3D打印行业分析报告.docx

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3D打印行业分析报告

2019年3D打印行业分析报告

2019年7月

本文旨在基于我们对国内93家3D打印行业重点公司的梳理，对最主流的技术路线（SLA、FDM、SLM）进行重点介绍，以及对正处于导入期的3D打印行业的市场规模及产业链现状进行分析。

一、国内3D打印行业重点公司及主流技术路线梳理

我们尽可能的收集了国内3D打印行业93家企业，并逐一检索了其基础信息和产品技术路线情况。

注：

个别公司无对应技术是由于该公司技术路线不为表中列示的这7种技术导致的，其他的技术路线还包括Polyjet、EBSM、FFF、LSF、LMD、MPBF、PLS、AMC、FMS、WAAM、LDM、cDLM、3SP、DMLS、LENS、MJF、DPM、PCM、MEM等

根据我们梳理的这93家3D打印行业重点企业，从地域分布来看，北方地区共有20家（其中北京10家）、长三角地区共有27家（其中上海10家）、珠三角地区共有31家（其中深圳14家），中西部地区共有15家（其中武汉6家、西安3家）。

北上广深及周边发达地区分布较多。

随着核心专利的到期以及市场的开拓，越来越多的国内公司进入到3D打印服务市场。

从成立年份来看，2011年以来每年新成立的3D行业公司逐年增多，即使考虑上企业存活问题，2013年以来新进入该行业的公司也明显增多。

从各家产品应用的技术路线来看，SLA（光固化成型）、FDM（熔融沉积制造）、SLM（选择性激光融化）、SLS（选择性激光烧结）是应用最多的技术路线，93家企业中选择这四项技术的分别有39、37、35、29家。

明显高于其他路线，包括DLP（数字光处理）、LCD（激光熔覆沉积）、3DP（三维打印）、Polyjet（聚合物喷射）、EBSM（电子束选区熔化）等。

下文将从技术和市场两个角度进一步对3D打印行业进行分析。

二、三大主流技术FDM、SLA、SLM介绍

增材制造又称“3D打印”，是在计算机控制下，基于“增材制造”原理，立体逐层堆积离散材料，进行零件原型或最终产品的成型与制造的技术。

该技术以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成形系统，将三维实体变为若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成形，制造出实体产品。

3D打印技术发展至今，在最初的基础上已经衍生出几十种打印技术。

目前工业界主流使用的3D打印技术大致可以分为三大类，即挤出成型技术、粒状物成型技术和光聚合成型技术。

1）挤出成型技术的代表为熔融沉积成型技术，其原理为将丝状材料通过送丝部件送入热熔喷头，被加热融化后，通过电脑控制将半流动的材料送到指定位置凝固，同时与周围材料粘结，选择性地逐层融化与覆盖，最终形成成品。

2）粒状物成型技术则是通过激光、电子束、热量、粘剂等，将粉末连接以逐层打印，最终形成成品。

3）光聚合成型技术基于光敏材料会在特定光源下固化的特性，逐层加工物件的截面，最终得到成型产品。

具体来看，挤出成型技术主要包括熔融沉积成型技术（Fuseddepositionmodeling,FDM）；粒状物成型技术主要包括激光选区熔化技术（SelectiveLaserMelting,SLM）、电子束熔化成型（ElectronBeamMelting,EBM）、选择性激光烧结（SelectiveLaserSintering,SLS）、三维打印（Three-DimensionalPrinting,3DP）、选择性热烧结（SelectiveHeatSintering,SHS）等；光聚合成型技术主要包括光固化（StereoLithographyApparatus,SLA）、数字光处理（DigitalLightProcessing,DLP）、聚合物喷射（PolymerJetting,PolyJet）等。

其中，FDM、SLM与SLA是三类3D打印技术中各自具有代表性的技术路径。

3D打印还可以根据材料分为金属和非金属两大类，形态包括固态、液态、粉末等。

每一类材料都对应一种或多种打印原理。

其中，FDM、SLA、DLP、3DP等属于非金属3D打印技术；SLM、EBM等属于金属材料3D打印技术。

1、FDM工艺：

应用最早，成本低、精度差，适合桌面级应用

FDM是上世纪八十年代末由美国Stratasys公司发明的技术。

1992年，Stratasys公司推出了世界上第一台基于FDM技术的3D打印机——3DModeler，标志着FDM技术正式步入商用阶段。

由于FDM工艺不需要激光系统，工艺相对简单，且成型材料多为ABS、PLA等热塑性材料，使用难度和成本相对较低，性价比较高，是当前桌面级3D打印机广泛采用的技术路径，常被用于工业产品设计开发及创新创意产品生产等领域。

FDM的工作原理是将丝状原材料（一般为热塑性材料）通过送丝机送入热熔喷头，然后在喷头内加热熔化，熔化的热塑材料丝通过喷头挤出，挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，挤出半流动的热塑材料沉积固化成精确的实际部件薄层，覆盖于已建造的零件之上，并迅速凝固，每完成一层成形，工作台便下降一层高度，喷头再进行下一层截面的扫描喷丝，如此反复逐层沉积，由底到顶地堆积成一个实体模型或零件。

FDM系统的材料主要包括成型材料和支撑材料。

成型材料用于加工，而支撑材料则用于在加工过程中对成型材料的稳固和支撑，在打印完成后支撑材料需剥离。

目前，根据不同的制件需求和用途，FDM的主流成型材料包括ABS材料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PC材料（聚碳酸酯）、PLA材料（聚乳酸）、PP材料及合成橡胶材料等。

而支撑材料目前主要采用能耐高温并与成型材料相容性差的水溶性或酸溶性材料，方便打印完成后剥离。

2、SLA工艺：

工艺成熟，成本较高

光固化成型SLA技术发明于1983年，是最早实现商业化的3D打印技术。

1986年。

3DSystems公司成立，大力推动SLA工艺，1988年该公司生产出世界上第一台SLA3D打印机——SLA250，并将其商业化。

SLA主要利用液态光敏树脂在紫外激光束照射下会快速固化的特性。

在计算机控制下，紫外激光按零件各分层截面数据对液态光敏树脂表面逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层因光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层；一层固化完毕后，工作台下降，在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化；新固化的一层牢固地粘合在前一层上；如此重复直到整个零件制作完成。

基于光固化成型技术的3D打印机耗材一般为液态光敏树脂，比如光敏环氧树脂、光敏乙烯醚、光敏丙烯树脂等。

3、SLM工艺：

高精度，适合工业级应用

2003年底，德国MCP-HEK公司推出第一台SLM设备，SLM技术就此走向商业使用。

目前，SLM经常被用于制造航空航天等复杂金属精密零件、金属牙冠、医用植入物等。

SLM打印过程中，打印机控制激光在铺设好的粉末上方选择性地对粉末进行照射，激光能量被粉末吸收并转换为热能，选区内的金属粉末加热到完全熔化后成型，加工成当前层。

打印完一层后，基板下降一个切片层厚高度，刮刀铺平粉末，激光扫描加工，重复这样的过程直至整个零件打印完成。

SLM的整个加工过程在惰性气体保护的加工室中进行，以避免金属在高温下氧化。

目前，SLM技术可使用的金属粉末材料比较多，主要包括金属单质粉末、金属混合粉末和预合金粉末。

SLS的工作原理与SLM相似，都是将激光的能量转化为热能使金属粉末成型，其主要区别在于SLS在制造过程中，金属粉末并未完全熔化，而SLM在制造过程中，金属粉末加热到完全熔化后成型。

4、三种工艺优缺点比较

在不同的使用条件和使用需求下，三种工艺路径各有优缺点。

FDM具备的成本优势、设备体积优势等使其逐渐占据了家用3D打印市场，而其精度不足的缺点限制了工业级的应用。

与FDM相比，SLA的精度有较大提升，但树脂刚度强度相对较低。

SLM使用金属粉末，比较适用于工业级应用，但目前还需克服成型速度等不足。

三、行业高速成长，中国市场跃居第二

1、增材制造产业上游、中游以设备为核心

增材制造经过30余年的发展，已经形成了一条完整的产业链。

上游涵盖三维扫描设备、三维软件、增材制造原材料类及3D打印设备零部件制造等企业；中游以3D打印设备生产厂商为主，大多亦提供打印服务业务及原材料供应，在整个产业链中占据主导地位；下游行业应用覆盖航天航空、汽车工业、船舶制造、能源动力、轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意、建筑等各领域。

2、全球增材制造产业高速成长

根据从事增材制造行业研究的美国咨询机构WohlersAssociates统计显示，全球增材制造行业产值（包括产品和服务）从2012年的22.8亿美元增长到2017年的73.36亿美元，五年CAGR高达26.2%。

2017年，全球增材制造相关产品（包括增材制造设备销售及升级、增材制造原材料、专用软件、激光器等）产值为31.33亿美元，同比增长17.4%；增材制造相关服务（包括增材制造零部件打印、增材制造设备维护、技术服务及人员培训、增材制造相关咨询服务等）产值为42.02亿美元，同比增长23.8%。

根据德勤发布的《2019科技、传媒和电信行业预测》报告显示，2019年大型上市公司的3D打印相关销售额将超过27亿美元，至2020年更将高达30亿美元。

3、欧美主导，中国跃居第二

全球增材制造产业已基本形成了美、欧等发达国家和地区主导，亚洲国家和地区后起追赶的发展态势。

以累计装机量计，当前全球3D打印市场主要集中在北美、欧洲和亚太地区三个地区，累计装机量占全球的95%，其中四成在北美（美国为主），欧洲和亚太地区各占近三成。

美国、中国、日本和德国四个国家累计装机量排名前列。

据中国增材制造产业联盟统计，2012-2017年间，我国增材制造产业规模由1.6亿美元提升至16.7亿美元，增长近10倍。

据中国增材制造产业联盟对35家重点联系企业的经营数据统计显示，2017年联盟重点联系企业总产值达32.40亿元，比2016年的23.09亿元增加近10亿元，同比增长40.3%，增速高于我国增材制造产业平均增速15个百分点，高于全球增速近20个百分点。

初步预计，我国3D打印市场规模2022年将达到80亿美元左右。

4、下游应用以高精尖制造业和航空航天为主

根据WohlersAssociates（2018）报告显示，2017年，增材制造主要应用于航空航天、汽车、工业机械、消费品/电子、医疗/牙科领域，上述行业在增材制造整体应用领域的份额占比合计接近80%，已经成为航空航天等高端设备制造及修复领域的重要技术手段。

逐步成为产品研发设计、创新创意及个性化产品的实现手段以及新药研发、临床诊断与治疗的工具。

其中，增材制造在航空航天、汽车领域的应用占比逐年提升，2017年分别为18.9%、16.0%，相较于2015年分别提升了2.3个百分点、2.2个百分点。

同时，增材制造的应用范围也在不断向建筑、服装、食品等领域扩展。

5、工业级金属增材制造设备是未来

根据德勤发布的《2019科技、传媒和电信行业预测》报告显示，全球3D打印市场正从塑料打印转向金属打印。

塑料适合用于制作原型和某些最终零件，但3D打印机应以价值万亿美元的金属零件制造市场为目标。

2017-2018年间，根据调查显示，尽管塑料仍然是最常见的物料，但塑料打印在3D打印领域的占比一年间从88%下滑至65%，而金属打印的占比从28%增至36%。

按该比率计算，金属最快将于2020或2021年占据过半3D打印市场。

根据WohlersAssociates统计显示，2017年全球工业级增材制造设备（指面向工业且销售售价在5000美元或更高的机器）销售量达到14736台，同比增长12.6%，近五年复合增长率达到13.6%。

得益于金属增材制造技术的成熟和低价金属增材制造装备的普及，金属增材制造装备销量大幅提升。

2017年度全球金属增材制造装备的销售量约为1768台，同比增长近80%，销售额达7.21亿美元，均价40.79万美元，同比下降25.8%，平均售价的降低主要由于低成本金属原材打印机的普及。

金属增材制造所需的原材料销售额也大幅增加。

2017年，金属增材制造原材料销售金额达到1.83亿美元，同比增长44.6%，金属增材制造专用材料的研发日趋活跃。