这两大著名金属3D打印设备制造商的收购计划,3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础

当前位置: 奥门新甫京-澳门2566电子游戏娱乐官方网站 > 奥门新甫京 >

摘要:   3D打印技术亦被称为“增量制造”(Additive Manufacturing),是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料等技术的基础上集成发展起来的一项数 字化制造技术,其采用“分层制造,逐层叠加”的原理直接将设计模型转化为三维实体,由传统制造的“去除法”转变为“增长法”,使产品设计、制造的周期大大 缩短,产品开发的成本大大降低,由于具有广泛的应用市场而受到市场关注。  工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料,石化行业由于兼具3D打印供需方的角色,是推动3D打印业发展的主要支柱。    3D打印现在有市场么?     美国关于3D打印的Wohler报告显示:2013年全球3D打印产品和服务市场产值达30.7亿美元,比上年增长34.9%。在3D打印应用方面,消 费商品和电子领域仍占主导地位,航空器制造和医学应用是过去几年增长最快的应用领域。在设备拥有量上,美国占全球的38%,中国继日本和德国之后,以约 9%的份额占第4位。    3D打印为什么和石油有关?    3D打印技术的核 心技术包括打印材料和打印设备。与设备研发相比,材料的研发难度更大。3D打印不仅是一场制造革命,也是一场原材料革命(基于此,我修正了石油行业未来成 长空间有限的认知)。石油化工行业既能生产合成树脂、塑料等3D打印所需要的原材料,同时石油机械、化工装备的制造与修复也是3D打印的应用行业之一。     石化产业是3D打印材料的支柱。目前大部分已知的可用于3D打印的塑料耗材都是通过石油提炼的。3D打印所用的原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而 研发的,其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。3D打印所使用的石油化工类原材料主要包括工程塑料、光敏树脂等。    从应用来看,3D打印技术目前虽然在制造石油机械零部件方面还处于尝试阶段,但该技术在石油及石化领域的应用前景非常广阔。    随着钻井环境变得越来越差,如钻井的超深水区,3D打印对于石油工业将变得更加重要,3D打印技术可让工程师实现复杂的设计以应对极端环境所带来的种种挑战。    都有哪些材料可以用于3D打印?     工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料,常见的有ABS、PC、尼龙类材料等。近年来欧美及国内公司已研发应用了各种类型的材料:如以色列 Objet公司开发的类ABS树脂材料及名为VeroClear的清晰透明材料;3DSystems公司生产的注塑材料 VisiJetM3Black,Taulman3D的尼龙聚合物打印材料taulman645;Orbi-Tech公司的打印丝材BendLay;比利时 公司Materialise NV的新型聚氨酯材料TPU92A-1等。    国内研究3D打印材料的单位比较少,比较突出的有:北京 航空航天大学对短切玻璃纤维增强ABS复合材料进行了一系列的改性研究;北京太尔时代公司通过和国内外知名的化工产品供应商合作,推出高性能FDM成型材 料ABS04;华中科技大学研究了改性聚苯乙烯支撑材料;兰州化物所通过在3D打印树脂中加入引发剂实现引发剂集成型3D打印。    都有哪些石化公司进入了3D打印领域?     在石油化工设备及零部件制造领域:ExOne的3D打印产品2012年应用在能源石油天然气领域的收入占其总收入的13%。通用电气公司(GE)开始尝 试用3D打印技术生产燃气涡轮机的零部件金属燃油喷嘴,计划到2015年,其燃油喷嘴将全面实现3D打印生产。GE还计划利用3D打印技术来生产可将石油 抽到地面的电子潜水泵。    美国石油服务企业哈利伯顿公司也已开始利用3D打印技术生产石油钻探所需的零部件。美国BlueFire 设备公司尝试将3D打印技术用于PDC钻头的制造,该PDC钻头采用了特殊设计的喷嘴排列方式,采用3D打印技术完美地实现了这些高复杂度的设计,并大幅 提升钻头应对极端环境的能力。    中海油服油田技术研究院的科研人员使用3D打印随钻地层测试器的集成阀座,目前3D打印技术已经成功应用于该研究院的多个科研项目中。3D打印技术已成功打印出球靴等橡胶制品,但距离规模生产尚有很大距离。    在零部件维修领域:GE正使用3D打印技术为石油和天然气领域的大型企业提供零部件维修服务,如齿轮、结构件、外壳,甚至一些空气动力学叶片等,都可以用3D打印技术进行维修;     国际石化公司看到了3D打印材料市场带来的巨大商机,纷纷介入3D打印行业:杜邦公司推出商业化树脂Somos系列用于3D打印;巴斯夫开始全面介入 3D打印行业,成立了全球3D打印研发部门,目前与湖南华曙高科签订了技术合作协议,联合开发世界上最新型SLS打印设备及材料,并计划在中国建立3D打 印材料制造基地;韩国LG公司与世界第二大3D打印公司Stratasys协商供应高附加合成树脂ABS。    因此,3D打印以其制造原理的优势成为具有巨大发展潜力的制造技术,石化企业由于兼具3D打印供需方的角色,对需求理解更深刻,同时又拥有资金和多种技术储备的综合优势,应密切关注3D打印发展动向,适时进入该领域,抓住机遇,在新一轮技术革命中赢得主动。 (来自:中国石油石化研究院)

2016年9月GE官方发布了对Arcam和SLM Solutions 这两大著名金属3D打印设备制造商的收购计划,这一重磅消息瞬时令3D打印行业风起云涌。就在一切尚未尘埃落定之前,GE再次宣布放弃SLM Solutions 并转而收购另一家著名金属3D打印设备制造商Concept Laser,这一举措再次引起了人们对GE增材制造战略布局的思考与热议。

根据塑料的用途不同分为通用塑料和工程塑料。通用塑料是指产量大,价格低,应用范围广的塑料,主要包括聚烯烃,聚氯乙烯,聚苯乙烯,酚醛塑料和氨基塑料五大品种,人们日常生活中使用的许多制品都是由这些通用塑料制成。 而工程塑料是可作为工程结构材料和代替金属制造机器零部件等的塑料,例如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂、热塑性聚酯〔包括聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯2类〕、聚砜以及聚酰亚胺等。工程塑料具有优良的强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化,机械性能良好,电绝缘性优越,加工成型容易等特点,广泛应用于汽车、电器、化工、机械、仪器、仪表等工业,也应用于宇宙航行、火箭、导弹等方面。 一、工程塑料生产现状 目前,世界主要工程塑料生产商有拜尔公司、巴斯夫公司、杜邦公司、GE塑料公司、通用电气公司、东丽公司、旭化成公司、帝斯曼公司和泰科纳公司等。工程塑料产业格局为行业巨头占据市场份额的一半以上。 中国工程塑料工业虽然发展势头迅猛,生产能力也在不断提高,品种不断增加,用量也在不断增加,但一些种类尤其是中高档产品仍然满足不了市场需求,需要进口原料,且废旧塑料的回收利用不足,因此迫切需要研制出性能优良的改性工程塑料。 1.聚酰胺 聚酰胺俗称尼龙,PA具有良好的机械性能、耐热性、耐磨损性、耐化学性、阻燃性和自润滑性,容易加工、摩擦系数低,特别适宜于玻璃纤维和其他材料填充增强改性等。由于其具有优异的性能,因此在世界各国,PA的生产能力与产量都占工程塑料的第一位。广泛应用于汽车、电子电器、包装、机械、日用消费品等众多领域。 目前,国内外工业化生产的聚酰胺仍以尼龙66和尼龙6为主,PA66和PA6约占聚酰胺总产量的98%,PA生产与消费主要集中在西方发达国家与地区,主要生产厂家有,杜邦公司,生产能力50万t/a;巴斯夫公司25.5万t/a;罗地亚公司,21万t/a;GE/霍尼维尔公司,20万t/a;AlliedSignal公司,15万t/a;陶氏化学公司,13万t/a;UBE公司,8万t/a;DSM公司,7.5万t/a;拜耳公司,6.5万t/a等,另外日本东丽公司、旭化成公司都是PA生产的大宗等。 目前PA工业生产呈现出以下几大特点,一是工程塑料与许多石油化工产品,全球范围不断进行兼并、重组,向集中化、规模化、专业化、高技术含量化方向发展;二是尽管近年来全球市场对PA的需求增加速度放缓,但是许多主要生产商仍在追加投资,以占领更多的市场,尤其是快速发展的亚洲市场;三是PA的生产主要集中在杜邦、巴斯夫、GE塑料、罗地亚、陶氏化学等几家大公司,这几大公司生产能力占据全球总生产能力的近70%,这些公司将主宰和左右世界PA工业的命运与发展前途。 我国生产的聚酰胺中,PA6约占60%,PA66约占40%。中国聚酰胺工程塑料生产商除了朗盛、巴斯夫、帝斯曼等外资在华企业外,还有中平能化集团,其产能为12.5万t/a,位居亚洲前列。目前,国内尼龙树脂整体聚合能力为140万t/a,但真正用于工程塑料的专用尼龙树脂每年不超过15万t,缺口明显,预计到“十二五”末期自给量率能够提高到70%。 2.聚碳酸酯 聚碳酸酯是近年来增长最快的通用工程塑料。聚碳酸酯树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料,具有突出的抗冲击能力,耐蠕变和尺寸稳定性好,耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良,是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品,也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、航空航天、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域。 目前世界聚碳酸酯工业发展呈现两大特点,一是生产更趋集中和垄断,德国拜耳公司、美国GE化学公司、道化学公司及日本帝人公司的生产能力占世界总生产能力的80%左右,这几大公司控制着世界聚碳酸酯的生产与市场,主宰着世界聚碳酸酯的命运。二是亚洲发展迅速,近年来随着亚洲经济逐步恢复,中国、印度经济的持续稳定发展,对工程塑料的需求越来越强劲,世界着名聚碳酸酯生产商纷纷来亚洲投资建厂。2012年我国聚碳酸酯消费量在120万t左右,年均消费增幅超过30%,预计未来几年消费增长会在15%左右。但从行业整体发展来看,中国聚碳酸酯生产发展缓慢,2005-2012年净进口量占需求的比例在75%以上,而且国内生产商也主要是外资在华企业,其中日本帝人和德国拜耳2家企业的总产能占比达到95%。我国PC最大消费用户是电子电气工业,如电器仪表屏、计算机和办公设备的配件等。随着我国城市建设的发展,促使聚碳酸酯中空阳光板、隔音屏障、天棚的需求迅速增长。此外,光盘已成为国内聚碳酸酯需求增长最快的领域,年均增长率超过40%。 3.聚苯醚 聚苯醚是世界五大通用工程塑料之一。它具有优异的物理与力学、耐热、绝缘等性能,但由于PPO流动性较差,通常与其它塑料共混改性形成工程塑料合金使用,是目前工程塑料领域最典型与用量最大的工程塑料合金。MPPO具有优良的综合性能和成型加工性能,因而在电子电气及家用电器、办公自动化机械、汽车等输送机械、建材、航空及军事等领域具有广泛的用途,成为开发国家的核心材料之一。与其它四种通用工程塑料相比,中国PPO及MPPO与世界开发国家的技术水平与产业化差距最大。 PPO工程塑料的市场一般以单体、PPO树脂与MPPO三种型态出现,通常由MPPO最常出现。在五大通用工程塑料中,MPPO工程塑料规模与产量比PBT略低,居第5位。近年来,随着经济的复苏及MPPO新市场机会的出现,特别是电子信息用壳体材料及高性能印制电路板用交联PP合金的强劲市场需求,导致世界三大PPO生产公司(GE、日本三菱瓦斯化学、旭化成)纷纷扩大其生产规模,从规模、产量与市场来看,GE公司一直占主导地位,约占全世界的80%。 PPO及MPPO工程塑料在国外虽已进入成熟而稳定的发展阶段,但今后几年内,全球MPPO的需求量将仍然会以7%~10%的年平均增加速度发展。未来十年,中国MPPO将进入市场需求高速增加阶段,企业将会获得重大发展机遇。首先,中国稳定的政治与良好的投资环境将进一步吸引开发国家与地区电子电气等零件制造向中国大陆继续大量转移与采购,国内家用与商用电器规模的扩大,以及电子信息终端产品的快速增长,必将带动MPPO新材料的大量消费。其次,随着中国汽车工业的发展,必将全面启动MPPO新材料的应用市场;此外在其它机械、纺织、建材、国防军事等领域也将有较大的增长空间。预计MPPO将以20%以上的速度继续增长,到2015年将达到12万吨,从而达到开发国家目前的消费水平。 4.热塑性聚酯 聚对苯二甲酸二丁酯(Polybutyleneterephathalate简称PBT),系以对苯二甲酸二甲酯与1,4-丁二醇(1,4-Butanediol)聚合而成的一种结晶性热可塑性工程塑料。由于PBT树脂的—CH2—链增长,使得分子链易于挠曲,所以玻璃转移温度比PET低,而结晶速度增快。 由于PBT具有耐热性、耐候性、耐药品性、电气特性佳、吸水性小、光泽良好,广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家用品等,而PBT产品又与PPE、PC、POM、PA等共称为五大泛用工程塑料。 PBT作为一种综合性能优良的新型工程塑料,目前全球共有40多家生产企业,由于其具有综合性能优良,原料来源丰富,设备投资少,生产工艺成熟,能耗低等有点,近20年来总的生产增长率一直保持较高的水平,中国已经成为全球需求量最大的国家。这主要是受中国电子电气行业和汽车行业的蓬勃发展。 全球主要的PBT生产企业主要集中在美国、西欧、日本和韩国,代表性企业有:沙伯基础塑料、杜邦化学、Ticona、台湾长春塑料、德国巴斯夫、德固赛、荷兰帝斯曼和日本东丽等。另外改性PBT生产供应商还包括日本的宝理、三菱、东丽和德国拜耳等。2012年中国PBT表观消费量为35万吨。需求量在逐年上升。我国于20世纪80年代初开始生产PBT树脂,这是所开发的5大工程塑料中最成功的一个,但国产PBT只满足中低档产品需求,在实际应用中,进口树脂和进口粒料占了很大比例。我国PBT消费量约以每年10%的速度增长,预计到2015年消费总量将达到54万t,平均年增长率将达到12.1%。国内生产PBT的企业主要有,仪化集团公司工程塑料厂投产于1997年9月,是国内第一家采用吉玛技术连续生产PBT的厂家,产能为2万吨高、中、低粘度的PBT树脂及1200吨四氢呋喃。南通星辰合成材料有限公司为星新材料控股69%的子公司,其产能结构为1.5万吨/年PTA直接酯化法和0.6万吨DMT酯交换法。江阴和时利工程塑胶科技发展有限公司PBT装置投产于2007年9月,公司是江阴化工机械有限公司和新西兰人共同投资兴建的一家中外合资公司,主要从事工程塑料的研究,开发,制造和加工。一期工程设计产能为2万吨/年。长春化工有限公司为台湾知名的PBT生产企业长春化工全资子公司,生产基地位于江苏常熟经济开发区沿江工业园内,产能为年产6万吨的PBT树脂,投产于2007年8月。公司在国内有独立的配混改性塑料工厂。另外在台湾也有几家知名企业,如台湾新光合纤、长春人造树脂、南亚塑料,新疆伅河等公司。 随着汽车电器产业的快速发展,PBT的应用会有一个较大幅度的增长,预计今后几年的消费增长率为18%。 市场主流使用PBT改性技术是合金技术,如PBT/ABS合金,可用于汽车内饰件、家用电器外壳等;PBT/PET合金,用于汽车方向盘连接件,电器接插件等,PBT/聚丁二烯合金,用于汽车保险杠等,PBT/SMA合金,用于汽车底部,盖,内部装饰件等。另外还有PBT/PPO弹性体、PBT/EPDM合金等。 目前汽车内饰件已基本实现塑料化,“以塑代钢”的汽车发展正在带动着改性PBT塑料在汽车应用中向着更广阔的领域不断开拓创新。在汽车制造领域,PBT与增强PA、PC、POM在汽车制造业中的竞争十分激烈,PA易吸水,PC的耐热性耐药性不及PBT;在汽车用途接管方面,由于PBT的抗吸水性优于PA,将会逐渐取代PA。在相对湿度较高、十分潮湿的情况下,由于潮湿易引起塑性降低,电器节点处容易引起腐蚀,常可使用改性PBT。在80℃、90%相对湿度下,PBT仍能正常使用,并且效果很好。 PBT/PC合金,在高级轿车中应用最为广泛;它的耐热性好,耐应力开裂,具有优良的耐磨,耐化学腐蚀性,低温冲击强度高,易加工和涂饰性好,主要应用于高档轿车保险杠,车底板,面板和摩托车护板等。 另外,PBT还用于生产保险杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、火花塞端子板、供油系统零件、仪表盘、汽车点火器、加速器及离合器踏板等部件。以及刹车系统组件,轴承等。改性PBT用于制作电子电器,如灯头,插头,开关及空调,冰箱,电脑,烫斗等电子电器配件领域。该领域为当前PBT改性塑料主流应用领域,但市场需求已经很成熟。增长空间相对较小。 5.聚甲醛 聚甲醛又名聚氧化次甲基,英文名polyoxymethylene。分子结构规整和结晶性使其物理机械性能十分优异,有金属塑料之称。POM为乳白色不透明结晶性线性热塑性树脂,具有良好的综合性能和着色性,具有较高的弹性模量,很高的刚性和硬度,比强度和比刚性接近于金属;拉伸强度,弯曲强度,耐蠕变性和耐疲劳性优异,耐反复冲击,去载回复性优;摩擦系数小,耐磨耗,尺寸稳定性好,表面光泽好,有较高的粘弹性,电绝缘性优,且不受温度影响;耐绝缘性好且不受湿度影响;耐化学药品性优:除了强酸、酚类和有机卤化物外,对其他化学品稳定,耐油;机械性能受温度影响小,具有较高的热变形温度。缺点是阻燃性较差,遇火徐徐燃烧,氧指数小,即使添加阻燃剂也得不到满意的要求,另外耐候性不理想,室外应用要添加稳定剂。POM强度高,质轻,常用来代替铜、锌、锡、铅等有色金属,广泛用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器和建材等部门。 近年来,中国聚甲醛消费量一直保持着2位数的增长率。2012年中国聚甲醛需求约43万t,同比增长15.8%。但国内聚甲醛产能仍然不能满足全部需求,仍需大量进口。目前国内的聚甲醛产能中,内资企业占到了72%,主要集中在云天化集团、蓝星集团、河南煤化集团、中海石油天野化工股份有限公司、宝泰菱工程塑料有限公司、开封龙宇化工有限公司及杜邦-旭化成聚甲醛有限公司等公司。 6.ABS树脂 ABS树脂是一种共混物,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名Acrylonitrile-butadiene-styrene,这三者的一般比例为20:30:50。只要改变其三者的比例、聚合方法、颗粒的尺寸,便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种,如增加丁二烯的组份,则其冲击强度会得到提高,但是硬度和流动性就会降低,强度和耐热性亦变差。 ABS是一种综合性能十分良好的树脂,无毒,微黄色,在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度,热变形温度比PA、PVC高,尺寸稳定性好,收缩率在0.4%-0.8%范围内,若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4%,而且绝少出现塑化后收缩。ABS具有良好的成型加工性,制品表面光洁度高,且具有良好的涂装性和染色性,可电镀成多种色泽。 ABS尚具有良好的配混性,可与多种树脂配混成合金,如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等,使之具有新的性能和新的应用领域,ABS若与PMMA掺混可制成透明ABS,透光率可达80%。 ABS虽未列入五大通用工程塑料(因其HDT=80℃左右,未大于100℃),但是它的使用量远远超过五大类通用工程塑料中任何一种。ABS综合性能优于一般通用塑料,所以一般把ABS称作亚工程塑料。2012年全球ABS需求量达到了1000万吨,中国市场需求量最大,在320万吨,欧、美各占200万吨,日本35万吨,其他地区245万吨。由于ABS具有综合的良好性能以及良好的成型加工性,所以在广泛的应用领域中都有它的足迹,如汽车工业/家电产品等。 7.其他特种工程塑料 特种工程塑料也叫高性能工程塑料是指综合性能更高,长期使用温度在150℃以上的工程塑料,主要用于高科技、军事和宇航、航空等工业。 特种工程塑料主要包括聚苯硫醚,聚砜,聚芳酯,液晶聚合物,聚醚醚酮,含氟聚合物等,特种工程塑料种类多,性能优异价格昂贵。 目前特种工程塑料全世界用量在40万吨/年左右,如聚苯硫醚10万吨,聚砜6万吨,聚醚醚酮1万吨,聚酰亚胺8万吨,液晶树脂6万吨,其他9万吨。 二、工程塑料改性的现状 工程塑料上游原材料聚合物单体的合成原料来源于石化行业,包括石油、焦炭、天然气等,因此工程塑料行业对能源及石化原材料依赖度很高,这也就意味着油价上涨和原材料价格上涨等因素会对其下游的工程塑料行业产生很大的影响。 当前,我国石化行业同样面临产能总和位居世界前列但企业平均规模却远低于世界先进水平的问题。短期来看,石化产业的激烈竞争有利于下游工程塑料降低成本。但长远来看,石化产业将来必然面临产业结构重组,产业集中将使得石化产业整体竞争力和要价能力同步增长,进而对下游产业形成成本压力。因此,在短期内实施一体化战略可能会成为一些工程塑料生产企业的选择,即加快上游产业的拓展、满足下游产业对工程塑料行业领域的技术要求、加快产业结构调整、提高竞争力相结合。 在产业链下游,工程塑料应用领域广泛,如汽车制造、机械设备生产、电子电器行业、化工设备生产、普通消费品等。工程塑料在汽车零部件领域的应用增长明显,随着新能源汽车产业成为我国重点产业之一,节能与环保成为汽车工业的2大课题,汽车塑料化的进程得以加速,将促使汽车在轻量化、安全性和制造成本等方面获得更多突破。工程塑料尽管性能优异,但由于成本和性能的限制,仍可能被特殊钢、新型合金甚至碳纤维复合材料等取代。就目前来看,在一些要求轻量化、工作温度特殊、要求自润滑性高的领域,工程塑料很难被取代。限于成本,碳纤维复合材料要达到大规模应用的程度还需要时间。因此,工程塑料目前仍然是取代特殊钢和传统合金等结构材料的最佳选择。 工程塑料行业属高附加值行业,行业吸引力高,并且目前工程塑料行业集中度较低,一些产业已经比较成熟,技术上的限制也不是很多,因此比较利于行业进入。中国行业研究院预计在短期内就将有一批企业进入该产业,其中,国内有实力的大型石化企业可能成为进入该产业的重要力量甚至主导力量;国际化工巨头也将在我国大规模布局,依托自身强大的研发实力和先进工艺取得竞争优势。上述2股力量对现有工程塑料企业的冲击将是巨大。同时,预计国家也将对工程塑料行业进行规范和整合,通过兼并整合,未来的工程塑料市场可能演变为大型国有石化企业和国外巨头分庭抗礼的局面,一些有实力的民营企业通过把握自身优势和市场准确定位也能占有稳定的市场份额。三、工程塑料改性的发展趋势 近10年来,中国改性塑料行业随着国民经济的稳定健康发展而实现了跨越式发展,连续十年经济技术指标稳步大幅递增,全行业不断发展壮大,已成为中国国民经济持续繁荣的重要产业之一。中国改性塑料行业技术创新能力得到进一步增强,企业技术研发中心数量不断增多,已构建成若干个区域性高新技术产业群。产业结构、企业结构和产品结构不断调整,产业集约度逐步升级,改性塑料行业的整体优势得到进一步提升和加强,与国际上发达国家的差距正在逐渐缩小,某些方面已达到世界先进水平。 在加工设备、改性技术不断发展成熟的今天,我国改性塑料工业体系也得到了逐步的完善。我国改性塑料产业发展呈现六大显著特点。 一是通用塑料工程化。尽管工程塑料新品种不断增加,应用领域也在不断拓展,并且由于生产装置的扩大,使得成本逐渐降低,但目前工程塑料的市场价格仍然远远高于通用塑料的价格,在产量上也远低于通用塑料。随着改性设备的发展、改性技术的进步,通用塑料通过改性提升了强度,耐热性等性能指标,具备了某些工程塑料的特性,但价格却具有显著的优势,因此能够抢占部分传统工程塑料的应用市场。 二是工程塑料高性能化。随着国内汽车、电气、电子、通讯和机械工业的蓬勃发展,对现有的工程塑料提出了更高的性能要求,如要求耐高温、耐黄变,用做芯片托盘的塑料要求耐挠曲、抗静电,用做电子接插件的塑料要求高阻燃、高耐热、高流动,用做机械齿轮的塑料要求耐磨、高刚性、高尺寸稳定性等。 三是特种工程塑料低成本化。在150℃以上条件下能长期使用的塑料称为特种工程塑料。像聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚砜等特种工程塑料,由于具有电性能好、耐高温和尺寸稳定等特性,有的还具有很好的阻燃性、耐放射性、耐化学性和机械性能,因此在电子电器、汽车、仪表、家电、航空、涂料行业、石油化工以及火箭、宇航等尖端科技领域具有越来越重要的应用。但特种工程塑料的市场价格往往是普通工程塑料价格的好几倍,在军工产品上尚能接受,用于民用产品,则需要既保持其高性能,又要有相对较低的价格。 四是纳米复合材料技术给改性塑料带来新机遇。纳米技术是20世纪90年代发展起来的新技术,利用纳米技术改性后的塑料具有很多独特性能。 五是改性塑料的环保意识越加凸显。随着全球环保意识的日益加强,人们对塑料制品的阻燃要求越来越高,无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂已成为人们追求的目标。六是开发新型高效助剂成为改性塑料的重要发展方向。改性塑料涉及的助剂除了塑料加工常用的助剂如热稳定剂、抗氧剂、紫外吸收剂、成核剂、抗静电剂、分散剂和阻燃剂等外,增韧剂、阻燃增效剂、合金相容剂等对改性塑料也是非常关键的。通常一些助剂的种类和质量对改性塑料的某些性能和成本起着决定性作用。高效助剂是通用塑料工程化、通用工程塑料高性能化和特种工程塑料低成本化的重要手段。 四、中国改性塑料行业的市场状况 目前国内改性塑料市场容量约占塑料树脂消费总量的10%,预计在未来的5~10年内,市场总需求量仍将保持10%以上的年增长率,2013年达到1000万吨,三大通用改性塑料PP、PS、ABS和五大通用改性工程塑料的总产值将超过800亿元。“以塑代钢”、“以塑代木”正在成为人类社会生产和消费的一种趋势。而我国的塑钢比(塑料消费量:钢铁消费量,体积比)只有30:70,还远远低于发达国家和世界平均水平(美国70:30,德国63:37,世界平均50:50)。 我国改性塑料行业的分布具有明显的地域性,其主要生产地区基本上都集中在我国东南沿海地区。广东、浙江、江苏、山东产量位居全国前列,四省改性塑料产量约占全国改性塑料产量总量的80%,广东省改性塑料产量约占全国改性塑料产量总量的40%以上,在市场环境、科技力量、物流条件、政府支持等方面较其它省份有更大的优势。 改性塑料应用领域非常广泛,其中用量最大的是在家用电器行业,约占37%;其次是汽车行业约占15%;电子电气行业约占8%,办公设备行业约占7%,电动工具约占3%,其它行业总共约占30%。从细分市场的利润率来讲,电线电缆行业的特种电线电缆专用料和低烟无卤阻燃材料的利润率最高,毛利率可达100~300%;节能灯具专用料、出口家用电器专用料和电子电气专用料的利润率居中,毛利率大概在10~30%;玩具专用料、电动工具专用料、汽车专用料和办公设备专用料毛利率相对偏低,大约在10%左右。 五、结语 我国工程塑料领域面临的主要问题是产能过度集中于低端产品,而高端产品的产能受制于技术等因素而导致对进口的依赖严重,未来整个行业将不可避免地向行业整合的方向发展。在中国随着塑料工业的发展,对工程塑料的要求也会越来越高,迫切要求工程塑料的高性能化与国产化的技术要求,从而使得工程塑料的合成和加工改性变得尤为重要。

图片 1

3D打印,又称作增材制造,是快速成型技术的一种,被誉为第三次工业革命的核心技术。材料是3D打印的物质基础,也是当前制约3D打印发展的瓶颈。 3D打印,是根据所设计的3D模型,通过3D打印设备逐层增加材料来制造 ...3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术,是快速成型技术的一种,被誉为第三次工业革命的核心技术。

GE作为一家制造业巨头,早在宣布这些收购计划之前就已在增材制造领域经营多年。我们知道,GE最著名的金属3D打印应用案例几乎都是在航空航天行业,例如LEAP发动机中的3D打印燃油喷嘴。然而GE的所做的工作仅仅是购买3D打印设备生产某个复杂的航空零部件吗?是否还有意义更深远的布局?本期,小编就将多年来GE在增材制造领域所做的工作分享给大家。 应用、建立增材制造中心和收购铺开GE的增材制造版图 在航空零部件生产中的应用 增材制造技术应用在GE航空航天业务中的主要优势体现在生产轻量化零部件,以及通过产品设计优化和免组装的整体式制造来提升航空零部件的性能。 3D打印的T25传感器壳体 2015年2月GE的T25传感器壳体得到了美国联邦航空局的认证,这是GE航空首个3D打印的金属零部件。2015年4月T25传感器壳体首次用在飞机发动机中,目前已被安装在超过400个GE90-94B发动机中。该零部件处于飞机发动机高压压缩机的入口处,T25 传感器负责为发动机控制系统提供压力和温度的测量数据。 3D打印技术使得GE的工程师对传感器外壳的几何形状进行优化设计和生产,使外壳能够更好地保护传感器上的电子不受具有潜在破坏性的气流和结冰的影响。GE 航空GE90/GE9X项目的负责人曾表示,通常使用铸造等传统制造方式研发这样一个零部件需要几年的时间,而3D打印技术的使用让产品开发周期缩短了一年的时间。 LEAP 发动机喷油嘴 2010年空客将GE生产的LEAP-1A发动机作为A320neo飞机的选配,LEAP发动机中带有3D打印的燃油喷嘴。2015年5月19日,A320neo飞机首飞成功。装有LEAP 发动机的A320neo 获得欧洲航空安全局的认证和美国联航空管理局(FAA)的认证。 带有3D打印燃油喷嘴的LEAP发动机目前已经获得了超过11,000个订单,每个需要19个3D打印的喷嘴,GE为了满足加工需求在Auburn, Alabama开设专门的增材制造工厂,预计到2020年将生产10万个喷油嘴。增材制造已成为GE航空的长期战略。 GE增材制造的负责人Greg Morris 曾对3D打印的燃油喷嘴评价到,GE为开发这款3D打印喷嘴花费了数年精力,它们是应用在发动机燃烧室中的关键零部件,该零部件的成功为GE通过增材制造技术开发更多先进的零部件提供了丰富经验。 超越航空航天的应用 虽然航空航天行业是增材制造技术应用的主战场,但是增材制造技术在其他工业领域也同样能够发挥出其商业价值,这其中包括GE所经营的业务领域,例如石油和天然气业务。 2013年GE石油天然气部门在意大利佛罗伦萨工厂开设了增材制造实验室,在实验室中安装了粉末床金属3D打印和设备,用于制造叶轮机零部件和先进合金零部件。 2016年5月,GE在其位于意大利Talamona 的石油天然气工厂开设了一条增材制造零部件生产线。 该生产线的主要任务是通过以激光为基础的增材制造技术制造燃气轮机燃烧室。 GE 石油天然气部门表示,最初增材制造技术是只是为NovaLT16 燃气轮机的产品进行快速原型制造,在快速原型取得成功之后,GE 决定将该技术应用在正式的生产中,通过3D打印技术来实现优化设计的产品,并缩短零部件生产周期,提升零部件性能。 打造增材技术先进中心 2016年4月GE在美国匹兹堡附近建立了增材制造先进中心,主要作用是在GE公司内部全面推进增材制造技术的应用,CATA的前期投资金额达3千9百万美元。 CATA的理念与GE在之前投资2亿美元建立的精彩工厂的理念类似,工厂的设备和电脑相互沟通交流,共享信息,为保证质量和预防设备故障采取措施。工厂的生产线通过数字化的方式与供应商、服务商、物流系统相连接,从而优化生产。 CATA将同时服务于GE的航空、交通、电力、石油和天然气业务。 对增材制造企业的收购 2012年11月GE收购MORRIS Technologies 以及其兄弟公司Rapid Quality Manufacturing,通过这次收购GE 给市场上传达了进军增材制造市场的雄心。 Morris Technologies和RQM是GE 航空、GE能源系统和GE全球研发中心的供应商,早期商业化的应用包括生产美军军用无人机中的轻量化零部件以及一些医疗3D打印产品,除此之外,Morris是GE著名的LEAP飞机引擎3D打印燃油喷嘴的合同制造商。 2013年8月GE完成了对航空航天业务服务商Avio S.p.A的收购, 该公司是意大利领先的民用与军用航空零部件和系统的供应商。收购价格为43亿美元,不包括Avio公司的太空业务单元。Avio的航空业务之后更名为Avio Aero,成为GE航空业务体系中的一员。 本次收购增强了GE 在机械传动系统、低压涡轮机、燃烧技术和自动化系统方面的实力。Avio Aero 是通过EMB 和粉末床金属3D打印技术制造航空零部件的领导者,尤其在3D的打印涡轮叶片方面积累大量经验,2015年12月Avio Aero一次性购买了10台Arcam 的EBM 3D打印设备,用于涡轮叶片的生产。此外,Avio Aero公司还研发适合增材制造的粉末材料。 小编认为,我们不难看到对这些公司的收购是GE 增强增材制造能力的一条捷径。而近期GE对Arcam 和Concept Laser 的收购计划,不仅是对GE增材制造能力的补充,还将为GE成为全球制造业的增材制造设备与材料的供应商奠定基础。 关键词:GE

现在3D打印市场已经完全改观。最近几年,一方面,消费者对3D打印的关注度已经下降;但另一方面,该技术在重型行业的应用广度和深度都在快速加强。根据全球3D打印行业风险投资数量的变化,同样可以发现这一趋势。据CB Insights统计,2013-2017年间,3D打印投资数量迅猛增长。但从细分领域来看,在近两年则出现了完全相反的趋势:

与传统制造技术相比,3D打印不必事先制造模具,不必在制造过程中去除大量的材料,也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品,因此,在生产上可以实现结构优化、节约材料和节省能源。3D打印技术适合于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造、模具的设计与制造等,也适合于难加工材料的制造、外形设计检查、装配检验和快速反求工程等。因此,3D打印产业受到了国内外越来越广泛的关注,将成为下一个具有广阔发展前景的朝阳产业。

一方面,工业级3D打印投资数量一直保持增长;但与此同时,其他领域,包括消费级3D打印领域的投资数量自2016年以来开始明显下滑。由数据可见,3D打印的投资重心正在向工业级、企业级应用转移。

目前,3D打印已应用于产品原型、模具制造、艺术创意产品、珠宝制作等领域,可替代这些领域所依赖的传统精细加工工艺[。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外,在生物工程与医学、建筑、服装等领域,3D打印技术的引入也为其开拓了更广阔的发展空间。 3D打印技术的快速发展使其成为近几年国内外快速成形技术研究的重点。目前,美国、欧洲和日本都站在21世纪制造业竞争的战略高度,对快速成形技术投入了大量的研究,使3D打印技术得到了迅速发展。在国防领域,欧美发达国家非常重视3D打印技术的应用,并投入巨资研制增材制造金属零部件,特别是大力推动增材制造技术在钛合金等高价值材料零部件制造上的应用]。 材料是3D打印的物质基础,也是当前制约3D打印发展的瓶颈,这里简要介绍当前3D打印材料的发展现状及存在的问题。

据Gartner预测,到2020年,全球3D打印市场规模将达到177亿美元。可以预见,随着技术的进一步成熟,以及行业应用的逐步拓展,3D打印将彻底改变航空、医疗、能源等多个行业的思维方式与生产方式。

一、3D打印材料

近日,通用电气在纽约举办的首届“3D产业”展会上,该公司及其合作伙伴,甚至一些竞争对手都向全世界展示了3D打印是如何颠覆供应链,并迫使他们重新培训工程师,去重新思考在不受常规制造工艺限制的条件下如何促进生产。

3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础,在某种程度上,材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的,与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别,其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。通常,根据打印设备的类型及操作条件的不同,所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1~100m不等,而为了使粉末保持良好的流动性,一般要求粉末要具有高球形度。

GE的首席执行官John Flannery表示:“这并不是在做同样的事情。这是重新思考创造更高质量产品的整个过程。”

1.工程塑料

GE、波音、庞巴迪、Launcher、史赛克、阿迪达斯、通用和宝马公司都展示了如何使用3D打印技术来打印飞机、汽车和太空飞船等高度专业化的零部件,以及关节替代品、假牙、自行车等产品。

工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料,常见的有acrylonitrile butadiene styrene类材料、 polycarbonate类材料、尼龙类材料等。

上一篇:钩头悬挂式吊秤影响吊车起升货物的高度,  聚氯乙烯泡沫塑料分为硬质和软质两种 下一篇:没有了