حجم سوق البطاريات المطبوعة ثلاثية الأبعاد، وحصتها، وتحليل الصناعة، من خلال العمليات المعمارية (خيوط PLA القائمة على الجرافين، وأنودات ليثيوم أيون القائمة على الجرافين، ومكثفات الجرافين الفائقة ذات الحالة الصلبة، والأقطاب الكهربائية القائمة على البلاتين، وغيرها)، بواسطة المستخدم النهائي (الطاقة) أجهزة التخزين، والإلكترونيات، وغيرها)، حسب التطبيق (الأجهزة القابلة للارتداء، والهواتف الذكية، وغيرها) والتنبؤات الإقليمية، 2024-2032

يمكن تعريف البطارية المطبوعة ثلاثية الأبعاد بأنها بطارية يتم تصنيعها باستخدام هياكل معدنية مطبوعة لتطبيقات مثل المكثفات الفائقة وأجهزة الموائع الدقيقة. على مر السنين، كان هناك تقدم نحو تصميم وتصنيع الهياكل المعقدة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. يمكن أن توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد منصة مفيدة لإنشاء مكونات ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة لمجموعة واسعة من التطبيقات. الطباعة ثلاثية الأبعادلقد وجدت التكنولوجيا على نطاق واسع التطبيقات في تصنيع الأقطاب الكهربائية لأنظمة تخزين الطاقة المختلفة مثل Li-ion البطاريات.توفر تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد منصة فريدة من نوعها للنماذج الأولية السريعة للعديد من التطبيقات نظرًا لقدرتها على إنتاج منصات مطبوعة ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة. على سبيل المثال، تمت طباعة خيوط حمض البوليلاكتيك (الجرافين/PLA) القائمة على الجرافين بتقنية ثلاثية الأبعاد لتصنيع مجموعة واسعة من تكوينات أقطاب القرص ثلاثية الأبعاد (3DE) باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد التقليدية RepRap FDM (قولبة الترسيب المنصهرة)، والتي لا تتطلب أي مزيد من التعديل/خطوة المعالجة خارج الموقع.

استنادًا إلى العملية المعمارية، يتم تقسيم السوق إلى خيوط PLA القائمة على الجرافين، وأنودات Li-ion القائمة على الجرافين، ومكثفات الجرافين الفائقة ذات الحالة الصلبة، والأقطاب الكهربائية القائمة على البلاتين، وغيرها. تتصدر خيوط PLA القائمة على الجرافين السوق حيث يتم استخدامها بشكل رئيسي في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. إنها مواد مركبة نانوية عندما تكون مملوءة بالجرافين يمكن أن تكون موصلة وأكثر متانة من الخيوط غير المتخصصة.

استنادًا إلى المستخدم النهائي، يتم تقسيم السوق إلى أجهزة تخزين الطاقة والإلكترونيات وغيرها. تسيطر أجهزة تخزين الطاقة على السوق حيث يتم تخزين الطاقة بشكل رئيسي في شكل بطاريات ومكثفات، والتي يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمركبات الكهربائية. كما أن تخزين الطاقة في أجهزة مثل البطاريات يقلل من التأثيرات البيئية مثل تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة.

بناءً على التطبيق، يتم تقسيم السوق إلى أجهزة قابلة للارتداء، وهواتف ذكية، وغيرها. تتصدر الأجهزة القابلة للارتداء السوق لأنها تستخدم بشكل رئيسي في الساعات الذكية وأيضًا في بنوك الطاقة القابلة للارتداء للهواتف تليها الهواتف الذكية.

المحرك الرئيسي لهذا السوق هو الطلب المتزايد على البطاريات القوية لتخزين الطاقة. مطلوب تخزين الطاقة الأطول في الأجهزة الإلكترونية المحمولة لتشغيل الهاتف المحمول لفترة أطول. تم تصنيع بطاريات Li-ion باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وهي متوفرة بأشكال وأحجام مختلفة. العوامل الأخرى التي تدفع السوق هي النمو في صناعة الإلكترونيات، مما يعزز الحاجة إلى البطاريات، ويزيد من ظهور إنترنت الأشياء (IoT)، وزيادة استخدام مصادر الطاقة المتجددة لتلبية الحاجة إلى تخزين الطاقة.

إن القيود الرئيسية للسوق هي بوليمر حمض البوليلاكتيك (PLA) المستخدم في البطارية المطبوعة وهو غير أيوني بطبيعته لأنه لا يقاوم درجات الحرارة العالية. كما أن عملية ما بعد المعالجة، مثل الميكنة والطلاء ولصق PLA، أكثر تعقيدًا. إن التكلفة العالية للمعدات اللازمة لنقل الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى نطاق صناعي تقيد سوق البطاريات المطبوعة ثلاثية الأبعاد.  كما أن الافتقار إلى هيئات المعايير الدولية التي تنظم الشركات المصنعة يعيق سوق البطاريات المطبوعة ثلاثية الأبعاد

اللاعبين الرئيسيين المغطاة:

بعض الشركات الكبرى في سوق البطاريات المطبوعة ثلاثية الأبعاد هي Tec.Fit، وEnicon Energy and Infrastructure Co.، وShenzhen ECOREPRAP Technology Co., Ltd، وPawsthetics، وConmatiX Engineering Solutions GmbH، وFilament & meer، وKeraCel، وNeware Technology Limited، وStratasys. وMaterialise وAmerican Elements وelement14 Electronics وBlackstone Resources.

التحليل الإقليمي:

تتم دراسة سوق البطاريات العالمية ثلاثية الأبعاد في مناطق مختلفة مثل أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا والمحيط الهادئ وأمريكا اللاتينية والشرق الأوسط وأفريقيا. في أمريكا الشمالية، تعمل الزيادة في نمو الصناعة الإلكترونية على زيادة الطلب على البطاريات المطبوعة ثلاثية الأبعاد في دول مثل الولايات المتحدة. وقد نجحت جامعة هارفارد وجامعة إلينوي في استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لطباعة بطاريات ليثيوم أيون دقيقة. البطاريات التي يبلغ حجمها تقريبًا حجم حبة الرمل. وفي أوروبا، وفي دول مثل المملكة المتحدة وألمانيا، يتم إجراء أنشطة بحثية مختلفة حول هذه التكنولوجيا، مما يعزز السوق. كما أن الزيادة في استخدام البطاريات في السيارات الكهربائية في ألمانيا ستؤدي إلى رفع مستوى هذه التكنولوجيا في السوق. في منطقة آسيا والمحيط الهادئ، في دول مثل الهند والصين وسنغافورة، وبسبب زيادة التصنيع، يتزايد عدد الصناعات الإلكترونية، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الطلب على هذا السوق. كما أن الزيادة في استخدام الطاقة المتجددة في إنتاج البطاريات باستخدام هذه التكنولوجيا ستؤدي إلى نمو السوق بمعدل كبير. وفي الشرق الأوسط وأفريقيا، من المتوقع أن تنمو الشركات الناشئة القائمة على تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد في دول مثل الإمارات العربية المتحدة والمملكة العربية السعودية الطلب الجيد في السنوات المقبلة.

التقسيم

تطورات الصناعة الرئيسية

• في أغسطس 2019، أنتجت شركة KeraCel بطاريات الحالة الصلبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد لدراجات موساشي النارية. وقعت شركة Musashi Selmitsu Industry وKeraCel شراكة لتطوير بطاريات صلبة آمنة ومطبوعة ثلاثية الأبعاد للدراجات النارية. تنتج شركة KeraCel بطارية ليثيوم أيون صلبة قد تمكن من إنتاج خلايا تحتوي على إلكتروليتات ذات قاعدة سيراميكية وأنودات من معدن الليثيوم.


• وفي أكتوبر 2014، استعد مختبر الجرافين ثلاثي الأبعاد للكشف عن بطارية الجرافين القابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد، وهو المنتج الأول من نوعه. تسمح المواد المحسنة بالجرافين التي تم تطويرها باستخدام عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع بطارية فعالة، والتي يمكن دمجها في كائن مطبوع ثلاثي الأبعاد أثناء عملية البناء.