Việc cung cấp vật liệu in 3D kim loại cho khuôn có đủ không?

一, Bên cung: Công nghệ dẫn đến năng suất cao hơn và nhiều loại sản phẩm hơn.
1. Năng lực sản xuất đang tăng nhanh và các công ty lớn nhất đang chiếm lĩnh thị trường.
Năng lực sản xuất vật liệu in 3D kim loại làm khuôn đang tăng rất nhanh trên thị trường toàn cầu. Ví dụ, Jiangsu Weilari, công ty dẫn đầu doanh nghiệp ở Trung Quốc, có kế hoạch sản xuất hơn 1000 tấn bột thép khuôn vào năm 2025, chiếm 70% thị phần. Sau khi đi vào hoạt động, cơ sở giai đoạn hai được đề xuất sẽ có thể sản xuất 4000 tấn hàng hóa mỗi năm. Thông qua mô hình "thiết bị+vật liệu+dịch vụ", các công ty lớn trong nước như Bolite và Huashu High Tech đã tăng tỷ lệ thu nhập từ vật liệu tự phát triển từ 15% năm 2022 lên 32% vào năm 2024, tạo ra năng lực cung ứng quy mô lớn. Trên thị trường quốc tế, các công ty như EOS và SLM Solutions thống trị các lĩnh vực cao cấp-như hàng không vũ trụ và chăm sóc sức khỏe bằng cách xây dựng công nghệ và thương hiệu của họ, trong khi các công ty trong nước nhanh chóng gia nhập thị trường công nghiệp nhờ tiết kiệm-hiệu quả. Điều này tạo ra mô hình "độc quyền{20}}cao cấp và cạnh tranh từ cấp trung đến cấp thấp".
2. Liên tục bổ sung các loại vật liệu mới để đáp ứng các nhu cầu khác nhau
Để làm khuôn, vật liệu phải đáp ứng các tiêu chuẩn cao về độ cứng, độ dẻo dai, tính dẫn nhiệt và khả năng chống ăn mòn. Hiện tại, vật liệu in 3D kim loại làm khuôn đã tạo ra một hệ thống sản phẩm lấy thép khuôn làm trung tâm. Hệ thống này bao gồm nhiều loại vật liệu, chẳng hạn như hợp kim-nhiệt độ cao, hợp kim nhôm, hợp kim titan, v.v.
Thép khuôn: 18Ni300, H13 và các loại khác có thể tạo ra các bộ phận có mật độ dày hơn 99% và bền hơn gấp đôi so với các loại khuôn thông thường bằng cách kiểm soát độ cầu và hàm lượng oxy. Ví dụ: phương pháp kiểm soát độ ổn định hàng loạt đối với bột Weilari 18Ni300 đảm bảo rằng hiệu suất in không thay đổi quá ± 2%, đây là điều mà các khuôn mẫu chính xác cần có.
Các hợp kim có nhiệt độ-cao như GH4169 và GH3625 đã khắc phục được các vấn đề kỹ thuật như đốt cháy lanthanum và làm bay hơi mangan bằng cách thay đổi thành phần và tối ưu hóa quy trình của chúng. Điều này đã dẫn đến nguồn cung cấp ổn định các bộ phận động cơ hàng không vũ trụ.
Hợp kim nhôm: Gốm nano và quá trình anodizing đã làm cho các vật liệu mới như ZY6061 và AlSi10Mg bền hơn, giúp tăng độ dẫn nhiệt của chúng lên 30%. Chúng hoạt động tốt với những thứ nhẹ như khuôn giày và thiết bị công nghệ.
Người ta sử dụng các hợp kim titan như TC4 và TA15 rất nhiều trong các khuôn y tế và các bộ phận cấy ghép tùy chỉnh vì chúng rất chắc chắn và an toàn cho cơ thể.
3. Công nghệ mới giúp giảm chi phí nguyên vật liệu và giúp chuỗi cung ứng hiệu quả hơn.
Chi phí vật liệu cao là lý do chính khiến in 3D kim loại không được sử dụng rộng rãi hơn. Giá bột kim loại làm khuôn đã giảm rất nhiều trong vài năm qua nhờ những cải tiến trong quy trình sản xuất bột nguyên tử hóa, công nghệ thu hồi bột mới và giải phóng tính kinh tế theo quy mô. Ví dụ, Valari đã giảm giá bột thép không gỉ 316L từ 800 nhân dân tệ/kg xuống còn 400 nhân dân tệ/kg bằng cách sử dụng công nghệ "sản xuất bột phun chân không+truy xuất nguồn gốc toàn bộ quy trình". Quy trình khử hydro cũng hạ thấp nồng độ oxy từ 0,08% xuống 0,03%, giúp bột chảy tốt hơn và phân bố đều hơn. Ngoài ra, sự trưởng thành của công nghệ tái chế bột đã nâng tỷ lệ thu hồi lên 95%, giúp giảm chi phí sử dụng nguyên liệu thô hơn nữa.
2, Bên cầu: Nhiều trường hợp sử dụng hơn và quy mô thị trường lớn hơn
1. Nhu cầu sản xuất khuôn mẫu vẫn ngày càng tăng.
Công nghệ in 3D kim loại đang được sử dụng trong chế tạo khuôn không chỉ để tạo nguyên mẫu; nó cũng đang được sử dụng để tạo ra các vectơ. Thống kê cho thấy đến năm 2025, 25% vật liệu kim loại dùng làm khuôn trên toàn thế giới sẽ được in 3D. Đến năm 2030, con số này có khả năng tăng lên 40%. Lợi ích chính của nó được thể hiện ở:
Kênh làm mát linh hoạt: Bằng cách cải tiến thiết kế đường dẫn làm mát, thời gian chu kỳ ép phun giảm từ 30% đến 50%, giúp sản xuất hiệu quả hơn. Ví dụ: hệ thống sản xuất các bộ phận kết hợp của GF Treatment Solutions sử dụng công nghệ trừ và phụ gia để nhanh chóng lặp lại các khuôn đúc-áp suất-cao.
Cấu trúc nhẹ: Việc sử dụng các vật liệu như hợp kim nhôm và hợp kim titan giúp giảm trọng lượng của khuôn từ 40% đến 60%, khiến khuôn trở nên lý tưởng cho các tình huống mà trọng lượng phải được giữ ở mức tối thiểu, chẳng hạn như bộ pin xe năng lượng mới và động cơ hàng không.
Đúc tích hợp các cấu trúc phức tạp: Vượt qua giới hạn của các phương pháp xử lý tiêu chuẩn để có thể in trực tiếp các phần chèn khuôn, thanh trượt và các bộ phận khác, giảm nguy cơ xảy ra sự cố lắp ráp và hỏng hóc.
2. Nhu cầu từ các ngành khác nhau thúc đẩy việc cung cấp nguyên liệu
Vật liệu in 3D kim loại được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, y tế và các lĩnh vực khác. Điều này làm tăng nhu cầu tiềm năng:
Đến năm 2025, 15% tổng số máy bay sẽ có bộ phận kim loại được in 3D và đến năm 2030, con số đó được dự đoán sẽ tăng lên 30%. Điều này sẽ làm tăng nhu cầu về các vật liệu như hợp kim-nhiệt độ cao và hợp kim titan.
Chế tạo ô tô: Do các phương tiện sử dụng năng lượng mới ngày càng nhẹ hơn nên việc sử dụng các bộ phận kim loại in 3D ở các bộ phận quan trọng như động cơ và khung gầm đang tăng tốc. Đến năm 2030, hơn 5 triệu ô tô trên toàn thế giới được dự đoán sẽ có các bộ phận kim loại được in 3D.
Thiết bị y tế: Nhu cầu về cấy ghép tùy chỉnh, hướng dẫn phẫu thuật và các vật tư khác ngày càng tăng. Đến năm 2025, 20% thiết bị y tế trên toàn thế giới sẽ được làm bằng kim loại in 3D và đến năm 2030, con số đó được dự đoán sẽ tăng lên 35%.
3, Cân bằng cung cầu: tác động tổng hợp của công nghệ, sinh thái và chính sách
1. Sự lặp lại công nghệ giúp cung và cầu khớp chính xác.
Trí tuệ nhân tạo, Internet vạn vật và điện toán đám mây đều kết hợp với nhau để tạo ra nguồn cung cấp vật liệu in 3D kim loại thông minh và được cá nhân hóa. Ví dụ: Thư viện quy trình thông minh công nghệ cao Huashu kết hợp hơn 100.000 bộ thông số vật liệu và cho phép bạn tạo ra các giải pháp in ấn tốt nhất chỉ bằng một cú nhấp chuột. Nền tảng Platinum IoT có thể cảnh báo bạn về các sự cố của thiết bị và chẩn đoán chúng từ xa và tỷ lệ doanh thu dịch vụ đã tăng lên 30%. Ngoài ra, việc sử dụng AI tổng hợp đang thay đổi quy trình "xử lý-hậu kỳ in thiết kế" bằng cách sử dụng tối ưu hóa mô phỏng để giảm lãng phí nguyên liệu và làm cho quy trình cung cấp hiệu quả hơn.
2. Cùng nhau xây dựng hệ sinh thái cung ứng trong chuỗi công nghiệp
Đối với khuôn mẫu, cần có sẵn rất nhiều vật liệu in 3D kim loại. Điều này phụ thuộc vào sự hợp tác chặt chẽ giữa các khâu thượng nguồn và hạ nguồn của chuỗi công nghiệp. Các nhà cung cấp nguyên liệu thô thượng nguồn sử dụng công nghệ mới để tạo ra bột tốt hơn và ổn định hơn. Các nhà sản xuất thiết bị trung nguồn và nhà cung cấp dịch vụ cung cấp giải pháp "thiết bị+vật liệu+quy trình". Các công ty ứng dụng hạ nguồn sử dụng các vòng phản hồi để cải thiện hiệu suất của vật liệu. Ví dụ: Weilari đã thiết lập quan hệ đối tác lâu dài-với các trường đại học như Đại học Giao thông Thượng Hải và Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân. Họ có tổng cộng 96 bằng sáng chế được cấp phép và 14 tiêu chuẩn quốc gia, tạo nên một hệ thống đổi mới hợp tác được gọi là "ứng dụng nghiên cứu của trường đại học công nghiệp".
3. Đặt ra các tiêu chuẩn và nhận sự trợ giúp từ chính phủ để đảm bảo chất lượng của nhà cung cấp
Các chính phủ và doanh nghiệp trên khắp thế giới đang hợp tác để làm cho vật liệu in 3D kim loại được tiêu chuẩn hóa hơn. Đến năm 2030, Trung Quốc được dự đoán sẽ chịu trách nhiệm sản xuất hơn một nửa tổng số tiêu chuẩn trên toàn thế giới. Các tiêu chuẩn này sẽ bao gồm những thứ như thiết bị hoạt động tốt như thế nào, cách kiểm tra vật liệu và cách mô tả các quy trình. Luật "sản xuất xanh" ở những nơi như Liên minh Châu Âu và Hoa Kỳ cũng khuyến khích nghiên cứu và phát triển các vật liệu sử dụng ít năng lượng hơn và thải ra ít chất ô nhiễm hơn. Điều này giúp ngành hướng tới sự bền vững.