3D打印

 3D打印產業簡介

3D打印概念及定義

1、3D打印

3D打印：也稱為增材制造技術。它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。過去其常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，現正逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

3D打印主要分為桌面級和工業級兩種。桌面級是3D打印技術的初級階段和入門階段，能夠很直觀地闡述3D打印技術的工藝原理。工業級的3D打印機主要分為快速原型制造和直接產品制造兩種。

2、3D打印技術

3D打印技術：是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品。

3D打印優勢分析

3D打印思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得以發展和推廣。中國物聯網校企聯盟把它稱作“上上個世紀的思想，上個世紀的技術，這個世紀的市場”，與傳統制造相比，3D打印技術的優勢主要體現在：

圖表：3D打印的優勢列表

數據來源：前瞻產業研究院

3D打印產業發展環境分析

3D打印產業政策環境分析

1、《國家高技術研究發展計劃（863計劃）》

2013年4月，科技部近期公布的最新《國家高技術研究發展計劃（863計劃）、國家科技支撐計劃制造領域2014年度備選項目征集指南》，首次將3D打印產業納入其中。《指南》中提到，破3D打印制造技術中的核心關鍵技術，研制重點裝備產品，并在相關領域開展驗證，初步具備開展全面推廣應用的技術、裝備和產業化條件。設4個研究方向：

（1）面向航空航天大型零件激光熔化成型裝備研制及應用（國撥經費控制額不超過1000萬元，前沿技術研究類）

針對航空航天產品研制（試制）過程中單件、小批量需求，研制適合鈦合金等難加工零件直接成型的大型零件激光熔化成型裝備，臺面2米×2米，制件精度控制在±1%以內，堆積效率達300cm3/h以上。制定相關工業技術標準，并在航空航天產品研制零部件制造中進行應用。

（2）面向復雜零部件模具制造的大型激光燒結成型裝備研制及應用（國撥經費控制額不超過1000萬元，前沿技術研究類）

針對復雜零部件模具快速制造的需求，研制適合制造蠟模、蠟型、砂型制造，以及尼龍等塑料零件制造的大型激光燒結成型裝備，臺面2米×2米，制件精度控制在±0.1%以內，堆積效率達1000cm3/h以上。制定相關技術標準，并在汽車、模具等行業產品研制中得到應用。

（3）面向材料結構一體化復雜零部件高溫高壓擴散連接設備研制與應用（國撥經費控制額不超過1000萬元，前沿技術類）

針對結構復雜、性能要求高、連接難度大等復雜零部件加工的需求，研制材料結構一體化復雜零件高溫高壓擴散連接設備??工藝，工作加熱區域尺寸Φ1000mm×1000mm以上，并在航空航天產品的研制中開展應用。

（4）基于3D打印制造技術的家電行業個性化定制關鍵技術研究及應用示范（國撥經費控制額不超過1000萬元、企業牽頭申報，應用開發與集成示范類）

針對家電行業個性化定制迫切需求，結合以3D打印制造技術為核心的數字制造技術帶來的制造變革，研究3D打印個性化零件設計技術、個性化定制模式、定制業務協同引擎、交互門戶、運行平臺等技術，開發個性化定制管理平臺，并基于3D打印制造裝備為終端用戶提供個性化定制服務，在應用示范期內銷售經濟收入不少于3000萬元。

2、支持創立3D打印產業聯盟

3D打印技術的產業聯盟的建立，3D打印技術的科研機構和企業將改變單打獨斗的不利局面。有利于推動我國3D打印技術產業化、市場化進程，加快與國際間的對話交流，促進3D打印技術與傳統制造技術的有機結合；有利于盡快建立行業標準，集中展示我國3D打印技術的良好形象，也便于加強與政府間或國際間的廣泛交流。

（1）深圳市3D打印產業聯盟

2013年6月，為了抓住3D打印產業發展的先機，深圳市市長許勤表示，深圳將積極組建包括大學、科研機構、企業、行業協會等在內的產業聯盟，打造涵蓋原始創新、技術開發、產品制造、內容產業到推廣應用等全鏈條的3D顯示技術產業鏈。

（2）西部3D打印產業技術創新聯盟

2013年6月，西部地區首個3D打印產業技術創新聯盟在成都成立。該聯盟將以成都市的制造企業為主體，由高等院校、材料研發企業和機構、工業設計企業、科研院所、3D打印服務應用提供商等“抱團”聯動，先期從材料制造、航空應用、軍工制造等產業鏈高端環節率先突破。

（3）江蘇省三維打印產業技術創新戰略聯盟

2013年6月，江蘇省三維打印產業技術創新戰略聯盟在南京正式掛牌，改聯盟由江蘇陽光（600220）集團子公司江蘇紫金電子集團有限公司，以及機械科學研究總院江蘇分院與南京航空航天大學等聯合發起。

（4）中國3D打印技術產業聯盟

2012年10月，在工信部的支持下，亞洲制造業協會、北京航空航天大學、華中科技大學、清華大學、湖南華曙高科有限公司、武漢濱湖機電科技有限公司、無錫飛而康快速制造有限公司等10多家主要的科研單位的專家學者和企業共同發起成立了中國3D打印技術產業聯盟，這是世界上首個3D打印技術的產業聯盟。

3、建立3D打印技術產業創新中心

為促進3D打印技術產業化，將首批選擇10個工業城市集中建設3D打印技術產業創新中心。計劃投資2000萬元，地方政府按照1：1配套扶持。2013年3月，3D產業聯盟已經與南京等城市簽署中國3D打印技術產業總部基地和中國3D打印技術產業創新中心合作協議。創新中心包含3D打印技術的產品展示中心、科普和教育中心、加工和服務中心、研發中心。

3D打印產業技術環境分析

1、中國3D打印技術發展現狀

我國近年才引入3D打印技術，與國外相比差距非常大，主要體現在技術和市場應用方面，研發水平不高，與市場銜接度較低，目前還未產生較大的經濟效益。與美國已經出現3D Systems和Stratasys兩大3D打印機上市公司不同，我國的3D打印技術起源于西安交大、華中科大和清華大學等高校，相關的技術轉化集中在校辦企業。

2、中國3D打印產業專利申請數分析

從圖中可以看出，我國3D打印技術申請數量主要集中在2013年，占2005-2013年申請數量的54.84%。專利公開數量同樣也主要集中在2013年，占全部公開數量的77.42%。

圖表：2005-2013年6月3D打印相關專利申請數量變化圖（單位：個）

資料來源：前瞻產業研究院整理

圖表：2001-2012年3D打印產業相關專利公開數量變化圖（單位：個）

資料來源：前瞻產業研究院整理

3、中國3D打印技術存在的問題

（1）3D打印技術本身發展不夠成熟

該領域研究隊伍比較薄弱，資金投人有限，設備尚未完全達到商品化，成型材料急需國產化，與3D打印技術配套的后續技術尚不完備。

（2）3D打印技術未能有效地在企業中得到應用

企業界對3D打印技術重要性認識不足，缺乏企業的有力支持，目前投人的研發資金幾乎都是由國家承擔，企業沒有發揮其主導作用。對于已引進3D打印技術設備的企業，也未能充分發揮其作用。由于目前的3D打印技術設備價格太昂貴，因此廣大中小型企業很少能得到3D打印技術服務。

（3）沒有建立發展3D打印技術的統一協調管理體系

目前存在相當多的“低水平重復”現象，使得有限的投人未能發揮更好的作用。尤其是在學、產、研結合方面力度不夠，影響科研成果的商品化，直至產業化。

4）國內3D打印企業仍缺乏強有力的推動

近年來，在國家科學技術部的支持下，我國已經在深圳、天津、上海、西安、南京、重慶等地建立一批向企業提供快速成型技術的服務機構，積極引進國外3D打印設備。

3D打印產業鏈分析

發展初期的產業鏈分析

3D打印產業鏈簡單的描述就是：從最初的原材料處理、設備制造到最后的打印應用與服務。在3D產業鏈的發展初期，主要是以材料供應、設備制造和打印服務，然后再到消費領域的形式存在，這主要是由于產業發展初期技術推廣和市場規模的限制所致。目前，我國3D打印產業就處于這個階段。

在發展初期，技術應用推廣的起步階段，3D打印服務企業無疑會較快地帶來收益。因為應用推廣期間，本質上是一個市場創造的過程。下游企業出于風險的考慮，不會貿然采購設備，改變已有的制造流程。因此，需要專業的3D打印服務商提供服務，除了產品的直接打印制造之外，還包括CAD模型輔助設計服務等。

圖表：3D打印產業鏈（發展期初期）示意圖

數據來源：前瞻產業研究院

成熟期的產業鏈分析

從長期來看，3D產業鏈上的專業分工會進一步深化：專業材料供應商和專業打印企業會出現，產品設計服務會獨立或向下游消費企業轉移。同時還會出現為3D打印產業提供支持服務的第三方檢測驗證、金融、電子商務、知識產權保護等服務平臺。

在產業成熟期，一個完整的3D打印產業鏈應該包括：（1）上游：專業材料供應商、3D打印設備制造商、軟件開發商、數字化技術提供商、耗材提供商、專業設計機構、3D打印設備經銷商、3D打印服務等；（2）下游：民用消費、工業設計和航天軍工、服裝公司、汽車公司、船舶公司、醫學等領域；（3）服務支持平臺：第三方檢測驗證支持、金融支持、電子商務、知識產權保護等支持平臺。

圖表：3D打印產業鏈（成熟期）示意圖

數據來源：前瞻產業研究院

3D打印產業上下游市場分析

3D打印產業上游市場分析

3D打印產業鏈的上游主要包括打印材料提供商、3D打印設備的制造商、工業設計機構、3D數字化技術提供商、3D打印機及耗材提供商、3D打印設備經銷商、3D打印服務商等。在3D打印發展的初級階段，產業鏈上游的焦點主要集中在材料行業、打印設備制造業以及軟件開發三個領域。

3D打印產業下游市場分析

3D打印產業鏈的下游主要分為兩大類：（1）民用消費領域，如攝影、飲食、教育等方面；（2）工業領域，如傳統的航空、汽車、船舶、電子、家電、醫學、建筑等行業，同時還包括珠寶、時裝、食品、紡織業以及考古領域。

我國的3D打印主要集中在家電及電子消費品、建筑、教育、模具檢測、醫療及牙科正畸、文化創意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。其中，3D打印最大的三塊需求分別來自民用消費、工業設計和航天軍工。

3D打印產業發展狀況分析

目前，國內的3D打印主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫療及牙科正畸、文化創意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。2010年，中國3D打印機的裝機總量為400臺，近兩年，增長2010年以來年增速均在70%左右，可以估計2012年，中國3D打印機的裝機總量將超過1000臺。

圖表：全球個人3D打印設備銷售量（單位：臺）

資料來源：前瞻產業研究院整理

行業財務指標、經濟指標、效益指標等具體內容詳見前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國3D打印產業市場需求與投資潛力分析報告》

國際3D打印產業知名企業分析

美國3D Systems公司

美國Stratasys公司

德國EOS公司

以色列Objet公司

比利時Materialize公司

中國3D打印產業領先企業分析

武漢濱湖機電技術產業有限公司

杭州先臨三維科技股份有限公司

北京隆源自動成型系統有限公司

北京殷華激光快速成型與模具技術有限公司

沈陽新松機器人自動化股份有限公司

中航天地激光科技有限公司

湖南華曙高科技有限責任公司

飛而康快速制造科技有限公司

南京紫金立德電子有限公司

北京上拓科技有限公司