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2021 China 3D-Druck Industrie und Markt analysieren

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Chinas verarbeitende Industrie ist dabei, "Made in China" in "intelligente Fertigung in China" umzuwandeln

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Im Februar 2020 veröffentlichte die chinesische Normungsbehörde zusammen mit sechs Abteilungen den Aktionsplan für führende Normen für die additive Fertigung (2020-2022), in dem vorgeschlagen wird, "bis 2022 ein neues Normensystem für die additive Fertigung zu schaffen, das auf den nationalen Bedingungen Chinas basiert und an den internationalen Markt angedockt ist". Um das Niveau des internationalen Wettbewerbs zu steigern, ist außerdem geplant, 80-100 "Pilot"-Normen für die additive Fertigung zu entwickeln und die Internationalisierung der inländischen Normen zu fördern, wobei die Umwandlungsrate 90 % erreichen soll. Daten zeigen, dass die Größe des chinesischen 3D-Druckmarktes von 2016 bis 2020 von 5,38 Milliarden Yuan auf 20,3 Milliarden Yuan schnell gewachsen ist. In Verbindung mit den politischen Vorgaben auf nationaler Ebene und dem Entwicklungstrend der inländischen 3D-Druckindustrie in den letzten sechs Jahren wird der chinesische 3D-Druckmarkt bis 2025 mehr als 63 Milliarden Yuan betragen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von mehr als 20 % zwischen 2021 und 2025.

Aus der Perspektive der industriellen Segmentierungsstruktur ist nach den von CCID Consulting veröffentlichten Daten der chinesische 3D-Druckausrüstungsmarkt mit einem Produktionswert von 9,254 Milliarden Yuan im Jahr 2020 der größte, was hauptsächlich auf den hohen Stückpreis der Ausrüstung und die teilweise Abhängigkeit von Importen zurückzuführen ist.Aufgrund der einzigartigen Eignung vieler Industrieteile bieten viele Unternehmen maßgeschneiderte Dienstleistungen für Kunden der additiven Fertigung an. Derzeit ist der zweitgrößte Markt der 3D-Druck-Dienstleistungsmarkt mit einem Produktionswert von 6,446 Milliarden Yuan im Jahr 2020. Aufgrund des begrenzten Forschungs- und Entwicklungsniveaus von 3D-Druckmaterialien in China und des relativ niedrigen Stückpreises von 3D-Druckmaterialien ist der Umfang am geringsten und die Wachstumsrate derzeit am langsamsten. Im Jahr 2020 wird der Gesamtwert der Produktion bei 5,059 Milliarden Yuan liegen.

Chinas verarbeitende Industrie ist derzeit Übertragung "made in China" in "intelligente Fertigung in China", basierend auf den Vorteilen der 3D-Druck-Technologie in der Forschung und Entwicklung neuer Produkte und Produktion mit geringeren Kosten und verbesserte Produktionseffizienz, optimierte Qualität, chinesische Fertigungsunternehmen ist aktiv die Einführung von 3D-Druck, Verbesserung der intelligenten Ebene der Produktion, um die Nachfrage nach Transformation und Modernisierung zu erfüllen.

Die chinesische 3D-Metalldrucktechnologie steht im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit des Kapitals und zieht die meisten Investitionen für die Entwicklung der additiven Fertigung an. Bei der Metallpulverbettfusion, auch bekannt als selektives Laserschmelzen, werden Metallpulver mit Eigenschaften wie hoher Reinheit, guter Sphärizität, enger Partikelgrößenverteilung und geringem Sauerstoffgehalt verwendet. Die Dichte der mit dem 3D-Metalldrucker hergestellten Metallformteile kann fast 100 % erreichen; die mechanischen Eigenschaften wie die Zugfestigkeit sind besser als die von Gussteilen und erreichen sogar das Niveau von Schmiedeteilen.

Auf dem chinesischen AM-Markt umfassen die Metallpulver hauptsächlich Titanlegierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen, rostfreien Stahl und Aluminiumlegierungen sowie Gold, Silber und andere Edelmetallpulver, die für den Druck von Schmuck verwendet werden.

1 Additive Fertigung für die Luft- und Raumfahrt

Die 3D-Metalldrucktechnologie hat sich zu einer wichtigen Methode zur Verbesserung der Konstruktions- und Fertigungskapazitäten von Raumfahrzeugen entwickelt, die vor allem bei der Konstruktion von Gussformen, der Herstellung von Funktionsteilen und der Reparatur wichtiger Komponenten zum Einsatz kommt. In den letzten Jahren konzentrierte sich die Forschung im Bereich der 3D-Drucktechnologie im In- und Ausland aufgrund der hohen Anforderungen von Luft- und Raumfahrtkomponenten an die Materialeigenschaften (z. B. Härte, Schmelzpunkt usw.) hauptsächlich auf funktionale Metallmaterialien mit komplexen Formen (einschließlich Metalle, Legierungen und Metallmatrix-Verbundwerkstoffe). Gegenwärtig ist der Flugzeugbau der wichtigste Anwendungsbereich des 3D-Drucks. In einigen Ländern mit ausgereifterer Technologie wird der 3D-Druck inzwischen auch für Komponenten von Raketen, unbemannten Flugzeugen und Satelliten eingesetzt.

2 Additive Fertigung für Automobile

Autoteile: Mit dem 3D-Druck können komplexe Strukturteile hergestellt werden, die mit herkömmlichen Verfahren nicht realisierbar sind, z. B. Gitterstruktur, integrierte Struktur, speziell geformte Struktur mit optimierter Topologie usw. Diese komplexen Strukturen verringern nicht nur die Qualität der Teile, sondern erfüllen auch andere Funktionen. So kann beispielsweise ein bionischer Motorenzylinderkopf, der mit einer Dot-Array-Struktur gefüllt ist, mit der 3D-Drucktechnologie des selektiven Laserschmelzens hergestellt werden. Die Masse des Zylinderkopfs wurde um 66 % reduziert und die Oberfläche von 823 Quadratzentimetern auf 6.052 Quadratzentimeter vergrößert, was die Kühlleistung des Zylinderkopfs und damit die Motorleistung von Rennwagen erheblich verbessert.

3 Additive Fertigung für maßgeschneiderte medizinische Lösungen

Menschliches Gewebe besteht hauptsächlich aus selbstorganisierten Polymeren (Proteinen) und Knochenmineralien. Metalle kommen in Form von Spurenelementen vor und haben Funktionen auf molekularer Ebene. Metallische Biomaterialien sind eines der ältesten und am häufigsten verwendeten medizinischen Biomaterialien. Zu den derzeit klinisch verwendeten metallischen Biomaterialien gehören nicht abbaubare Metalle wie rostfreier Stahl, Kobalt-Chrom-Legierung (Co-Cr-Legierung), Titan (Ti) und abbaubare Metalle wie Magnesium (Mg), Eisen (Fe) und Zink (Zn). In den letzten Jahren, mit dem Fortschritt der 3D-Drucktechnologie und der Entwicklung von 3D-Druckmaterialien in China, schlugen einige Wissenschaftler vor, die 3D-Drucktechnologie zu nutzen, um die Mängel des traditionellen Herstellungsprozesses zu beheben. Zahlreiche In-vivo- und In-vitro-Experimente haben die praktische Anwendbarkeit des 3D-Drucks von Biomaterialien auf Metallbasis bestätigt, was eine noch nie dagewesene Möglichkeit zur Förderung der personalisierten Medizin darstellt. Derzeit werden 3D-gedruckte Biomaterialien auf Metallbasis hauptsächlich in der Stomatologie, der Gewebereparatur, der orthopädischen Implantation und bei kardiovaskulären Geräten eingesetzt.

In China hat sich der 3D-Druck zu einem bedeutenden Werkzeug für Prototypen, Innovation und Kreativität entwickelt. Die Realisierung personalisierter Produkte sowie die Forschung und Entwicklung neuer Produkte sind vielversprechend und spannend.