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一、3D打印——制造技術(shù)革命性創(chuàng)新

　　1、3D打印技術(shù)改變傳統(tǒng)制造生產(chǎn)模式

　　增材制造(Additive Manufacturing，簡稱 AM) 俗稱 3D 打印技術(shù)，有別于傳統(tǒng)減材制造，是一種快速成型技術(shù)，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(shè)備，利用材料不斷疊加形成所需的實體模型。目前已經(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，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(jīng)濟學(xué)人》雜志則認(rèn)為它將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動實現(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)濟格局，進(jìn)而改變?nèi)祟惖纳睢?br />
　　與傳統(tǒng)制造技術(shù)(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(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。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。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(shù)理念“制造引導(dǎo)設(shè)計”，其可以實現(xiàn)“設(shè) 計引導(dǎo)制造”，完全實現(xiàn)創(chuàng)意驅(qū)動，制造出符合特定消費者需求的產(chǎn)品。

　　2、3D打印技術(shù):基礎(chǔ)技術(shù)日趨成熟、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)

　　3D 打印技術(shù)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(jié)(SLS)、選擇性激光熔化(SLM)、微噴射粘結(jié)技術(shù)(3DP) 等技術(shù)。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)。

　　3、3D打印材料:金屬材料、復(fù)合材料成為未來發(fā)展趨勢

　　3D 打印材料是 3D 打印技術(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，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(yīng)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(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”。

　　一般 3D 打印所用的原材料都是專門針對 3D 打印設(shè)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(shù)進(jìn)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(jié)(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(dǎo)入期進(jìn)入快速成長期

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

　　自 20 世紀(jì) 80 年代起，3D 打印有了初步發(fā)展。而 3D 打印技術(shù)真正開始產(chǎn)業(yè)化發(fā)生在 20 世紀(jì) 90 年代。根據(jù) 3D Hubs《2020 年 3D 打印產(chǎn)業(yè)年度報告》顯示，自 2013 年至 2020 年，全球 3D 打印產(chǎn)值增長近 4.2 倍，到 2020 年達(dá)到 126 億美元。預(yù)計 2020-2026 年間將保持 20%的年均復(fù)合增幅，到 2026 年有望達(dá)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(chǎn)值增長一倍，2019 年產(chǎn)業(yè)規(guī)模為 157.5 億元，較 2018 年增加 31.1%。預(yù)計到 2020 年，將以 32.06%的增速，實現(xiàn) 208 億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。美國國際數(shù)據(jù)集團(IDG)也預(yù)測，中國 3D 打印市場規(guī)模在近五年內(nèi)將以高于全球 3D 產(chǎn)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(jié)合國家層面政策指導(dǎo)以及國內(nèi)近 6 年 3D 打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，到 2025 年，我國 3D 打印市場規(guī)模將超過 630 億元，2021-2025 年復(fù)合年均增速 20%以上。

　　從產(chǎn)業(yè)細(xì)分結(jié)構(gòu)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(shè)備市場規(guī)模最大，2020 年產(chǎn)值達(dá)到 92.54 億元，這主要是因為設(shè)備單價高、部分依賴進(jìn)口導(dǎo)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(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。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(chǎn)值為 50.59 億元。

　　2019 年，我國 3D 打印材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá) 40.94 億元，從市場細(xì)分情況來看，金屬材料產(chǎn)業(yè) 規(guī)模為 15.56 億元，非金屬材料產(chǎn)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(yīng)用于消費品、醫(yī)療教育等行業(yè)。而目前，我國工業(yè)級應(yīng)用的金屬粉末(鈦、不銹鋼等)研發(fā)較少，相關(guān)的 3D 打印技術(shù)(SLS、SLM 等)對金屬粉末的形狀、大小要求較為嚴(yán)格，金屬 3D 打印制作技術(shù)與設(shè)備還較為缺乏。

　　從我國 3D 打印下游市場細(xì)分情況來看，主要集中在民用消費、工業(yè)設(shè)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(yīng)用服務(wù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá) 29.23 億元，占比達(dá) 64%，消費領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模 16.44億元，占比 36%。

　　2、行業(yè)由導(dǎo)入期步入成長期，迎來快速增長階段

　　綜合 3D 打印技術(shù)、產(chǎn)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(chǎn)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(guān)機構(gòu)預(yù)測，未來五年內(nèi)還將加快增長速度。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(dá)到最高的產(chǎn)值和利潤總量。

　　三、航空航天、汽車、醫(yī)療有望成為3D打印應(yīng)用藍(lán)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(shù)。1987 年，Scott Crump 發(fā)明了熔融沉積成型(FDM) 技術(shù)并申請了相關(guān)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(fù)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(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。

　　總體來說，3D 打印相關(guān)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(shù)較為成熟的國家;3D 打印公司的技術(shù)，更注重生產(chǎn)制造的質(zhì)量和效率的提升，劍指批量化生產(chǎn);金屬 3D 打印相關(guān)企業(yè)融資案例不多，但發(fā)生融資的一般金額都很大，產(chǎn)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(wù)。

　　3、航空航天、汽車、醫(yī)療器械有望成為3D打印應(yīng)用藍(lán)海

　　起初，3D 打印問世時設(shè)計的桌面級打印機主要服務(wù)于消費領(lǐng)域，規(guī)模較小，增速較慢。
　　近年來，3D 打印技術(shù)已經(jīng)成為航空航天等高端設(shè)備制造及修復(fù)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，并逐步向建筑、服裝、食品等領(lǐng)域擴展，成為產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、創(chuàng)新創(chuàng)意及個性化產(chǎn)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(diào)查顯示，2019 年 3D 打印下游應(yīng)用占比最多的是汽車工業(yè)領(lǐng)域 (16.4%)、其次是消費電子領(lǐng)域(15.4%)與航空航天領(lǐng)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(lǐng)域是3D打印未來重點應(yīng)用領(lǐng)域。