金屬3D打印設(shè)備行業(yè)發(fā)展基本情況

金屬3D打印設(shè)備行業(yè)發(fā)展基本情況3D打印材料行業(yè)發(fā)展方向現(xiàn)今，已經(jīng)有300多種適用于3D打印的材料問世。對于3D打印的應(yīng)用前景還很依賴于3D打印材料的研發(fā)以及其市場化推廣。3D打印材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀顯示在我國，市面上相對較為流行的3D打印設(shè)備是桌面打印機，但相比國外，我國3D打印材料的科研水平還處于起步階段，有很大的發(fā)展空間。3D打印材料將更加多元化，滿足3D打印技術(shù)的發(fā)展和市場的需求。我國雖然在3D打印材料和打印技術(shù)領(lǐng)域起步較晚，但是通過科研單位和科研人員的聰明才智，我國在3D打印領(lǐng)域的發(fā)展會越來越好，更多的3D打印材料會貼上自主研發(fā)的標(biāo)簽，進(jìn)一步促進(jìn)我國3D打印市場的發(fā)展，讓3D打印產(chǎn)品走進(jìn)千家萬戶。3D打印行業(yè)概述3D打印是快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造，它是一種以數(shù)字模型wenjian為基礎(chǔ)，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(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的，常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游為激光器、振鏡、三維掃描設(shè)備、3D打印軟件、粉末原料等；中游為3D打印設(shè)備生產(chǎn)廠商，其中部分也提供打印服務(wù)及原材料供應(yīng)，在整個產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位；下游為行業(yè)應(yīng)用，覆蓋航空航天、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(lǐng)域。經(jīng)過多年發(fā)展，目前工業(yè)界主流使用的3D打印技術(shù)大致可以分為三大類，即擠出成型技術(shù)、粒狀物成型技術(shù)和光聚合成型技術(shù)。擠出成型技術(shù)主要為熔融沉積式技術(shù)（FDM）；粒狀物成型技術(shù)包括直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）、電子束熔化成型（EBM）、選擇性光熔化成型（SLM）、選擇性熱燒結(jié)（SHS）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）等技術(shù)；光聚合成型技術(shù)的代表性技術(shù)為為立體平板印刷（SLA）、數(shù)字光處理（DLP）、光固化快速成形技術(shù)（PolyJet）等。3D打印行業(yè)上下游關(guān)系3D打印行業(yè)上游為原材料及零件，包括3D打印原材料、核心硬件和軟件等，中游為設(shè)備制造和打印服務(wù)，下游則包括航空航天、汽車、醫(yī)療、消費及電子產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域。（一）3D打印行業(yè)上游1、3D打印原材料3D打印原材料是影響3D打印產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一，是3D打印技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。3D打印原材料目前主要可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料以及生物材料等幾類。（1）金屬粉末材料金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低，目前應(yīng)用于3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金材料等。目前國內(nèi)的金屬3D打印材料已基本滿足國產(chǎn)設(shè)備及國內(nèi)下游增材制造需要，設(shè)備生產(chǎn)廠商一般與第三方材料廠商合作研究開發(fā)各類金屬材料熔融工藝，少量3D打印服務(wù)的廠商會同時自主生產(chǎn)金屬3D打印材料。（2）高分子粉末材料SLS工藝技術(shù)目前使用最廣泛的原材料為PA粉末類材料。近年來，行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)多種新型高分子增材制造粉末材料，各類材料在成形質(zhì)量和穩(wěn)定性等方面的表現(xiàn)各有差異。2、核心硬件增材制造所使用的核心硬件包括振鏡和激光器等。目前，該等核心硬件多數(shù)采購自美國、德國等，存在依賴進(jìn)口的情況，但隨著國產(chǎn)振鏡和激光器的研制成功及性能提升，目前已實現(xiàn)部分進(jìn)口替代。3、軟件3D打印相關(guān)軟件包括3D打印設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件可由產(chǎn)業(yè)鏈上中下游主體及專業(yè)軟件供應(yīng)商基于技術(shù)應(yīng)用需求開發(fā)提供，如輔助設(shè)計軟件、工程處理軟件、仿真模擬軟件、智能處理軟件等。設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)是指控制3D打印設(shè)備制造運行全環(huán)節(jié)的整體控制系統(tǒng)，是整個3D打印設(shè)備的核心中樞。目前，行業(yè)內(nèi)大部分3D打印設(shè)備制造企業(yè)的3D打印設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)系向第三方采購，軟件性能提升依賴并受制于軟件服務(wù)商，限制了設(shè)備性能和材料性能的應(yīng)用，難以快速響應(yīng)客戶軟件方面的需求。因此，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)3D打印設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)將有助于設(shè)備制造企業(yè)提升行業(yè)競爭力。（二）3D打印行業(yè)中游增材制造行業(yè)中游包括3D打印設(shè)備及設(shè)備技術(shù)服務(wù)。其中3D打印設(shè)備是中游、也是整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心主體。參與主體包括增材制造設(shè)備制造商、增材制造服務(wù)提供商、各類代理商等。增材制造設(shè)備制造商研發(fā)、生產(chǎn)3D打印設(shè)備供下游用戶使用，并根據(jù)下游用戶反饋不斷進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新與更新迭代，并同步向上游傳遞創(chuàng)新與市場需求，不斷推動著整個產(chǎn)業(yè)鏈的水平提升。增材制造服務(wù)提供商主要通過3D打印設(shè)備為客戶提供打印服務(wù)及其他各類衍生技術(shù)服務(wù)。（三）3D打印行業(yè)下游1、3D打印航空航天領(lǐng)域需求在航空航天領(lǐng)域，由于零部件形態(tài)復(fù)雜、傳統(tǒng)工藝加工成本高及輕量化要求等因素，增材制造已發(fā)展成為提升設(shè)計與制造能力的一項關(guān)鍵核心技術(shù)，其利用逐層堆積的原理，能夠?qū)崿F(xiàn)任意復(fù)雜構(gòu)件成形與多材料一體化制造，突破了傳統(tǒng)制造技術(shù)對結(jié)構(gòu)尺寸、復(fù)雜程度、成形材料的限制，提供了變革性的技術(shù)途徑，應(yīng)用場景日趨多樣化。航空航天領(lǐng)域用于3D打印的材料主要包括高性能金屬材料和高分子材料。高性能金屬材料中鈦合金、鋁合金和鎳基高溫合金的應(yīng)用最為廣泛，鈦合金主要應(yīng)用于高強度、輕量化結(jié)構(gòu)部件，鋁合金主要應(yīng)用于輕量化結(jié)構(gòu)部件，鎳基高溫合金主要應(yīng)用于高強度熱端部件，通常以粉末床熔融技術(shù)和定向能量沉積技術(shù)為主進(jìn)行加工，常見包括SLM、LENS等。高分子材料主要應(yīng)用于有耐沖擊、耐熱、阻燃性和抗老化性要求的部件，常用SLS進(jìn)行加工。在復(fù)雜部件的研制階段，3D打印技術(shù)可節(jié)省反復(fù)工藝試驗的時間，提高速度的同時降低成本；在零件制造階段，3D打印技術(shù)可用于實現(xiàn)復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高零件性能；此外，3D打印技術(shù)還可用于制件修復(fù)，延長設(shè)備使用壽命、減少經(jīng)濟損失。利用3D打印可以制作出符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和使用要求的高精密零件，為提高航天器的整體性能提供積極幫助。歐洲航天局（ESA）、美國國家航空航天局（NASA）、SpaceX和RelativitySpace均使用增材制造技術(shù)生產(chǎn)火箭點火裝置、推進(jìn)器噴頭、燃燒室和油箱，美國GE、波音（Boeing）、法國空客（Aribus）、賽峰（Safran）使用增材制造技術(shù)生產(chǎn)商用航空發(fā)動機零部件、軍機機身部件、飛機風(fēng)管、艙內(nèi)件等。同時，增材制造的構(gòu)件也已在國內(nèi)航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，先后成功參與了天問一號、實踐衛(wèi)星、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等數(shù)十次發(fā)射和飛行任務(wù)。3D打印技術(shù)已成為提高航天設(shè)計和制造能力的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用規(guī)模近年來增長迅速，未來市場空間巨大。2、3D打印汽車制造領(lǐng)域需求伴隨3D技術(shù)的創(chuàng)新升級，其在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用將逐漸深入，從概念模型打印到功能模型打印，目前逐步應(yīng)用于功能部件制造，并向打造整車方向拓展。汽車制造領(lǐng)域3D打印，主要應(yīng)用已覆蓋汽車設(shè)計、零部件開發(fā)、內(nèi)外飾應(yīng)用等方面，主要技術(shù)為SLS、SLM等。在設(shè)計方面，3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)無模具設(shè)計和制造，幫助企業(yè)縮短產(chǎn)品概念模型的設(shè)計及制作周期，幫助整車廠和零配件廠商優(yōu)化設(shè)計，同時，可以在安全性測試環(huán)節(jié)打印部分非關(guān)鍵部件作為替代，加速產(chǎn)品驗證流程，有助于企業(yè)實現(xiàn)快速小批量定制，降低成本并縮短產(chǎn)品時間，此外，3D打印可以在設(shè)計階段引導(dǎo)零件輕量化、一體化、個性化、功能化方面的創(chuàng)新；在制造方面，3D打印技術(shù)可提升零件的制造效率和生產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)零件輕量化制造和降低質(zhì)量的位移途徑，進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)模具的加工，加強對制造精度的控制，同時，增材制造一體化成形技術(shù)允許將多個零件整合為一個零件，可減輕復(fù)雜關(guān)鍵部件的重量；在維修方面，3D打印技術(shù)可以進(jìn)行門把手、輪轂、汽缸、變速器和其他基礎(chǔ)部件的制作，從而保證了維修的效率和經(jīng)濟收益。汽車行業(yè)是最早使用3D打印技術(shù)的行業(yè)之一，在3D打印技術(shù)應(yīng)用中占據(jù)重要位置，隨著近年來汽車保有量和產(chǎn)量的上升，汽車行業(yè)巨大的市場規(guī)模將持續(xù)為3D打印技術(shù)的應(yīng)用提供廣闊的空間。3、3D打印醫(yī)療領(lǐng)域需求基于人體存在個體差異而傳統(tǒng)制造醫(yī)療器械多為標(biāo)準(zhǔn)化樣式或尺寸的現(xiàn)狀，3D打印憑借可個性化定制的特點在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用逐步廣泛，主要應(yīng)用方向包括制造醫(yī)療模型、手術(shù)導(dǎo)板、外科/口腔科植入物、康復(fù)器械等（主要材料包括塑料、樹脂、金屬、高分子復(fù)合材料等），以及生物3D打印人體組織、器官等。3D打印技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中已逐漸成熟應(yīng)用于義齒打印、矯正器制作、預(yù)演手術(shù)模型制作、手術(shù)導(dǎo)板制作等，有助于提高精度和效率，降低手術(shù)風(fēng)險。3D打印技術(shù)在骨科植入方面也發(fā)展迅速，目前開始采用金屬3D打印技術(shù)生產(chǎn)全膝關(guān)節(jié)植入物、髖臼杯、脊柱植入物等，金屬3D打印技術(shù)有利于模擬人體骨骼的層狀結(jié)構(gòu)，通過多孔設(shè)計可以更好地與人體組織融合，促進(jìn)骨骼生長，此外3D打印技術(shù)亦為植入物設(shè)計帶來了更高設(shè)計自由度。隨著未來經(jīng)濟水平和精準(zhǔn)醫(yī)療要求的不斷提升，3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展將擁有巨大空間。4、3D打印其他行業(yè)領(lǐng)域需求消費品領(lǐng)域：消費品領(lǐng)域范圍廣泛，3D打印技術(shù)有助于加速消費品行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、優(yōu)化和迭代，提升并豐富產(chǎn)品性能，如為運動員量身定制輕量化、個性化運動設(shè)備等。模具領(lǐng)域：3D打印已廣泛應(yīng)用于鞋模及隨形冷卻模具等領(lǐng)域，優(yōu)化冷卻水路設(shè)計，不受水路復(fù)雜程度的限制，提升模具的冷卻效率和生產(chǎn)效率。電子電器領(lǐng)域：3D打印技術(shù)在產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)階段，如裝配和功能驗證、外觀及性能測試、人體工程學(xué)、快速手板、批量制造等方面，都能提供較大的幫助，降低研發(fā)和時間成本，提高產(chǎn)品利潤。3D打印機市場發(fā)展現(xiàn)狀3D打印機，即快速成形技術(shù)的一種機器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，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(gòu)造物體的技術(shù)。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。2020年世界3D打印市場規(guī)模約為154億美元，中國3D打印規(guī)模約為44億美元。預(yù)計2023年世界3D打印市場規(guī)模有望達(dá)到349億美元。作為世界3D打印發(fā)展較為迅猛的國家之一，中國3D打印設(shè)備市場占有率前五的公司分別是聯(lián)泰、Stratasys、EOS、GE、3DSystems，市場占有率均不超過20%，行業(yè)集中度并不高，行業(yè)發(fā)展大有可為。3D打印機的應(yīng)用對象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型，因此其發(fā)展極為迅猛。根據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù)，2021年我國3D打印機進(jìn)口數(shù)量為0．74萬臺，同比減少39．8%；出口數(shù)量為287．78萬臺，同比增加13．3%。從我國2021年3D打印機進(jìn)出口金額來看，我國3D打印機進(jìn)口金額為3802萬美元，同比減少24．6%；出口金額為58417萬美元，同比增加14．4%。我國3D打印機進(jìn)口主要源自中國臺灣、荷蘭、美國、匈牙利等國家及地區(qū)。3D打印機整體進(jìn)口數(shù)量較少。2021年中國3D打印機主要進(jìn)口省市為廣東省、上海市、北京市。其中廣東省進(jìn)口3D打印機5689臺，約占進(jìn)口3D打印機總量的77%。其次分別為上海市704臺；北京市253臺。中國3D打印機出口數(shù)量近年來屢創(chuàng)新高。出口目的地遍及全球，2021年我國3D打印機出口主要出口目的地為美國、俄羅斯、德國、英國及比利時等歐美國家。美國擁有全球最大的3D打印市場，對3D打印機的需求極為龐大，也是我國3D打印機的第一出口目的地。2021年向美國出口3D打印機約98．6萬臺，占我國3D打印機出口總量的34．3%。目前我國3D打印機出口主要省市為廣東省、浙江省、湖南省等，其中廣東省占據(jù)了我國3D打印機出口的絕大部分份額。2021年廣東省出口3D打印機約196萬臺，占我國3D打印機出口總量的68%。從2015-2021年的3D打印機進(jìn)出口均價來看，進(jìn)口價格與出口價格差距明顯。2021年我國3D打印機進(jìn)口均價約為5144美元/臺，；出口均價卻僅為203美元/臺。主要原因是進(jìn)口產(chǎn)品以高端3D打印機為主，而出口產(chǎn)品多為家用小型3D打印機。企業(yè)格局：企業(yè)營收上漲，研發(fā)投入增強在2021年中國3D打印行業(yè)營業(yè)收入過億的企業(yè)有50家，這50家企業(yè)全年總營業(yè)收入約為110億元，而2020年營收過億的相關(guān)企業(yè)只有32家，同比上升了56%。從企業(yè)競爭層次分布來看，創(chuàng)想三維、縱維立方位于第一梯隊，其營業(yè)收入超過10億人民幣；位于第二梯隊的是鉑力特、先臨三維、聯(lián)泰科技，營業(yè)收入超過5億；第三梯隊的是光華偉業(yè)、金石三維，營業(yè)收入超過2億，可見，頭部企業(yè)與第二第三梯隊的營業(yè)收入差距不大；威拉里、極光科技位于第四梯隊，營業(yè)收入超5千萬人民幣。鉑力特是一家專注于工業(yè)級金屬增材制造的高新技術(shù)企業(yè)，整體實力在國內(nèi)外金屬增材制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。公司圍繞金屬增材制造產(chǎn)業(yè)鏈，開展金屬3D打印設(shè)備、金屬3D打印定制化產(chǎn)品及金屬3D打印原材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售，同時亦向客戶提供金屬3D打印工藝設(shè)計開發(fā)及相關(guān)技術(shù)服務(wù)。從企業(yè)總營業(yè)收入來看，在2017-2021年間，鉑力特營業(yè)收入從2017年的2．2億元增長到2021年的5．52億元，到2022年前三季度，該公司的總營業(yè)收入為5．2億元。先臨三維是專注基于計算機視覺的高精度3D數(shù)字化軟硬件技術(shù)的科技創(chuàng)新企業(yè)，主要從事齒科數(shù)字化和專業(yè)3D掃描設(shè)備及軟件