近年來，增材制造產業(yè)在“中國制造”引導下迎來高速發(fā)展契機。我國高度重視增材制造產業(yè)，將其作為《中國制造2025》的發(fā)展重點之一。2020年國家標準委制定了《增材制造標準領航行動計劃(2020-2022 年)》，明確“到2022年，增材制造專用材料、工藝、設備、軟件、測試方法、服務等領域領航”標準數(shù)量達到80-100項，形成一大批具有競爭力、引領性的團體標準。推動2-3項我國優(yōu)勢增材制造技術和標準制定為國際標準，增材制造國際標準轉化率達到90%。

在各國政府和市場的共同推動下，增材制造熱點應用爭相出現(xiàn)、前沿技術研發(fā)速度不斷加快。我國一系列產業(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)、科研機構及高等院校合作的研究中心和技術聯(lián)盟，有力地促進了這一技術在各領域的應用。

由于增材制造技術能快速制造出各種形態(tài)的結構，對傳統(tǒng)的產品設計、工藝流程、生產線、工廠模式、產業(yè)鏈組合產生深刻影響，成為了制造業(yè)最具代表性和最受關注的顛覆性技術之一。#3D打印#

什么3D打印？

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雜結構的數(shù)字制造技術。將對傳統(tǒng)的工藝流程、生產線、工廠模式、產業(yè)鏈組合產生深刻影響，是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術，集合了信息網(wǎng)絡技術、先進材料技術與數(shù)字制造技術，是先進制造業(yè)的重要組成部分。

3D打印本質是增材制造（AM）技術，依托計算機輔助設計（CAD）、大數(shù)據(jù)、云計算、計算機輔助制造（CAM）、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實（VR）等技術支撐，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（減材制造、等材制造）相比，3D打?。ㄔ霾闹圃欤┎恍枰孪戎圃炷＞撸槐卦谥圃爝^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，同時實現(xiàn)“設計引導制造”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。

國際標準化組織轄下增材制造技術委員會發(fā)布ISO/ASTM 52900：2015標準將增材技術分為7大類，分別是：立體光固化（SLA）、粘結劑噴射(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，英國《經濟學人》雜志認為它將“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。

3D打印歷史沿革

3D打印技術應用最早可追溯到1986年由美國Charles Hull開發(fā)的立體光固化(SLA)技術。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。

經歷30多年的發(fā)展，立體光固化(SLA)、選擇性激光燒結（SLS）等技術已經相對成熟。在高溫金屬材料、設備研發(fā)制造方面相對完善。

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）。

3D打印技術自上個世紀九十年代傳入我國，首先在各高校、科研機構展開初步研究。清華大學激光快速成形中心、西安交通大學先進制造技術研究所、華中科技大學快速制造中心等科研機構在增材制造技術的成型設備、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展。

進入2000年，我國自研3D打印技術相對成熟后，初步實現(xiàn)3D打印設備的工業(yè)化。在國家和地方的支持下，全國建立了20多個增材制造服務中心。

3D打印各技術發(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，預計到2029年全球3D打印行業(yè)規(guī)模將達到1175億美元。

3D打印產業(yè)鏈解析

3D打印產業(yè)主要由3D打印設備、3D打印材料和3D打印服務三大細分行業(yè)構成。根據(jù)沃勒斯全球3D打印細分產業(yè)調查結果顯示，3D打印設備占比最高，達到44.3%；3D打印服務占比31.6%；3D打印材料占比24.1%。

從產業(yè)鏈整體來看，3D打印上游涵蓋激光器、振鏡、三維掃描設備、3D打印軟件、粉末原材料等；中游以3D打印設備生產廠商為主，部分也同時提供打印服務及原材料供應，在整個產業(yè)鏈中占據(jù)主導地位；下游行業(yè)應用已覆蓋航天航空、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、建筑等各領域。

資料來源：中航證券

3D打印產業(yè)鏈上游：原材料

3D打印產業(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、無機非金屬增材制造材料、有機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決定增材制造產品及服務的質量。

金屬增材制造技術一般運用在航天航空領域，而非金屬增材制造技術用途更加廣泛，主要運用在工業(yè)工藝設計的其他領域：如汽車家電、醫(yī)學器械、文創(chuàng)用品等。

3D打印技術分類：

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幾百種，Stratasys、3DSystems、EOS、惠普等行業(yè)領軍企業(yè)以及巴斯夫、杜邦等材料企業(yè)紛紛布局專用材料領域，研發(fā)生產出新型高分子復合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等專用材料。

SLM作為當今應用最為廣泛的金屬3D打印技術，制件尺寸精度較高，可以打印傳統(tǒng)技術無法制造的復雜結構，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。

使用SLM技術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”。但是隨著金屬3D打印零件生產量的增加，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、無缺陷的金屬粉末問題也更加突出。

3D打印產業(yè)鏈全景梳理：

資料來源：浙商證券

工業(yè)級3D打印設備占據(jù)主導

根據(jù)應用場景不同，可以分為工業(yè)級和桌面級（消費級）兩類。

由于桌面級3D打印設備技術門檻不高，競爭激烈且毛利率水平較低，鉑力特等國內3D打印巨頭大都專注于金屬工業(yè)級3D打印應用。

另外，隨著國外桌面級打印機相關專利保護到期，技術壁壘下降，國內桌面級打印機廠家數(shù)量急劇增長，新進企業(yè)增多，加大了國內桌面級增材制造市場的競爭程度。

與桌面級打印機市場相比，工業(yè)級打印機技術壁壘高，資本投入大，一直以來發(fā)展較為緩慢，但當前工業(yè)級增材制造產業(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，聚集在產業(yè)鏈上游的企業(yè)包括三維軟件開發(fā)商以及耗材生產商等。

3D打印中游：增材制造設備是核心領域

從產業(yè)細分結構來看，根據(jù)CCID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。

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。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年總產值為50.59億元。

目前3D打印行業(yè)內部的競爭主要集中在設備廠商之間，這些設備廠商同時也提供3D打印的相關服務。

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，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入到這個領域。

3D打印產業(yè)鏈下游：航天航空有望成為最重要應用

從下游應用行業(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%。消費領域/電子領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打印應用的重要領域?！拜p量化”、“高強度”、“高性能”及“復雜零件集成化”一直是航空航天零部件制造和研發(fā)的主要目標。3D打印技術所制造出來的零件能夠很好的迎合這些要求，具有不可替代的應用優(yōu)勢。

值得注意的是，當前航空航天零部件產業(yè)產值規(guī)模超過1500億美元，但3D打印應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前應用水平與未來可能性均較高：

資料來源：EY

從汽車工業(yè)領域來看，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)的整車設計理念和制造方式，用于整車制造。

目前已有大量體內外實驗證實3D打印金屬基生物材料在實踐應用中的可行性，為推進個性化醫(yī)學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、骨科植入及心血管設備的應用。聯(lián)泰科技SLA技術的隱形正畸市場已經占據(jù)30%以上市場應用份額，DLP技術也占到市場的近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、服務提供商等，設備生產企業(yè)轉變?yōu)榫C合方案提供商，加強了對產業(yè)鏈的整體掌控能力。

3D打印的核心專利大多被設備廠商掌握，因此在整個產業(yè)鏈中占據(jù)主導地位，這些設備生產廠商大多也提供打印服務業(yè)務。

當前，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打印產業(yè)區(qū)域結構占比顯示，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。

我國的增材技術標準建立起步較晚，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準化技術委員會(SAC/TC 562)，隨后由該組織逐步建立和完善的相關標準體系。

截至目前，關于增材制造的標準（含起草、批準和已發(fā)布）共計50余項，現(xiàn)行標準共計15項，主要是從技術、原材料、專業(yè)術語層面進行基本規(guī)范。

中國3D打印市場AMC模型：

資料來源：易觀智庫

隨著國內3D打印企業(yè)技術的不斷積累，與國外先進水平的差距快速縮小，在大尺寸成型等部分領域甚至實現(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，綜合實力雄厚，屬于行業(yè)領軍企業(yè)。

國內3D打印產業(yè)鏈重點企業(yè)梳理：

資料來源：德邦研究所

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。

當前行業(yè)收購對象涵蓋包括服務商、軟件公司、材料和設備廠商在內的3D打印生產鏈企業(yè)。

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。

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，達到最高的產值和利潤總量。

中國是全球最大的工業(yè)生產國，未來3D打印將在中國工業(yè)生產制造中扮演重要角色。隨著國家政策的扶持和企業(yè)需求的擴大，隨著政策的持續(xù)引導以及行業(yè)標準制定工作的進一步推進，3D打印在我國應用的廣度和深度將加速拓展。