近期,根据知名分析师郭明錤透露,小米预计在2025年发售的新款旗舰机型小米16pro使用3D打印制造的金属中框。此外,苹果自2023年以来持续探索使用3D打印技术制造其苹果系列产品,苹果产业链企业也在积极布局3D打印。荣耀、OPPO等也开始在其折叠机中使用3D打印技术。
3D打印技术的普及,目前来看已是大趋势!
3D打印技术正在改变传统加工模式,引领先进制造
减材加工是典型的传统加工模式。比如将木材加工成桌子、椅子,对原材料进行减损处理以达到想要的结构。像我们传统的切削磨、电解加工等都是减材加工,这种加工模式已经有非常久的历史,工艺成熟,因此在大规模制造及制造精度、光洁度等方面均具有非常强的优势,但减损原材料,就导致材料利用率低,且受限于原材料特质,一些结构复杂的精密件加工难度大。
另一个适用范围较广的传统加工模式是模具加工,就是提前做个模具浇注。特斯拉带火的新能源汽车一体化压铸就是模具加工。模具加工的特点是多应用于金属材料加工,加工形状也受限于模具,而且复杂模具的制作常常需要3D打印技术。
3D打印就是和减材加工相对应增材加工模式,将粉末、树脂、塑料等易成型的特殊材料逐层堆叠形成产品,是增材加工的核心工艺。打印的产品不会受限于原材料原本的形状,从理论上来说,只要你可以想象出来的形状,3D打印均可以实现,这就给先进制造带来了极大的想象力。
而对于工业制造来说,最关键的是什么?产品和制造成本!3D打印能够高效完成复杂结构产品的制造,实现产品想象力的飞跃,而这是目前传统加工技术难以实现的;同时,工业制造的主要成本为原材料,3D打印可以极大地减少原材料的浪费,提高材料使用率,降低制造成本。
未来3D打印将引领先进制造。
3D打印市场规模快速增长,预计未来达到千亿市场
根据从事增材制造行业研究的机构 Wohlers Associates 统计显示,全球增材制造产值(产品和服务)从 2015 年的 51.65 亿美元增长到 2023 年的 200 亿美元左右,2015-2023 年 3D 打印市场规模 CAGR 约为 18.46%。Protolabs 预测,2030 年全球 3D 打印市场空间有望达到 883 亿美元。
据中研网数据显示,我国3D打印市场规模保持稳定增长,从2018年的122亿元增长至2023年的367亿元,年复合增速为24.64%,前瞻产业研究院预计2024-2029 年中国 3D 打印产业规模将持续高速增长,预计 2029年中国 3D 打印设备市场规模将超 1200 亿元,2024-2029 年 CAGR 约为 19.5%。
3D打印下游应用消费电子及To C的桌面级是未来爆发点
航空航天领域是目前主要应用领域,规模持续稳定上升。3D打印,自2012年被《经济学人》提出将会推动第三次工业革命,得到了广泛关注。但是,由于桌面级3D打印机成本高昂,发展不如预期,市场降温。幸运的是航空航天领域对成本不敏感,但对零部件复杂结构要求高,工业级3D打印逐步在航空航天领域得到了发展。据艾瑞咨询统计,工业级应用在整体应用领域中占比65%-70%,航空航天是工业级应用的主要市场,其在工业级应用中占比58%。
航空航天领域应用主要为火箭发动机、飞机发动机等零部件。发动机部件涉及到喷管、内流道、内孔、内腔等复杂曲面不规则结构,传统制造工艺无法一体化制造,工序繁琐且复杂,而工序越多则连接点越多,导致重量高且缺陷多。可以一体化制造的3D打印很好地解决了这些问题。我国的深蓝航天、星河动力、C919均有使用3D打印,随着国外的“星链”计划,我国的“千帆星座计划”、商业航天和国产大飞机的发展,预计3D打印在航空航天领域应用越来越多,规模将持续稳定增长。
消费电子领域应用场景打开,将带来新的指数增长曲线。3D打印在消费电子领域的渗透是随着消费产品使用钛金属的发展而发展的。
钛金属由于轻量化和高机械强度的优势,可以很好的适配消费产品不断轻薄化的目标,随着苹果将边框从钢铝复合转为钛铝复合并大肆宣传之后,三星、小米、荣耀、oppo等等厂商迅速更上。
但是钛金属质地硬,传统CNC加工难度大,不仅刀具损耗大,而且加工过程中材料损耗也大,良率不到50%,导致成本一直居高不下,限制使用。
对于消费电子产品来说,高成本就是普及率的最大障碍。而3D打印可以很好的解决这个问题,降低生产成本,扩大钛金属应用范围。
目前由于钛金属原材料的价格和打印设备价格相对较高,降低成本不够明显,所以还主要应用在高端手机的手机边框、折叠屏铰链等零部件。随着下游应用规模的扩大,必然带来打印设备成本和打印服务费用的降低,反过来同样将会加速促进下游应用零部件的种类增加及规模的扩大。
毕竟,消费电子产品的轻薄化是一个不变的追求。
To C的桌面级3D打印机,未来巨大想象空间。桌面级3D打印曾在国内火过一段时间,但由于价格高昂,打印技术不成熟,国内需求市场逐步偃旗息鼓。但在国外,特别是欧美,创新实践氛围较强,桌面级3D打印机能够很好地满足他们的需求,而且随着技术工艺不断成熟,中国极致性价比的产业链促使桌面级打印机的价格持续下降,海外市场不断发展,目前已经达到了年均数百万台的级别。
而我国由于之前经济水平不高,桌面级3D打印机价格还是相对较贵,同时教育理念偏向理论,所以一直没有得到发展,但随着教育理念改变,新一代加强动手实践教育,同时经济水平也得到了较大提升,预计在桌面级3D打印机在国内将会有个非常庞大的增量市场。当然,目前还需要个比较好的切入点,去推广桌面级3D打印机的应用。
此外,汽车、医疗器械、机器人等行业,3D打印都在逐步地扩展应用场景,未来也是非常大的增长点。
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