3D科學(xué)谷的全球戰(zhàn)略合作伙伴-來自德國漢堡的咨詢公司AMPOWER于2021年3月31日發(fā)布了其《2021工業(yè)增材制造的年度市場報告》。該報告分析了2020年全球行業(yè)發(fā)展情況，并提供了未來5年的前景預(yù)測。本期，3D科學(xué)谷與谷友特別分享《2021工業(yè)增材制造的年度市場報告》中關(guān)于中國3D打印研發(fā)市場報告部分。

(該報告可在線獲得，也可以在www.additive-manufacturing-report.com上以PDF格式獲得。)

以創(chuàng)新為“指數(shù)”的冪次方

3D打印行業(yè)的增長依靠研發(fā)的驅(qū)動，在3D科學(xué)谷看來3D打印對制造業(yè)的升級能力將以創(chuàng)新為“指數(shù)”，應(yīng)用端的引入深度與廣度為“底數(shù)”，實現(xiàn)一場冪次方的附價值創(chuàng)造革命。

而3D科學(xué)谷通過對中國1603家企業(yè)、高校以及研究院的調(diào)研情況，增材制造領(lǐng)域，32.1%的調(diào)研單位投入在設(shè)備的研發(fā)上，48.4%的調(diào)研單位投入在工藝與應(yīng)用的研發(fā)上，17%的調(diào)研單位投入在材料的研發(fā)上，0.39%的調(diào)研單位投入在軟件研發(fā)上。

而通過3D科學(xué)谷的調(diào)研情況，雖然2020年大部分企業(yè)的研發(fā)投入在1000萬元以下，3D科學(xué)谷發(fā)現(xiàn)相比于2019年，2020年國內(nèi)在增材制造領(lǐng)域的研發(fā)上資金投入呈現(xiàn)出30%~40%的增幅。另外在復(fù)合材料、過程控制、以及人工智能領(lǐng)域的研發(fā)投入開始呈現(xiàn)出加速趨勢，這與之前大部分投入集中在設(shè)備開發(fā)領(lǐng)域有了多樣化的變化。

block 特征一：PBF設(shè)備邁向多激光、大尺寸

鉑力特自2016年開始單向成形尺寸500mm以上設(shè)備的研發(fā)，先后突破了四光束聯(lián)動掃描和拼接等關(guān)鍵技術(shù)，在圍繞成形質(zhì)量管控的智能軟件方面也不斷深耕。2020年3月以來，鉑力特先后將多次研發(fā)迭代、實測時間均在幾萬小時級別的BLT-S450、BLT-S500 、BLT-S600推入市場。2020年鉑力特還在深圳設(shè)立了華南應(yīng)用研發(fā)中心。

易加三維的EP-M650四激光設(shè)備成功通過了 IN718材質(zhì)高溫零部件成型測試。永年激光研發(fā)制造超大型SLM設(shè)備，成形尺寸為直徑1000mm,成形高度為850mm。

block 特征二：多樣化的加工技術(shù)

南京鈦陶智能系統(tǒng)有限責(zé)任公司開發(fā)了具有等離子弧噴頭的等離子發(fā)生裝置和三維打印設(shè)備。所需的控制系統(tǒng)簡單、精度更高，具有極高的實用性；在噴頭外獲得穩(wěn)定可控的流場，材料適用范圍更廣。

北京機(jī)科國創(chuàng)輕量化科學(xué)研究院有限公司開發(fā)了具有Z向增強(qiáng)功能的連續(xù)纖維增材制造方法，在復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部Z向引入連續(xù)纖維，改善或增強(qiáng)成形復(fù)合材料構(gòu)件的層間性能，使復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)復(fù)雜多樣化，發(fā)揮復(fù)合材料各項異性的優(yōu)勢。

砂型3D打印方面，共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司開發(fā)了打印頭保護(hù)裝置、打印頭清洗方法以及3D打印機(jī)可避免打印頭出現(xiàn)二次污染及摩擦問題，從而可大幅提高打印頭壽命，同時可降低生產(chǎn)成本。

掃描方面，先臨三維研發(fā)了兩種光源，一機(jī)多用的雙藍(lán)光手持掃描儀EinScan HX和雙光源彩色手持3D掃描儀EinScan H。該設(shè)備使用的是先臨三維新型雙光源混合技術(shù)，綜合LED光+激光或LED光+紅外兩種光源的技術(shù)優(yōu)勢，達(dá)到更好的數(shù)據(jù)結(jié)果。

block 特征三：材料市場細(xì)分化

國內(nèi)有諸多單位及高校在研究陶瓷增強(qiáng)金屬復(fù)合材料。其中，安徽相邦復(fù)合材料與上海交通大學(xué)共同研發(fā)生產(chǎn)的陶瓷增強(qiáng)鋁合金粉末，能夠改善粉末流動性，提高激光吸收率，細(xì)化晶粒組織，尤其適用于3D打印，適合規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用。

江蘇大學(xué)開發(fā)了基于3D打印制備的石墨烯陶瓷復(fù)合材料及其制備方法，采用3D打印技術(shù)與微波加壓燒結(jié)相結(jié)合的方法，在燒結(jié)過后，氧化鋁與碳化硅組成納米陶瓷復(fù)合材料，石墨烯對碳化硅氧化鋁陶瓷進(jìn)行了改性，制備出的復(fù)合材料具有良好的斷裂韌性、導(dǎo)電與導(dǎo)熱性等。這種方法大大降低了生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

西北工業(yè)大學(xué)開發(fā)了3D打印氧化鋁陶瓷，氧化鋁粉體材料中引入可光固化3D打印的聚硅氧烷陶瓷前驅(qū)體，制得的氧化鋁陶瓷材料燒結(jié)后陶瓷的致密度可達(dá)99％，致密度更高、缺陷更少。

遼寧冠達(dá)新材料科技有限公司開發(fā)出超低氧鈷基變形高溫合金粉末GH5188，GH5188能保證鑭元素的含量，同時金屬粉末具有球形度高，流動性好，粒度分布窄等優(yōu)點。

有很多企業(yè)在材料研發(fā)領(lǐng)域開辟了自己的特色，包括安徽中體新材料科技有限公司（CNPC Power)，四川鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司（XinDa Group),西安歐中材料科技有限公司(Sino-Euro Materials Technologies)

block 特征四：全流程解決方案及人工智能驅(qū)動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

3D打印用于升級制造業(yè)的一大阻力是當(dāng)前的數(shù)字化鏈條過于片斷化，典型的案例是黑格2020年深度開發(fā)正畸全流程解決方案，整合隱形矯治器全鏈條生產(chǎn)流程，實現(xiàn)高效自動化數(shù)據(jù)處理、自動生產(chǎn)、自動切割的全自動化3D打印流程，實現(xiàn)自動化24小時連續(xù)生產(chǎn)。

增材制造領(lǐng)域，任何不使用AI的軟件驅(qū)動技術(shù)遲早會被替代。AI是所有的不同層面的競爭力的核心。

安世增材與中科煜宸聯(lián)合開發(fā)的面向金屬增材制造定向能量沉積工藝的專業(yè)工藝仿真軟件AMProSim-DED可以詳細(xì)模擬零件分區(qū)、打印路徑以及熔融冷卻的相變過程對增材制造過程的影響，預(yù)測增材制造過程中的溫度、應(yīng)力和變形，優(yōu)化工藝參數(shù)，從而保證3D打印質(zhì)量和打印效率，避免低效的試錯過程。此外，安世增材還開發(fā)了APRO控制系統(tǒng)以實現(xiàn)連續(xù)自動化生產(chǎn)的控制。

浙江大學(xué)開發(fā)了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的多層電弧增材制造過程熱歷史的預(yù)測方法，浙江大學(xué)采用基于多個以雙向長短時記憶網(wǎng)絡(luò)為主的基學(xué)習(xí)器的集成學(xué)習(xí)模型來擬合單元集激活順序數(shù)據(jù)與單元集溫度數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，得到的實際輸出數(shù)據(jù)與理想輸出數(shù)據(jù)的吻合度較高，預(yù)測精度較高且預(yù)測速度快，占用內(nèi)存小。

block 特征五：高校孵化新技術(shù)

脫身于中南大學(xué)的深圳升華三維科技有限公司將從打印材料、3D打印機(jī)、操作軟件到脫脂爐、燒結(jié)爐一整套金屬/陶瓷間接3D打印解決方案推向市場，其大尺寸獨立雙噴嘴3D打印機(jī)的開發(fā)，實現(xiàn)兩種不同材料（金屬與金屬、金屬與陶瓷、陶瓷與陶瓷）的復(fù)合打印，打印尺寸可以達(dá)到500*500*600mm。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場調(diào)查，還有非常多的高?；钴S在3D打印研發(fā)領(lǐng)域，包括：南京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、江蘇科技大學(xué);江蘇科技大學(xué)海洋裝備研究院、南京理工大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)等等

block 特征六：傳統(tǒng)制造商進(jìn)入3D打印領(lǐng)域

廣東伊之密股份有限公司開發(fā)了spaceA系統(tǒng)，螺桿擠出式增材制造。隨著增材制造進(jìn)入到增材制造2.0時代（以數(shù)字化庫存，用于生產(chǎn)為特點），將有越來越多的類似于伊之密這樣的跨界企業(yè)進(jìn)入到3D打印領(lǐng)域，與原有的生態(tài)圈一起共同驅(qū)動增材制造的發(fā)展。

總體來說，2020年中國的3D打印投入并未受疫情影響，而是保持了高增長的態(tài)勢，未來有望出現(xiàn)研發(fā)方向上的更多的多樣化與差異化。目前在設(shè)備、材料方面的投入比例比較大，在軟件研發(fā)方面的投入比例非常小，目前軟件領(lǐng)域Oqton呈現(xiàn)出發(fā)力趨勢，Oqton提供人工智能生產(chǎn)系統(tǒng)助力智慧工廠。其FactoryO是一個端到端的生產(chǎn)平臺，可緊密連接制造軟件和硬件。

期待中國在將來出現(xiàn)更多的軟件方面的研發(fā)投入。

來源：3D科學(xué)谷

3D科學(xué)谷的全球戰(zhàn)略合作伙伴-來自德國漢堡的咨詢公司AMPOWER于2021年3月31日發(fā)布了其《2021工業(yè)增材制造的年度市場報告》。該報告分析了2020年全球行業(yè)發(fā)展情況，并提供了未來5年的前景預(yù)測。本期，3D科學(xué)谷與谷友特別分享《2021工業(yè)增材制造的年度市場報告》中關(guān)于中國3D打印研發(fā)市場報告部分。

(該報告可在線獲得，也可以在www.additive-manufacturing-report.com上以PDF格式獲得。)

以創(chuàng)新為“指數(shù)”的冪次方

3D打印行業(yè)的增長依靠研發(fā)的驅(qū)動，在3D科學(xué)谷看來3D打印對制造業(yè)的升級能力將以創(chuàng)新為“指數(shù)”，應(yīng)用端的引入深度與廣度為“底數(shù)”，實現(xiàn)一場冪次方的附價值創(chuàng)造革命。

而3D科學(xué)谷通過對中國1603家企業(yè)、高校以及研究院的調(diào)研情況，增材制造領(lǐng)域，32.1%的調(diào)研單位投入在設(shè)備的研發(fā)上，48.4%的調(diào)研單位投入在工藝與應(yīng)用的研發(fā)上，17%的調(diào)研單位投入在材料的研發(fā)上，0.39%的調(diào)研單位投入在軟件研發(fā)上。

而通過3D科學(xué)谷的調(diào)研情況，雖然2020年大部分企業(yè)的研發(fā)投入在1000萬元以下，3D科學(xué)谷發(fā)現(xiàn)相比于2019年，2020年國內(nèi)在增材制造領(lǐng)域的研發(fā)上資金投入呈現(xiàn)出30%~40%的增幅。另外在復(fù)合材料、過程控制、以及人工智能領(lǐng)域的研發(fā)投入開始呈現(xiàn)出加速趨勢，這與之前大部分投入集中在設(shè)備開發(fā)領(lǐng)域有了多樣化的變化。

block 特征一：PBF設(shè)備邁向多激光、大尺寸

鉑力特自2016年開始單向成形尺寸500mm以上設(shè)備的研發(fā)，先后突破了四光束聯(lián)動掃描和拼接等關(guān)鍵技術(shù)，在圍繞成形質(zhì)量管控的智能軟件方面也不斷深耕。2020年3月以來，鉑力特先后將多次研發(fā)迭代、實測時間均在幾萬小時級別的BLT-S450、BLT-S500 、BLT-S600推入市場。2020年鉑力特還在深圳設(shè)立了華南應(yīng)用研發(fā)中心。

易加三維的EP-M650四激光設(shè)備成功通過了 IN718材質(zhì)高溫零部件成型測試。永年激光研發(fā)制造超大型SLM設(shè)備，成形尺寸為直徑1000mm,成形高度為850mm。

block 特征二：多樣化的加工技術(shù)

南京鈦陶智能系統(tǒng)有限責(zé)任公司開發(fā)了具有等離子弧噴頭的等離子發(fā)生裝置和三維打印設(shè)備。所需的控制系統(tǒng)簡單、精度更高，具有極高的實用性；在噴頭外獲得穩(wěn)定可控的流場，材料適用范圍更廣。

北京機(jī)科國創(chuàng)輕量化科學(xué)研究院有限公司開發(fā)了具有Z向增強(qiáng)功能的連續(xù)纖維增材制造方法，在復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部Z向引入連續(xù)纖維，改善或增強(qiáng)成形復(fù)合材料構(gòu)件的層間性能，使復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)復(fù)雜多樣化，發(fā)揮復(fù)合材料各項異性的優(yōu)勢。

砂型3D打印方面，共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司開發(fā)了打印頭保護(hù)裝置、打印頭清洗方法以及3D打印機(jī)可避免打印頭出現(xiàn)二次污染及摩擦問題，從而可大幅提高打印頭壽命，同時可降低生產(chǎn)成本。

掃描方面，先臨三維研發(fā)了兩種光源，一機(jī)多用的雙藍(lán)光手持掃描儀EinScan HX和雙光源彩色手持3D掃描儀EinScan H。該設(shè)備使用的是先臨三維新型雙光源混合技術(shù)，綜合LED光+激光或LED光+紅外兩種光源的技術(shù)優(yōu)勢，達(dá)到更好的數(shù)據(jù)結(jié)果。

block 特征三：材料市場細(xì)分化

國內(nèi)有諸多單位及高校在研究陶瓷增強(qiáng)金屬復(fù)合材料。其中，安徽相邦復(fù)合材料與上海交通大學(xué)共同研發(fā)生產(chǎn)的陶瓷增強(qiáng)鋁合金粉末，能夠改善粉末流動性，提高激光吸收率，細(xì)化晶粒組織，尤其適用于3D打印，適合規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用。

江蘇大學(xué)開發(fā)了基于3D打印制備的石墨烯陶瓷復(fù)合材料及其制備方法，采用3D打印技術(shù)與微波加壓燒結(jié)相結(jié)合的方法，在燒結(jié)過后，氧化鋁與碳化硅組成納米陶瓷復(fù)合材料，石墨烯對碳化硅氧化鋁陶瓷進(jìn)行了改性，制備出的復(fù)合材料具有良好的斷裂韌性、導(dǎo)電與導(dǎo)熱性等。這種方法大大降低了生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

西北工業(yè)大學(xué)開發(fā)了3D打印氧化鋁陶瓷，氧化鋁粉體材料中引入可光固化3D打印的聚硅氧烷陶瓷前驅(qū)體，制得的氧化鋁陶瓷材料燒結(jié)后陶瓷的致密度可達(dá)99％，致密度更高、缺陷更少。

遼寧冠達(dá)新材料科技有限公司開發(fā)出超低氧鈷基變形高溫合金粉末GH5188，GH5188能保證鑭元素的含量，同時金屬粉末具有球形度高，流動性好，粒度分布窄等優(yōu)點。

有很多企業(yè)在材料研發(fā)領(lǐng)域開辟了自己的特色，包括安徽中體新材料科技有限公司（CNPC Power)，四川鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司（XinDa Group),西安歐中材料科技有限公司(Sino-Euro Materials Technologies)

block 特征四：全流程解決方案及人工智能驅(qū)動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

3D打印用于升級制造業(yè)的一大阻力是當(dāng)前的數(shù)字化鏈條過于片斷化，典型的案例是黑格2020年深度開發(fā)正畸全流程解決方案，整合隱形矯治器全鏈條生產(chǎn)流程，實現(xiàn)高效自動化數(shù)據(jù)處理、自動生產(chǎn)、自動切割的全自動化3D打印流程，實現(xiàn)自動化24小時連續(xù)生產(chǎn)。

增材制造領(lǐng)域，任何不使用AI的軟件驅(qū)動技術(shù)遲早會被替代。AI是所有的不同層面的競爭力的核心。

安世增材與中科煜宸聯(lián)合開發(fā)的面向金屬增材制造定向能量沉積工藝的專業(yè)工藝仿真軟件AMProSim-DED可以詳細(xì)模擬零件分區(qū)、打印路徑以及熔融冷卻的相變過程對增材制造過程的影響，預(yù)測增材制造過程中的溫度、應(yīng)力和變形，優(yōu)化工藝參數(shù)，從而保證3D打印質(zhì)量和打印效率，避免低效的試錯過程。此外，安世增材還開發(fā)了APRO控制系統(tǒng)以實現(xiàn)連續(xù)自動化生產(chǎn)的控制。

浙江大學(xué)開發(fā)了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的多層電弧增材制造過程熱歷史的預(yù)測方法，浙江大學(xué)采用基于多個以雙向長短時記憶網(wǎng)絡(luò)為主的基學(xué)習(xí)器的集成學(xué)習(xí)模型來擬合單元集激活順序數(shù)據(jù)與單元集溫度數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，得到的實際輸出數(shù)據(jù)與理想輸出數(shù)據(jù)的吻合度較高，預(yù)測精度較高且預(yù)測速度快，占用內(nèi)存小。

block 特征五：高校孵化新技術(shù)

脫身于中南大學(xué)的深圳升華三維科技有限公司將從打印材料、3D打印機(jī)、操作軟件到脫脂爐、燒結(jié)爐一整套金屬/陶瓷間接3D打印解決方案推向市場，其大尺寸獨立雙噴嘴3D打印機(jī)的開發(fā)，實現(xiàn)兩種不同材料（金屬與金屬、金屬與陶瓷、陶瓷與陶瓷）的復(fù)合打印，打印尺寸可以達(dá)到500*500*600mm。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場調(diào)查，還有非常多的高?；钴S在3D打印研發(fā)領(lǐng)域，包括：南京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、江蘇科技大學(xué);江蘇科技大學(xué)海洋裝備研究院、南京理工大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)等等

block 特征六：傳統(tǒng)制造商進(jìn)入3D打印領(lǐng)域

廣東伊之密股份有限公司開發(fā)了spaceA系統(tǒng)，螺桿擠出式增材制造。隨著增材制造進(jìn)入到增材制造2.0時代（以數(shù)字化庫存，用于生產(chǎn)為特點），將有越來越多的類似于伊之密這樣的跨界企業(yè)進(jìn)入到3D打印領(lǐng)域，與原有的生態(tài)圈一起共同驅(qū)動增材制造的發(fā)展。

總體來說，2020年中國的3D打印投入并未受疫情影響，而是保持了高增長的態(tài)勢，未來有望出現(xiàn)研發(fā)方向上的更多的多樣化與差異化。目前在設(shè)備、材料方面的投入比例比較大，在軟件研發(fā)方面的投入比例非常小，目前軟件領(lǐng)域Oqton呈現(xiàn)出發(fā)力趨勢，Oqton提供人工智能生產(chǎn)系統(tǒng)助力智慧工廠。其FactoryO是一個端到端的生產(chǎn)平臺，可緊密連接制造軟件和硬件。

期待中國在將來出現(xiàn)更多的軟件方面的研發(fā)投入。

來源：3D科學(xué)谷