Nhu cầu thị trường về khuôn in 3D kim loại có cao không?

1. Đột phá về công nghệ: từ chế tạo nguyên mẫu đến đưa vào sản xuất hàng loạt
Lợi ích chính của khuôn in 3D kim loại là chúng có thể vượt xa giới hạn của sản xuất trừ truyền thống. Ví dụ, công nghệ nấu chảy bột bằng laser (LPBF) làm tan chảy từng lớp bột kim loại bằng cách sử dụng các đốm sáng nhỏ có đường kính chỉ vài micromet. Điều này giúp có thể tạo khuôn các hình dạng khoang phức tạp cùng một lúc. Ví dụ: chế tạo vòi phun nhiên liệu cho một loại động cơ máy bay nhất định theo cách-cũ đòi hỏi phải lắp ráp hàng chục bộ phận lại với nhau. Tuy nhiên, với in 3D, quy trình được đơn giản hóa thành một cấu trúc phức tạp duy nhất. Điều này không chỉ giúp giảm 40% trọng lượng và làm cho nó bền hơn gấp ba lần mà còn rút ngắn thời gian sản xuất từ ​​​​vài tháng xuống vài tuần. Mô hình "sản xuất theo hướng thiết kế" này đang thay đổi cách các nhà sản xuất thiết bị cao cấp cạnh tranh với nhau.

Ngành công nghiệp này đã vượt ra ngoài giới hạn của hợp kim titan và niken tiêu chuẩn để tiến tới các hợp kim có entropy cao và vật liệu chức năng gradient. Một công ty nào đó đã sản xuất bột hợp kim titan cấp độ hàng không-có ít hơn 0,1% oxy và các đặc tính cơ học đủ tốt cho các bộ phận rèn. Nó đã được sử dụng thành công để in toàn bộ khung của một loại thùng chứa nhiên liệu tên lửa nhất định. Sự tiến bộ của công nghệ in đồng bộ đa vật liệu-cho phép khuôn kết hợp các lĩnh vực hoạt động đa dạng và đáp ứng mọi nhu cầu trong các tình huống vận hành rất khắc nghiệt.

Việc đưa ra những ý tưởng mới để kiểm soát quy trình cũng khá quan trọng. Tỷ lệ chứng nhận của các mặt hàng in đã tăng từ 70% lên 80% trong giai đoạn đầu lên hơn 95% nhờ sử dụng-giám sát tại chỗ, tối ưu hóa tham số quy trình do AI- điều khiển và công nghệ mô phỏng bản sao kỹ thuật số. Một tổ chức tiêu chuẩn quốc tế đã đặt ra tiêu chuẩn để kiểm tra các bộ phận in 3D bằng kim loại. Các tiêu chuẩn này bao gồm 12 kích thước, bao gồm chất lượng cơ học và độ chính xác về kích thước. Đây là bước đầu tiên hướng tới tiêu chuẩn hóa kỹ thuật trong lĩnh vực này.

2. Kịch bản ứng dụng: Thâm nhập từ-các lĩnh vực tiên tiến vào thị trường dân sự
Hàng không vũ trụ và Quốc phòng: Đây là thị trường lớn nhất dành cho khuôn in 3D kim loại và nhu cầu về các bộ phận nhẹ, hiệu suất cao-trong ngành này không ngừng tăng lên. Đến năm 2025, thị trường toàn cầu về in 3D kim loại trong ngành hàng không vũ trụ ước tính trị giá hơn 5 tỷ USD, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 18%. Một công ty sản xuất vệ tinh nào đó sử dụng công nghệ in 3D để chế tạo các bộ phận kết cấu nhẹ, giúp tăng tỷ lệ tải trọng của vệ tinh lên 25%. Thiết kế cấu trúc liên kết cũng đã được sử dụng để cải thiện các cánh động cơ của một số máy bay chiến đấu nhất định, giúp giảm 30% trọng lượng của chúng đồng thời tăng tỷ lệ lực đẩy-trên{13}}trọng lượng.
Trong y học, việc sử dụng rộng rãi các thiết bị cấy ghép đặt riêng đã trở thành tiêu chuẩn cho doanh nghiệp. Một công ty chỉnh hình đã chế tạo một khớp háng giả bằng hợp kim titan tương thích sinh học hơn và có chất lượng cơ học tốt hơn các bộ phận rèn thông thường. Họ sản xuất hơn 100.000 sản phẩm này mỗi năm. 3Việc in ấn đang đưa y học cá nhân hóa lên một tầm cao mới. Một cơ sở y tế tạo ra các mô hình cấy ghép hộp sọ trực tiếp từ ảnh chụp CT của bệnh nhân, khiến chúng khớp hoàn hảo đến từng milimet.
Sản xuất ô tô: Khi ô tô ngày càng chạy điện và nhẹ hơn, việc sử dụng khuôn in 3D kim loại trong những thứ như hệ thống tản nhiệt và các bộ phận cấu trúc khung gầm đang phát triển nhanh chóng. Dây chuyền sản xuất in 3D của một công ty ô tô nào đó có thể tạo ra hàng chục nghìn bộ phận khung gầm nhẹ mỗi năm. Chi phí cho mỗi sản phẩm thấp hơn 40% so với các phương pháp cũ. Và một thương hiệu điện thoại di động nhất định đã nhận được tín hiệu nhẹ hơn 20% và tốt hơn 15% nhờ sử dụng công nghệ in 3D bằng hợp kim titan trong khung. Điều này cho thấy công nghệ đang bắt đầu xâm nhập vào lĩnh vực điện tử tiêu dùng.
Thiết bị cho năng lượng và công nghiệp: Nhu cầu về các bộ phận hợp kim đặc biệt có thể xử lý nhiệt độ cao và chống ăn mòn trong các ứng dụng năng lượng mới nổi như năng lượng hạt nhân và năng lượng hydro là điều khiến việc in 3D kim loại trở nên hữu ích trong những môi trường rất khắc nghiệt. Một công ty cụ thể đã tạo ra công nghệ in cho bình chịu áp của lò phản ứng hạt nhân, công nghệ này đã thay thế thành công quy trình rèn truyền thống bằng cách mô phỏng hàng triệu chu trình nhiệt để thử nghiệm.
3. Bối cảnh thị trường: Sức mạnh của Trung Quốc trong cạnh tranh toàn cầu
Từ góc độ thị trường địa lý, Bắc Mỹ chiếm 40% thị phần trên toàn thế giới nhờ tích lũy công nghệ. Mặt khác, Châu Âu giữ thị phần ổn định trong các ứng dụng công nghiệp. Khu vực Châu Á Thái Bình Dương hiện là khu vực tăng trưởng lớn nhất và Trung Quốc chiếm hơn 70% mức tăng trưởng. Thị trường in 3D kim loại của Trung Quốc sẽ trị giá khoảng 1,2 tỷ đô la Mỹ vào năm 2025. Nó đã tăng trưởng với tốc độ 22,3% mỗi năm trong 5 năm qua. Trong nhiều năm liên tiếp, số lượng thiết bị{10}công nghiệp được gửi ra nước ngoài thuộc hàng cao nhất thế giới.

Sự cạnh tranh khác biệt đã giúp các doanh nghiệp trong nước đạt được những bước tiến lớn: Platinum Technology đã sản xuất một hệ thống vật liệu hiệu suất cao-cho tất cả các loại vật liệu và thiết bị của họ đã in thành công toàn bộ cấu trúc của một loại thùng chứa nhiên liệu tên lửa nhất định. Huashu High Tech đã tạo ra công nghệ in tốc độ cực cao- bằng cách sử dụng công nghệ thiết bị mới thúc đẩy đổi mới vật liệu và quy trình theo hướng ngược lại. Beifeng Intelligence đã đạt được những tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực hợp kim nhôm đặc biệt, với tỷ lệ tái chế 95% bột titan tái chế và giảm chi phí 30%.

Các doanh nghiệp Trung Quốc đang phát triển nhanh hơn trên thị trường toàn cầu. Một doanh nghiệp cụ thể đã mở một trung tâm công nghệ ở châu Âu và một phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển chung với Airbus. Một doanh nghiệp khác tiếp cận được thị trường-cao cấp bằng cách mua một nhà cung cấp thiết bị của Đức. Việc có mức giá thấp hơn đã trở thành một lợi thế cạnh tranh lớn. Máy in 3D kim loại được sản xuất tại Trung Quốc có giá thấp hơn 40% so với máy sản xuất ở Châu Âu và Mỹ và chúng in nhanh hơn 25%.