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中國3D打印行業(yè)報(bào)告工欲善其事必先利其器4縱觀:3D打印行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1深剖:從發(fā)展歷程看3D打印行業(yè)特點(diǎn)2洞察:從產(chǎn)業(yè)鏈全景分析發(fā)展核心壁壘3暢想:3D打印行業(yè)未來發(fā)展趨勢4中國人第一次認(rèn)識3D打印通過影視展現(xiàn)3D打印魅力2001年史蒂芬·斯皮爾伯格執(zhí)導(dǎo)的科幻大片續(xù)作《侏羅紀(jì)公園·3》是最早出現(xiàn)3D打印技術(shù)的影片,影片再現(xiàn)了3D打印的完整過程。成龍的電影《十二生肖》是中國第一部出現(xiàn)3D打印的影片,在影片中,成龍扮演的小偷通過3D打印技術(shù)復(fù)刻了文物,展示了3D打印的全流程。3D打印文物復(fù)制品并不是電影虛構(gòu)的橋段,3D打印技術(shù)在文物修復(fù)、復(fù)制、文創(chuàng)等領(lǐng)域都有很多實(shí)際用途,為文物保護(hù)做出了許多貢獻(xiàn)。3D打印不僅存在于影片中,目前隨著國家政策的支持、材料與技術(shù)研發(fā)的進(jìn)步,3D打印已經(jīng)走進(jìn)人們的生活。電影《十二生肖》展示了3D打印技術(shù)的魅力。成龍扮演的文物小偷使用3D手套掃描儀全面掃描狗頭獸首,掃描之后數(shù)據(jù)直接存儲在電腦內(nèi),然后經(jīng)過3D建模、3D打印,最終一個(gè)完美的復(fù)制品展現(xiàn)在觀眾眼前。電影《侏羅紀(jì)公園3》將整個(gè)技術(shù)放到影片中并以科技的形式展現(xiàn)出來。展示三維掃描恐龍頭骨的過程,并且用最早的3D打印設(shè)備將迅猛龍的發(fā)聲喉管打印出來,在3D掃描儀和軟件的幫助下,重建已經(jīng)滅絕的遠(yuǎn)古生物成為一件可以實(shí)現(xiàn)的事情。來源:民用飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。?2022.1053D打印——傳統(tǒng)技術(shù)的革新從“減材”到“增材”,
3D打印是對傳統(tǒng)技術(shù)的升級革新3D打?。?DP)即快速成型技術(shù)的一種,又稱增材制造,是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)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)。區(qū)別于傳統(tǒng)減材制造,
3D打印通過對模型數(shù)字化立體掃描、分層處理,借助于類似打印機(jī)的數(shù)字化制造設(shè)備,將材料不斷疊加形成所需的實(shí)體模型。3D打印在中小批量生產(chǎn)成本控制、個(gè)性化生產(chǎn)、生產(chǎn)可預(yù)測性,和材料利用率等方面與傳統(tǒng)技術(shù)相比都具有明顯優(yōu)勢。單位制造成本制造單位3D打印成本緩慢下降3D打印在不同行業(yè)減少多類型成本航空航天燃燒室:3D打印降低費(fèi)用成本50%義齒金屬內(nèi)冠:3D打印降低人工成本70%壓縮磨具:3D打印降低時(shí)間成本50%生產(chǎn)成本不同于傳統(tǒng)制造企業(yè)通過批量生產(chǎn)單一產(chǎn)品形成規(guī)模經(jīng)來源:民用飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。?2022.106濟(jì),3D打印依靠同一臺設(shè)備生產(chǎn)多樣產(chǎn)品。企業(yè)通過增加產(chǎn)品種類降低生產(chǎn)的單位成本,從而達(dá)到范圍經(jīng)濟(jì)。具體而言,生產(chǎn)的主要成本可分為物料成本,機(jī)器折舊,耗材成本和人工成本幾方面。3D打印無需模具和機(jī)械加工,減少開模次數(shù),簡化了生產(chǎn)過程,降低了生產(chǎn)裝配成本和耗材成本。同時(shí),增材制造被視為無人值守的制造過程,需要的人力成本較少,并且一次成型,減少廢料,提高材料利用率,也有助于減少用料成本。3D打印成本:成本遞減模型 3D打印與傳統(tǒng)技術(shù)相比的優(yōu)勢傳統(tǒng)制造成本隨數(shù)量迅速下降生產(chǎn)可預(yù)測性好3D打印時(shí)間、成形變形量、成形精度等可通過3D打印技術(shù)及輔助技術(shù)進(jìn)行預(yù)測,并可以通過調(diào)整模型使得零件構(gòu)型可測、可控。材料無限融合傳統(tǒng)的制造機(jī)器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起,隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)有能力實(shí)現(xiàn)不同原材料的融合。3D打印推動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)應(yīng)用案例瑞典刀具系統(tǒng)制造商山特維克推出了一種帶有金屬3D打印刀頭的新型銑刀,該產(chǎn)品是企業(yè)重新設(shè)計(jì)并優(yōu)化過的最新產(chǎn)品,新構(gòu)造可以減少長懸伸銑削中的振動(dòng),專為克服長懸伸金屬銑削過程中的振動(dòng)問題,將加工效率提高50%。日本蜻蜓牌借用3D打印技術(shù)實(shí)驗(yàn)文具產(chǎn)品的不同外形方案。先用3D掃描儀掃描手工切削的發(fā)泡模型,然后使用3D建模軟件對其進(jìn)行表面光滑處理,最后使用3D打印機(jī)重新輸出并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3D打印可以表現(xiàn)和手工制作同樣細(xì)膩的圓弧及曲面。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上修正造型,開發(fā)出了更符合人體工學(xué)的修正帶。傳統(tǒng)制造企業(yè)生產(chǎn)整件時(shí),設(shè)備只能生產(chǎn)固定形狀的零部件,并且只能通過加工再進(jìn)行組裝,局限了一些創(chuàng)意設(shè)計(jì)。而3D打印通過采取逐層打印,整體制造,可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法達(dá)到的產(chǎn)品形狀。定制化產(chǎn)品修復(fù)磨損或損壞的產(chǎn)品應(yīng)用案例美國醫(yī)療用品公司以3D打印技術(shù)開發(fā)外形如像骨架的保護(hù)套由于其可定制性高,在無需模具的情況下,可以用來打印諸如義眼,牙齒等器官通過3D掃描對損壞的齒輪進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,利用采集到的數(shù)據(jù)使用三維逆向軟件對其進(jìn)行模型重建,以修復(fù)損壞及磨損的位置來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。?2022.107應(yīng)用案例美艦艇備戰(zhàn)中心技術(shù)人員采用先進(jìn)的激光增材制造技術(shù)(3D打?。┬迯?fù)飛機(jī)受損部件,使飛機(jī)盡快快速返回到艦隊(duì)中產(chǎn)品的復(fù)雜程度和差異化程度越高,3D打印越能體現(xiàn)優(yōu)勢。3D打印可以提升產(chǎn)品復(fù)雜程度,生產(chǎn)符合消費(fèi)者個(gè)性化需求的定制化產(chǎn)品。借助3D打印技術(shù)和設(shè)備,將受損的組件修復(fù)回原來的狀態(tài),在提高利用率的同時(shí)比重新制造相同的組件更節(jié)省成本和材料。3D打印是中國制造業(yè)升級發(fā)展的核心助推力3D打印是對傳統(tǒng)制造業(yè)的補(bǔ)充和增強(qiáng),借助3D打印技術(shù),企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā),生產(chǎn)復(fù)雜產(chǎn)品和開展定制化等方面都有所提升。3D打印有利于企業(yè)創(chuàng)新,進(jìn)而推動(dòng)我國制造產(chǎn)業(yè)逐步升級。3D打印產(chǎn)業(yè)政策梳理來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。?2022.108政策名稱《中國制造2025》 《工業(yè)強(qiáng)基工程實(shí)施指南(2016-2020 《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn) 《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2017—年)》 業(yè)發(fā)展規(guī)劃》 2020年)》頒布主體與時(shí)間2015,中共中央、國務(wù)院 2016,工信部 2016,國務(wù)院 2017,工信部、發(fā)改委等十二部門相關(guān)內(nèi)容重點(diǎn)攻克3D打印材料制備、
公示高性能、難熔、難加工合金大型
打造增材制造產(chǎn)業(yè)鏈,開發(fā)
設(shè)立2020年增材制造產(chǎn)業(yè)年銷售收入超智能軟件等瓶頸,突破適
復(fù)雜構(gòu)件增材制造一條龍應(yīng)用計(jì)劃;
智能材料;利用增材制造等
過200億元,年均增速在30%以上的
目用于3D打印材料的產(chǎn)業(yè)化
瞄準(zhǔn)航空航天、交通運(yùn)輸和核電等重
新技術(shù),加快組織器官修復(fù),
標(biāo)。提出關(guān)鍵核心技術(shù)達(dá)到國際同步發(fā)制備技術(shù),建立相關(guān)材料
大裝備開發(fā)和生產(chǎn)用戶,形成上下游
建設(shè)增材制造等領(lǐng)域大數(shù)據(jù)
展水平,工藝裝備基本滿足行業(yè)應(yīng)用需產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系 產(chǎn)業(yè)對接的應(yīng)用示范鏈條 平臺與知識庫 求,在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用指導(dǎo)意義對增材制造的重點(diǎn)發(fā)展方 針對重要應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料、工藝 打造3D打印產(chǎn)業(yè)鏈; 對3D打印關(guān)鍵技術(shù)、工藝裝備等具體方向做出具體規(guī)劃,促進(jìn)行 和裝備,推動(dòng)重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)和技術(shù)突 突破3D打印專業(yè)材料技術(shù)難 面的未來發(fā)展要求進(jìn)行詳細(xì)闡述業(yè)高速發(fā)展 破 點(diǎn)政策名稱《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(2018) 《增材制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃(2020- 《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會
《2021年度實(shí)施企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“領(lǐng)跑者”》 2022年)》 發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年 重點(diǎn)領(lǐng)域》遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》頒布主體與時(shí)間2018,國家統(tǒng)計(jì)局 2020,科技部 2021,國務(wù)院 2021,國家市場監(jiān)督管理總局相關(guān)內(nèi)容戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)共分為九大
提出到年,對接國際的增材制造 增材制造裝備企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)被列入重點(diǎn)領(lǐng)域。其中高端裝備制造產(chǎn)
新型標(biāo)準(zhǔn)體系基本建立:增材制造專用
明確增材制造在制造業(yè)核心競
領(lǐng)域中,涉及增材制造領(lǐng)域的主要業(yè),新材料產(chǎn)業(yè),數(shù)字創(chuàng)意
材料、工藝、設(shè)備、軟件、服務(wù)等領(lǐng)域
爭力提升與智能制造技術(shù)發(fā)展
產(chǎn)品為增材制造裝備,屬于通用設(shè)技術(shù)設(shè)備制造,相關(guān)服務(wù)業(yè)
“領(lǐng)航”標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量達(dá)到80-100項(xiàng),增
的重要性 備制造業(yè)四大領(lǐng)域包含增材制造 材制造國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%指導(dǎo)意義充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對增材制造技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn) 將增材制造作為未來規(guī)劃發(fā)展 將3D打印企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)列入“領(lǐng)跑者”闡明增材制造四大領(lǐng)域 業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)作用,提升我國增材制造 的重點(diǎn)領(lǐng)域 重點(diǎn)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)國際競爭力政策出臺速度快、支持力度大,助力轉(zhuǎn)型“中國智造”目前政策重點(diǎn)主要集中在3D打印材料、技術(shù)提升與標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面。2015年,我國3D打印產(chǎn)業(yè)在“中國智造”引導(dǎo)下迎來高速發(fā)展契機(jī),《中國制造2025》等一系列政策描繪了增材制造行業(yè)的發(fā)展路徑。2016年國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》標(biāo)志著產(chǎn)業(yè)化的落地。中國3D打印發(fā)展以來,行業(yè)扶持政策發(fā)力迅速。從整體戰(zhàn)略,應(yīng)用領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)再到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),政策指導(dǎo)不斷細(xì)化,促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。3D打印政策梳理3D打印商業(yè)模式2D打印
vs.3D打印2D打印機(jī)商業(yè)模式較為單一,打印機(jī)廠商主要依靠耗材盈利。3D打印可能的商業(yè)模式存在于五個(gè)層面——制造端(3D打印機(jī)制造)、材料端、模具端、零售端、樣品端(研發(fā))。與2D打印的B2C相比,3D打印目前集中于B2B模式,同時(shí)也在進(jìn)一步擴(kuò)展B2C的定制化多樣性消費(fèi)市場。來源:中國3D打印網(wǎng)、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。2D打印商業(yè)模式上游中游【打印機(jī)廠商】主要依靠耗材盈利而不是打印機(jī)打印機(jī)價(jià)格不高且穩(wěn)定,各廠家依靠長期高頻使用的耗材盈利。打印機(jī)與復(fù)印設(shè)備的耗材,包括碳粉、芯片、硒鼓等集中了激光打印設(shè)備70%以上的核心技術(shù)。各廠商通過在上述領(lǐng)域積累的專利技術(shù),長期高價(jià)銷售耗材獲利。原裝耗材:由打印機(jī)生產(chǎn)廠家提供,質(zhì)量更有保障,但價(jià)格較高。通用耗材:由第三方廠家提供,價(jià)格更便宜,但在質(zhì)量上與原裝設(shè)備略有差異?!綛2C打印店】打印業(yè)務(wù):主要是通過購買一定數(shù)量的打印機(jī),幫助商家或個(gè)人打印宣傳材料或資料等;商業(yè)模式單一,可替代性強(qiáng),拓展性弱。廣告業(yè)務(wù):名片設(shè)計(jì)制作、燈箱廣告、海報(bào)出圖、證件制作、牌匾制作等。后端項(xiàng)目盈利:與醫(yī)院、汽車駕校、教育培訓(xùn)行業(yè)等通過介紹客戶資源互助,合作共贏下游3D打印商業(yè)模式【3D打印機(jī)制造商】產(chǎn)品:打印機(jī)、掃描儀、軟件以及相關(guān)的硬件設(shè)備;材料:金屬材料、復(fù)合材料等。3D打印服務(wù):交付客戶定制的成品。市場費(fèi)用及研發(fā)費(fèi)用較高,所以廠商一方面不斷推出更好的打印機(jī)以鞏固其品牌形象和市場地位,同時(shí)也提供附加服務(wù)或高利潤的產(chǎn)品,例如3D打印材料?!?D打印軟件供應(yīng)商】軟件服務(wù):軟件許可證、技術(shù)支持等。行業(yè)解決方案:咨詢、設(shè)計(jì)及打印服務(wù)。由于專業(yè)咨詢和設(shè)計(jì)過于定制化,而目前市場還沒有成熟的行業(yè)標(biāo)桿研發(fā)成本較高導(dǎo)致利潤率較低?!酒脚_提供商】主要活動(dòng):在線3D模型商店、模型打印服務(wù)。主要收入來源:開店服務(wù)費(fèi)、產(chǎn)品打印費(fèi)。模式容易被復(fù)制,競爭也比較激烈,因而品牌影響力和用戶活躍度更加重要,需要有更優(yōu)質(zhì)的客戶體驗(yàn)、更有競爭力的價(jià)格以及更有創(chuàng)意的市場戰(zhàn)略。C
端用戶B
端為主9?2022.1010縱觀:3D打印行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1深剖:從發(fā)展歷程看3D打印行業(yè)特點(diǎn)2洞察:從產(chǎn)業(yè)鏈全景分析發(fā)展核心壁壘3暢想:3D打印行業(yè)未來發(fā)展趨勢4向數(shù)字流進(jìn)階。數(shù)字化技術(shù)的加持可在生產(chǎn)過程中進(jìn)行打印質(zhì)量監(jiān)測和預(yù)測、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、工藝過程優(yōu)化和產(chǎn)線調(diào)度等。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合發(fā)揮重要作用,學(xué)校主要專注于3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)研究,而公司側(cè)重競爭性、直接應(yīng)用型的技術(shù)開發(fā),并論證市場前景后進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用。3D打印進(jìn)入門檻較高,需要在技術(shù)、資金、戰(zhàn)略上都有充分的準(zhǔn)備。準(zhǔn)備不充分導(dǎo)致盲目進(jìn)場的投資者、創(chuàng)業(yè)者出局。3D打印行業(yè)發(fā)展進(jìn)程與拐點(diǎn)格局的關(guān)鍵動(dòng)能與戰(zhàn)略抉擇。來源:西北工業(yè)大學(xué)官網(wǎng)、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。Step1—研發(fā)階段Step2—產(chǎn)業(yè)化階段Step3—離散型生產(chǎn)快速由制造流轉(zhuǎn)化為數(shù)字流3D打印作為高端制造技術(shù)的指引者備受業(yè)界重視,國家出臺相關(guān)政策,客觀科學(xué)地規(guī)劃布局,引領(lǐng)技術(shù)合理發(fā)展,已鋪設(shè)多個(gè)科研院所和高校進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。目前3D打印行業(yè)正快速由制造流轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字流,數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增長點(diǎn),以產(chǎn)業(yè)數(shù)字化為代表的數(shù)字技術(shù)與制造業(yè)的深度融合,是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化,構(gòu)建新發(fā)展約5年前,3D打印行業(yè)處于技術(shù)研發(fā)階段,各科研院所和高校不斷嘗試創(chuàng)新新技術(shù)及其應(yīng)用。多個(gè)研究機(jī)構(gòu)與高校取得重要成果,成為3D打印界的中堅(jiān)科研力量。從目前發(fā)展到離散型生產(chǎn)階段還需要很長一段時(shí)間去建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化、數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)生產(chǎn)流程。離散制造型企業(yè)的產(chǎn)能不像連續(xù)型企業(yè)主要由硬件(設(shè)備產(chǎn)能)決定,而主要以軟件(加工要素的配置合理性)決定。屆時(shí)每個(gè)用戶的需求都可以被挖掘。3D打印作為數(shù)字技術(shù)是實(shí)現(xiàn)金融科技的重要手段,需要全產(chǎn)業(yè)鏈與金融資本攜手合作。未來需要引導(dǎo)并鼓勵(lì)高校、科研院所、企業(yè)和社會力量多渠道持續(xù)增加投入;健全多層次創(chuàng)投服務(wù)體系,用好科技創(chuàng)新投資引導(dǎo)基金和科技金融債權(quán)產(chǎn)品,推動(dòng)設(shè)立基金等,著眼滿足科技創(chuàng)新從研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化到市場化、產(chǎn)業(yè)化等各個(gè)階段的資金需求。11?2022.10未來需要金融力量支持3D打印行業(yè)發(fā)展進(jìn)程目前處于快速產(chǎn)業(yè)化的階段,3D打印技術(shù)不斷改變工廠端的生產(chǎn)模式,從原先的制造流概念大于定價(jià)估值導(dǎo)致泡沫破裂不斷提出各類型新概念,刷新人們的想象空間,導(dǎo)致概念大于定價(jià)估值。很多想法處在實(shí)驗(yàn)室階段,無法轉(zhuǎn)化成果。行業(yè)穩(wěn)定增長企業(yè)專注于研發(fā)和新市場開拓,不斷挖掘細(xì)分市場,并帶動(dòng)整個(gè)3D行業(yè)向前行進(jìn)。投資者趨于理性,關(guān)注企業(yè)實(shí)在的“成績單”,重點(diǎn)扶持行業(yè)的幾個(gè)爆點(diǎn)。3D打印得到市場認(rèn)可,行業(yè)穩(wěn)定增長。研發(fā)階段-科學(xué)研發(fā)推動(dòng)3D打印發(fā)展核心專利到期激發(fā)市場活力2009
年之前3D打印專利申請數(shù)量維持在個(gè)位數(shù),2009~2015年許多領(lǐng)先的工業(yè)3D打印專利到期,隨著3D打印核心技術(shù)的釋放,降低了行業(yè)準(zhǔn)入門檻與成本,激發(fā)了市場活力,推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2009年熔融層積成型(FDM)專利到期后,促進(jìn)了中國3D打印機(jī)的發(fā)展,專利布局集中在提升可靠性和降低成本;2012年后,隨著各大高校和科研院所積極參與研究、3D打印公司深入布局核心專利,3D打印專利授權(quán)量迎來了爆發(fā);2014年是專利到期的高峰年,SLS和SLM核心技術(shù)專利陸續(xù)到期,推動(dòng)了金屬3D打印商業(yè)化。2021年中國3D打印專利授權(quán)主要集中在制造工具和醫(yī)藥科學(xué)領(lǐng)域,而服飾、食品科學(xué)等消費(fèi)級領(lǐng)域數(shù)量較少。2021年中國3D打印行業(yè)專利授權(quán)量2021年中國3D打印行業(yè)專利授權(quán)應(yīng)用領(lǐng)域分布情況446 3779 1391196350465349918112431182012280
12199937020
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213D打印專利授權(quán)量(件)來源:根據(jù)智慧芽、專家訪談、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。715121891960116231223474食品科學(xué)制造工具
醫(yī)藥科學(xué) 儀器 電氣元件 建筑 服飾3D打印專利應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)量分布(件)12?2022.10產(chǎn)業(yè)化階段-3D打印不斷向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)類別公司產(chǎn)品年產(chǎn)量鉑力特金屬3D打印設(shè)備293臺金屬3D打印設(shè)備164臺工業(yè)級金屬華曙高科高分子粉末150噸漢邦科技金屬3D打印設(shè)備(累計(jì)出貨超500臺)飛而康快速制造3D打印鈦合金粉末90噸工業(yè)級非金屬聯(lián)泰科技3D打印設(shè)備樹脂材料(年銷量1500臺)(年銷量100噸)消費(fèi)級創(chuàng)想三維縱維立方消費(fèi)級3D打印機(jī)消費(fèi)級3D打印機(jī)100萬臺2020年出貨量50萬臺多企業(yè)布局3D打印設(shè)備/材料產(chǎn)業(yè)化近年來,3D打印熱度不斷提升。2021年,國內(nèi)共有3D打印融資案例34例,國外共有融資案例108例,相比于2019年均有較大增長。中國3D打印頭部企業(yè)快速布局3D打印產(chǎn)業(yè)化,多家企業(yè)擁有較高的3D打印設(shè)備與材料年產(chǎn)能/年銷量。目前國內(nèi)工業(yè)級3D打印設(shè)備與材料主要供給國內(nèi),而消費(fèi)級3D打印設(shè)備主要銷往國外。根據(jù)3D行業(yè)專家的觀點(diǎn),這是由于國內(nèi)原材料較為便宜,加工3D打印設(shè)備成本較低,且國內(nèi)消費(fèi)級供應(yīng)鏈較為完善,已經(jīng)可以滿足鞋子、衣服等日用品的需求,3D打印的用途沒有完全凸顯,國外則更需要3D打印簡化供應(yīng)鏈。2021年中國3D打印頭部企業(yè)設(shè)備與材料年產(chǎn)能情況2019-2021年全球3D打印投融資項(xiàng)目數(shù)量
18 313443691082019年2020年2021年國內(nèi)(例)國外(例)來源:各公司年報(bào)、招股說明書、官網(wǎng)、南極熊3D打印網(wǎng)、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。13?2022.103D打印未來發(fā)展形態(tài)3D打印向離散型生產(chǎn)模式發(fā)展隨著消費(fèi)升級推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步,未來3D打印市場競爭較為分散。在工業(yè)級滿足高精尖需求,在消費(fèi)級則更為離散,滿足每個(gè)消費(fèi)者的需求,甚至可能更多應(yīng)用于客戶更愿意溢價(jià)支付的產(chǎn)品。目前公司和個(gè)人更偏向于通過3D打印平臺生產(chǎn)訂單,同時(shí)也有企業(yè)建立自己的3D打印中心。未來3D打印平臺會進(jìn)一步向3D打印農(nóng)場發(fā)展,通過云端聯(lián)網(wǎng)多機(jī)集群高效率管理,實(shí)行簡單操作指令就可以控制上百臺3D打印機(jī),大大提高了時(shí)間效率,節(jié)約了人力成本,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化批量生產(chǎn)。類別案例工業(yè)級武漢協(xié)和醫(yī)院整形外科的孫家明教授、汪振星教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種具有良好打印性和生物相容性的微組織生物墨水用于投影式光固化生物3D打印。打印耳中的殘耳軟骨細(xì)胞在體外細(xì)胞增殖和體內(nèi)耳軟骨再生方面均有明顯優(yōu)勢??赏ㄟ^3D打印直接打印全固態(tài)鋰電池,減少制造程序、制造時(shí)間和制造成本。未來可結(jié)合3D打印的薄型固態(tài)電解質(zhì)開發(fā)厚電極。馬德里的IMDEA材料研究所通過3D打印技術(shù)開發(fā)嵌入式飛機(jī)傳感器,IMDEA團(tuán)隊(duì)3D打印了具有嵌入碳納米管纖維的零件,可以降低組裝成本,同時(shí)減少將傳感器連接在一起所需的大量電線。消費(fèi)級美國食品科技初創(chuàng)企業(yè)Mooji
Meats融資300萬美元,用于加速研發(fā)3D打印人造肉技術(shù)。同時(shí)使用數(shù)百個(gè)噴嘴進(jìn)行“打印”,實(shí)現(xiàn)更快速、更低成本、更大規(guī)模地生產(chǎn)。意大利鐘表制造商Officine
Panerai采用可完全回收的鈦3D打印高端手表,建立一個(gè)低碳的循環(huán)供應(yīng)鏈。戶外3D打印大型深度廉政文化主題浮雕墻落戶安徽繁昌。通過3D打印技術(shù)完成了傳統(tǒng)減材制造工藝無法企及的雕刻深度與精度。3D打印平臺上傳STL文件——選擇材料——解析模型和報(bào)價(jià)——下單付款——服務(wù)商打印——快遞——確認(rèn)收貨3D打印科研前沿3D打印農(nóng)場用戶設(shè)備來源:南極熊3D打印網(wǎng)、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。14?2022.10控制中心3D打印設(shè)備15縱觀:3D打印行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1深剖:從發(fā)展歷程看3D打印行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)2洞察:從產(chǎn)業(yè)鏈全景分析發(fā)展核心壁壘3暢想:3D打印行業(yè)未來發(fā)展趨勢43D打印產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)備生產(chǎn)/制造服務(wù)商客戶及應(yīng)用材料:金屬材料、非金屬材料、生物材料、復(fù)合材料等硬件:激光器、DLP光引擎、主板、振鏡系統(tǒng)等軟件:建模、切片、控制軟件、CAD等熔融沉積成型(FDM)選擇性激光燒結(jié)/熔化(SLS/SLM)光固化成型(SLA)數(shù)字光處理(DLP)三維打印快速成型(3DP)生物打印激光熔覆成型(LMD)電子束熔化(EBM)選擇性熱燒結(jié)(SHS)材料與軟硬件供應(yīng)上游環(huán)節(jié) 中游環(huán)節(jié)專業(yè)培訓(xùn)消費(fèi)娛樂航空航天生物醫(yī)療時(shí)尚生活文創(chuàng)工藝建筑打印政府/軍事汽車工業(yè)下游環(huán)節(jié)…
…來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制?!?/p>
…3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的上游為原材料、核心硬件和輔助運(yùn)行系統(tǒng)的供應(yīng)商。中游主要為3D打印設(shè)備和相關(guān)服務(wù)制造商。下游主要為3D打印服務(wù)對象,3D打印主要應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域,以工業(yè)級應(yīng)用為主。3D打印產(chǎn)業(yè)鏈圖譜16?2022.10中國3D打印行業(yè)競爭格局來源:魔猴網(wǎng)、南極熊、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。3D打印企業(yè)處在發(fā)展上升期,行業(yè)競爭相對不激烈憑借我國相關(guān)政策驅(qū)動(dòng),(例如《發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》明確增材制造行業(yè)要在2020年增速達(dá)30%,核心技術(shù)與國外水平看齊),以及政策指引下企業(yè)端、研發(fā)端、資本端等齊力發(fā)展,推動(dòng)3D打印行業(yè)迎熱潮大發(fā)展。據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì),2021年中國增材制造企業(yè)營收265億元,近四年平均增長率約30%,高出全球平均水平約10%。2021年國內(nèi)現(xiàn)有以增材制造為主營業(yè)務(wù)的上市公司已有22家。實(shí)力較為雄厚的有鉑力特、先臨三維、華曙高科等。我國3D打印區(qū)域特點(diǎn)為:京津冀全國領(lǐng)先,長三角地區(qū)憑借良好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢、區(qū)位條件基礎(chǔ),已初步形成全3D打印產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展形式;而華中部地區(qū)以研發(fā)為主,以陜西、湖北為核心建立產(chǎn)業(yè)培育重地。珠三角地區(qū)則為3D打印應(yīng)用服務(wù)的高地,主要分布在廣州、深圳等地。10億元及以上2-10億元0.5-2億元0.1-0.5億元?jiǎng)?chuàng)想三維、深圳眾維立方第二梯隊(duì)—約16家鉑力特:營收5.51億元先臨三維:營收5.68億元華曙高科:營收3.34億元
第三梯隊(duì)—約60家峰華卓立:2021年?duì)I收1.41億元第四梯隊(duì)—>100家3D打印行業(yè)梯隊(duì)圖
第一梯隊(duì)—2家兩大全球消費(fèi)級3D打印機(jī)龍頭廠商:深圳17?2022.10陜西:3D打印產(chǎn)業(yè)培育基地金屬材料領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位擁有近半數(shù)3D打印技術(shù)專利權(quán)京津冀:河北春蕾3D打印產(chǎn)業(yè)園、三河鼎盛3D打印產(chǎn)業(yè)基地聚集了主要掃描儀和控制軟件廠商及打印機(jī)核心零部件的相關(guān)廠商廣東:廣州市3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)園、深圳市3D打印產(chǎn)業(yè)園廣東在輔助設(shè)計(jì)、個(gè)性化定制、藝術(shù)創(chuàng)意等應(yīng)用服務(wù)層具有明顯優(yōu)勢上海:上海3D打印信息產(chǎn)業(yè)園湖北:華中必印3D打印產(chǎn)業(yè)培育基地、創(chuàng)想三維產(chǎn)業(yè)園金屬材料領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位江蘇:增材制造產(chǎn)業(yè)園、泰州3D打印產(chǎn)業(yè)園區(qū)江蘇?。矰打印產(chǎn)業(yè)位于全國領(lǐng)先位置,產(chǎn)值約占全國10%3D打印各省市分布情況企業(yè)案例-鉑力特粉末&設(shè)備公司擁有各種激光增材制造與再制造設(shè)備110余套,可成形材料涵蓋鈦及鈦合金、高溫合金、銅及銅合金、不銹鋼、模具鋼、高強(qiáng)鋼、鎢合金等多個(gè)種類,可成形材料60余種。打印服務(wù)鉑力特目前主要使用三種金屬3D打印技術(shù),即激光選區(qū)熔化技術(shù)(SLM)、激光熔覆沉積技術(shù)(LSF)、電弧增材制造技術(shù)(WAAM)。目前可實(shí)現(xiàn)年交付零件50000余件。后處理線切割、打磨、拋光、精加工、熱處理等。檢測服務(wù)金屬材料的化學(xué)成分分析、力質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定ISO
9001:2015等質(zhì)量管理體學(xué)性能、物理性能、微觀組織,
系認(rèn)證;Nadcad材料測試,零件的幾何量測試和無損檢測。
無損檢測、熱處理、測量檢驗(yàn)四項(xiàng)認(rèn)證,國家CNAS實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可,可開具檢測證書。國內(nèi)金屬3D打印龍頭鉑力特是中國領(lǐng)先的金屬增材制造技術(shù)全套解決方案提供商。鉑力特公司圍繞金屬增材制造產(chǎn)業(yè)鏈,開展金屬3D原材料、金屬3D打印定制化產(chǎn)品及金屬3D打印設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售,同時(shí)向客戶提供金屬3D打印工藝設(shè)計(jì)開發(fā)及相關(guān)技術(shù)服務(wù),構(gòu)建了較為完整的金屬3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。公司與著名軍工高校西北工業(yè)大學(xué)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,現(xiàn)已發(fā)展成為國內(nèi)最具產(chǎn)業(yè)規(guī)模的金屬增材制造企業(yè),產(chǎn)品和服務(wù)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域,尤其在航空航天領(lǐng)域擁有較高的市占率。一站式金屬3D打印服務(wù)BLT-A300/A320應(yīng)用于模具、工業(yè)模具行業(yè)專業(yè)級金屬3D打印機(jī)BLT-C400應(yīng)用于航空、航天、發(fā)動(dòng)機(jī)大塊頭有大智慧鈦及鈦合金粉末鉑力特生產(chǎn)的氣霧化鈦及鈦合金粉末,具有優(yōu)良的流動(dòng)性、高松裝密度、低空心粉率、氧/氮/氫含量可控的特點(diǎn),是航空、航天、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域增材制造的理想選擇。制粉技術(shù)電極感應(yīng)熔煉氣霧化技術(shù)(EIGA)來源:鉑力特官網(wǎng)、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。18?2022.10,承擔(dān)多個(gè)項(xiàng)目、優(yōu)質(zhì)客戶資源:鉑力特整體實(shí)力在國內(nèi)外金屬增材制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。公司先后承擔(dān)工信部“國家重大科技成果轉(zhuǎn)化”、科技部“國家重大研發(fā)計(jì)劃”等重大專項(xiàng)并服務(wù)于多個(gè)實(shí)力雄厚的大型軍工央企集團(tuán)下屬企業(yè)或事業(yè)單位。航空航天領(lǐng)域重大成就:鉑力特收到空中客車公司零部件認(rèn)證團(tuán)隊(duì)對鉑力特制造的A330NEO某增材制造零件的認(rèn)證通過結(jié)果,
該零件由BLT-S310打印,零件性能達(dá)到空中客車民用航空零件的裝機(jī)要求。企業(yè)案例-樂博科技國內(nèi)專注汽車領(lǐng)域的3D打印先鋒企業(yè)Lobotics(合肥樂博科技有限公司)位于政策扶持力度大的合肥市高新區(qū),專注于將廣泛的增材制造工藝高度整合到一站式超高效自動(dòng)化生產(chǎn)流程,打造一種可滿足制造業(yè)高度定制化需求的新生產(chǎn)方式。目前第一代3D設(shè)備AMPS
1200問世,正在布局市場宣傳和銷售活動(dòng)。公司從應(yīng)用端進(jìn)入,對應(yīng)用端有充分的了解,目前技術(shù)已經(jīng)可以進(jìn)行批量化生產(chǎn)。優(yōu)勢:范圍廣:有效成型最大尺寸可達(dá)1200*600*600mm;速度快:比其他工業(yè)級3D打印機(jī)快2.5倍以上;更精確:采用最先進(jìn)的直線電機(jī)設(shè)計(jì),運(yùn)動(dòng)控制精度可達(dá)到0.01mm;更安全:打印溫度最高可達(dá)450℃,溫控系統(tǒng)可將溫度穩(wěn)定在60℃;材料多:兼容多種熱塑性塑料選擇;更方便:支持OTA的遠(yuǎn)程訪問。產(chǎn)品 材料 應(yīng)用樂博科技自主研發(fā)多種高性能的生產(chǎn)級材料XPET?在擠壓工序時(shí),控制增強(qiáng)纖維在材料基體中的分散和分布,使纖維在材料內(nèi)形成網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu),并承受材料基體傳遞的大部分載荷。智能纖維增強(qiáng)技術(shù)大幅度提高了材料的機(jī)械性能和耐熱性,并通過增強(qiáng)纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)釋放了打印過程中的內(nèi)應(yīng)力;打印件尺寸穩(wěn)定性好,無翹曲問題。XPET?XPA?滿足車規(guī)級熱塑性塑料成型AMPS
1200工業(yè)3D打印機(jī)XPA?是一種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍(PA6),具有優(yōu)異的機(jī)械性能(沖擊強(qiáng)度和剛度)。該材料在保持住打印層之間附著力的前提下,具有優(yōu)異的熱性能和機(jī)械性能;可在較大溫差范圍內(nèi)生產(chǎn)零件,目前已被客戶用于在-190°C低溫下生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。lobotics生產(chǎn)的材料適用于航空航天、醫(yī)療、模具制造,汽車生產(chǎn)等領(lǐng)域。采用PET-CF復(fù)材打印生產(chǎn)的醫(yī)療康復(fù)輔具(脊椎矯正器)強(qiáng)度高,尺寸穩(wěn)定性好。是XEV唯一指定的3D打印的制造供應(yīng)商,XEV-YOYO車體的大部分組件由APMS1200制作完成。助力中電科鉆石飛機(jī)從模具設(shè)計(jì)到復(fù)材3D打印走向生產(chǎn)。合作伙伴來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。19?2022.103D打印工作流程獲取所需產(chǎn)品的3D結(jié)構(gòu)信息;將數(shù)據(jù)錄入建模軟件中。脫離外支撐結(jié)構(gòu),對制成品表面精細(xì)化打磨處理根據(jù)數(shù)據(jù)編輯模型,構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)(如需);分層切片,規(guī)劃掃描路徑。對成品進(jìn)行實(shí)際性能和功能測試根據(jù)打印路徑預(yù)設(shè)參數(shù)跟蹤;挑選適配材料。如滿足需求可成熟生產(chǎn),如不滿足則根據(jù)不足進(jìn)一步完善優(yōu)化設(shè)置3D打印機(jī)并調(diào)整打印參數(shù);校平設(shè)備平臺,倒入耗材(根據(jù)情況做預(yù)熱準(zhǔn)備);使用聯(lián)機(jī)或脫機(jī)模式進(jìn)行逐層堆積打印,打印過程中軟件系統(tǒng)會實(shí)時(shí)追蹤調(diào)整適度參數(shù),以確保打印品符合要求;獲得初步制成品。3D打印操作流程通常分三步。首先打印前需要依靠計(jì)算機(jī)和特定軟件將所需產(chǎn)品的模型搭建在系統(tǒng)中,再通過優(yōu)化調(diào)整、分層切片、規(guī)劃路徑等操作完善前期準(zhǔn)備工作。打印制作過程中,利用3D打印設(shè)備按照規(guī)劃設(shè)計(jì)的模型和路徑將材料逐層堆積,獲得制成品。打印后按需將成品進(jìn)行外表處理后投入使用進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)。前期軟件的建模至關(guān)重要,需要精通軟件建模技術(shù)、材料等多學(xué)科人才參與把關(guān)。模型搭建對產(chǎn)品是否符合所需標(biāo)準(zhǔn)起到?jīng)Q定性作用。而打印設(shè)備則主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的產(chǎn)出成型,技術(shù)和材料兩者互相搭配制成綜合性能好的實(shí)物。3D打印工作流程示意圖打印前 打印中 打印后來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。20?2022.10上游:3D打印軟件技術(shù)的重要性軟件技術(shù)—九層之臺,起于累土無論是在3D數(shù)據(jù)模型獲取、3D數(shù)據(jù)模型處理還是3D打印機(jī)的控制等過程中,都離不開3D軟件技術(shù)。軟件系統(tǒng)集合掃描切片、制造與故障診斷、溫場控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測、數(shù)字化掃描控制、數(shù)據(jù)反饋與集成控制等功能于一體,為成品的精細(xì)化滿足需求提供保障;提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)備效率、優(yōu)化打印質(zhì)量、增強(qiáng)產(chǎn)品精細(xì)化。數(shù)據(jù)導(dǎo)入
產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化方向
構(gòu)建支撐嵌套布局
分層切片路徑規(guī)劃準(zhǔn)備打印
過程監(jiān)督主要技術(shù):計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件CAD計(jì)算機(jī)輔助工程仿真CAE計(jì)算機(jī)輔助制造處理CAM制造工作流程&安全軟件MES/ERP
/PLM…軟件工作流程 核心軟件技術(shù)CAD仍是目前主流關(guān)注軟件技術(shù)CAD作為制造設(shè)計(jì)軟件,是CAE和CAM使用的基礎(chǔ)。使用CAD軟件以數(shù)字方式定義零件的三維幾何形狀,完成初步建模任務(wù)。目前CAD軟件技術(shù)主要廠商有達(dá)索系統(tǒng),西門子,歐特克,PTC和中國中望等為主。CAD軟件市場競爭情況CAD利用仿真技術(shù)可前期優(yōu)化模型CAE仿真求解優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱度、模態(tài)和流體等力學(xué)性能,從而保證產(chǎn)品打印的可使用性符合要求。CAE仿真技術(shù)會支撐從建模到前期和過程控制等3D打印工藝鏈的方方面面。CAM完成制造處理五大步驟CAM軟件將CAD和CAE數(shù)據(jù)作為輸入,用于精確完成模型。CAM通常作為確定零件構(gòu)建方向、支撐策略、零件布局和加工余量等,提升協(xié)作效率。現(xiàn)3D打印軟件供應(yīng)商呈現(xiàn)綜合發(fā)展態(tài)勢,在不斷提升核心CAD軟件技術(shù)性能的同時(shí),
開發(fā)更多集CAD、CAE、CAM等輔助軟件于一體的綜合軟件。32%4%
5%4%36%達(dá)索系統(tǒng) 西門子中望 歐特克19%PTC其他來源:南極熊,3D科學(xué)谷,艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。21?2022.10上游:3D打印材料對比來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。22?2022.10材料細(xì)分特性應(yīng)用金屬材料鈦合金強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件,以及火箭、導(dǎo)彈等各種結(jié)構(gòu)件鈷鉻合金腐蝕性能和機(jī)械性能優(yōu)異不銹鋼耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕適合打印尺寸較大的物品工程塑料ABS材料強(qiáng)度高、韌性好、耐沖擊汽車、家電、電子消費(fèi)品等領(lǐng)域PC材料高強(qiáng)度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲電子消費(fèi)品、家電、汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域光敏樹脂材料Somos19120低留灰率、高精度汽車、家電、電子消費(fèi)品等領(lǐng)域Somos
Next韌性好、精度和表面質(zhì)量佳陶瓷材料陶瓷有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、低密度、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕等航空航天、汽車、生物等領(lǐng)域復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料將單一材料與碳纖維混合,綜合提升產(chǎn)品的強(qiáng)度、粘合度、耐熱度,同時(shí)可以優(yōu)化產(chǎn)品重量等物理性質(zhì)。電子消費(fèi)品、家電、汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域高分子復(fù)合材料耐高溫、耐腐蝕、高阻燃性、優(yōu)異的力學(xué)性能汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域金屬材料、復(fù)合材料成為未來發(fā)展趨勢3D打印是通過設(shè)備逐層增加材料來制造三維產(chǎn)品,可以看出材料是3D打印最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料的發(fā)展在很大程度上決定了3D打印能否得到更加廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)階段我國3D打印仍舊以工程塑料、樹脂和部分常見金屬材料為主。且國內(nèi)在3D打印原材料方面的生產(chǎn)企業(yè)較少,特別是金屬材料方面,仍依賴進(jìn)口。金屬和復(fù)合材料憑借其比傳統(tǒng)材料更優(yōu)異的機(jī)械特性(剛性、抗沖擊性、輕便性等)和其他力學(xué)性能,未來或?qū)⑼苿?dòng)3D打印技術(shù)服務(wù)更多應(yīng)用場景,實(shí)現(xiàn)真正的3D打印制造創(chuàng)新。3D打印材料對比上游:3D打印材料使用現(xiàn)狀我國材料市場仍以非金屬類型為主;材料研發(fā)邁向復(fù)合化3D打印技術(shù)的興起和發(fā)展離不開3D打印材料的發(fā)展。3D打印有多種技術(shù)種類,如SLS、SLA和FDM等。每種打印技術(shù)使用的材料各有不同,如SLM技術(shù)常用金屬材料,而SLA通常用光敏樹脂,F(xiàn)DM適應(yīng)于工程塑料等。目前我國材料使用非金屬仍占主要部分,與金屬材料大致形成6:4的格局,不過也發(fā)現(xiàn)我國對于材料技術(shù)的更新創(chuàng)造不斷加速,目前相關(guān)專利申請量2021年達(dá)3079件,超過美國位列第一。從專利內(nèi)容可以看出各類復(fù)合材料、可降解材料以及更優(yōu)性能的金屬材料是目前研發(fā)的重點(diǎn)方向。來源:智慧芽,艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。中國:56%美國:26% 其他:18%全球3D打印材料技術(shù)專利申請量中國3D打印材料分類占比39%目前中國3D打印材料市場中,金屬材料大約占39%,其中鈦合金、鋁合金和不銹鋼占比較大。61%非金屬材料以61%的占比占材料市場大部分份額。例如現(xiàn)市場主流的工程塑料、尼龍、樹脂;以及不斷開發(fā)的生物基可降解材料、復(fù)合材料等。20%15%15%14%11%6%9%10%鈦合金PLA尼龍ABS鋁合金不銹鋼光敏樹脂其他3D打印材料細(xì)分類型占比中國3D打印材料相關(guān)專利申請量排名第一,占全球總量超過50%;美國約占26%,排名第二。中國專利申請TOP機(jī)構(gòu)材料研究方向中國科學(xué)院化學(xué)研究所:復(fù)合材料、納米材料、可降解材料、樹脂基導(dǎo)電材料等中國石油化工:改性PC材料、尼龍復(fù)合材料、可降解材料、合金材料等同濟(jì)大學(xué):合金材料、高性能合金材料等四川大學(xué):復(fù)合樹脂材料、可降解材料、復(fù)合絲材等隨著3D打印制品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷推寬,對制件性能的要求逐漸增高;以及原料不斷增多。國內(nèi)外各個(gè)機(jī)構(gòu)與公司開始探索研發(fā)例如高分子、復(fù)合、陶瓷、高性能金屬材料滿足多樣化需求??梢钥闯觯覀儑覍τ诓牧系难邪l(fā)逐漸將視角投向更多可降解、復(fù)合合金、復(fù)合樹脂、高分子材料等上。23?2022.10上游:材料的發(fā)展制約因素及解決路徑材料的制作成本和使用性能是上游核心痛點(diǎn)專用粉末材料體系不完備、標(biāo)準(zhǔn)缺乏、工藝性驗(yàn)證不足等問題是造成現(xiàn)階段國內(nèi)金屬粉末性能略差于國外的主要原因。問題現(xiàn)狀主要原因解決路徑鉑力特:建立自主研發(fā)專用產(chǎn)業(yè)線10余條;與德國EOS公司合作學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)工藝;與航天工業(yè)等公司建立共同研制關(guān)系,不斷突破技術(shù)難關(guān)。2021年公司研發(fā)占比22.35%,人員約占整體的30%。以鈦合金為例國外水平國內(nèi)水平粉末粒徑6-60微米產(chǎn)品粒徑數(shù)值波動(dòng)小15-55微米產(chǎn)品粒徑數(shù)值波動(dòng)大異質(zhì)雜夾低高流動(dòng)性一致性35.1s/50g5.326.8s/50g0.7微量元素波動(dòng)小波動(dòng)大金屬3D打印中,常用的材料是鈦粉、鋁合金粉和不銹鋼粉,一般是普通金屬材料的10倍之多。例如,德國的EOS公司能生產(chǎn)出有限的幾種金屬粉末,如:不銹鋼粉、鋁硅粉、鈦合金粉,但價(jià)格是傳統(tǒng)粉體的10-20倍。目前,3D打印用鈦粉約180萬/噸,而航空用鈦材價(jià)格約為20萬/噸。3D打印產(chǎn)品中金屬粉末占總成本20-30%VS成本減少60%來源:鉑力特2021年年報(bào),艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。24?2022.10舊:絲材需要先使用高分子聚合物拉成絲,然后再供3D打印機(jī)使用制作工藝、制作方法和生產(chǎn)效率是影響材料成本的主要因素新:直接使用顆粒料高分子聚合物作為材料,直接高溫熔融從噴嘴噴出裝備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化將部分工序合并升級;初期提煉至終品適用的形態(tài);利用回收裝置提高余粉利用性等。例如金屬:金屬礦冶煉之后直接還原成球形金屬粉末材料,省去從棒材到霧化粉末的步驟。傳統(tǒng)制造原材料成本占產(chǎn)品的5%-10%左右。使用性能金屬3D打印工藝中,金屬粉末質(zhì)量是影響最終打印部件結(jié)構(gòu)及性能質(zhì)量以及使用成熟度的關(guān)鍵因素之一。金屬粉末質(zhì)量越好,一致性越高,波動(dòng)越小,粒徑越小,其打印出的產(chǎn)品致密性、機(jī)械性能越好。制造成本中游:3D打印主流技術(shù)對比(1/3)來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。?2022.1025類別技術(shù)工作原理熔融擠出成型技術(shù)FDM在打印機(jī)開始工作過程中:加熱噴嘴至一定高度后,材料會依靠壓力以長絲的形式分別通過X、Y和Z三個(gè)軸系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)建好物品的預(yù)定位置熔化擠出,逐層沉積并且固化冷卻。構(gòu)建平臺在單層填充完畢后逐層向下移動(dòng),重復(fù)此過程完成制品制作。整體FDM成型原理簡單易操作,F(xiàn)DM多使用工程塑料,整體打印過程中材料利用率高,并且對環(huán)境污染影響小,屬于性價(jià)比高、可操作難度小的技術(shù)。但由于其需要先加熱再將物品固化,熱脹冷縮變化下會導(dǎo)致物品翹曲縮小。光固化成型技術(shù)SLA首先利用CAD設(shè)計(jì)出三維模型,并設(shè)計(jì)好掃描路徑和位置,制作過程中激光器發(fā)出紫外線激光束按照零件的分層截面信息逐點(diǎn)掃描光敏樹脂材料表面,使被掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化,工作臺自上而下移動(dòng)逐層疊加掃描固化出成品。激光掃描法可以制作出更加精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸精細(xì)的物體DLPDLP技術(shù)在打印過程中首先會利用切片軟件把模型切薄片,形成層面建模記憶。然后把影像信號經(jīng)過數(shù)字處理后以面光的形式在液態(tài)光敏樹脂表面進(jìn)行層層投影,每一層圖像在樹脂層很薄的區(qū)域產(chǎn)生光聚合反應(yīng)固化,形成零件的一個(gè)薄層,層層固化成型堆積成最終的成品。由于直接使用投影儀投影成形,不使用額外噴頭裝置和加熱裝置,大大降低電氣安全隱患,避免噴頭堵塞問題,實(shí)現(xiàn)節(jié)能省材。PolyJetPolyJet打印技術(shù)采用陣列式噴頭,將液體光聚合物層噴射到構(gòu)建托盤上,滾輪把噴射的樹脂表面處理平整,UV紫外光燈對光敏聚合材料進(jìn)行固化,層層累積后形成精確的模型成品,PolyJet打印技術(shù)可以載用多種多色材料,同時(shí)憑借噴射技術(shù)可以使制品細(xì)節(jié)精致、表面平滑。三大技術(shù)共同推動(dòng)3D打印迭代發(fā)展目前主流使用的3D打印技術(shù)大致可以分為三大類,即擠出成型技術(shù)、光聚合成型技術(shù)和燒結(jié)\粘結(jié)成型技術(shù)。其中,F(xiàn)DM憑借其易操作、材料利用率高以及FDM線材機(jī)械性能優(yōu)異等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用在制作成品原型或研發(fā)模型中。而光固化技術(shù)中SLA技術(shù)是最早出現(xiàn)的一種快速成形技術(shù),憑借激光掃描及光固化原理更適用于制作精度要求高的物品,但以點(diǎn)為單位打印速度較慢。相比之下以數(shù)字微鏡元件投影產(chǎn)品的DLP逐層打印速度更快,且精度高,DLP的綜合表現(xiàn)略優(yōu)于SLA技術(shù)。另外一種光固化PolyJet技術(shù)與前兩者對比中,又憑借其可用多種材料混合多種色彩,滿足更多樣化的需求,更勝一籌。3D打印技術(shù)工作原理(一)中游:3D打印主流技術(shù)對比(2/3)工作流程工作原理SLS技術(shù)技術(shù)操作過程中首先用輥筒將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面,并加熱至合適溫度,由CO2激光器發(fā)出的激光束在計(jì)算機(jī)的控制下,根據(jù)幾何形體各層橫截面的CAD數(shù)據(jù),有選擇地對粉末層進(jìn)行掃描,使粉末的溫度升到熔化點(diǎn),進(jìn)行燒結(jié)并與下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。一層完成后,工作臺下降一層厚度,鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實(shí)粉末,進(jìn)行新一截面的燒結(jié),直至完成,全部燒結(jié)完成后除去未被燒結(jié)的多余粉末,得到整個(gè)成品。整個(gè)過程工藝簡單且不需要支撐結(jié)構(gòu),但整個(gè)過程由于需要燒結(jié)會產(chǎn)生異味且制作時(shí)間久。SLM技術(shù)SLM打印首先利用刀片將金屬粉末以薄層分布在積層板上,聚焦的激光在掃描振鏡的控制下進(jìn)行參數(shù)掃描,金屬粉末在高能量激光的照射下發(fā)生熔化,快速凝固,形成冶金結(jié)合層。當(dāng)一層打印任務(wù)結(jié)束后,基板下降一個(gè)切片層厚高度,刮刀繼續(xù)進(jìn)行粉末鋪平,激光掃描加工,重復(fù)這樣的過程直至整個(gè)零件打印結(jié)束。SLM技術(shù)采用分層鋪粉的方式進(jìn)行打印,打印精度較高。EBM技術(shù)利用軟件將制品的三維立體模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入EBM設(shè)備中并確定位置擺放。然后在工作艙內(nèi)平鋪一層微細(xì)金屬粉末薄層,利用高能電子束經(jīng)偏轉(zhuǎn)聚焦后在焦點(diǎn)所產(chǎn)生的高密度能量使被掃描到的金屬粉末層在局部微小區(qū)域產(chǎn)生高溫,導(dǎo)致金屬微粒熔融,電子束連續(xù)掃描將使一個(gè)個(gè)微小的金屬熔池相互融合并凝固,連接形成線狀和面狀金屬層。在第三類燒結(jié)\粘結(jié)成型技術(shù)中,SLM、SLS和EBM是主流的金屬成型工藝,三者制件過程雖有一定的相似度,但也各自有特點(diǎn)。首先SLS和SLM屬于利用激光器將粉末進(jìn)行逐層疊加,而EBM則利用高能電子束掃描熔融粉末逐層固化成形。SLS相比SLM需要另添加粘合劑材料,混合粉末后SLS打印的成品硬度和精度略差于SLM制品。而EBM利用電子束產(chǎn)生的熱量和能量高于SLM,更適合制造高導(dǎo)熱金屬、高溫合金、高熔點(diǎn)金屬零件,但SLM利用激光打印的制品力學(xué)性能和制品強(qiáng)度仍略優(yōu)于EBM制品。綜合看燒結(jié)\粘結(jié)成型技術(shù)憑借金屬材料和技術(shù)特點(diǎn)能保證制品的硬度、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)更多應(yīng)用于工業(yè)制造、航空航天、汽車制造中。3D打印技術(shù)工作原理(二)來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。?2022.1026中游:3D打印主流技術(shù)對比(3/3)打印方式技術(shù)使用材料及材料利用率制作方式及周期/打印速率制作過程制品質(zhì)量熔融擠出成型技術(shù)光固化成型技術(shù)燒結(jié)\粘結(jié)成型技術(shù)FDM工程塑料(PLA、ABS)材料利用率較高,耗材價(jià)格較低以點(diǎn)成型,操作方式簡單易上手。制作周期長,成型速度慢。需要設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu)過程不產(chǎn)生污染但噪音較大成品精度較低,表面有紋理。不適用于打印高精度的裝配件。SLA光敏聚合物材料利用率一般,耗材價(jià)格高以點(diǎn)成型,設(shè)備操作方式較復(fù)雜。成型速度較快,制作周期較短。需要設(shè)計(jì)工件的支撐結(jié)構(gòu)工作中產(chǎn)生較多污染,或?qū)θ梭w有害成品精度較高,表面質(zhì)量高且光滑,適用于精細(xì)零件。由于使用樹脂材料,制品的強(qiáng)度和耐熱度受限,不利于長期保存。DLP液體樹脂材料使用率一般,耗材價(jià)格高以面成型成型速度快,整體制造周期短(比SLA速度更快)需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。受數(shù)字光鏡分辨率限制,只能成品精度較高,表面質(zhì)量高且光滑。由于使用樹脂材料,制品的強(qiáng)度和耐熱度PolyJet樹脂材料使用率適中制作速度快,無需二次凝固。材料沉淀效率快。成品需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。精度高,同時(shí)成品精確率和分辨率高,適用于打印精小物品。實(shí)現(xiàn)多種材料、多色材料同時(shí)打印。SLS尼龍等聚合物;鐵、鈦、合金等金屬、陶瓷等材料使用率高,耗材價(jià)格適中以點(diǎn)成型,操作較簡單制作周期長(使用燒結(jié)技術(shù),需經(jīng)過預(yù)熱、打印、冷卻等耗時(shí)久的繁瑣步驟)無需支撐結(jié)構(gòu)。操作過程會產(chǎn)生異味成品強(qiáng)度和韌性較高。成品精度一般,表面光滑度低(成粉粒狀)SLM以鈦合金、高溫合金、銅合金、鈷鉻合金、高強(qiáng)鋼、模具鋼等金屬材料為主材料使用率高,耗材價(jià)格適中以點(diǎn)成型,制作速率低需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)(主要作用是防止激光掃描到過厚的金屬粉末層,對未成形層造成塌陷)制件強(qiáng)度高(完全熔化以后再融合,產(chǎn)品的強(qiáng)度要高于SLS)成形的零件精度中等,表面經(jīng)打磨、噴砂等處理可達(dá)到使用精度要求成形件的力學(xué)性能良好,一般拉伸性能可超過鑄件水平,達(dá)到鍛件水平EBM鈦合金、鈷鈦合金等金屬材料打印速度快,制作周期短部分情況會使用金屬支撐結(jié)構(gòu)(使用后,需要通過熱處理支撐物件與成品分離)1.成品強(qiáng)度高、密度高(能熔煉結(jié)合不同性質(zhì)的難熔金屬)來源:艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。?2022.1027不同的技術(shù)各有特點(diǎn),目前較流行的技術(shù)打印效率和精度都較好。根據(jù)其配合材料和技術(shù)的原理特點(diǎn),成品的質(zhì)量強(qiáng)度各有差別。使用非金屬(工程塑料、樹脂)的技術(shù)在制作過程中需要支撐結(jié)構(gòu)輔佐,其中PolyJet、SLA、DLP成型速率快,由于使用樹脂或光敏材料,成品精度高表面質(zhì)量優(yōu),適合生產(chǎn)精細(xì)零件,但制品的耐熱度和強(qiáng)度受限。而FDM雖打印速率慢,成品精度一般,但現(xiàn)階段憑成本低,易操作優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。使用金屬材料為主的SLM、EBM、SLS成品強(qiáng)度和密度更高、制作周期短等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、航空航天和汽車制造領(lǐng)域。3D打印技術(shù)對比中游:3D打印設(shè)備市場現(xiàn)狀及特點(diǎn)目前中國3D打印設(shè)備主要以SLS、SLM和非金屬的FDM為主,前兩者占比約32%,F(xiàn)DM大約占整體的15%,分別對應(yīng)主應(yīng)用于工業(yè)級和桌面級。國內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)商業(yè)模式和技術(shù)路徑有所差別。綜合看商國外企業(yè)核心技術(shù)涉獵金屬和非金屬兩大板塊,應(yīng)用范圍廣。國內(nèi)企業(yè)核心技術(shù)專攻性強(qiáng),例如鉑力特70%以上設(shè)備應(yīng)用于航空航天制造。15%14%15%SLS/SLM FDM3DP LMDSLAEBMDLP其他3D打印設(shè)備市場競爭格局情況8%3%5%32%8%Stratasys3D
Systems鉑力特先臨三維FDM、PolyJet、SAF、P3、軟件等SLA、SLM、FDM、Polyjet、軟件等SLM、LSF、WAAMSLM、SLA技術(shù)汽車、航空、醫(yī)療、齒科、消費(fèi)等醫(yī)療、汽車、消費(fèi)等金屬與非金屬3D領(lǐng)域航空航天、工業(yè)制造齒科數(shù)字化3D掃描2021年?duì)I收6.07億美元2021年?duì)I收6.15億美元,毛利率42.18%2021年?duì)I收超5.5億元,毛利率48.23%2021年?duì)I收5.68億元,毛利率59.8%國內(nèi)外3D打印設(shè)備龍頭企業(yè)對比核心技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域營收國外公司涉獵的技術(shù)覆蓋金屬與非金屬不同領(lǐng)域,可以服務(wù)包括汽車、航空工業(yè)制造領(lǐng)域、醫(yī)療齒科以及消費(fèi)文化藝術(shù)等大消費(fèi)領(lǐng)域。國內(nèi)企業(yè)相對技術(shù)與材料覆蓋范圍單一,服務(wù)主要對象集中化,有待提升多樣性。國外公司普遍以打通全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù),包括不同行業(yè)適用的軟件的高端研發(fā)。國內(nèi)企業(yè)發(fā)展側(cè)重3D打印設(shè)備和后期針對性服務(wù)。工業(yè)級主要以SLS、SLM為主桌面級主要以FDM、PolyJetDLP為主打印尺寸大小皆可,打印成功率可達(dá)90-100%打印尺寸較小,打印成功率70%左右簡單模型制作航空、汽車制造等高精尖零件主要服務(wù)于國內(nèi)市場主要出口海外,比例高達(dá)90%代表企業(yè):創(chuàng)想三維、縱維立方代表企業(yè):鉑力特、聯(lián)泰來源:Wholers
Associate,鉑力特招股書,艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。28?2022.10桌面VS工業(yè)級3D打印設(shè)備3D打印設(shè)備主要痛點(diǎn)桌面級痛點(diǎn)工業(yè)級痛點(diǎn)對于桌面級3D打印機(jī),最大的痛點(diǎn)是打印時(shí)間太長,用戶或操作人員守在機(jī)器旁邊,監(jiān)督整體打印過程,否則極易導(dǎo)致打印失敗,耗費(fèi)時(shí)間過長,所以許多C端用戶對3D打印希望開發(fā)智能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控輔助操作。對于工業(yè)級3D打印機(jī),由于大部分需求指向高精尖零件的制造,所以最大的痛點(diǎn)是操作復(fù)雜、設(shè)備穩(wěn)定性差且材料的兼容性一般,需要更多專業(yè)技術(shù)人員、科研人員共同優(yōu)化設(shè)備操作。打印時(shí)間長,效率低打印操作復(fù)雜,需要專業(yè)人員操作打印機(jī)故障率高打印機(jī)操作不穩(wěn)定材料兼容性一般其他問題(尺寸不合適、精度低)6115436849175171010699742014
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2021數(shù)量(份)來源:南極熊,魔猴網(wǎng),艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。29?2022.102014-年3D打印設(shè)備&技術(shù)相關(guān)專利授權(quán)數(shù)量1359目前對于設(shè)備&技術(shù)相關(guān)的專利研發(fā)數(shù)量呈現(xiàn)出上升趨勢,研發(fā)的重點(diǎn)呈現(xiàn)出對技術(shù)&設(shè)備的精細(xì)化問題的改善提升,從而更好的指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)高效化。中游的3D打印設(shè)備問題現(xiàn)主要呈現(xiàn)零散化形態(tài)3D打印設(shè)備現(xiàn)仍處于不斷磨合技術(shù),提高設(shè)備使用成熟度和精細(xì)化階段。問題呈現(xiàn)零散化形態(tài),例如設(shè)備運(yùn)行過程中故障率高、進(jìn)料系統(tǒng)運(yùn)行卡頓、打印產(chǎn)品精度低等問題。目前科研領(lǐng)域和企業(yè)實(shí)操領(lǐng)域同步研發(fā)實(shí)驗(yàn),共同推動(dòng)優(yōu)化設(shè)備操作。下游:3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域航空航天金屬3D打印在航空航天的應(yīng)用已經(jīng)走向批量應(yīng)用(定制化需求極高,成本可接受程度高),成為金屬3D打印一個(gè)很好的切入點(diǎn)。金屬3D打印技術(shù)設(shè)備與材料的成本高,軍工企業(yè)、國防企業(yè)用的較多。因此金屬3D打印占據(jù)高端市場。從使用3D打印技術(shù)直接生產(chǎn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換為模具制造,有利于提升技術(shù)、控制產(chǎn)業(yè)化成本、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值,也更具有可行性。飛機(jī)用品有重量輕、強(qiáng)度高的需求,金屬3D打印的產(chǎn)品較重,而FDM非金屬打印出的產(chǎn)品強(qiáng)度不夠,使用3D打印做材料模具可以優(yōu)化以上問題。汽車交通行業(yè)汽車市場的想象空間和容量足夠大,汽車作為傳統(tǒng)交通工具從電氣化向智能化改變,未來制造方式會發(fā)生改變。汽車市場變化十分迅速,難以保證會有爆款(每年2000-3000款車型,僅有1%-5%的成功率)。3D打印作為生產(chǎn)力的重要補(bǔ)充在定制化方面發(fā)揮重大作用,以用戶感官作為主要切入點(diǎn)。3D打印面向消費(fèi)者的時(shí)間非常短,從開始設(shè)計(jì)到看到產(chǎn)品一般1.5-2周,是原有開模技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的,降低中前期的失敗風(fēng)險(xiǎn)率,提高了用戶粘性。并通過模具端打開新的市場,提供新的商業(yè)模式和解決方案。醫(yī)療3D打印使個(gè)性化醫(yī)療成為現(xiàn)實(shí),目前主要應(yīng)用于非生物醫(yī)療領(lǐng)域,在齒科、骨科、醫(yī)療器械市場應(yīng)用成熟度高。3D打印技術(shù)滿足了醫(yī)療制品定制化、精準(zhǔn)化需求,具有效率高和節(jié)約成本的優(yōu)勢。金屬3D打印醫(yī)療植入物逐漸成熟,未來有望形成規(guī)?;ㄖ剖袌?。坦克300、長城歐拉芭蕾貓——個(gè)性化需求不斷被挖掘機(jī)器人由于生產(chǎn)型機(jī)器人缺乏用戶需求,因此3D打印越來越多地應(yīng)用于服務(wù)型機(jī)器人。服務(wù)型機(jī)器人需要滿足不同的應(yīng)用場景,需要多套模具,因而有較高昂的失敗代價(jià)。細(xì)分場景替代效率十分重要。例如協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用于包裝碼垛、拾取放置等需要負(fù)荷或存在危險(xiǎn)的領(lǐng)域,人類無法完成,替代效率較高。而餐飲(替代人工成本高)與醫(yī)療(缺乏判斷)領(lǐng)域應(yīng)用較少。B端是3D打印主要價(jià)值領(lǐng)域3D打印目前集中在B端,直面C端需要巨量投資,技術(shù)從大規(guī)模使用到鋪向應(yīng)用端需要迭代。目前3D打印在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用已處于產(chǎn)業(yè)化階段。工業(yè)級應(yīng)用范圍已經(jīng)較廣,而消費(fèi)領(lǐng)域需求還需要進(jìn)一步挖掘,大眾消費(fèi)品需要從成本端落地。3D打印各應(yīng)用領(lǐng)域情況來源:東方證券、艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。30?2022.1020.0%19.0%13.0%10.0%5.8%3.0%
3.1%13.1%工業(yè)器械 航空航天消費(fèi)電子 生物醫(yī)療軍事用途 建筑建造13.0%汽車制造教育科研其他58%18%7%10%7%汽車制造航空航天生物醫(yī)療模型制造其他下游:國內(nèi)3D打印應(yīng)用市場特點(diǎn)對外主要面向工業(yè)級高端制造,對外主要向桌面級設(shè)備服務(wù)消費(fèi)領(lǐng)域出口3D打印整體應(yīng)用領(lǐng)域占比消費(fèi)級工業(yè)級應(yīng)用,以金屬類為主主要應(yīng)用于教育科研、藝術(shù)模型制造、消費(fèi)電子領(lǐng)域。國內(nèi)應(yīng)用占比較低,80-90%的桌面消費(fèi)級3D打印機(jī)出口海外,主要原因是消費(fèi)級(非金屬為主)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈成熟、技術(shù)簡單且原材料成熟度高,整體設(shè)備售價(jià)低于國外。工業(yè)級占比65%-70%占比30%-35%未來消費(fèi)級依舊以出口桌面用3D打印機(jī)為主。部分企業(yè)會開發(fā)三維打印服務(wù)平臺,服務(wù)于產(chǎn)品研發(fā)或原型件小批量制造。航空航天是目前中國3D打印市場應(yīng)用的主要領(lǐng)域,因增材制造更適用于高精尖,對產(chǎn)品有輕量化、結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)化和集成化要求產(chǎn)業(yè)。同時(shí)航空航天對3D打印需求彈性相對較小、功能敏感性高,是3D打印需求最落地,應(yīng)用最旺盛的領(lǐng)域。預(yù)計(jì)年航天領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模約為15-20億元。來源:CCID,專家訪談,艾瑞咨詢研究院自主研究及繪制。31?2022.103D打印國內(nèi)外應(yīng)用場景對比國內(nèi)應(yīng)用側(cè)重B端工業(yè)級,國外B、C端雙管齊下國外3D打印技術(shù)整體落地服務(wù)時(shí)間早于我國,并且以航空航天、生物醫(yī)學(xué)為先發(fā)應(yīng)用,后不斷滲透至C端桌面級3D打印應(yīng)用范圍,形成B、C兩端同步突破規(guī)?;?、精細(xì)化、創(chuàng)新化的發(fā)展特點(diǎn)。國內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展與21世紀(jì)初期,憑借國家的支持,主要以工業(yè)級(航空航天、汽車制造、生物醫(yī)療)應(yīng)用為主,未來將不斷優(yōu)化技術(shù)和材料,實(shí)現(xiàn)
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