Part2-2020中国3D打印-增材制造设备、材料、软件研发进展

3D科学谷在中国市场建立了增材制造洞察力体系,并通过近年来的市场研究和分析工作推动了中国市场在实施方面的进展。作为连接增材制造领域国内外业内优质资源的平台,3D科学谷与AMPOWER合作面向全球市场的增材制造年度全球研发市场报告,本期,3D科学谷选取了填写了网上问卷的国内部分企业(包括设备、软件、材料领域)的研发情况与行业分享第二期的2020中国3D打印-增材制造设备、材料、软件研发进展情况。

AMPOWER_Valley欢迎扫描二维码填写问卷©3D科学谷(www.3dsciencevalley.com)

确立明日势能的今日研发

3D打印行业的增长依靠研发的驱动,在3D科学谷创始人Kitty看来3D打印对制造业的升级能力将以创新为“指数”,应用端的引入深度与广度为“底数”,实现一场幂次方的附价值创造革命。而通过调研情况,虽然2020年大部分企业的研发投入在1000万元以下,3D科学谷发现相比于2019年,2020年国内在增材制造领域的研发上资金投入呈现出30%~40%的增幅。另外在复合材料、过程控制、以及人工智能领域的研发投入开始呈现出加速趋势,这与之前大部分投入集中在设备开发领域有了多样化的变化。

block 全流程解决方案

l  公司名称:深圳升华三维科技有限公司

l  网址:www.uprise3d.cn

l  2020研发重点:1)从打印材料、3D打印机、操作软件到脱脂炉、烧结炉一整套金属/陶瓷间接3D打印解决方案推向市场;2)大尺寸独立双喷嘴3D打印机的开发,实现两种不同材料(金属与金属、金属与陶瓷、陶瓷与陶瓷)的复合打印,打印尺寸可以达到500*500*600mm,为中国材料科研赋能;3)316L不锈钢金属线材推向市场,适配FDM设备,使FDM设备从单一塑料转向金属/陶瓷,更低成本实现金属间接3D打印

Shenghua Sanwei©升华三维

l 3D科学谷Review: 3D打印设备厂商提供端对端的一站式解决方案是大势所趋的发展方向,这是市场的需求决定的。如何打通从不同的工艺衔接,材料解决方案,以及过程工艺控制等等各个关节的痛点,建立自己与众不同的解决方案优势,这将决定哪家3D打印设备厂商能够从竞争中脱颖而出。

市场的竞争远不是各家提供类似的设备与服务,然后在价格层面上进行激烈的角逐,而是各家提供最优化的最具特色的解决方案,围绕着自身的核心实力提供最好的解决方案。

block 面向更稳定的生产

l 公司名称:宁夏共享

l  2020研发重点:共享智能铸造产业创新中心有限公司开发了打印头保护装置、打印头清洗方法以及3D打印机可避免打印头出现二次污染及摩擦问题,从而可大幅提高打印头寿命,同时可降低生产成本。

l  3D科学谷Review: 掌握设备核心零部件的知识产权,并不断精进。

block 基于机器学习的工艺预测

l 名称:浙江大学

l 2020研发重点:
浙江大学开发了基于机器学习的多层电弧增材制造过程热历史的预测方法,包括:1)建立多层电弧增材制造过程热分析仿真模型,进行有限元模拟分析,提取每一仿真步时刻的制造状态数据和温度数据,建立多层电弧增材制造过程热历史数据库;2)建立基于双向长短时记忆网络的集成学习模型并训练;3)完成集成学习模型的训练及测试并保存后,对新的电弧增材制造过程热历史进行预测。浙江大学采用基于多个以双向长短时记忆网络为主的基学习器的集成学习模型来拟合单元集激活顺序数据与单元集温度数据的映射关系,得到的实际输出数据与理想输出数据的吻合度较高,预测精度较高且预测速度快,占用内存小。

l  3D科学谷Review: 增材制造-3D打印作为典型的数字化制造技术,从设计到生产再到质量保证(QA)的整个工作流程中都运转着海量的数据。增材制造设计的复杂性与材料、生产参数、质量要求等众多因素相互依存,面对巨大的复杂性,人类的经验很难激发增材制造技术的潜能,使之成为一种用于生产的制造技术。这些特点恰好为人工智能提供了应用土壤。

面对巨大的设计复杂性,我们更加应当思考的问题并非是否要在增材制造中利用AI,而是如果没有AI 驱动的设计、生产、质量保证流程,仅凭人类设计师和工程师的力量,我们还能不能利用好增材制造技术在提高产品性能、加速创新等方面的优势。

增材制造领域,任何不使用AI的软件驱动技术迟早会被替代。AI是所有的不同层面的竞争力的核心。

block 更好的喷嘴

l 名称:南京航空航天大学

l 2020研发重点:南京航空航天大学开发了具有自净功能的内壁增材制造同轴送粉喷嘴,包括间壁式壳体、粉末流域、冷却液流域以及保护气输送流道。能够顺势对残余粉末进行收集,不影响粉流汇聚,且使加工过程中管道内保持清洁,提高熔覆质量。

l 3D科学谷Review: 自净功能成为新趋势。

block 等离子加工

l 公司名称:南京钛陶智能系统有限责任公司

l  2020研发重点:南京钛陶智能系统有限责任公司开发了具有等离子弧喷头的等离子发生装置和三维打印设备。所需的控制系统简单、精度更高,具有极高的实用性;在喷头外获得稳定可控的流场,材料适用范围更广。

l  3D科学谷Review: 在航空航天领域,材料往往是昂贵的。快速等离子沉积技术比锻造更能节约至少50%的材料去除需求。而对于完成后期加工任务的机床来说,更少的材料去除需求也意味着更少的刀具、冷却液消耗,更快的加工时间,以及更快的设备投资回收周期。国际上,目前获得产业化应用的等离子三维打印技术是Norsk Titanium(挪威钛)的快速等离子沉积™技术,随着这项技术赢得更多的市场机会,将可预计有更多的竞争者加入等离子沉积技术这一行列。

block 纳米陶瓷金属复合材料

l 名称:中南大学

l 2020研发重点:中南大学开发了用于3D打印的纳米陶瓷金属复合粉末及应用,以金属材料为基体,以陶瓷颗粒作为增强相。所制备的金属复合材料,纳米陶瓷相分布均匀,具有优异的力学性能。采用微米级陶瓷颗粒,通过纳米化实现均匀分散,成本低;可以一体成形制备任意复杂形状的零件,提高材料利用率。

l  3D科学谷Review: 根据3D科学谷的了解,国内有诸多单位及高校在研究陶瓷增强金属复合材料。其中,安徽相邦复合材料与上海交通大学(拥有两台工业级铂力特BLT500增材制造设备,1台ProX200)共同研发生产的陶铝粉末,能够改善粉末流动性,提高激光吸收率,细化晶粒组织,尤其适用于3D打印,已制定陶铝合金粉末国家标准,将陶铝粉末应用于3D打印,真正实现了高性能材料和复杂结构件相结合,在航空航天、国防军工等领域具有非常广阔的应用前景。

更多信息,请参考3D科学谷发布的铝金属3D打印白皮书

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block 二次气流破碎

l 公司名称:陕西斯瑞新材料股份有限公司

l 2020研发重点:陕西斯瑞新材料股份有限公司设计了一种基于VIGA工艺制备GRCop‑42球形粉的方法及装置,能够将传统的柱状合金熔液先延展、破碎成条状、带状的合金薄膜,使其更容易与高速气流进行能量交换;在基于双气道旋转薄膜喷嘴装置的基础上,通过对传统的VIGA法进行改进,利用二次气流破碎的方法制备出高比表面积、粒径小且集中、球形度和收得比均高的GRCop‑42球形粉。

block 石墨烯陶瓷复合材料

l 名称:江苏大学

l 2020研发重点:江苏大学开发了基于3D打印制备的石墨烯陶瓷复合材料及其制备方法,采用3D打印技术与微波加压烧结相结合的方法,在烧结过后,氧化铝与碳化硅组成纳米陶瓷复合材料,石墨烯对碳化硅氧化铝陶瓷进行了改性,制备出的复合材料具有良好的断裂韧性、导电与导热性等。这种方法大大降低了生产成本,具有良好的经济效益。

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关于3D科学谷的小故事

2014年,王晓燕(Kitty)与联合创始人Korinna Penndorf、朱琳创立了3D科学谷(www.3dsciencevalley.com)。结合3D科学谷所拥有的国际化的资源,基于精湛的制造业专家智囊网络及制造业媒体关系,发展至今,3D科学谷在中国市场建立了增材制造洞察力体系,并通过近年来的市场研究和分析工作推动了中国市场在实施方面的进展。作为连接增材制造领域国内外业内优质资源的平台,3D科学谷通过其多媒体平台进一步经营着最受推崇的市场沟通渠道。

以科研的态度对待资讯,拥有原创资讯、市场洞察白皮书系列,全球增材制造市场研究并与德国AMPOWER战略合作,全球化的PR内容营销服务(Holistic Content Marketing Servic涵盖国际30多家主流制造业媒体的合作,中文、英文、德文全覆盖)并与德国PR公司Zikomm战略合作,3D科学谷的愿景是成为最具国际影响力的增材制造咨询及内容营销服务平台

l AMPOWER与3D科学谷正在合作面向全球欧洲、美洲、亚洲市场发布的2020年全球增材制造研发市场报告,报告将于2021年1月发布,欢迎中国企业积极参于有关3D打印领域设备、软件、材料的研发市场调查,敬请扫码参与调研。

AMPOWER是工业增材制造领域的领先咨询公司,由Dr. Maximilian Munsch,Matthias Schmidt-Lehr,Dr. Eric Wycisk创立,AMPOWER通过开发和分析市场以及技术研究,为客户提供战略决策建议。在运营层面,AMPOWER通过有针对性的培训计划以及适用于生产的组件的识别和开发,为增材制造的引入提供支持。AMPOWER进一步的服务包括质量管理、内部和外部设备鉴定支持、跨国市场进入支持。

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