中国3D打印产业发展深度分析.docx

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1、中国3D打印产业发展深度分析1中国3D打印发展战略意义1.1 提高工业设计能力传统的工业产品开发方法，往往是先开磨具，然后再做出样品，而运用3D打印技术，无需开磨具，可以把制造时间降低为以前的1/10到1/5,费用降低到1/3以下。一些好的设计理念，无论其结构和工艺多么复杂，均可利用3D打印技术，短时间内制造出来，从而极大地促进了产品的创新设计，有效克服我国工业设计能力薄弱的问题。1.2 利于攻克技术难关3D打印可以为基础科学技术的研究提供重要的技术支持。在航天、航空、大型武器等装备制造业，零部件种类多、性能要求高，需要进行反复测试。运用3D打印，除了在研制速度上具有优势外，还可以直接加工出特

2、殊、复杂的形状，简化装备的结构设计，化解技术难题，实现关键性能的赶超。1. 3形成新的经济增长点随着3D打印的普及，“大批量的个性化定制”将成为重要的生产模式。3D打印与现代服务业的紧密结合，将衍生出新的细分产业、新的商业模式，创造出新的经济增长点。如自主创业者可以通过购置或者租赁低成本的3D打印设备（一些3D打印设备已低于1万元）,利用电子商务等平台提供服务，为大量消费者定制生活用品、文体器具、工艺装饰品等各类中小产品，激发个性化需求，形成一个数百亿甚至数千亿元规模的文化创意制造产业，并增加社会就业。2中国3D打印产业发展现状2.1行业发展态势国内3D打印领域顶尖专家、中国工程院院士卢秉恒在

3、“上交会”3D打印技术论坛上表示，目前3D打印技术在工艺装备、材料研究、工程应用方面还有很大的创新空间。未来国内3D打印材料创新研究方面将涉足高介电陶瓷等超颖材料，应用领域将主攻航空航天制造、活性器官再造等。自从8日“上交会”一开幕，3D打印专区就一跃成为最受热捧的参观场馆。而举行的3D打印技术专业论坛同样吸引了大量专业听众,令场地内“一座难求，卢秉恒表示，外界对3D打印技术应该保持相对适当的期望值。目前的3D打印技术适用场合仍较窄，如更适合单件小批复杂零件；难加工、难变形材料；快速响应、不计成本等场合。虽然国内3D打印技术科研水平已位于世界前列，但在工艺装备、工程应用方面还有长足的发展空间。

4、卢秉恒认为，对于3D打印技术需要制定技术发展路线图，规划基础研究、产业化、工程应用的发展路线，从而使其真正产业化。制定3D打印件强度标准、打印材料拓展、提高制造精度等，都是业界目前最希望突破的技术瓶颈。卢秉恒表示，未来的研究突破方向包括材料和应用领域两大部分。目前打印材料多为光敏树脂、金属粉末,应用范围存在较大的局限性。未来或将打破“先制材料后成型”的传统研究思路,制造出碳化硅复合材料零件，乃至研究使用高介电陶瓷等超颖材料。至于应用领域，目前国家大力发展包括大飞机在内的高端装备制造业，所需构件普遍具有高性能、难加工、复杂等特点，这恰恰是3D打印技术最大的优势。近期，科技部公布的国家高技术研究发

5、展计划（863计划）以及国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南中，3D打印产业首次入选。卢秉恒认为，国家对3D打印技术在航空航天领域的应用研究已给予较多支持。未来3D打印产业还有可能分享到智能制造行业的扶持政策。此次“上交会”上，已有不少企业展示了3D打印的人工骨骼、牙齿等模型，反映出生物医疗领域是3D打印另一重要应用方向。记者了解到，西安交通大学正在联合有关医学研究机构研究人工肝脏等活性器官再造课题，更长远的目标将直指细胞打印。尽管3D打印向世人展现出革命性的技术进步，卢秉恒却坚持认为传统技术仍有强劲生命力。增材制造（即3D打印）应该与传统技术优选、集成，彼此是相互补充的关系。

6、2. 2产业规模状况国内3D打印技术起步晚。但是自3D概念一出，立即受到了热捧，3D打印技术近年来在国内日趋升温。据三胜产业研究中心统计，2012年中国3D打印市场规模约为10亿元，2013年翻了一番达到20亿元。但是与美国、德国等发达国家相比，中国的3D打印产业仍处于起步阶段，国内3D打印应用仍主要停留在科研阶段，并未实现在工业及个人消费领域大规模推广。2. 3企业格局分析目前，国产3D打印企业还处在发展上升期。3D打印设备的研制生产主要有2种形式，一种是以北京殷华、陕西恒通智能机器、湖北滨湖机电为代表的部分企业，依托高校研究成果，对3D打印设备进行产业化运作，实现了整机生产与销售；另一种是

7、以南京紫金立德为代表的部分企业，采取引进技术与自我开发相结合的办法，实现了3D打印机的整机生产和销售。虽然部分公司生产的便携式桌面3D打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场，但是这些企业普遍规模较小，产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于中低端水平，打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面还难以较好满足商用需求。部分东部发达地区企业采取购入3D打印设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。其服务范围涉及设计模具、样品制作、辅助设计、文物复原等领域，取得了良好的经济效益。同时，在政府推动和利益驱动下，部分产业链上游企业也纷纷考虑投资开发3D打印设备生产和服务，3D打印企业的数量和规模将

8、进一步扩大。2.4市场成本水平就技术的经济性而言，被市场质疑较多的还在于3D打印较高的直接制造成本。从现阶段，3D打印制造的成本构成来看，设备和材料占据主体部分。但二者在随着技术的发展和市场规模的扩大，都存在较大的下降空间；有望在未来带动直接制造成本的下降。设备折旧生产的单位产品的制造成本主要取决于两个方面：1）设备本身的购置成本；2）设备的制造速度。从历史数据来看，商用3D打印设备的销售价格呈现不断下降的趋势。同时，主要的3D打印设备供应商，打印机的销售毛利率仍然保持稳定。我们判断，这是由于技术进步导致制造成本下降，从而引发价格下降。具有较强的稳定性和持续性。就制造速度而言，以激光烧结为例，

9、最初的加工速度大致是6ccmh,现阶段平均制造速度在11-12CCIn/h。而基于超声波焊接（UAM）工艺的3D打印速度可以达到492ccmh,制造速度的提高带来单位部件制造成本的降低。此外，另一个直接制造成本的重要组成部分来源于打印材料。现阶段，3D打印材料的主要类型是塑料，液态树脂和金属粉末。3Dsystems和StrataSyS公司主要供应的前两种材料。从公司材料的销售毛利率来看，近些年，来基本保持在50%以上，就利润空间而言，还有较大的下降空间。就金属材料而言，以3D打印领域使用最为广泛的钛、铝和不锈钢为例。如图5所示，普通金属材料与用于3D打印的金属材料相比存在着巨大的价格差距。而这

10、类3D打印材料的制造成本构成中，比例最大的部分还是普通的基础材料。因此，利润空间巨大。长期来看，价格也存在较大的下降空间。3中国3D打印产业供需主体分析3.1 市场供给主体状况国内快速成型技术的研发工作始于20世纪80年代末，在时间点上和国际上保持一致，至今已经形成了北航、华中科大、西安交大、清华大学四大研发中心，在科研水平上公认已经达到国际一流水准。北航的王华明教授团队是目前世界上少数能实现激光快速成型飞机用钛合金承力结构件的研究机构，并且是唯一一家已经实现装机的单位；华中科大的史玉升教授团队在2012年研制出世界最大的激光快速成型设备（L2xl.2m工作面SLS）O西安交大和清华大学研发团

11、队也掌握了SLA设备的关键技术。在技术引入方面，英国伯明翰大学教授、澳大利亚国家轻合金研究中心主任吴鑫华教授等国际快速成型专家近年来也开始与国内企业展开技术合作，加速了国内激光成型产业的成熟。在科研成果转化方面，国内几家科研机构也相继迈出了产业化的脚步。依托于华中科大的滨湖机电以及背靠华南理工的北京隆源已经形成了千万年产值的规模，累计销售SLS双双突破200+台，客户遍布汽车、发动机、航天、船舶、泵业、机械、医疗等行业，包括东风汽车、凯泉泵业、山河智能、玉柴等诸多知名企业。北航团队产业化的突破口在于下游大型铸锻件的加工制造，在2010年和2012年分别与中航重机、南风股份合作成立子公司，依靠两

12、个合作伙伴在军工航天、核电火电行业的优势资源锁定未来需求。两家公司对合作项目投入均较大，分别规划在2015年前达到5亿元的体量。国产快速成型技术已经走出实验室，无论在民品市场还是军品市场都持续得到验证。扎实可靠的技术积累是国内快速成型产业爆发的坚实基石。3.2 市场消费主体分析在现阶段，3D打印在国内最大的三块需求分别来自民用消费、工业设计和航天军工。在民用板块，桌面级3D打印机的引进有望撬动消费需求，打开大众娱乐的大市场；在工业设计板块，对于模具制作的效率和精度的要求不断上升，中小型3D打印设备有望成为工业设计人员的“标配”；受益于国产飞机产业腾飞及国家军费投入增加，航天军工领域有望成为大型

13、快速成型设备的最大增长点,另外核电建设的高峰期即将到来，也将对快速成型产业的壮大提供有利条件。3D打印是典型的“供给创造需求”的产业，在适当产业政策的引导下，3D打印的市场需求潜力无限。民用：大众娱乐、医疗有望成为亮点在世界范围内，3D打印机家用化、娱乐化正在成为一种潮流。在2012年美国CES展上,世界最大的3D打印机公司3DSystems展出了最新家用Cube系列，惠普、MakerBOt等公司也均有类似产品面世。桌面级3D打印机售价低廉，最低仅为100o-2000美元，贴近大众消费水平，业界普遍期待它能复制家用电脑、苹果手机等消费电子产品的成功故事，成为下一个改变消费者习惯的“大产品”。仅

14、2011年一年的时间，全球个人3D打印机的销量就翻了四倍。在国内，3D打印的大众消费市场也正在形成中，近期北京开出的全国第一家3D打印馆就是一个印证。事实上，南京紫金立德、杭州先临三维等一些国内企业已经开始涉足桌面级3D打印机的生产，一条崭新的消费电子产业链呼之欲出。同时，看好3D打印技术在医疗领域的应用。医疗是一个个性化很强的市场,病人之间显著的个体差异性为3D打印技术提供了广阔的市场空间。随着桌面级3D打印技术的成熟，3D打印已经在外科手术、口腔科、五官矫正、医学实验等方面得到了应用，成功打入了国内一线城市的医院市场。可以预见，在未来十年中国医疗产业蓬勃发展的进程中，3D打印机作为一种重要

15、的辅助设备将拥抱更广阔的市场空间。模具设计：制造业提升效率的必然选择如之前分析，3D打印在小批量物件制造方面具有无可比拟的效率，尤其适合制作模具。以制作一件28x15x7Cnl的复杂零件为例,传统制模需要花费30天、1万元成本，使用FDM快速成型仅需要40小时、3000元。并且，3D打印允许更多试错的过程，是工业设计师的理想辅助设备。在国外，3D打印设备已经成为汽车厂缩短模具研发周期的必备利器。在国内，华中科大的研究团队已经在模具开发方面完成了数个里程碑式项目，如为东风汽车成型发动机缸盖上水套砂芯、为玉柴机器成型六缸发动机缸盖砂芯、为北京卫星制造厂提供模型成型等。国内泵业龙头上海凯泉公司通过滨

16、湖机电的SLS设备制模，成功进入核电站泵领域。判断，3D打印技术未来几年将对传统模具制造业将产生大规模的替代，国内中小型3D打印设备将迎来采购高峰期。航天军工：未来最大的一块市场蛋糕现代飞机的设计越来越显现出轻量化、复杂化的趋势，这就对机身结构件提出了两个在传统焊接工艺条件下看似矛盾的要求：钛合金的含量上升，在一些新型飞机里的比例达到了30%以上（F-22高达41%）；耐疲劳度高,承力能力好。然而如果使用激光快速成型技术，就可以完美实现这两个目标：北航王华明教授团队用这种工艺一次成型的钛合金承力结构件被证明比分段锻造、焊接在强度上要提升20-30%,并且可以轻松实现各种复杂造型。这一关键技术的突破不仅使得中国在飞机结构件制造领域领先世界（美国至今仍使用分段铸造），更重要的是加快了新一代战斗机和国产大飞机的产业化进程。对于大飞机和某些特定型号新型战斗机来说，3D打印技术是