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一、3D打印——制造技術革命性創(chuàng)新

　　1、3D打印技術改變傳統(tǒng)制造生產模式

　　增材制造(Additive Manufacturing，簡稱 AM) 俗稱 3D 打印技術，有別于傳統(tǒng)減材制造， 是一種快速成型技術，通過對模型數(shù)字化立體掃描、分層處理，借助于類似打印機的數(shù)字 化制造設備，利用材料不斷疊加形成所需的實體模型。目前已經廣泛應用到航空航天、醫(yī) 療器械、建筑、汽車、能源、珠寶設計等領域，美國《時代》周刊將增材制造列為“美國 十大增長最快的工業(yè)”，英國《經濟學人》雜志則認為它將“與其他數(shù)字化生產模式一起 推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，改變未來生產與生活模式，改變制造商品的方式，并改變世 界的經濟格局，進而改變人類的生活。

　　與傳統(tǒng)制造技術(減材制造)相比，3D 打印不需要事先制造模具，不必在制造過程中去除大量的材料，也不必通過復雜的鍛造工藝就可以得到最終產品，具有“去模具、減廢料、 降庫存”的特點。在生產上可以優(yōu)化結構、節(jié)約材料和節(jié)省能源，極大地提升了制造效率。該技術適用于新產品開發(fā)、快速單件及小批量零件制造、復雜形狀零件的制造、模具的設 計與制造等，同時也適用于難加工材料的制造、外形設計檢查、裝配檢驗和快速反求工程。3D 打印另一個顯著的優(yōu)點是，區(qū)別于傳統(tǒng)加工技術理念“制造引導設計”，其可以實現(xiàn)“設 計引導制造”，完全實現(xiàn)創(chuàng)意驅動，制造出符合特定消費者需求的產品。

　　2、3D打印技術:基礎技術日趨成熟、新技術不斷涌現(xiàn)

　　3D 打印技術最初由 Charles Hull 在 1986 年在被稱為立體光固化(SLA)過程中開發(fā)出來， 隨后又發(fā)展出選擇性激光燒結(SLS)、選擇性激光熔化(SLM)、微噴射粘結技術(3DP) 等技術。進入 21 世紀以來，3D 打印技術有了新的突破與發(fā)展，在大類技術的細分下催生 出許多滿足特定行業(yè)需求的小類技術。如 SLA 技術:數(shù)字光處理(DLP)、多頭噴射技術 (PloyJet)，SLM 技術:直接金屬激光燒結(DMLS)。

　　3、3D打印材料:金屬材料、復合材料成為未來發(fā)展趨勢

　　3D 打印材料是 3D 打印技術發(fā)展的重要物質基礎，材料是 3D 打印發(fā)展的重要制約因素。根據(jù) Wohlers Associates Inc 發(fā)布的 2019 年 3D 打印下游應用行業(yè)統(tǒng)計顯示，汽車工業(yè) 占比最大，為 16.4%;消費電子以及航空航天以 15.4%和 14.7%占據(jù)第二、第三位。根據(jù) 下游領域制件品的特性，金屬、復合材料需求空間大，有望成為 3D 打印材料的“引爆點”。

　　一般 3D 打印所用的原材料都是專門針對 3D 打印設備和工藝而研發(fā)的，與普通的金屬材 料、塑料、石膏、樹脂等有所區(qū)別，其形態(tài)一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等?？?從材料屬性的角度出發(fā)對增材制造技術進行歸類:如立體光固化(SLA)采用液態(tài)光敏樹 脂材料;分層實體制造法(LOM)需要紙、塑料膜等片狀材料，而選擇性激光燒結(SLS) 和選擇性激光熔化(SLM)則以金屬、陶瓷粉末材料為主。

　　二、3D打印有望從導入期進入快速成長期

　　1、全球3D打印年均增幅20%，預計2026年規(guī)模突破370億美元

　　自 20 世紀 80 年代起，3D 打印有了初步發(fā)展。而 3D 打印技術真正開始產業(yè)化發(fā)生在 20 世紀 90 年代。根據(jù) 3D Hubs《2020 年 3D 打印產業(yè)年度報告》顯示，自 2013 年至 2020 年，全球 3D 打印產值增長近 4.2 倍，到 2020 年達到 126 億美元。預計 2020-2026 年間 將保持 20%的年均復合增幅，到 2026 年有望達到 372 億美元。

　　根據(jù) 2020 年 3 月賽迪顧問 (CCID)發(fā)布的《2019 年全球及中國 3D 打印行業(yè)數(shù)據(jù)》，2016 年-2019 年間，我國的 3D 打印產值增長一倍，2019 年產業(yè)規(guī)模為 157.5 億元，較 2018 年增加 31.1%。預計到 2020 年，將以 32.06%的增速，實現(xiàn) 208 億元的產業(yè)規(guī)模。美國國際數(shù)據(jù)集團(IDG)也預測， 中國 3D 打印市場規(guī)模在近五年內將以高于全球 3D 產業(yè)的速度增長，有望保持 30%以上 的年均增長率，到 2020 年突破 220 億元。

　　結合國家層面政策指導以及國內近 6 年 3D 打印產業(yè)發(fā)展態(tài)勢，前瞻產業(yè)研究院預測，到 2025 年，我國 3D 打印市場規(guī)模將超過 630 億 元，2021-2025 年復合年均增速 20%以上。

　　從產業(yè)細分結構來看，根據(jù)賽迪顧問(CCID)公布的數(shù)據(jù)顯示，我國的 3D 打印設備市場 規(guī)模最大，2020 年產值達到 92.54 億元，這主要是因為設備單價高、部分依賴進口導致。由于許多工業(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，目前規(guī)模第二大 的是 3D 打印服務市場，2020 年的產值為 64.46 億元。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 總產值為 50.59 億元。

　　2019 年，我國 3D 打印材料產業(yè)規(guī)模達 40.94 億元，從市場細分情況來看，金屬材料產業(yè) 規(guī)模為 15.56 億元，非金屬材料產業(yè)規(guī)模 25.38 億元，分別占 38.01%與 61.99%。非金屬 材料主要為塑料、陶瓷、光敏樹脂等，廣泛應用于消費品、醫(yī)療教育等行業(yè)。而目前，我 國工業(yè)級應用的金屬粉末(鈦、不銹鋼等)研發(fā)較少，相關的 3D 打印技術(SLS、SLM 等)對金屬粉末的形狀、大小要求較為嚴格，金屬 3D 打印制作技術與設備還較為缺乏。

　　從我國 3D 打印下游市場細分情況來看，主要集中在民用消費、工業(yè)設計、航天軍工三大板塊。根據(jù)賽迪顧問(CCID)公布的數(shù)據(jù)顯示，在 2019 年，中國 3D 打印應用服務產業(yè)結構中，工業(yè)領域應用服務產業(yè)規(guī)模達 29.23 億元，占比達 64%，消費領域產業(yè)規(guī)模 16.44億元，占比 36%。

　　2、行業(yè)由導入期步入成長期，迎來快速增長階段

　　綜合 3D 打印技術、產值等分析情況來看，根據(jù)波特的行業(yè)生命周期理論，我們推測目前 3D 打印處在成長初期。從產值角度看，目前行業(yè)增長率超過 20%，在中國年均增長率甚 至超過 25%，根據(jù)相關機構預測，未來五年內還將加快增長速度。從技術的角度來看， 3D 打印經歷過產品新、質量差，專攻研發(fā)與技術改進的“負盈利”導入期，目前部分技 術較為成熟、銷量開始攀升、市場份額不斷擴大、競爭者不斷涌入，符合成長期的特征。在未來還將有一段較長的成長期，最終過渡到成熟期，達到最高的產值和利潤總量。

　　三、航空航天、汽車、醫(yī)療有望成為3D打印應用藍海

　　1、核心專利到期釋放新機會，新一輪專利搶占開啟

　　1985 年 3D 打印之父 Hull 提交了名為“UVP INC”的專利申請(US4575330B1)，這也 是大眾熟知的立體光固化成型技術。1987 年，Scott Crump 發(fā)明了熔融沉積成型(FDM) 技術并申請了相關專利。從 3D 打印專利申請趨勢來看，早期的年專利申請量較為穩(wěn)定， 在 1985-2011 年間，年均申請量僅為 2000 件，年均復合增速 3.6%。2012 年后，隨著各 大高校院所積極參與研究、3D 打印公司深入布局核心專利，3D 打印專利申請量迎來了爆 發(fā)小高潮。

　　2、資源并購整合加劇、新模式出現(xiàn)

　　在中國，資本主要流向金屬 3D 打印技術，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 打印復合材料的投資;此外還有一些創(chuàng) 新性的 3D 打印技術得到種子輪、A 輪資本支持;針對 3D 打印的生產管理、后處理等產 業(yè)配套方向，逐漸成長出優(yōu)質創(chuàng)業(yè)公司。

　　總體來說，3D 打印相關企業(yè)融資案例主要發(fā)生在美國、德國、英國、以色列等 3D 打印 技術較為成熟的國家;3D 打印公司的技術，更注重生產制造的質量和效率的提升，劍指 批量化生產;金屬 3D 打印相關企業(yè)融資案例不多，但發(fā)生融資的一般金額都很大，產業(yè) 已逐步發(fā)展成熟，市場格局初具形態(tài)。

　　2016 年，GE Additive 收購瑞典 Arcam 公司和德國 Concept Laser 公司。2017 年，3D Systems 收購了牙科材料公司 Vertex-Global Holding 公司。2019 年，蔡司收購了德國 GOM 公司。資源的整合有利于 3D 打印企業(yè)市場布局，為客戶提供“一站式”服務。

　　3、航空航天、汽車、醫(yī)療器械有望成為3D打印應用藍海

　　起初，3D 打印問世時設計的桌面級打印機主要服務于消費領域，規(guī)模較小，增速較慢。
　　近年來，3D 打印技術已經成為航空航天等高端設備制造及修復領域的重要技術手段，并逐 步向建筑、服裝、食品等領域擴展，成為產品研發(fā)設計、創(chuàng)新創(chuàng)意及個性化產品的實現(xiàn)手 段以及新藥研發(fā)、臨床診斷與治療的工具。

　　根據(jù)沃勒斯報告的問卷調查顯示，2019 年 3D 打印下游應用占比最多的是汽車工業(yè)領域 (16.4%)、其次是消費電子領域(15.4%)與航空航天領域(14.7%)。
　　從總體情況來看，航空航天、汽車工業(yè)、醫(yī)療齒科三大領域是3D打印未來重點應用領域。

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2021-12-6 09:31 上傳

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來源：西部證券

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一、3D打印——制造技術革命性創(chuàng)新

　　1、3D打印技術改變傳統(tǒng)制造生產模式

　　增材制造(Additive Manufacturing，簡稱 AM) 俗稱 3D 打印技術，有別于傳統(tǒng)減材制造， 是一種快速成型技術，通過對模型數(shù)字化立體掃描、分層處理，借助于類似打印機的數(shù)字 化制造設備，利用材料不斷疊加形成所需的實體模型。目前已經廣泛應用到航空航天、醫(yī) 療器械、建筑、汽車、能源、珠寶設計等領域，美國《時代》周刊將增材制造列為“美國 十大增長最快的工業(yè)”，英國《經濟學人》雜志則認為它將“與其他數(shù)字化生產模式一起 推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，改變未來生產與生活模式，改變制造商品的方式，并改變世 界的經濟格局，進而改變人類的生活。

　　與傳統(tǒng)制造技術(減材制造)相比，3D 打印不需要事先制造模具，不必在制造過程中去除大量的材料，也不必通過復雜的鍛造工藝就可以得到最終產品，具有“去模具、減廢料、 降庫存”的特點。在生產上可以優(yōu)化結構、節(jié)約材料和節(jié)省能源，極大地提升了制造效率。該技術適用于新產品開發(fā)、快速單件及小批量零件制造、復雜形狀零件的制造、模具的設 計與制造等，同時也適用于難加工材料的制造、外形設計檢查、裝配檢驗和快速反求工程。3D 打印另一個顯著的優(yōu)點是，區(qū)別于傳統(tǒng)加工技術理念“制造引導設計”，其可以實現(xiàn)“設 計引導制造”，完全實現(xiàn)創(chuàng)意驅動，制造出符合特定消費者需求的產品。

　　2、3D打印技術:基礎技術日趨成熟、新技術不斷涌現(xiàn)

　　3D 打印技術最初由 Charles Hull 在 1986 年在被稱為立體光固化(SLA)過程中開發(fā)出來， 隨后又發(fā)展出選擇性激光燒結(SLS)、選擇性激光熔化(SLM)、微噴射粘結技術(3DP) 等技術。進入 21 世紀以來，3D 打印技術有了新的突破與發(fā)展，在大類技術的細分下催生 出許多滿足特定行業(yè)需求的小類技術。如 SLA 技術:數(shù)字光處理(DLP)、多頭噴射技術 (PloyJet)，SLM 技術:直接金屬激光燒結(DMLS)。

　　3、3D打印材料:金屬材料、復合材料成為未來發(fā)展趨勢

　　3D 打印材料是 3D 打印技術發(fā)展的重要物質基礎，材料是 3D 打印發(fā)展的重要制約因素。根據(jù) Wohlers Associates Inc 發(fā)布的 2019 年 3D 打印下游應用行業(yè)統(tǒng)計顯示，汽車工業(yè) 占比最大，為 16.4%;消費電子以及航空航天以 15.4%和 14.7%占據(jù)第二、第三位。根據(jù) 下游領域制件品的特性，金屬、復合材料需求空間大，有望成為 3D 打印材料的“引爆點”。

　　一般 3D 打印所用的原材料都是專門針對 3D 打印設備和工藝而研發(fā)的，與普通的金屬材 料、塑料、石膏、樹脂等有所區(qū)別，其形態(tài)一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等?？?從材料屬性的角度出發(fā)對增材制造技術進行歸類:如立體光固化(SLA)采用液態(tài)光敏樹 脂材料;分層實體制造法(LOM)需要紙、塑料膜等片狀材料，而選擇性激光燒結(SLS) 和選擇性激光熔化(SLM)則以金屬、陶瓷粉末材料為主。

　　二、3D打印有望從導入期進入快速成長期

　　1、全球3D打印年均增幅20%，預計2026年規(guī)模突破370億美元

　　自 20 世紀 80 年代起，3D 打印有了初步發(fā)展。而 3D 打印技術真正開始產業(yè)化發(fā)生在 20 世紀 90 年代。根據(jù) 3D Hubs《2020 年 3D 打印產業(yè)年度報告》顯示，自 2013 年至 2020 年，全球 3D 打印產值增長近 4.2 倍，到 2020 年達到 126 億美元。預計 2020-2026 年間 將保持 20%的年均復合增幅，到 2026 年有望達到 372 億美元。

　　根據(jù) 2020 年 3 月賽迪顧問 (CCID)發(fā)布的《2019 年全球及中國 3D 打印行業(yè)數(shù)據(jù)》，2016 年-2019 年間，我國的 3D 打印產值增長一倍，2019 年產業(yè)規(guī)模為 157.5 億元，較 2018 年增加 31.1%。預計到 2020 年，將以 32.06%的增速，實現(xiàn) 208 億元的產業(yè)規(guī)模。美國國際數(shù)據(jù)集團(IDG)也預測， 中國 3D 打印市場規(guī)模在近五年內將以高于全球 3D 產業(yè)的速度增長，有望保持 30%以上 的年均增長率，到 2020 年突破 220 億元。

　　結合國家層面政策指導以及國內近 6 年 3D 打印產業(yè)發(fā)展態(tài)勢，前瞻產業(yè)研究院預測，到 2025 年，我國 3D 打印市場規(guī)模將超過 630 億 元，2021-2025 年復合年均增速 20%以上。

　　從產業(yè)細分結構來看，根據(jù)賽迪顧問(CCID)公布的數(shù)據(jù)顯示，我國的 3D 打印設備市場 規(guī)模最大，2020 年產值達到 92.54 億元，這主要是因為設備單價高、部分依賴進口導致。由于許多工業(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，目前規(guī)模第二大 的是 3D 打印服務市場，2020 年的產值為 64.46 億元。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 總產值為 50.59 億元。

　　2019 年，我國 3D 打印材料產業(yè)規(guī)模達 40.94 億元，從市場細分情況來看，金屬材料產業(yè) 規(guī)模為 15.56 億元，非金屬材料產業(yè)規(guī)模 25.38 億元，分別占 38.01%與 61.99%。非金屬 材料主要為塑料、陶瓷、光敏樹脂等，廣泛應用于消費品、醫(yī)療教育等行業(yè)。而目前，我 國工業(yè)級應用的金屬粉末(鈦、不銹鋼等)研發(fā)較少，相關的 3D 打印技術(SLS、SLM 等)對金屬粉末的形狀、大小要求較為嚴格，金屬 3D 打印制作技術與設備還較為缺乏。

　　從我國 3D 打印下游市場細分情況來看，主要集中在民用消費、工業(yè)設計、航天軍工三大板塊。根據(jù)賽迪顧問(CCID)公布的數(shù)據(jù)顯示，在 2019 年，中國 3D 打印應用服務產業(yè)結構中，工業(yè)領域應用服務產業(yè)規(guī)模達 29.23 億元，占比達 64%，消費領域產業(yè)規(guī)模 16.44億元，占比 36%。

　　2、行業(yè)由導入期步入成長期，迎來快速增長階段

　　綜合 3D 打印技術、產值等分析情況來看，根據(jù)波特的行業(yè)生命周期理論，我們推測目前 3D 打印處在成長初期。從產值角度看，目前行業(yè)增長率超過 20%，在中國年均增長率甚 至超過 25%，根據(jù)相關機構預測，未來五年內還將加快增長速度。從技術的角度來看， 3D 打印經歷過產品新、質量差，專攻研發(fā)與技術改進的“負盈利”導入期，目前部分技 術較為成熟、銷量開始攀升、市場份額不斷擴大、競爭者不斷涌入，符合成長期的特征。在未來還將有一段較長的成長期，最終過渡到成熟期，達到最高的產值和利潤總量。

　　三、航空航天、汽車、醫(yī)療有望成為3D打印應用藍海

　　1、核心專利到期釋放新機會，新一輪專利搶占開啟

　　1985 年 3D 打印之父 Hull 提交了名為“UVP INC”的專利申請(US4575330B1)，這也 是大眾熟知的立體光固化成型技術。1987 年，Scott Crump 發(fā)明了熔融沉積成型(FDM) 技術并申請了相關專利。從 3D 打印專利申請趨勢來看，早期的年專利申請量較為穩(wěn)定， 在 1985-2011 年間，年均申請量僅為 2000 件，年均復合增速 3.6%。2012 年后，隨著各 大高校院所積極參與研究、3D 打印公司深入布局核心專利，3D 打印專利申請量迎來了爆 發(fā)小高潮。

　　2、資源并購整合加劇、新模式出現(xiàn)

　　在中國，資本主要流向金屬 3D 打印技術，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 打印復合材料的投資;此外還有一些創(chuàng) 新性的 3D 打印技術得到種子輪、A 輪資本支持;針對 3D 打印的生產管理、后處理等產 業(yè)配套方向，逐漸成長出優(yōu)質創(chuàng)業(yè)公司。

　　總體來說，3D 打印相關企業(yè)融資案例主要發(fā)生在美國、德國、英國、以色列等 3D 打印 技術較為成熟的國家;3D 打印公司的技術，更注重生產制造的質量和效率的提升，劍指 批量化生產;金屬 3D 打印相關企業(yè)融資案例不多，但發(fā)生融資的一般金額都很大，產業(yè) 已逐步發(fā)展成熟，市場格局初具形態(tài)。

　　2016 年，GE Additive 收購瑞典 Arcam 公司和德國 Concept Laser 公司。2017 年，3D Systems 收購了牙科材料公司 Vertex-Global Holding 公司。2019 年，蔡司收購了德國 GOM 公司。資源的整合有利于 3D 打印企業(yè)市場布局，為客戶提供“一站式”服務。

　　3、航空航天、汽車、醫(yī)療器械有望成為3D打印應用藍海

　　起初，3D 打印問世時設計的桌面級打印機主要服務于消費領域，規(guī)模較小，增速較慢。
　　近年來，3D 打印技術已經成為航空航天等高端設備制造及修復領域的重要技術手段，并逐 步向建筑、服裝、食品等領域擴展，成為產品研發(fā)設計、創(chuàng)新創(chuàng)意及個性化產品的實現(xiàn)手 段以及新藥研發(fā)、臨床診斷與治療的工具。

　　根據(jù)沃勒斯報告的問卷調查顯示，2019 年 3D 打印下游應用占比最多的是汽車工業(yè)領域 (16.4%)、其次是消費電子領域(15.4%)與航空航天領域(14.7%)。
　　從總體情況來看，航空航天、汽車工業(yè)、醫(yī)療齒科三大領域是3D打印未來重點應用領域。

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