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文檔簡介
1、泓域咨詢 /激光立體成形設(shè)備擴建項目投資分析報告激光立體成形設(shè)備擴建項目投資分析報告泓域咨詢機構(gòu)報告說明近年來,增材制造技術(shù)的應用領(lǐng)域逐步拓寬,越來越多的企業(yè)將其作為技術(shù)轉(zhuǎn)型方向,用于突破研發(fā)瓶頸或解決設(shè)計難題,助力智能制造、綠色制造等新型制造模式。增材制造目前已被廣泛應用于醫(yī)療、航空航天、消費電子產(chǎn)品、教育等領(lǐng)域,并逐漸被嘗試應用于更多的領(lǐng)域中,與此同時,在各自領(lǐng)域中應用的深度不斷被拓展。尤其是在航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域?qū)饘僭霾闹圃斓男枨蟪掷m(xù)保持旺盛增長趨勢,應用端呈現(xiàn)快速擴展態(tài)勢。本期項目總投資包括建設(shè)投資、建設(shè)期利息和流動資金。根據(jù)謹慎財務(wù)估算,項目總投資4790
2、5.39萬元,其中:建設(shè)投資37161.53萬元,占項目總投資的77.57%;建設(shè)期利息340.55萬元,占項目總投資的0.71%;流動資金10403.31萬元,占項目總投資的21.72%。根據(jù)謹慎財務(wù)測算,項目正常運營每年營業(yè)收入95900.00萬元,綜合總成本費用75383.45萬元,凈利潤12783.61萬元,財務(wù)內(nèi)部收益率13.91%,財務(wù)凈現(xiàn)值1250.96萬元,全部投資回收期4.73年。本期項目具有較強的財務(wù)盈利能力,其財務(wù)凈現(xiàn)值良好,投資回收期合理。本期項目技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理,投資方向正確,資本結(jié)構(gòu)合理,技術(shù)方案設(shè)計優(yōu)良。本期項目的投資建設(shè)和實施無論是經(jīng)濟效益、社會效益等方面
3、都是積極可行的。實現(xiàn)“十三五”時期的發(fā)展目標,必須全面貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享、轉(zhuǎn)型、率先、特色”的發(fā)展理念。機遇千載難逢,任務(wù)依然艱巨。只要全市上下精誠團結(jié)、拼搏實干、開拓創(chuàng)新、奮力進取,就一定能夠把握住機遇乘勢而上,就一定能夠加快實現(xiàn)全面提檔進位、率先綠色崛起。對于初步確立投資意向的項目,該報告在市場調(diào)查的基礎(chǔ)上,對市場、投資、政策、企業(yè)等方面進行客觀的機會分析,重點在于投資環(huán)境的分析及投資前景的判斷,并提供項目提案和投資建議。包括:對投資環(huán)境的客觀分析(市場分析、產(chǎn)業(yè)政策、稅收政策、金融政策和財政政策);對企業(yè)經(jīng)營目標與戰(zhàn)略分析和內(nèi)外部資源條件分析(技術(shù)能力、管理能力、外部建設(shè)
4、條件);項目投資者或承辦者的優(yōu)劣勢分析等。本報告為模板參考范文,不作為投資建議,僅供參考。報告產(chǎn)業(yè)背景、市場分析、技術(shù)方案、風險評估等內(nèi)容基于公開信息;項目建設(shè)方案、投資估算、經(jīng)濟效益分析等內(nèi)容基于行業(yè)研究模型。本報告可用于學習交流或模板參考應用。目錄第一章 總論第二章 背景、必要性分析第三章 行業(yè)發(fā)展及市場分析第四章 產(chǎn)品方案與建設(shè)規(guī)劃第五章 選址方案分析第六章 建筑工程方案分析第七章 原輔材料供應、成品管理第八章 工藝技術(shù)分析第九章 項目環(huán)境保護第十章 安全生產(chǎn)分析第十一章 節(jié)能方案第十二章 人力資源配置第十三章 進度實施計劃第十四章 投資估算第十五章 經(jīng)濟效益及財務(wù)分析第十六章 項目招標
5、、投標分析第十七章 風險防范第十八章 總結(jié)說明第十九章 附表 附表1:主要經(jīng)濟指標一覽表附表2:建設(shè)投資估算一覽表附表3:建設(shè)期利息估算表附表4:流動資金估算表附表5:總投資估算表附表6:項目總投資計劃與資金籌措一覽表附表7:營業(yè)收入、稅金及附加和增值稅估算表附表8:綜合總成本費用估算表附表9:利潤及利潤分配表附表10:項目投資現(xiàn)金流量表附表11:借款還本付息計劃表第一章 總論一、項目名稱及建設(shè)性質(zhì)(一)項目名稱激光立體成形設(shè)備擴建項目(二)項目建設(shè)性質(zhì)本項目屬于新建項目。二、項目承辦單位(一)項目承辦單位名稱xx(集團)有限公司(二)項目聯(lián)系人江xx(三)項目建設(shè)單位概況面對宏觀經(jīng)濟增速放緩
6、、結(jié)構(gòu)調(diào)整的新常態(tài),公司在企業(yè)法人治理機構(gòu)、企業(yè)文化、質(zhì)量管理體系等方面著力探索,提升企業(yè)綜合實力,配合產(chǎn)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革。同時,公司注重履行社會責任所帶來的發(fā)展機遇,積極踐行“責任、人本、和諧、感恩”的核心價值觀。多年來,公司一直堅持堅持以誠信經(jīng)營來贏得信任。三、項目定位及建設(shè)理由中國增材制造行業(yè)相對歐美國家起步較晚,在經(jīng)歷了初期產(chǎn)業(yè)鏈分離、原材料不成熟、技術(shù)標準不統(tǒng)一與不完善及成本昂貴等問題后,當前中國增材制造已日趨成熟,市場呈現(xiàn)快速增長趨勢。我國增材制造產(chǎn)業(yè)雖然取得了長足進步,目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為全球產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的20%。但依舊缺少產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、技術(shù)實力強、知名度高的國際龍頭企業(yè)。在金屬增材制造
7、領(lǐng)域,受困于“功能優(yōu)先”設(shè)計理念等因素的影響,如何進一步加快應用推廣仍舊還需進一步探索。創(chuàng)新應用能力還不夠強,加之工業(yè)級增材制造設(shè)備較高的成本和維護費用,中小企業(yè)望而卻步,阻礙現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的改造升級,需要進行一定時間的市場培育。實現(xiàn)“十三五”時期的發(fā)展目標,必須全面貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享、轉(zhuǎn)型、率先、特色”的發(fā)展理念。機遇千載難逢,任務(wù)依然艱巨。只要全市上下精誠團結(jié)、拼搏實干、開拓創(chuàng)新、奮力進取,就一定能夠把握住機遇乘勢而上,就一定能夠加快實現(xiàn)全面提檔進位、率先綠色崛起。四、報告編制說明(一)報告編制依據(jù)1、一般工業(yè)項目可行性研究報告編制大綱;2、建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)(第
8、三版);3、建設(shè)項目用地預審管理辦法;4、投資項目可行性研究指南;5、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄。(二)報告編制原則按照“保證生產(chǎn),簡化輔助”的原則進行設(shè)計,盡量減少用地、節(jié)約資金。在保證生產(chǎn)的前提下,綜合考慮輔助、服務(wù)設(shè)施及該項目的可持續(xù)發(fā)展。采用先進可靠的工藝流程及設(shè)備和完善的現(xiàn)代企業(yè)管理制度,采取有效的環(huán)境保護措施,使生產(chǎn)中的排放物符合國家排放標準和規(guī)定,重視安全與工業(yè)衛(wèi)生使工程項目具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。(二) 報告主要內(nèi)容1、項目提出的背景及建設(shè)必要性;2、市場需求預測;3、建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案;4、建設(shè)地點與建設(shè)條性;5、工程技術(shù)方案;6、公用工程及輔助設(shè)施方案;7、環(huán)境保護、安全防
9、護及節(jié)能;8、企業(yè)組織機構(gòu)及勞動定員;9、建設(shè)實施與工程進度安排;10、投資估算及資金籌措;11、經(jīng)濟評價。四、項目建設(shè)選址本期項目選址位于xx(以選址意見書為準),占地面積約117.49畝。項目擬定建設(shè)區(qū)域地理位置優(yōu)越,交通便利,規(guī)劃電力、給排水、通訊等公用設(shè)施條件完備,非常適宜本期項目建設(shè)。五、項目生產(chǎn)規(guī)模項目建成后,形成年產(chǎn)激光立體成形設(shè)備20000套的生產(chǎn)能力。六、建筑物建設(shè)規(guī)模本期項目建筑面積96341.71,其中:生產(chǎn)工程54336.72,倉儲工程10886.61,行政辦公及生活服務(wù)設(shè)施5202.45,公共工程25915.92。七、項目總投資及資金構(gòu)成(一)項目總投資構(gòu)成分析本期項
10、目總投資包括建設(shè)投資、建設(shè)期利息和流動資金。根據(jù)謹慎財務(wù)估算,項目總投資47905.39萬元,其中:建設(shè)投資37161.53萬元,占項目總投資的77.57%;建設(shè)期利息340.55萬元,占項目總投資的0.71%;流動資金10403.31萬元,占項目總投資的21.72%。(二)建設(shè)投資構(gòu)成本期項目建設(shè)投資37161.53萬元,包括工程建設(shè)費用、工程建設(shè)其他費用和預備費,其中:工程建設(shè)費用33208.18萬元,工程建設(shè)其他費用2981.94萬元,預備費971.41萬元。八、資金籌措方案本期項目總投資47905.39萬元,其中申請銀行長期貸款13900.00萬元,其余部分由企業(yè)自籌。九、項目預期經(jīng)濟
11、效益規(guī)劃目標(一)經(jīng)濟效益目標值(正常經(jīng)營年份)1、營業(yè)收入(SP):95900.00萬元。2、綜合總成本費用(TC):75383.45萬元。3、凈利潤(NP):12783.61萬元。(二)經(jīng)濟效益評價目標1、全部投資回收期(Pt):4.73年。2、財務(wù)內(nèi)部收益率:13.91%。3、財務(wù)凈現(xiàn)值:1250.96萬元。十、項目建設(shè)進度規(guī)劃本期項目按照國家基本建設(shè)程序的有關(guān)法規(guī)和實施指南要求進行建設(shè),本期項目建設(shè)期限規(guī)劃12個月。十一、項目綜合評價該項目的建設(shè)符合國家產(chǎn)業(yè)政策;同時項目的技術(shù)含量較高,其建設(shè)是必要的;該項目市場前景較好;該項目外部配套條件齊備,可以滿足生產(chǎn)要求;財務(wù)分析表明,該項目具
12、有一定盈利能力。綜上,該項目建設(shè)條件具備,經(jīng)濟效益較好,其建設(shè)是可行的。主要經(jīng)濟指標一覽表序號項目單位指標備注1占地面積78326.59約117.49畝1.1總建筑面積96341.71容積率1.231.2基底面積43862.89建筑系數(shù)56.00%1.3投資強度萬元/畝308.511.4基底面積43862.892總投資萬元47905.392.1建設(shè)投資萬元37161.532.1.1工程費用萬元33208.182.1.2工程建設(shè)其他費用萬元2981.942.1.3預備費萬元971.412.2建設(shè)期利息萬元340.552.3流動資金10403.313資金籌措萬元47905.393.1自籌資金萬元3
13、4005.393.2銀行貸款萬元13900.004營業(yè)收入萬元95900.00正常運營年份5總成本費用萬元75383.456利潤總額萬元17044.817凈利潤萬元12783.618所得稅萬元4261.209增值稅萬元3682.5310稅金及附加萬元3471.7411納稅總額萬元11415.4712工業(yè)增加值萬元29193.4413盈虧平衡點萬元14895.29產(chǎn)值14回收期年4.73含建設(shè)期12個月15財務(wù)內(nèi)部收益率13.91%所得稅后16財務(wù)凈現(xiàn)值萬元1250.96所得稅后第二章 背景、必要性分析一、產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況(一)增材制造應用領(lǐng)域分布根據(jù)WohlersAssociates(2018)報
14、告顯示,2017年,增材制造主要應用于航空航天、汽車、工業(yè)機械、消費品/電子、醫(yī)療/牙科領(lǐng)域,上述行業(yè)在增材制造整體應用領(lǐng)域的份額占比合計接近80%,已經(jīng)成為航空航天等高端設(shè)備制造及修復領(lǐng)域的重要技術(shù)手段,逐步成為產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、創(chuàng)新創(chuàng)意及個性化產(chǎn)品的實現(xiàn)手段以及新藥研發(fā)、臨床診斷與治療的工具。其中,增材制造在航空航天、汽車領(lǐng)域的應用占比逐年提升,2017年分別為18.9%、16.0%,相較于2015年分別提升了2.3個百分點、2.2個百分點。同時,增材制造的應用范圍也在不斷向建筑、服裝、食品等領(lǐng)域擴展。(二)航天航空及國防領(lǐng)域是金屬3D打印應用的重要領(lǐng)域(1)市場規(guī)模和增速根據(jù)WohlersA
15、ssociates,Inc統(tǒng)計顯示,2017年度,全球增材制造行業(yè)市場規(guī)模達到了73.36億美元,按照銷售規(guī)模排名,3D打印在航空航天和國防工業(yè)的應用規(guī)模分別為18.9%和5.1%,市場規(guī)模分別為13.87億美元和3.74億美元。3D打印技術(shù)在航空航天的應用規(guī)模近年來增長迅速,其市場份額從2015年的16.6%提升到2017年的18.9%。當前,航空航天零部件產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模超過1,500億美元,但3D打印應用在其中的份額尚不足1%,未來市場空間巨大。2016年6月,空客公司搭載有增材制造部件以及拓撲優(yōu)化設(shè)計的A350完成了為期兩年的測試,實驗表明增材制造在實際工業(yè)上已經(jīng)展現(xiàn)了技術(shù)可行性和未來潛力
16、;2017年,波音公司宣布聘請挪威金屬3D打印公司NorskTitaniumAS,負責為波音787Dreamliner飛機打印鈦合金部件,以期將每架波音787Dreamliner飛機的每架制造成本節(jié)省200300萬美元;美國GE公司應用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的噴氣發(fā)動機LEAP-1C已獲得聯(lián)邦航空局(FAA)和歐洲航空安全協(xié)會(EASA)的批準,該發(fā)動機被譽為“革命性推進系統(tǒng)”,是由通用電氣和賽峰集團合資的CFM公司所生產(chǎn)。(2)應用優(yōu)勢“輕量化”、“高強度”、“高性能”及“復雜零件集成化”一直是航空航天零部件制造和研發(fā)的主要目標。3D打印技術(shù)所制造出來的零件能夠很好的迎合這些要求。其應用優(yōu)勢主要體
17、現(xiàn)在以下幾個方面:1)縮短新型航空航天裝備及零部件的研發(fā)周期航空航天技術(shù)是國防實力的象征,世界各國之間競爭異常激烈。因此,各國都試圖以更快的速度研發(fā)出更新的武器裝備,使自己在國防領(lǐng)域處于不敗之地。金屬3D打印技術(shù)讓高性能金屬零部件,尤其是高性能大結(jié)構(gòu)件的制造流程大為縮短,而無需研發(fā)零件制造過程中使用的模具,這將極大的縮短產(chǎn)品研發(fā)制造周期。由于航空航天設(shè)備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的復雜部件,如果運用傳統(tǒng)工藝制作勢必會存在制作周期過長,且成本過高的問題。而3D打印技術(shù)低成本快速成形的特點則能很好地彌補這一問題,3D打印工藝制造速度快,成形后的近形件僅需少量后續(xù)機加工,可以顯著縮短零部
18、件的生產(chǎn)周期,滿足對航空航天產(chǎn)品的快速響應要求。加之該技術(shù)的高柔性、高性能靈活制造特點,以及對復雜零件的自由快速成形,金屬3D打印將為航空航天及國防裝備的制造提供強有力的技術(shù)支撐。2)復雜結(jié)構(gòu)設(shè)計得以實現(xiàn)3D打印技術(shù)和航空航天、國防工業(yè)最契合的優(yōu)勢就在于其能夠輕松實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)件的制造,過去依靠傳統(tǒng)制造難以實現(xiàn)的復雜幾何結(jié)構(gòu)在以靈活著稱的3D打印技術(shù)面前不再是難題,同時,3D打印工藝能夠?qū)崿F(xiàn)單一零件中材料成分的實時連續(xù)變化,使零件的不同部位具有不同成分和性能,是制造異質(zhì)材料(如功能梯度材料、復合材料等)的最佳工藝,這大幅提升了航空航天業(yè)的設(shè)計和創(chuàng)新能力。尤其對于工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱的國家來說,3D打
19、印技術(shù)有助于縮小其與發(fā)達國家的差距。3)滿足輕量化需求,減少應力集中,增加使用壽命減重是航空航天業(yè)最關(guān)鍵的問題之一,輕量化的組件能夠顯著降低飛機重量,提升燃油經(jīng)濟性。實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)意味著減重的潛力可以得到最大限度的激發(fā)。粗略統(tǒng)計,飛機重量減少一磅,平均每年可以節(jié)省1.1萬加侖燃油。美國GE公司預計采用金屬直接增材制造的零件,未來可占航空發(fā)動機零部件的50%,使其研發(fā)的大型航空發(fā)動機每臺至少減重454kg。對于衛(wèi)星和運載火箭來說,輕量化的意義尤為重大。金屬3D打印技術(shù)的應用可以優(yōu)化復雜零部件的結(jié)構(gòu),在保證性能的前提下,將復雜結(jié)構(gòu)經(jīng)變換重新設(shè)計成簡單結(jié)構(gòu),從而起到減輕重量的效果。而且通過優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)
20、,能使零件的應力呈現(xiàn)出最合理化的分布,減少疲勞裂紋產(chǎn)生的危險,從而增加使用壽命。4)提升航空航天裝備的零部件強度和耐用性航空航天裝備的零部件由于工作環(huán)境的特殊性通常對材料的性能和成分有著嚴格甚至苛刻的要求,大量試用各種高性能的難加工材料,而金屬3D打印技術(shù)可以方便地加工高熔點、高硬度的高溫合金、鈦合金等難加工材料。金屬零件直接成形時的快速凝固特征可提高零件的機械性能和耐腐蝕性,與傳統(tǒng)制造工藝相比,成形零件可在不損失塑性的情況下使強度得到較大提高。金屬3D打印技術(shù)可以提升航空發(fā)動機關(guān)鍵零部件的多項重要特性。美國F16戰(zhàn)機上使用3D技術(shù)制造的起落架,不僅滿足使用標準,而且平均壽命是原來的2.5倍。
21、5)提高材料的利用率,降低制造成本相比傳統(tǒng)制造方法,3D打印技術(shù)在材料利用率方面具有無以倫比的優(yōu)勢。航空航天制造領(lǐng)域大多使用價格昂貴的戰(zhàn)略材料,比如像鈦合金、鎳基高溫合金等金屬材料。3D打印加工過程的材料利用率較高,可以節(jié)省制造航空航天裝備零部件所需的昂貴原材料,顯著降低制造成本。采用傳統(tǒng)的制造方法,材料的使用率很低,而采用3D打印技術(shù)能提高材料的利用率到60%,甚至到90%以上,從而顯著降低生產(chǎn)成本。6)增材再制造是未來藍海市場增材再制造就是利用增材制造技術(shù)對裝備損傷零部件(包括戰(zhàn)損和正常服役中出現(xiàn)的損傷)進行再制造修復。金屬3D打印技術(shù)除用于生產(chǎn)制造之外,其在金屬高性能零件修復方面的應用價
22、值絕不低于其制造本身。航空發(fā)動機關(guān)鍵核心部件在工作中損傷報廢嚴重、報廢量大、損傷模式復雜,成為制約發(fā)動機維修周期和成本的主要因素,如燒蝕、裂紋、異物打傷等,因此,壓氣機葉片、渦輪葉片等航空發(fā)動機關(guān)鍵核心部件的再制造技術(shù)是目前國內(nèi)外前沿研究技術(shù)和應用領(lǐng)域之一。3D打印為再制造提供了個性化、高效率的實現(xiàn)手段,是歐美發(fā)達國家首選的航空發(fā)動機零部件再制造技術(shù)。通過利用增材制造的金屬工藝探索幾何形狀修復,維修人員可以針對性的修復損傷零部件,而無需傳統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)修復或部件更換。該過程甚至可以在不拆卸和運輸回中央維護設(shè)施的情況下進行修理。以高性能整體渦輪葉盤零件為例,當盤上的某一葉片受損,則整個渦輪葉盤將報
23、廢,直接經(jīng)濟損失價值在百萬之上。但是基于3D打印逐層制造的特點,維修人員只需將受損的葉片看作是一種特殊的基材,在受損部位進行激光立體成形,就可以恢復零件形狀,且性能滿足使用要求,甚至是高于基材的使用性能。由于3D打印過程中的可控性,其修復帶來的負面影響非常有限。將3D打印技術(shù)應用于高價值設(shè)備損傷零部件的再制造修復中,可以大幅節(jié)約成本,降低高價值備用件的庫存量,節(jié)省開支,對于大幅提升損傷設(shè)備零部件的快速精確保障和降低企業(yè)成本有著重要的意義。(三)汽車工業(yè)是3D打印技術(shù)最早的應用領(lǐng)域之一(1)市場規(guī)模和增速根據(jù)WohlersAssociates,Inc統(tǒng)計顯示,2017年度,3D打印在汽車工業(yè)的應
24、用規(guī)模占比為16%,市場規(guī)模達到11.74億美元。汽車行業(yè)由于自身規(guī)模大、研發(fā)投入多、應用3D打印技術(shù)時間長等因素,在3D打印技術(shù)應用中占據(jù)重要位置。汽車行業(yè)巨大的市場規(guī)模為3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應用提供了廣闊的市場空間。保守估計,3D打印未來即使只在每年過萬億美元的汽車研發(fā)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)中占有很小的份額,比如1%,那其每年在汽車領(lǐng)域的市場規(guī)模將超百億美元。隨著目前3D打印技術(shù)在汽車工業(yè)中的應用迅速增加,知名市場咨詢機構(gòu)Frost&Sullivan發(fā)布了的市場調(diào)查報告預測,汽車3D打印的市場規(guī)模有望于2025年達到43億美元。福特、寶馬、蘭博基尼、大眾、通用、保時捷、本田、克萊斯勒、奔馳、奧迪等
25、幾乎所有的整車廠都在持續(xù)探索3D打印帶來的無限可能。(2)應用優(yōu)勢3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應用貫穿汽車整個生命周期,包括研發(fā)、生產(chǎn)以及使用環(huán)節(jié)。就應用范圍來看,目前3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應用主要集中于研發(fā)環(huán)節(jié)的試驗模型和功能性原型制造,在生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)相對較少。未來,3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域仍將被廣泛應用于原型制造。隨著3D打印技術(shù)不斷發(fā)展、車企對3D打印認知度提高以及汽車行業(yè)自身發(fā)展需求,3D打印技術(shù)在汽車行業(yè)的應用將向市場空間更大的生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)擴展,在最終零部件生產(chǎn)、汽車維修、汽車改裝等方面的應用將逐漸提高。1)在研發(fā)設(shè)計方面利用3D打印技術(shù),可以在數(shù)小時或數(shù)天內(nèi)制作出概念模型,由于3D
26、打印的快速成形特性,汽車廠商可以應用于汽車外形設(shè)計的研發(fā)。相較傳統(tǒng)的手工制作油泥模型,3D打印能更精確地將3D設(shè)計圖轉(zhuǎn)換成實物,而且時間更短,提高汽車設(shè)計層面的生產(chǎn)效率。目前許多廠商已經(jīng)在設(shè)計方面開始利用3D打印技術(shù),比如寶馬、奔馳設(shè)計中心。2)在材料方面3D打印允許多樣的材料選擇,不同的機械性能以及精準的功能性原型制作,讓制造商在前期可以隨時修正錯誤并完善設(shè)計,使得錯誤成本最小化。3)在最終使用部件制造方面汽車制造商借助3D打印技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)小批量定制部件和生產(chǎn)自動化,并且可以實現(xiàn)有機形狀、中空和負拉伸等復雜幾何形狀的創(chuàng)建和制造。在傳統(tǒng)汽車制造領(lǐng)域,汽車零部件的開發(fā)往往需要長時間的研發(fā)、測試
27、。從研發(fā)到測試階段還需要制作零件模具,不僅時間長,而且成本高。當存在問題時,修正零件也需要同樣漫長的周期。而3D打印技術(shù)則能快速制作造型復雜的零部件,當測試出現(xiàn)問題時,修改3D文件重新打印即可再次測試。3D打印技術(shù)讓未來汽車零部件的開發(fā)成本更低,效率更高。(四)增材制造在其他領(lǐng)域的應用情況(1)醫(yī)療行業(yè)依照材料的發(fā)展與生物性能的差別,醫(yī)療領(lǐng)域3D打印分為兩類:非生物3D打印與生物3D打印。非生物3D打印是指利用非生物材料和3D打印技術(shù)來打印非生物假體,非生物材料包括塑料、樹脂、金屬、高分子復合材料等,主要應用于齒科、骨科、醫(yī)療器械、輔助器械(術(shù)前模擬)、醫(yī)用教學等醫(yī)療領(lǐng)域。生物3D打印是基于活
28、性生物材料、細胞組織工程、MRI與CT技術(shù)以及3D重構(gòu)技術(shù)等而進行的活體3D打印,其目標是打印活體器官。相對于生物3D打印而言,非生物3D打印的原理相對較為簡單,所需材料也相對易得,因此在醫(yī)療領(lǐng)域的應用已經(jīng)比較廣泛。非生物3D打印的產(chǎn)品大多不具備生物相容性,大多產(chǎn)品可歸于醫(yī)療器械的范疇,具體應用在:個性化假體的制造,可用在骨科、齒科、整形外科等;復雜結(jié)構(gòu)以及難以加工的醫(yī)療器械制品,包括植入物與非植入物,如多孔結(jié)構(gòu)的髖關(guān)節(jié)、模擬人體器官的醫(yī)用模型等。醫(yī)療行業(yè)一直是3D打印技術(shù)主流應用領(lǐng)域。以口腔醫(yī)學為例,據(jù)市場研究機構(gòu)TransparencyMarketResearch的報告顯示,2016年全球
29、牙科3D打印市場規(guī)模達9.03億美元,2025年將達到34.41億美元,年復合增長率達到16.5%。3D打印技術(shù)具有的靈活性高、不限數(shù)量、節(jié)約成本等特點,能夠非常好地滿足醫(yī)學領(lǐng)域個體化、精準化醫(yī)療的需求。特別在口腔醫(yī)療領(lǐng)域,3D打印對口腔材料、加工方式、醫(yī)師技能、手術(shù)形態(tài)等方方面面產(chǎn)生顛覆性影響。3D打印技術(shù)使數(shù)字化口腔醫(yī)療實現(xiàn)了從虛擬模擬到現(xiàn)實模擬的跨越,是實現(xiàn)精準醫(yī)療的重要手段。(2)模具行業(yè)模具工業(yè)是全球最大的橫向產(chǎn)業(yè),面向每個主要的垂直工業(yè)制造業(yè)。無數(shù)的產(chǎn)品都需要通過生產(chǎn)線上的刀具夾具來生產(chǎn)或是由模具來制造,模具制造包括模制(注射、吹塑和硅膠)或鑄模(熔模、翻砂和旋壓)兩大類。CNC加
30、工是在制造模具時最常用的技術(shù)。雖然它能夠提供高度可靠的結(jié)果,但同時也非常昂貴和費時。所以很多模具制造企業(yè)也開始尋找更加有效的替代方式,3D打印技術(shù)就是一個很好的替代方式。傳統(tǒng)的模具冷卻水路通過交叉鉆孔行程內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),金屬3D打印技術(shù)則突破了交叉鉆孔方式對冷卻水路設(shè)計的限制,可以依據(jù)散熱條件靠近模具表面設(shè)置隨形水路,具有平滑的角度、更大的流量以及更高的冷卻效率。3D打印模具涵蓋了多個優(yōu)點,包括:模具生產(chǎn)周期縮短;制造成本降低;模具設(shè)計的改進為終端產(chǎn)品增加了更多的功能性如隨型水冷等;優(yōu)化工具更符合人體工學和提升最低性能;定制模具幫助實現(xiàn)最終產(chǎn)品的定制化,提升注塑模具的生產(chǎn)效率以及模具壽命。(3)消費
31、和電子產(chǎn)品行業(yè)消費品行業(yè)涵蓋范圍較廣,主要包括手機、電子產(chǎn)品、電腦、家電、工具和玩具等行業(yè)。目前3D打印在消費品行業(yè)的應用主要集中在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)環(huán)節(jié)。消費品行業(yè)具有產(chǎn)品生命周期短,更新?lián)Q代快的特性,需要持續(xù)不斷的開發(fā)和投入。借助3D打印的優(yōu)勢,可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,大幅削減設(shè)計成本,現(xiàn)有的3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)各種復雜設(shè)計的模型制作,賦予設(shè)計師更多的自由,產(chǎn)品設(shè)計水平大幅提升,這對于消費品行業(yè)意義重大。另外,3D打印已經(jīng)在一定程度上解決了消費品行業(yè)產(chǎn)品定制化大規(guī)模應用的問題。隨著技術(shù)的發(fā)展,個性化需求將持續(xù)釋放。當大規(guī)模定制時代來臨,消費者購買的對象由實物轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)。消費者對品牌的重視程度減弱
32、,能否個性化定制成為消費者的首要考慮,其次是產(chǎn)品的設(shè)計和材料。數(shù)據(jù)的傳遞將替代傳統(tǒng)供應鏈各環(huán)節(jié)之間的實物傳遞。二、區(qū)域產(chǎn)業(yè)環(huán)境分析“十三五”時期,我區(qū)發(fā)展面臨諸多機遇和有利條件。我國經(jīng)濟長期向好的基本面沒有改變,發(fā)展仍然處于重要戰(zhàn)略機遇期的重大判斷沒有改變,但戰(zhàn)略機遇期的內(nèi)涵發(fā)生深刻變化,正在由原來加快發(fā)展速度的機遇轉(zhuǎn)變?yōu)榧涌旖?jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的機遇,正在由原來規(guī)??焖贁U張的機遇轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣甙l(fā)展質(zhì)量和效益的機遇,我區(qū)推動轉(zhuǎn)型發(fā)展契合發(fā)展大勢?!笆濉睍r期,我區(qū)發(fā)展也面臨一些困難和挑戰(zhàn)。從宏觀形勢看,世界經(jīng)濟仍然處于復蘇期,發(fā)展形勢復雜多變,國內(nèi)經(jīng)濟下行壓力加大,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨重大變革,區(qū)域競爭更加
33、激烈,要素成本不斷提高,我區(qū)發(fā)展將不斷面臨新形勢、新情況和新挑戰(zhàn)。從自身來看,我區(qū)仍處于產(chǎn)業(yè)培育的“關(guān)鍵期”、社會穩(wěn)定的“敏感期”和轉(zhuǎn)型發(fā)展的“攻堅期”,有很多經(jīng)濟社會發(fā)展問題需要解決,特別是經(jīng)濟總量不夠大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不夠優(yōu)、重構(gòu)支柱產(chǎn)業(yè)體系任重道遠,資源瓶頸制約依然突出、創(chuàng)新要素基礎(chǔ)薄弱、發(fā)展動力不足等問題亟需突破,維護安全穩(wěn)定壓力較大,保障和改革民生任務(wù)較重。三、項目承辦單位發(fā)展概況公司不斷推動企業(yè)品牌建設(shè),實施品牌戰(zhàn)略,增強品牌意識,提升品牌管理能力,實現(xiàn)從產(chǎn)品服務(wù)經(jīng)營向品牌經(jīng)營轉(zhuǎn)變。公司積極申報注冊國家及本區(qū)域著名商標等,加強品牌策劃與設(shè)計,豐富品牌內(nèi)涵,不斷提高自主品牌產(chǎn)品和服務(wù)市場份
34、額。推進區(qū)域品牌建設(shè),提高區(qū)域內(nèi)企業(yè)影響力。面對宏觀經(jīng)濟增速放緩、結(jié)構(gòu)調(diào)整的新常態(tài),公司在企業(yè)法人治理機構(gòu)、企業(yè)文化、質(zhì)量管理體系等方面著力探索,提升企業(yè)綜合實力,配合產(chǎn)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革。同時,公司注重履行社會責任所帶來的發(fā)展機遇,積極踐行“責任、人本、和諧、感恩”的核心價值觀。多年來,公司一直堅持堅持以誠信經(jīng)營來贏得信任。面對宏觀經(jīng)濟增速放緩、結(jié)構(gòu)調(diào)整的新常態(tài),公司在企業(yè)法人治理機構(gòu)、企業(yè)文化、質(zhì)量管理體系等方面著力探索,提升企業(yè)綜合實力,配合產(chǎn)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革。同時,公司注重履行社會責任所帶來的發(fā)展機遇,積極踐行“責任、人本、和諧、感恩”的核心價值觀。多年來,公司一直堅持堅持以誠信經(jīng)營來贏
35、得信任。四、行業(yè)背景分析(一)行業(yè)相關(guān)政策1、國家支持發(fā)展的重大技術(shù)裝備和產(chǎn)品目錄(2018年修訂)在第十二項大型、精密、高速數(shù)控設(shè)備、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件與基礎(chǔ)制造裝備中明確提出增材制造行業(yè)技術(shù)規(guī)格和銷售業(yè)績要求。2、國家智能制造標準體系建設(shè)指南(2018年版)提出建立智能制造標準體系結(jié)構(gòu),增材制造產(chǎn)業(yè)屬于B關(guān)鍵技術(shù)-BA智能設(shè)備。3、知識產(chǎn)權(quán)重點支持產(chǎn)業(yè)目錄(2018年本)10個重點產(chǎn)業(yè)中有3個提到3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,分別是:智能制造產(chǎn)業(yè),新材料產(chǎn)業(yè),先進生物產(chǎn)業(yè)。4、增強制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年)第九項重大技術(shù)裝備關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化實施方案提出,研制工業(yè)級鑄造3D打印
36、設(shè)備以滿足大型發(fā)動機、航空航天等領(lǐng)域高復雜性黑色及鋁合金鑄件生產(chǎn)需要。5、增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)明確目標,到2020年,增材制造產(chǎn)業(yè)年銷售收入超過200億元,年均增速在30%以上。關(guān)鍵核心技術(shù)達到國際同步發(fā)展水平,工藝裝備基本滿足行業(yè)應用需求,生態(tài)體系建設(shè)顯著完善,在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應用,全球布局初步實現(xiàn),國際發(fā)展能力明顯提升。6、關(guān)于發(fā)揮民間投資作用推進實施制造強國戰(zhàn)略的指導意見鼓勵和支持民營企業(yè)參與研發(fā)制造高檔數(shù)控機床與工業(yè)機器人、增材制造裝備等關(guān)鍵技術(shù)裝備及中國制造2025十大領(lǐng)域急需的專用生產(chǎn)設(shè)備及測試裝備、生產(chǎn)線及檢測系統(tǒng)等關(guān)鍵短板裝備,培育和提升民營企業(yè)
37、智能制造系統(tǒng)集成服務(wù)能力。7、高端智能再制造行動計劃(2018-2020年)提到加快增材制造、特種材料、智能加工、無損檢測等再制造關(guān)鍵共性技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化應用。8、產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南(2017年)3D顯示、3D打印金屬粉末制備及應用技術(shù)、金屬熔融激光加工增材制造液壓閥等位列其中。9、“增材制造與激光制造”重點專項2018年度項目申報指南共安排7億元的經(jīng)費,用于增材制造和激光制造。其中,增材制造項目21項,激光項目9項。10、中小學綜合實踐活動課程指導綱要支持3D設(shè)計與打印技術(shù)的初步應用。建議有條件的學??梢耘鋫?D打印機。11、“十三五”先進制造技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃提到重點解決增材制
38、造領(lǐng)域微觀成形機理、工藝過程控制、缺陷特征分析等科學問題,突破一批重點成形工藝及裝備產(chǎn)品,在航空航天、汽車能源、家電、生物醫(yī)療等領(lǐng)域開展應用,引領(lǐng)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。形成創(chuàng)新設(shè)計、材料及制備、工藝及裝備、核心零部件、計量、軟件、標準等相對完善的技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)體系,結(jié)合重大需求開展應用示范,具備開展大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應用的技術(shù)基礎(chǔ)。12、智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)研發(fā)增材制造裝備與關(guān)鍵技術(shù),選擇骨干企業(yè),建設(shè)云制造平臺和服務(wù)平臺,在線提供關(guān)鍵工業(yè)軟件及各類模型庫和制造能力外包服務(wù),服務(wù)中小企業(yè)智能化發(fā)展。13、“十三五”國家新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃指出增材制造技術(shù)不斷取得重大突破,推動傳統(tǒng)工業(yè)體系
39、分化變革,將重塑制造業(yè)國際分工格局。打造增材制造產(chǎn)業(yè)鏈,開發(fā)智能材料,利用增材制造等新技術(shù),加快組織器官修復,建設(shè)增材制造等領(lǐng)域設(shè)計大數(shù)據(jù)平臺與知識庫。第三章 行業(yè)發(fā)展及市場分析一、行業(yè)基本情況1、面臨的機遇(1)市場需求潛力巨大,工業(yè)級市場處于競爭藍海增材制造技術(shù)的進步使其應用領(lǐng)域大為拓展,目前已經(jīng)被廣泛應用于工業(yè)制造、生物醫(yī)療和文化創(chuàng)意等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的日趨成熟、成本的下降、產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善,各個領(lǐng)域的應用將全面深化,同時,個性化消費需求預計將構(gòu)筑另一廣闊市場,市場需求潛力巨大。在工業(yè)級市場,主要是國外幾家大的工業(yè)級生產(chǎn)企業(yè)(主要通過代理商進入中國)和我國幾家技術(shù)實力強勁的企業(yè)在競爭。其中,
40、國外由于研發(fā)早、技術(shù)成熟,品牌知名度高,占據(jù)一定的優(yōu)勢;國內(nèi)則多數(shù)有高校背景或國外相關(guān)工作經(jīng)歷或技術(shù)引進,在本土應用、價格方面占據(jù)優(yōu)勢??傮w來說,我國工業(yè)級增材制造市場目前還屬于競爭的藍海。(2)尚不存在明顯的技術(shù)替代威脅增材制造是一種基于離散堆積原理成形實體物品的新型制造方式??v觀人類制造史,隨著生產(chǎn)工具的進步,人類制造方式經(jīng)歷了等材制造、減材制造和增材制造三個發(fā)展階段的變遷。增材制造作為一種新興技術(shù),更多是以“入侵者”的身份搶食傳統(tǒng)制造工藝的蛋糕。以增材制造為主體,目前來看尚不存在明顯的替代品威脅。(3)國家政策的高度支持我國高度重視增材制造產(chǎn)業(yè),將其作為中國制造2025的發(fā)展重點。201
41、5年,工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合印發(fā)了國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)、增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)等,通過政策引導,在社會各界共同努力下,我國增材制造關(guān)鍵技術(shù)不斷突破,裝備性能顯著提升,應用領(lǐng)域日益拓展,生態(tài)體系初步形成,涌現(xiàn)出一批具有一定競爭力的骨干企業(yè),形成了若干產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),增材制造產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展。(4)國內(nèi)增材制造產(chǎn)業(yè)環(huán)境的形成國內(nèi)對于增材制造的研究起步于20世紀90年代,相對歐美等發(fā)達國家起步較晚,但后發(fā)優(yōu)勢明顯,從國內(nèi)相關(guān)專利數(shù)量來看,2013年以后,增材制造專利出現(xiàn)快速增長。經(jīng)過30多年發(fā)展,我國增材制造產(chǎn)業(yè)已從起步期邁入成長
42、期,我國增材制造產(chǎn)業(yè)已初步形成了以環(huán)渤海地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)為核心,中西部地區(qū)為紐帶的產(chǎn)業(yè)空間發(fā)展格局。陜西、湖北、湖南等省份是我國增材制造技術(shù)中心和產(chǎn)業(yè)化重鎮(zhèn),集聚了一批龍頭企業(yè)。環(huán)渤海地區(qū)增材制造產(chǎn)業(yè)形成以北京為核心,多地協(xié)同發(fā)展,各具特色的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局;長江三角洲地區(qū)具備良好經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢、區(qū)位條件和較強的工業(yè)基礎(chǔ),已初步形成了包括增材制造設(shè)備研究開發(fā)、生產(chǎn)、應用服務(wù)及相關(guān)配套設(shè)備的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈;珠三角地區(qū),增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展側(cè)重于應用服務(wù),主要分布在廣州、深圳、珠海和東莞等地。2、面臨的挑戰(zhàn)(1)增材制造專用材料發(fā)展滯后原材料作為增材制造技術(shù)的上游行業(yè),其發(fā)展與增材制造行業(yè)的發(fā)展
43、息息相關(guān)?,F(xiàn)階段,增材制造材料發(fā)展主要面臨的問題如下:現(xiàn)階段生產(chǎn)的原材料無法滿足增材制造技術(shù)對其性能和適用性的高要求;可用材料種類偏少,難以滿足增材制造的需求;材料成本較高,限制了應用領(lǐng)域;我國部分增材制造材料依賴進口,限制了產(chǎn)業(yè)化應用。(2)關(guān)鍵核心器件依賴進口我國工業(yè)級增材制造裝備核心器件嚴重依賴進口的問題依然較為突出。增材制造裝備核心器件,如高光束質(zhì)量激光器及光束整形系統(tǒng)、高品質(zhì)電子槍及高速掃描系統(tǒng)、大功率激光掃描振鏡、動態(tài)聚焦鏡等精密光學器件、陣列式高精度噴嘴/噴頭等嚴重依賴進口,激光器市場基本被Trumpf、IPG等3-4家國外企業(yè)占有,掃描振鏡市場則主要被德國Scanlab公司占有
44、。此外,我國絕大部分增材制造軟件市場被國外企業(yè)占據(jù),相關(guān)軟件開發(fā)仍處于起步階段。(3)行業(yè)標準體系不健全歐美發(fā)達國家和地區(qū)非常重視增材制造標準體系的建設(shè),早在2009年,美國就成立了標準技術(shù)委員會,在增材制造專用術(shù)語、專用材料、測試方法、過程控制和零件設(shè)計五個方面開展了相應標準的制訂工作。2012年,美國又專門針對金屬增材制造,從材料、工藝設(shè)備、資質(zhì)和認證、建模和仿真等方面制訂了相應的技術(shù)標準。目前,雖然我國已立項4項國家標準,但尚未建立起涵蓋設(shè)計、材料、工藝設(shè)備、產(chǎn)品性能、認證檢測等在內(nèi)的完整的增材制造標準體系。行業(yè)標準的缺失,一定程度上制約了增材制造技術(shù)成果的累積、固化和推廣應用,未能架起
45、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)銜接的橋梁,減緩了產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程。(4)產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模偏小、應用廣度深度有待提高我國增材制造產(chǎn)業(yè)雖然取得了長足進步,目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為全球產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的20%。但依舊缺少產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、技術(shù)實力強、知名度高的國際龍頭企業(yè)。在金屬增材制造領(lǐng)域,受困于“功能優(yōu)先”設(shè)計理念等因素的影響,如何進一步加快應用推廣仍舊還需進一步探索。創(chuàng)新應用能力還不夠強,加之工業(yè)級增材制造設(shè)備較高的成本和維護費用,中小企業(yè)望而卻步,阻礙現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的改造升級,需要進行一定時間的市場培育。(5)協(xié)同創(chuàng)新及推進機制有待完善相較于美國及歐洲,我國增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力尚有不足。目前國內(nèi)產(chǎn)學研存在嚴重脫節(jié),很多創(chuàng)新性技術(shù)仍滯留在
46、高校院所,很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,產(chǎn)學研用密切結(jié)合的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化協(xié)同推進機制尚未有效形成。高等院校、科研機構(gòu)和企業(yè)各自為戰(zhàn),技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)重復投入,信息、資源不能實現(xiàn)共享的問題較為突出。與此同時,國內(nèi)企業(yè)普遍處于單打獨斗狀態(tài),市場用戶企業(yè)壓價與生產(chǎn)企業(yè)低價競爭現(xiàn)象十分普遍,為搶接訂單,部分企業(yè)在招投標過程中,惡意低價競爭現(xiàn)象較為突出,壓縮了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿?。二、市場分?、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括3D建模工具和原材料。其中,3D建模工具包括3D建模軟件、3D建模掃描儀和3D模型數(shù)據(jù)平臺。與此相對應,聚集在產(chǎn)業(yè)鏈上游的企業(yè)包括三維軟件開發(fā)商以及耗材生產(chǎn)商等。增材制造原材料主要包括金屬增
47、材制造材料、無機非金屬增材制造材料、有機高分子增材制造材料以及生物增材制造材料等幾類。2、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈中游增材制造設(shè)備是牽動增材制造行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一。增材制造設(shè)備可分為桌面級打印機和工業(yè)級打印機。近年來隨著國外桌面級打印機相關(guān)專利保護到期,技術(shù)壁壘下降,國內(nèi)桌面級打印機廠家數(shù)量急劇增長,新進企業(yè)增多,加大了國內(nèi)桌面級增材制造市場的競爭程度。與桌面級打印機市場相比,工業(yè)級打印機技術(shù)壁壘高,資本投入大,一直以來發(fā)展較為緩慢,但當前工業(yè)級增材制造產(chǎn)業(yè)受到國家政策大力支持,整個市場目前已開始呈現(xiàn)快速增長形勢。3D打印的核心專利大多被設(shè)備廠商掌握,因此在整個產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導地位,這些設(shè)備生產(chǎn)廠商大多
48、亦提供打印服務(wù)業(yè)務(wù),近年來,3D打印行業(yè)整合加劇,通過并購3D打印軟件公司、材料公司、服務(wù)提供商等,設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合方案提供商,加強了對產(chǎn)業(yè)鏈的整體掌控能力。3、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈下游增材制造技術(shù)的下游應用以航空航天、軍工、船舶工業(yè)、核工業(yè)、汽車工業(yè)、軌道交通及醫(yī)療為主。目前該技術(shù)在下游行業(yè)的應用方式主要分為直接制造、設(shè)計驗證和原型制造。直接制造是指根據(jù)三維模型,直接用增材制造技術(shù)生產(chǎn)最終產(chǎn)品,具有產(chǎn)品定制性強與產(chǎn)品精度硬度高的特點,是未來增材制造技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)制造相比,采用增材制造技術(shù)進行設(shè)計驗證及原型制造,可節(jié)約時間與經(jīng)濟成本。此外,增材制造在維修領(lǐng)域也具有市場,使用增材制造
49、技術(shù)不僅能簡化維修程序,還可實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的高還原度與制造材料原型匹配的功能。3D打印技術(shù)從誕生至今30余年,目前處于多技術(shù)路線共存的狀態(tài),根據(jù)國際標準化組織ISO/TC261增材制造技術(shù)委員會2015年新發(fā)布的國際標準ISO/ASTM52900:2015,將增材制造工藝原理分為粘結(jié)劑噴射(選擇性噴射沉積液態(tài)粘結(jié)劑粘結(jié)粉末等材料的增材制造工藝)、定向能量沉積(利用聚焦熱能熔化材料即熔即沉積的增材制造工藝)、材料擠出(將材料熔化后通過噴嘴或孔口擠出成形的增材制造工藝)、材料噴射(將材料以微滴的形式選擇性噴射沉積的增材制造工藝)、粉末床選區(qū)熔化(通過熱能選擇性地熔化/燒結(jié)粉末床區(qū)域的增材制造
50、工藝)、薄材疊層(將薄層材料逐層粘結(jié)以形成實物的增材制造工藝)、立體光固化(通過光致聚合作用選擇性地固化液態(tài)光敏聚合物的增材制造工藝)七類,主流的技術(shù)都可以歸入這七類。4、粉末床選區(qū)熔化技術(shù)粉末床選區(qū)熔化技術(shù)分為激光選區(qū)熔化(SLM)和電子束選區(qū)熔化(EBSM)兩類,其中激光選區(qū)熔化技術(shù)(SLM)是主流,有大量的設(shè)備生產(chǎn)和打印服務(wù)公司,占據(jù)了金屬增材制造絕大部分市場份額,而且近期還在持續(xù)增加。SLM(SelectiveLaserMelting)技術(shù)是采用激光依據(jù)設(shè)定參數(shù)有選擇地分層熔化燒結(jié)固體金屬粉末,在制造過程中,金屬粉末加熱到完全融化后成形。其工作原理為:先在工作平臺上鋪一層金屬粉末材料,
51、計算機將物體的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一層層截面的2D數(shù)據(jù)并傳輸給打印機,然后激光束在計算機控制下按照截面形狀對實體部分所在的粉末進行照射,選區(qū)內(nèi)的金屬粉末加熱到完全融化后成形,繼而形成一層固體零件截面層。當一層燒結(jié)完成后,工作臺下降一截面層的高度,再鋪上一層粉末,進行下一層燒結(jié);此過程逐層循環(huán)直至整個物體成形。(1)SLM技術(shù)應用主要廠商和設(shè)備SLM技術(shù)的代表公司為德國EOS公司、美國GE增材制造、德國SLMsolutions、鉑力特等。德國EOS公司技術(shù)發(fā)展方向重點為在保證設(shè)備的運行穩(wěn)定性和成形質(zhì)量的前提下,努力提高設(shè)備的生產(chǎn)效率,而并不急于發(fā)展超大打印尺寸的設(shè)備。其最大幅面SLM設(shè)備為四激光器的M
52、400-4,打印幅面僅為400mm400mm400mm。EOS公司在2018年推出的M300系列SLM設(shè)備,采用四個激光器,但打印幅面僅為300mm300mm400mm,結(jié)合其他方面的技術(shù)改進,打印效率較原來的單激光器設(shè)備提升了近10倍。在超大幅面SLM設(shè)備方面,美國GE增材制造2017年推出的Atlas設(shè)備打印幅面達到1100mm1100mm300mm,但僅為一個概念機并沒有進行商業(yè)化交付,制造大尺寸SLM零件不僅需要大幅面設(shè)備,還需要較高的打印工藝技術(shù),主要需要克服由于應力積累導致打印件變形甚至開裂等問題。(2)SLM技術(shù)的下游應用由于能夠?qū)崿F(xiàn)較高的打印精度、打印極端復雜結(jié)構(gòu)和足夠的機械性
53、能,SLM技術(shù)可廣泛應用于復雜形狀的金屬零件的批量生產(chǎn),在航空航天及醫(yī)療植入體等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。SLM技術(shù)最令人矚目的是在埃隆馬斯克(ElonMusk)的SpaceX公司開發(fā)的新一代DragonV2載人飛船的SuperDraco引擎的制造中的應用(采用德國EOS設(shè)備)。該引擎的冷卻道、噴油嘴和節(jié)流閥等結(jié)構(gòu)的復雜程度非常高,3D打印技術(shù)很好地解決了復雜結(jié)構(gòu)的制造問題,而且,SuperDraco引擎是在極端的高溫高壓環(huán)境下工作,SLM技術(shù)制造出的零件的強度、韌性等性能完全可以滿足各種嚴苛的要求。同時,與傳統(tǒng)的發(fā)動機制造技術(shù)相比,使用增材制造不僅能夠顯著地縮短火箭發(fā)動機的交貨期并降低制造成本
54、,而且可以實現(xiàn)材料的高強度、延展性、抗斷裂性和低可變性等優(yōu)良屬性,SpaceX引爆了可重復利用、低成本的下一代火箭開發(fā)競賽,這背后是3D打印技術(shù)大量運用的結(jié)果。美國GE增材制造公司已經(jīng)采用SLM技術(shù)打印了超過3萬個航空發(fā)動機燃油噴嘴,實際應用于其最先進的LEAP發(fā)動機(我國C919飛機選用的發(fā)動機),傳統(tǒng)的燃油噴嘴由20個單獨的部件焊接而成,采用SLM3D打印技術(shù),整套噴嘴可以一次成形,無需后續(xù)焊接,零件數(shù)量降為3個。改進后的燃油噴嘴具有質(zhì)量輕、強度大和耐腐蝕的特性,可在高達近千攝氏度的環(huán)境下正常工作,重量減少25%,使用壽命是之前的5倍,燃油效率也得到極大的提升。5、定向能量沉積技術(shù)定向能量
55、沉積技術(shù)是指利用聚焦熱能熔化材料即熔即沉積的增材制造工藝,主要分為激光同步送粉技術(shù)和電子束熔絲沉積技術(shù)(EBDM:ElectronBeamDirectManufacturing)兩大類。其中激光同步送粉技術(shù)研究及應用較多。同時,由于激光同步送粉技術(shù)是由許多大學和機構(gòu)分別獨立進行研究的,因此這一技術(shù)的名稱繁多,其中最廣為人知的名稱為激光近凈成形技術(shù)(LENS:LaserEngineeredNetShaping),其最早由美國Sandia國家實驗室提出并進行研究。LSF技術(shù)的成形原理是:聚焦激光束在控制下,按照預先設(shè)定的路徑,進行移動,移動的同時,粉末噴嘴將金屬粉末直接輸送到激光光斑在固態(tài)基板上形
56、成的熔池,使之由點到線、由線到面的順序凝固,從而完成一個層截面的打印工作。這樣層層疊加,制造出接近實體模型的零部件實體。(1)LSF技術(shù)應用主要廠商和設(shè)備美國Optomec公司致力于將LSF技術(shù)與直接進行金屬3D打印的產(chǎn)業(yè)化,該公司應用LSF技術(shù)的增材制造設(shè)備,采用氣載送粉技術(shù),用于制造或修復高附加值的產(chǎn)品,比如航空發(fā)動機或機床部件。我國在航空超大型金屬結(jié)構(gòu)件激光同步送粉增材制造方面一直處于世界領(lǐng)先水平,鉑力特公司開發(fā)的LSF-V、C1000、C600等型號送粉式激光增材制造設(shè)備,LSF-V型設(shè)備成形尺寸達到1000mm1500mm3100mm,最低氧含量可控制到100PPm,Z軸重復定位精度
57、達到0.05mm,可用于航空航天領(lǐng)域大型結(jié)構(gòu)件的快速成形,也可用于能源、動力領(lǐng)域易磨損件的修復,整體處于國際先進水平(全球權(quán)威3D打印行業(yè)分析報告WholersReport2014版曾報道該設(shè)備)。利用該設(shè)備研制的國產(chǎn)大型商用客機C919飛機中央翼緣條,高3,070mm,是目前世界已知的最高金屬增材制造整體成形產(chǎn)品。(2)LSF技術(shù)的下游應用采用LSF技術(shù)不僅能直接打印出三維金屬零件,還能在已有零件上進行打印,比如在磨損的零件上打印相應金屬材料以修復磨損處,或與傳統(tǒng)的機加工設(shè)備集成起來進行增材/減材復合成形,因此在制造或修復高附加值的產(chǎn)品,比如航空發(fā)動機或機床部件中得到廣泛應用。6、電弧熔絲增材制造此方法用低成本的電弧取代激光和電子束作為熔化金屬的熱源,從而形成一種成
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