステージに参入したことを発表しました。
Nanfeng Gutun（300004）：同社は、中国南部の換気および航空治療システムの設計、製造、販売に特化した最大の企業です。原子力発電の分野では、長年の技術進歩の後、外国は原子力島HVACシステムと100万キロワットクラスユニットの機器に関する技術的封鎖と技術的独占を破りました。子会社であるNanaddler Technologyは、大規模な国内添加剤製造企業であり、大型金属電極部品の精密成形および処理技術を独立して開発しました。このテクノロジーは、さまざまな高級産業の下で、大規模で複雑な高性能パラメーターと高解放性と長期的なサービスの開発ニーズを満たしています。現在、3D印刷技術の主要市場は、原子力分野に位置しています。
Xianlin Sandi（830978）は、3Dデジタル化と3D印刷技術エコシステムの構築、3Dプリンティング、3Dデザイン、製造サービス、3Dネットワークプラットフォームなどの販売型などの主要なものをカバーすることに取り組んでいます。有名な顧客の総数は、Intel、Shishi、Haier、Adidas、Panasonic、China Southern Motor、Shanghai Volkswagen、およびその他の顧客が10,000を超えています。
また、北京ホンルイやZhijiangフラッシュケーキテクノロジーなど、大規模なFDMデスクトップグレードの3Dプリンターメーカーもあります。
国内の3D印刷の制約1）原材料は予想以上に発展しており、3D印刷のさらなる拡張を制限しています。
2）下流のアプリケーションは予想通りではありません。 3Dプリントの最新ニュースについて詳しく知りたい場合は、Polar Bear 3D Printing Networkをフォローしてください。
著者：Ping an Exturities Li Kun
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