3D打印行业研究：3D打印革新高端制造广阔应用构建千亿蓝海.docx

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1、3D打印行业研究：3D打印革新高端制造，广阔应用构建千亿蓝海1. 3D打印应用领域持续拓展，技术迭代及政策扶持带动产业化加速1.1 产学研结合及专利壁垒降低，3D打印产业化进程加速3D打印实现从“减材”到“增材”的技术革新。3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造，是以三维模型数据为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。区别于传统减材制造，3D打印通过对模型数字化立体扫描、分层处理，借助于类似打印机的数字化制造设备，将材料不断叠加形成所需的实体模型。3D打印起源于20世纪末的美国，1983年查尔斯胡尔发明了世界上第一台3D打印机，并于1988年

2、推出了全球第一台商业设备SLA-250,3D打印技术得以发展和推广。随后的三十年里，增材制造技术不断推陈出新，应用领域持续拓展，产业规模不断扩大。3D打印技术和传统精密加工技术均是制造业的重要组成部分，3D打印在快速成形及复杂结构加工领域具有优势。目前增材制造加工与传统精密加工相比还存在加工精度、表面粗糙度和可加工材料等方面的差距，但增材制造以全新的技术原理和特点，在多种应用场景具备使用优势：可快速加工成形结构复杂的零件，缩短产品研发周期，提高材料利用率，优化制造模式。目前，3D打印在工业制造领域取得了长足的进展，在航空航天、汽车、医疗等领域都有丰富的应用场景，但在大批量制造方面，传统精密加工

3、技术相比3D打印在效率和成本上更具优势。3D打印与传统加工方式仍将长期并存，共同为制造行业提供精细化、自动化、高效化的加工方案。产学研结合促进3D打印发展，行业专利壁垒降低加速推动产业化进程。产学研结合在3D打印产业化过程中发挥着重要作用，2009-2012年许多领先的工业3D打印专利到期，随着3D打印核心技术的释放，降低了行业准入门槛与成本，激发市场活力，推动产业化进程。2012年后，各大高校和科研院所积极参与研究，3D打印相关公司深入布局核心专利，国内3D打印专利授权量迎来爆发式增长；2014年是专利到期的高峰年，SLS和SLM核心技术专利陆续到期，推动了金属3D打印商业化。2021年中国

4、3D打印专利授权主要集中在制造工具和医药科学领域，更加侧重于直接应用型技术开发，推动产业化进程。图2:2012年后3D打印技术专利迎来爆发式增1400012000-10000-8000-6000-4000-2000-0-3D打印专授权量（件）怒电/耀雁1.2 增材制造多技术共存，粉末床熔融为工业应用主流工艺增材制造技术包含多种工艺类型，形成多种技术路线共存的局面。增材制造技术发展至今，其各主要工艺及技术因具备不同的特点，在不同的产业应用中具备独特的技术价值和发展空间，在航空航天、汽车、医疗、消费及电子产品等领域取得了长足的发展，形成了多种技术路线共存的局面。国标增材制造术语根据增材制造技术的成

5、形原理，将增材制造工艺分成七种基本类别，各具特色。粉末床熔融工艺是工业应用领域的主流工艺。随着科技和增材制造行业的发展，增材制造技术的应用场景由早期的零件原型的快速制备，拓展到能够直接制造终端零件并应用至使用场景当中，增材制造的终端零件性能高度依赖于其制备的设备类型和工艺参数，粉末床熔融工艺因其特定的加工方式而使得零件具备良好的力学性能和尺寸精度，成为工业应用领域中主流的增材制造技术。其中，以激光作为能量源的选区激光熔融（SLM）和选区激光烧结（SLS）工艺因稳定性和技术成熟度较高，在直接制造终端零件的应用场景中具备较突出的价值和优势，成为工业领域主流的增材制造技术。1.2.1 选区激光熔融（

6、SLM）技术应用广泛选区激光熔融（SLM）技术应用广泛，成为近年来工业级金属增材制造领域的主流技术。1）该技术使用金属粉末，可选择金属材料范围广泛,包括钛合金、铝合金、高温合金、铜合金、钻络合金、不锈钢、高强钢、模具钢、难熔金属等，能够实现较高的打印精度和极端复杂结构的制造，能够很好地满足终端功能件使用要求;2）同时该成形技术可实现复杂产品的敏捷制造，缩短产品研发制造周期，材料利用率高，设计自由度更高，可实现集成化设计、拓扑优化设计、点阵设计等先进设计手段。综上特点使该技术成为近年来工业级金属增材制造领域的主流技术之一，广泛应用于航空航天、模具、汽车、医疗、科研教育等领域。1.2.2 选区激光

7、烧结（SLS）规模化生产不断拓展选区激光烧结（SLS）技术制造效率高，规模化生产应用场景不断拓展。该项技术优势为：1）在成形过程中，无需考虑支撑系统，成形结构复杂程度高，能够直接成形高性能的尼龙、TPU等高性能工程塑料，甚至是特殊属性的特种塑料，材料利用率高，且制造效率高，成品用途广泛。2）成形零件具有较好的机械性能、耐热性能等，能够根据工程应用需求直接使用于终端产品。随着技术的不断发展，选区激光烧结（SLS）技术的成形效率和成形尺寸持续提升，成本稳步下降，特别是Flight等突破性技术的问世，使得选区激光烧结（SLS）技术规模化的生产应用场景得以不断延伸和拓展。1.3 行业政策密集出台，国内

8、3D打印快速发展国内3D打印相关政策密集出台、行业产业化发展迅速。为促进国内3D打印发展，行业扶持政策力度不断加大。从整体战略，应用领域、关键技术再到企业标准，政策指导不断细化，促进行业发展。目前政策重点主要集中在3D打印材料、技术提升与标准建设方面。2015年以来，我国3D打印产业在“中国智造”引导下迎来高速发展契机，中国制造2025等一系列政策描绘了增材制造行业的发展路径。2016年国务院印发的“十三五”国家战略性新兴产业发展规划标志着产业化的落地。十二五到十四五期间国家重点研发计划高频度支持各类创新主体取得基础研究、关键共性技术、关键装备与零部件、应用示范等方面的重大突破，从战略规划、产

9、业体系、技术创新、行业标准等多方面对增材制造产业进行政策推动与规范。随着我国自主工业体系建设的推进、设备国产化要求的日益增强，增材制造行业获得良好的发展环境。通过政策引导，在各类创新主体、产业主体及社会各界的共同努力下，我国增材制造产业实现快速发展。国家及地方政府对增材制造行业技术创新、产业推进、应用融合等多维度的政策支持，让企业可以紧抓行业快速发展、产业转型内生需求强烈的契机，不断加强自身技术攻关与产品研发能力，不断推进下游行业应用融合，实现行业高速成长与高质量可持续发展。2.多领域应用加速增长，催生千亿市场空间2.1 增材制造应用领域加速拓展，全球3D打印行业进入快速成长期全球3D打印行业

10、市场规模快速增长，预计2030年有望达到853亿美元。根据从事增材制造行业研究的美国咨询机构WohlersASSOCiateS.（沃勒斯）统计数据显示，2021年全球增材制造产值（包括产品和服务）152.44亿美元，同比增长19.50%o经过30多年发展，增材制造产业正从起步期迈入成长期，整体来看近年来呈现快速增长趋势。根据沃勒斯预测，到2025E年增材制造收入规模有望实现298亿美元，2021-2025E年CAGR为18.24%；到2030E年有望达到853亿美元，2025E-2030E年CAGR为23.41%o增材制造行业进入快速成长期，航空航天、医疗健康、消费品、汽车等行业成为未来增长的

11、主要领域。随着增材制造技术的发展，应用领域越来越广，新产品的研发制造驱动市场快速增长，越来越多领域正转变成增材制造生产，如航空航天、医疗器械、以及消费等领域。随着这些领域使用增材制造比例的增加，将推动增材制造市场持续扩大，航空航天、医疗健康、消费品、汽车等行业将是增材制造未来增长的主要领域,将给增材制造市场提供巨大的发展空间。根据GlobalAdd田VeManufacturingMarket,Forecastto2025（2025年全球增材制造市场预测）报告显示，从2015年到2025年，全球汽车行业、垂直医疗设备的3D打印收入将分别以34%和23%的复合增速增长，则预计2025E年全球汽车行

12、业、垂直医疗设备的3D打印市场价值将分别到达53.56亿美元和44.25亿美元。图8:全球熠材制造主要下游应用市场规模（亿美元）航空航天.医疗汽车高端应用需求拉动全球增材制造行业稳步增长。根据WohlersAssociates（沃勒斯）统计数据显示，全球金属增材制造设备的销售量从2012年的200余台增长至2021年的2300余台，20212021年CAGR为31.63%o整体来看，得益于金属增材制造技术的成熟和金属增材制造设备的普及，近年来全球工业级金属增材制造设备销量稳步增长。全球工业级高分子增材制造设备的销售量从2012年的7500余台增长至2021年的23800余台，CAGR为13.5

13、7%,全球工业级高分子增材制造设备销量稳步增长。2.2国内3D打印仍处于发展早期，产业规模加速扩张国内3D打印行业进入稳增长区间，预计2026E年市场规模超千亿元。当前全球3D打印头部企业主要集中在美国，我国3D打印行业仍处于成长早期，2021年我国3D打印行业规模在全球占比约17%,国内多项专利通过申请但未投入具体应用，核心技术与尖端人才是制约我国当前3D打印产业发展的关键因素。我国高度重视增材制造产业发展，近年来，国内3D打印市场应用程度不断深化，在各行业均得到了越来越广泛的应用。2017-2020年，中国3D打印产业规模呈逐年增长趋势，2020年中国3D打印产业规模为208亿元，同比增长

14、32.06%。根据前瞻产业研究院预测，预计2026E年我国3D打印市场规模将超过IOoo亿元，2021-2026E年复合增速20%以o国内3D打印行业中，以增材制造设备与打印服务为主，竞争格局较为集中。根据机械工业信息研究院，2022年国内3D打印设备收入占比53.2%,服务占比26%,原材料占比12.4%,零部件占比5.9%。根据中商产业研究院，我国3D打印设备市场CR5达到62%,但排名前五的企业中仅有联泰是中国企业，其余4家均为外资企业。2022年联泰在3D打印行业中市占率达到16.4%；华曙高科与钳力特凭借先进的技术优势和良好的产品质量，成为国内3D打印行业的核心企业，市占率分别为6.

15、6%及4.9%,在国产金属打印领域具备领先优势。我国3D打印在航空航天、汽车、医疗等下游领域的应用水平和规模快速提升，航空航天领域成为国内3D打印行业发展的重要市场。随着关键技术的不断突破及设备、工艺水平的显著提升，我国增材制造在航空航天、汽车、医疗等下游领域的应用水平和规模都在快速提升,为增材制造的发展提供了巨大空间。其中航天航空领域高端需求是增材制造行业的重要驱动力，根据旧ISWorld（宜必思）分析，2014年至2019年中国航空制造业（包括飞机制造、飞机零部件制造、维修服务等）年均复合增速为9.8%,2019年中国航空制造业市场价值约698亿美元，预测2020年-2029E年中国航空制

16、造业市场年均复合增速为10%,则预计2029E年中国航空制造业市场价值约9.05万亿元，根据华曙高科招股说明书，假设未来增材制造在航空制造业占据的份额提升至1%,据此可计算出2029E年中国航空制造业为3D打印带来的市场价值约为130.46亿元。3 .国内产业链配套完善，国产替代空间巨大3D打印行业快速成长，国内产业链配套完善，迎发展蓝海。受我国相关政策驱动以及企业端、研发端、资本端等协同发展，国内3D打印行业迎发展热潮。据中国增材制造产业联盟统计，2021年中国增材制造企业营收265亿元，近四年平均增长率约30%,高出全球平均水平约10%o根据Wind数据显示，2022年国内现有以增材制造为主营业务的上市公司已有超20家，实力较为雄厚的有伯力特、先临三维、华曙高科等。目前，京津冀全国领先，长三角地区凭借良好的经济发展优势、区位条件基础，已初步形成全3D打印产业链发展形式;而华中部地