近年來，增材制造產(chǎn)業(yè)在“中國制造”引導(dǎo)下迎來高速發(fā)展契機(jī)。我國高度重視增材制造產(chǎn)業(yè)，將其作為《中國制造2025》的發(fā)展重點(diǎn)之一。2020年國家標(biāo)準(zhǔn)委制定了《增材制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動計劃(2020-2022 年)》，明確“到2022年，增材制造專用材料、工藝、設(shè)備、軟件、測試方法、服務(wù)等領(lǐng)域領(lǐng)航”標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量達(dá)到80-100項(xiàng)，形成一大批具有競爭力、引領(lǐng)性的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。推動2-3項(xiàng)我國優(yōu)勢增材制造技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，增材制造國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%。
在各國政府和市場的共同推動下，增材制造熱點(diǎn)應(yīng)用爭相出現(xiàn)、前沿技術(shù)研發(fā)速度不斷加快。我國一系列產(chǎn)業(yè)政策描繪了增材制造行業(yè)的發(fā)展路線圖，并在各個地區(qū)相繼成立了基于企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)及高等院校合作的研究中心和技術(shù)聯(lián)盟，有力地促進(jìn)了這一技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。
由于增材制造技術(shù)能快速制造出各種形態(tài)的結(jié)構(gòu)，對傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計、工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響，成為了制造業(yè)最具代表性和最受關(guān)注的顛覆性技術(shù)之一。#3D打印#
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增材制造（Additive Manufacturing, AM）又稱3D打印，是一種通過簡單的二維逐層增加材料的方式直接成型三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)字制造技術(shù)。將對傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響，是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)，集合了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)與數(shù)字制造技術(shù)，是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分。
3D打印本質(zhì)是增材制造（AM）技術(shù)，依托計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、大數(shù)據(jù)、云計算、計算機(jī)輔助制造（CAM）、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等技術(shù)支撐，將數(shù)字化或電腦模型，通過逐層堆積的方式而直接形成3D物體的制造工藝。
與傳統(tǒng)制造技術(shù)（減材制造、等材制造）相比，3D打印（增材制造）不需要事先制造模具，不必在制造過程中去除大量的材料，也不必通過復(fù)雜的鍛造工藝就可以得到最終產(chǎn)品，具有“去模具、減廢料、降庫存”的特點(diǎn)。在生產(chǎn)上可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)、節(jié)約材料和節(jié)省能源，極大地提升了制造效率，同時實(shí)現(xiàn)“設(shè)計引導(dǎo)制造”理念。
傳統(tǒng)的減材制造是通過車床、銑床等各種加工設(shè)備從一塊材料上去除所有不需要的部分，直至所需的零件成型，而增材制造則是從零開始，通過一層層材料的疊加，最終堆疊出完整的零件。
該技術(shù)適用于新產(chǎn)品開發(fā)、快速單件及小批量零件制造、復(fù)雜形狀零件的制造、模具的設(shè)計與制造等，同時也適用于難加工材料的制造、外形設(shè)計檢查、裝配檢驗(yàn)和快速反求工程。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織轄下增材制造技術(shù)委員會發(fā)布ISO/ASTM 52900：2015標(biāo)準(zhǔn)將增材技術(shù)分為7大類，分別是：立體光固化（SLA）、粘結(jié)劑噴射(3DP)、定向能量沉積(DED)、薄材疊層（LOM）、材料擠出(FDM)、材料噴射（PloyJet）、粉末床熔融（SLM、SLS、EBM）。
目前3D打印技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空航天、醫(yī)療器械、建筑、汽車、能源、珠寶設(shè)計等領(lǐng)域，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，改變未來生產(chǎn)與生活模式，改變制造商品的方式，并改變世界的經(jīng)濟(jì)格局，進(jìn)而改變?nèi)祟惖纳睢?
3D打印歷史沿革
3D打印技術(shù)應(yīng)用最早可追溯到1986年由美國Charles Hull開發(fā)的立體光固化(SLA)技術(shù)。隨后又發(fā)展出選擇性激光燒結(jié)（SLS）、選擇性激光熔化（SLM）、微噴射粘結(jié)技術(shù)（3DP）等技術(shù)。
經(jīng)歷30多年的發(fā)展，立體光固化(SLA)、選擇性激光燒結(jié)（SLS）等技術(shù)已經(jīng)相對成熟。在高溫金屬材料、設(shè)備研發(fā)制造方面相對完善。
進(jìn)入21世紀(jì)以來，3D打印技術(shù)有了新的突破與發(fā)展，在大類技術(shù)的細(xì)分下催生出許多滿足特定行業(yè)需求的小類技術(shù)。如SLA技術(shù)：數(shù)字光處理（DLP）、多頭噴射技術(shù)(PloyJet)，SLM技術(shù)：直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）。
3D打印技術(shù)自上個世紀(jì)九十年代傳入我國，首先在各高校、科研機(jī)構(gòu)展開初步研究。清華大學(xué)激光快速成形中心、西安交通大學(xué)先進(jìn)制造技術(shù)研究所、華中科技大學(xué)快速制造中心等科研機(jī)構(gòu)在增材制造技術(shù)的成型設(shè)備、工藝原理、數(shù)據(jù)處理軟件、分層算法、掃描路徑及加工材料等方面取得了重大進(jìn)展。
進(jìn)入2000年，我國自研3D打印技術(shù)相對成熟后，初步實(shí)現(xiàn)3D打印設(shè)備的工業(yè)化。在國家和地方的支持下，全國建立了20多個增材制造服務(wù)中心。
3D打印各技術(shù)發(fā)明時間及主要使用公司：
資料來源：3D Hubs
3D打印市場規(guī)模：千億藍(lán)海市場空間巨大
據(jù)Wohlers Report 2021的統(tǒng)計，受全球疫情影響，2020年3D打印市場發(fā)展雖然放緩，但仍然保持了正向的小幅增長，全球3D打印市場規(guī)模達(dá)到127.58億美元，比2019年增長了7.5%,與之前十年27.4%的平均增速相比，2020年增速有所下滑主要是受席卷全球的新冠疫情影響。
長期來看行業(yè)高增長的趨勢并沒有改變，預(yù)計到2029年全球3D打印行業(yè)規(guī)模將達(dá)到1175億美元。
3D打印產(chǎn)業(yè)鏈解析
3D打印產(chǎn)業(yè)主要由3D打印設(shè)備、3D打印材料和3D打印服務(wù)三大細(xì)分行業(yè)構(gòu)成。根據(jù)沃勒斯全球3D打印細(xì)分產(chǎn)業(yè)調(diào)查結(jié)果顯示，3D打印設(shè)備占比最高，達(dá)到44.3%；3D打印服務(wù)占比31.6%；3D打印材料占比24.1%。
從產(chǎn)業(yè)鏈整體來看，3D打印上游涵蓋激光器、振鏡、三維掃描設(shè)備、3D打印軟件、粉末原材料等；中游以3D打印設(shè)備生產(chǎn)廠商為主，部分也同時提供打印服務(wù)及原材料供應(yīng)，在整個產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位；下游行業(yè)應(yīng)用已覆蓋航天航空、汽車工業(yè)、船舶制造、能源動力、軌道交通、電子工業(yè)、模具制造、醫(yī)療健康、文化創(chuàng)意、建筑等各領(lǐng)域。
資料來源：中航證券
3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游：原材料
3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括原材料和3D建模工具。
原材料
增材制造原材料主要包括金屬增材制造材料、無機(jī)非金屬增材制造材料、有機(jī)高分子增材制造材料以及生物增材制造材料四大類。專用材料的品類和品質(zhì)決定增材制造產(chǎn)品及服務(wù)的質(zhì)量。
金屬增材制造技術(shù)一般運(yùn)用在航天航空領(lǐng)域，而非金屬增材制造技術(shù)用途更加廣泛，主要運(yùn)用在工業(yè)工藝設(shè)計的其他領(lǐng)域：如汽車家電、醫(yī)學(xué)器械、文創(chuàng)用品等。
3D打印技術(shù)分類：
資料來源：鉑力特招股書, 德邦研究所
目前，全球增材制造專用材料已達(dá)幾百種，Stratasys、3DSystems、EOS、惠普等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)以及巴斯夫、杜邦等材料企業(yè)紛紛布局專用材料領(lǐng)域，研發(fā)生產(chǎn)出新型高分子復(fù)合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等專用材料。
SLM作為當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的金屬3D打印技術(shù)，制件尺寸精度較高，可以打印傳統(tǒng)技術(shù)無法制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但其也存在打印效率稍低、難以打印大尺寸（米級）零件等缺點(diǎn)。
使用SLM技術(shù)的代表公司包括德國EOS公司、美國GE增材、德國SLM solutions、鉑力特、華曙高科等。
根據(jù)下游領(lǐng)域制件品的特性，金屬、復(fù)合材料需求空間大，有望成為3D打印材料的“引爆點(diǎn)”。但是隨著金屬3D打印零件生產(chǎn)量的增加，市場上金屬粉末材料種類偏少、專用化程度不夠、供給不足的弊端也日益顯現(xiàn)，其潛在的缺乏高品質(zhì)、無缺陷的金屬粉末問題也更加突出。
3D打印產(chǎn)業(yè)鏈全景梳理：
資料來源：浙商證券
工業(yè)級3D打印設(shè)備占據(jù)主導(dǎo)
根據(jù)應(yīng)用場景不同，可以分為工業(yè)級和桌面級（消費(fèi)級）兩類。
由于桌面級3D打印設(shè)備技術(shù)門檻不高，競爭激烈且毛利率水平較低，鉑力特等國內(nèi)3D打印巨頭大都專注于金屬工業(yè)級3D打印應(yīng)用。
另外，隨著國外桌面級打印機(jī)相關(guān)專利保護(hù)到期，技術(shù)壁壘下降，國內(nèi)桌面級打印機(jī)廠家數(shù)量急劇增長，新進(jìn)企業(yè)增多，加大了國內(nèi)桌面級增材制造市場的競爭程度。
與桌面級打印機(jī)市場相比，工業(yè)級打印機(jī)技術(shù)壁壘高，資本投入大，一直以來發(fā)展較為緩慢，但當(dāng)前工業(yè)級增材制造產(chǎn)業(yè)受到國家政策大力支持，整個市場目前已開始呈現(xiàn)快速增長形勢。
3D建模工具
3D建模工具包括3D建模軟件、3D建模掃描儀和3D模型數(shù)據(jù)平臺。與此相對應(yīng)，聚集在產(chǎn)業(yè)鏈上游的企業(yè)包括三維軟件開發(fā)商以及耗材生產(chǎn)商等。
3D打印中游：增材制造設(shè)備是核心領(lǐng)域
從產(chǎn)業(yè)細(xì)分結(jié)構(gòu)來看，根據(jù)CCID數(shù)據(jù)顯示，我國的3D打印設(shè)備市場規(guī)模最大，2020年產(chǎn)值達(dá)到92.54億元，這主要是因?yàn)樵O(shè)備單價高、部分依賴進(jìn)口導(dǎo)致。
由于大部分工業(yè)零部件存在唯一適配性，許多公司為客戶提供定制化服務(wù)。
目前規(guī)模第二大的是3D打印服務(wù)市場，2020年的產(chǎn)值為64.46億元。而由于我國對3D打印材料研發(fā)水平較為局限，加上3D打印材料整體單價相對較低，因此目前規(guī)模最小、增速最慢，在2020年總產(chǎn)值為50.59億元。
目前3D打印行業(yè)內(nèi)部的競爭主要集中在設(shè)備廠商之間，這些設(shè)備廠商同時也提供3D打印的相關(guān)服務(wù)。
在2019年，Stratasys、Markforged、3DSystem三家公司所占市場份額近40%，Stratasys銷售了3660臺工業(yè)3D打印機(jī)，占比為16.6%；值得注意的，“其他”的占比從2018年的30.3%上升到34.3%，這表明有更多的公司進(jìn)入到這個領(lǐng)域。
3D打印產(chǎn)業(yè)鏈下游：航天航空有望成為最重要應(yīng)用
從下游應(yīng)用行業(yè)來看，目前工業(yè)中使用3D打印最多的行業(yè)是汽車工業(yè)，占比為16.4%。消費(fèi)領(lǐng)域/電子領(lǐng)域和航空航天則緊隨其后，分別為15.4%和14.7%。
航天航空有望成為金屬3D打印應(yīng)用的重要領(lǐng)域�！拜p量化”、“高強(qiáng)度”、“高性能”及“復(fù)雜零件集成化”一直是航空航天零部件制造和研發(fā)的主要目標(biāo)。3D打印技術(shù)所制造出來的零件能夠很好的迎合這些要求，具有不可替代的應(yīng)用優(yōu)勢。
值得注意的是，當(dāng)前航空航天零部件產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模超過1500億美元，但3D打印應(yīng)用在其中的份額尚不足1%，未來市場空間廣闊。
3D打印在航空航天的當(dāng)前應(yīng)用水平與未來可能性均較高：
資料來源：EY
從汽車工業(yè)領(lǐng)域來看，3D打印不僅可以直接制造汽車零部件，甚至可以顛覆傳統(tǒng)的整車設(shè)計理念和制造方式，用于整車制造。
目前已有大量體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)3D打印金屬基生物材料在實(shí)踐應(yīng)用中的可行性，為推進(jìn)個性化醫(yī)學(xué)提供了前所未有的可能性。目前，3D打印金屬基生物材料主要用于口腔科、組織修復(fù)、骨科植入及心血管設(shè)備的應(yīng)用。聯(lián)泰科技SLA技術(shù)的隱形正畸市場已經(jīng)占據(jù)30%以上市場應(yīng)用份額，DLP技術(shù)也占到市場的近20%。
3D打印市場格局
近年來，3D打印行業(yè)整合加劇，通過并購3D打印軟件公司、材料公司、服務(wù)提供商等，設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合方案提供商，加強(qiáng)了對產(chǎn)業(yè)鏈的整體掌控能力。
3D打印的核心專利大多被設(shè)備廠商掌握，因此在整個產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位，這些設(shè)備生產(chǎn)廠商大多也提供打印服務(wù)業(yè)務(wù)。
當(dāng)前，全球3D打印市場主要集中在北美、歐洲和亞太地區(qū)三個地區(qū)。全球3D打印產(chǎn)業(yè)區(qū)域結(jié)構(gòu)占比顯示，目前美國以40.40%的比例占據(jù)3D打印行業(yè)的主導(dǎo)地位，第二位為德國，占22.5%的市場份額。中國在全球3D打印產(chǎn)業(yè)中占18.6%，大約是美國的一半。日本和英國占據(jù)全球3D打印市場的比例大于5%，位居中國之后。
我國的增材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建立起步較晚，主要是在《十三五規(guī)劃》的推動下，于2016年4月成立全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC 562)，隨后由該組織逐步建立和完善的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系。
截至目前，關(guān)于增材制造的標(biāo)準(zhǔn)（含起草、批準(zhǔn)和已發(fā)布）共計50余項(xiàng)，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)共計15項(xiàng)，主要是從技術(shù)、原材料、專業(yè)術(shù)語層面進(jìn)行基本規(guī)范。
中國3D打印市場AMC模型：
資料來源：易觀智庫
隨著國內(nèi)3D打印企業(yè)技術(shù)的不斷積累，與國外先進(jìn)水平的差距快速縮小，在大尺寸成型等部分領(lǐng)域甚至實(shí)現(xiàn)了反超，優(yōu)秀企業(yè)不斷涌現(xiàn)，以鉑力特、華曙高科、聯(lián)泰科技等為代表，綜合實(shí)力雄厚，屬于行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。
國內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)企業(yè)梳理：
資料來源：德邦研究所
從技術(shù)的角度來看，3D打印經(jīng)歷過產(chǎn)品新、質(zhì)量差，專攻研發(fā)與技術(shù)改進(jìn)的“負(fù)盈利”導(dǎo)入期，目前部分技術(shù)較為成熟、銷量開始攀升、市場份額不斷擴(kuò)大、競爭者不斷涌入。
當(dāng)前行業(yè)收購對象涵蓋包括服務(wù)商、軟件公司、材料和設(shè)備廠商在內(nèi)的3D打印生產(chǎn)鏈企業(yè)。
在中國，資本主要流向金屬3D打印技術(shù)，對微米級電板3D打印、生物醫(yī)療3D打印的投資也比較多。
在國外，化工材料巨頭加大對3D打印復(fù)合材料的投資；此外還有一些創(chuàng)新性的3D打印技術(shù)得到種子輪、A輪資本支持；針對3D打印的生產(chǎn)管理、后處理等產(chǎn)業(yè)配套方向，逐漸成長出優(yōu)質(zhì)創(chuàng)業(yè)公司。
2020年中國3D打印收購、大型融資事件：
隨著3D打印行業(yè)從導(dǎo)入期逐漸過渡至成長初期，資源搶占、行業(yè)整合加劇，最終將過渡到成熟期，達(dá)到最高的產(chǎn)值和利潤總量。
中國是全球最大的工業(yè)生產(chǎn)國，未來3D打印將在中國工業(yè)生產(chǎn)制造中扮演重要角色。隨著國家政策的扶持和企業(yè)需求的擴(kuò)大，隨著政策的持續(xù)引導(dǎo)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定工作的進(jìn)一步推進(jìn)，3D打印在我國應(yīng)用的廣度和深度將加速拓展。
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