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2020年中國3D打印行業應用領域、產業分布、市場規模及產業發展前景分析預測[圖]

2020年04月10日 13:24:56字號:T|T

    增材制造(又稱3D打印)是以數字模型為基礎,將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術,將對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合產生深刻影響,是制造業有代表性的顛覆性技術。

    3D打印的工作原理是以計算機三維設計模型為藍本,通過軟件將其離散分解成若干層平面切片,由數控成型系統利用激光束、熱熔噴嘴等方式將材料進行逐層堆積黏結,疊加成型,制造出實體產品。

    近年來,隨著3D打印研發技術的不斷突破,3D打印已經成功應用于航空航天、生物醫療、建筑、汽車等領域,并不斷取得突破性進展。第一代高通量集成化生物3D打印機的成功研制,不僅推進了3D打印醫療器械、人工組織器官的臨床轉化進程,也為3D打印技術的深化應用提供了技術支撐。

    一、3D打印產業鏈分析

    3D打印行業產業鏈從上中下游來看,上游為塑料、金屬、蠟、石膏、砂等其他各種材料。中游為3D打印設備及技術,下游則為制造、醫療、建筑、軍事等應用領域。

上游
塑料、金屬、蠟、石膏、砂等其他各種材料
不同的3D打印技術,對材料的要求也有所不同,例如光聚合成型主要以液態光敏樹脂為主要材料;顆粒物成型的主要材料為金屬、塑料、陶瓷等;而熔融層積型的適用材料為塑料等混合物。
中游
3D打印的中游為設備研發及制造
目前,3D打印設備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,可以直觀地闡述3D打印技術的工藝原理;工業級的3D打印設備主要分為快速原型制造和直接產品制造,兩者在打印速度、精確度、尺寸等方面各有不同。
下游
主要是3D打印服務,延伸到各個細分的實際應用方向
其中包括制造、醫療、軍事、建筑等領域均有所應用。隨著3D打印行業的快速發展,3D打印技術應用場景將不斷拓展。

數據來源:公開資料整理

    目前,中國的3D打印應用主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫療及牙科正畸、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。

    從國內外3D打印的應用領域來看,近兩年國外各領域逐漸增強3D打印技術的應用,逐漸實現了在航空、醫療和建筑領域的應用;相比于國外3D打印技術的應用,我國3D打印更多的實現了在航空和生物醫療等領域的應用,但是其應用多以行業應用的模型為主。未來,隨著3D打印技術的不斷發展和應用,各領域將逐漸深化對該技術的應用,并且不斷拓展應用領域。

    國外3D打印主要領域應用

應用領域
代表性描述
航空航天
2016年的3月31日俄羅斯首個3D打印的立方體衛星
2016年3月澳洲Fusion Imaging打印無人機
汽車領域
瑞典Koenigsegg用3D打印技術制造世界最快汽車
2016年6月16日美國Local Motors 推出世界首輛3D打印電動公交車
2016年10月,日本3D打印公司Kabuku和著名車商本田公司合作推出首輛3D打印汽車
生物醫療
英國科學家開發出能替代軟骨的可3D打印生物玻璃
莫斯科國立科技大學打印可被人體吸收的3D打印聚合物顱骨植入物
佛羅達大西洋大學華裔科學家開發3D打印聚合物支架治療食道癌
2016年2月,美國科學家制造出可打印器官組織的3D打印機
建筑行業
2016年5月世界首座全功能的3D打印辦公樓在迪拜落成
拉法基豪聯合XtreeE打造出歐洲首個3D打印建筑承重件
伊朗用3D掃描和打印技術修復歷史古跡

數據來源:公開資料整理

    國內3D打印主要領域應用

應用領域
代表性描述
航空航天
長征五號的鈦合金芯極捆綁支座采用了3D打印技術
第十一屆中國國際航空航天博覽會部分展覽產品部件應用3D打印技術
汽車領域
瑞典Koenigsegg用3D打印技術制造世界最快汽車
2015年3月24日中國首臺3D打印概念汽車在海南三亞發布
部分企業汽車零部件3D打印
生物醫療
2016年6月12日,世界首個3D打印脊椎植入手術在北醫三院完成
鼓樓醫院國內首創3D打印導航治蝶顎神經痛
2016年底中國科學家已成功3D打印血管植入恒河猴體內
建筑行業
2017年8月1日,遼寧格林普建筑3D打印公司獲百萬級的旅游景點訂單利
用3D打印技術打印建筑模型。

數據來源:公開資料整理

    3D打印應用領域廣泛,其在下游應用行業和具體用途領域的分布反映了這一技術具有的優勢和特點,同時也反映了這一技術的局限和在發展過程中尚需完善的地方。

    智研咨詢發布的《2020-2026年中新冠肺炎疫情下金屬增材(3D打印)行業影響分析及發展策略分析報告》顯示:3D打印機需求量較大的行業包括政府、航天和國防、醫療設備、高科技、教育業以及制造業。目前,應用領域排名前三的是工業機械、航空航天和汽車,分別占市場份額的20.0%、16.6%和13.8%。

    3D打印產業應用行業占比

數據來源:公開資料整理

 

 

 

    

數據來源:公開資料整理

    3D打印機主要分為消費級和工業級。工業級3D打印機速度更快、精度更高,在航空航天、汽車制造、醫療等領域廣泛應用。目前,工業級3D打印機在國內3D打印市場結構中,從銷售收入來看占比遠超消費級3D打印機。

    從銷售收入來看,工業級3D打印機占總收入的80%。所以,雖然消費級設備支撐了出貨量,但工業級設備支撐了整個行業的銷售收入,未來工業級3D打印設備是行業收入增長的主力軍。

    3D打印市場結構(按銷售收入)

數據來源:公開資料整理

    消費級3D打印機雖然在銷售收入上的份額不及工業級3D打印機,但卻占了相當一部分市場出貨量。隨著人工智能技術的不斷成熟,消費級3D打印機逐漸被人們熟知,吸引了大量企業和消費的關注。據數據顯示,2012-2018年消個人費級3D打印機市場規模迅速發展。預計2019年,個人消費級3D打印機市場規模將進一步增長,超2億元。

    二、3D打印產業分布情況

    目前,國內3D打印產業在北京市、浙江省、湖北省、廣東省、陜西省得到較快發展。

北京市
增材制造技術(3D打印)研發和生產服務的企業達70家以上,2018年實現銷售收入超6億元。
浙江省
位于浙江省的先臨三維是這個3D數字化和3D打印第一股,據業績快報顯示,2018年實現營業收入達4.1億元。
湖北省
共有數十家增材制造(3D打印)相關的企業和研發機構。
廣東省
從事3D打印業務的企業超過400家,擁有多個3D打印產業園。
陜西省
從事3D打印研發、生產的企業超過70家。

數據來源:公開資料整理

    此外,3D打印行業的快速發展離不開政府的支持,在此背景下,3D打印產業園不斷涌出。目前,國內3D打印產業園主要分布在沿海地區,而中部地區也有形成產業集聚區。此外,青島等地有3D打印產業園在建項目。

    在國內,3D打印行業也得到了飛速發展,各類3D打印機廠家如雨后春筍。某寶上搜索3D打印機,售價幾百到幾千、幾萬、甚至上百萬,種類繁多,在各行各業都得到了廣泛應用。當然,應用最多的還是用于制作手板。什么是手板?有些地方又叫做首板,即產品的首個樣板,當你的產品設計出來之后,如果直接開模制作生產,一旦產品有設計問題將全部報廢,大大浪費人力和物力和時間;而手板只是少數的樣品,不需要開模,制作周期短,從而節省成本和時間。

    3D打印現今還沒真正進入普通大眾的生活,眼下3D打印服務和線下體驗店雖然也有不少,主要用于打印人像、定制品等。但打印一個仿真的人像要1500元左右,導致客戶稀少。但是3D打印作為新興制造技術,不應該只用來做那些華而不實的“奢飾品”,未來必將融入普通大眾的生活,成為人類手中得心應手的強大工具。

    未來的社會,隨著老齡化的到來,勞動力的短缺,人工成本將越來越高,或許不久之后人力資源將成為整個社會中最短缺、最昂貴的資源,這從一線城市以及西方國家的發展趨勢可見端倪。許多人將被迫成為DIY一族,而3D打印正好是DIY一族、各類發燒友的強大工具。

    三、美軍用3D打印自制N95口罩,3D打印市場規模有多大?

    面對日益嚴重的新冠肺炎疫情,美國軍隊也發揮各自的聰明才智,開始自制口罩。裝備有F-35戰斗機的美國空軍第388戰斗機聯隊就使用3D打印機自制了N95口罩。報道稱,該部隊使用了3D打印技術來制造N95口罩。他們在3D打印機上使用一種合成材料(尼龍、塑料和碳纖維)來制作口罩,每個面罩由3個獨立打印而成的部分組成,分別是口罩主體、內部網格和放置過濾材料的外罩。這種N95口罩可以反復多次使用,可以用酒精進行消毒,濾芯則是從家用的空氣凈化器濾材上切割下來的,將口罩固定在臉上的繩子具有彈性,加上口罩內部邊緣的密封條可以保證密封性能。

    自新冠肺炎疫情爆發以來,3D打印為疫情防控工作出了不少力。除了3D打印護目鏡以外,醫護人員的宿舍也有由3D技術搭建而成的。增材制造(又稱3D打印)是以數字模型為基礎,將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術,將對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合產生深刻影響,是制造業有代表性的顛覆性技術。

    3D打印的工作原理是以計算機三維設計模型為藍本,通過軟件將其離散分解成若干層平面切片,由數控成型系統利用激光束、熱熔噴嘴等方式將材料進行逐層堆積黏結,疊加成型,制造出實體產品。

    全球3D打印正火熱,由于中國引進3D打印技術較晚,與國外有一定差距,但近年來也得到快速發展。目前,中國的3D打印應用主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫療及牙科正畸、航空航天等領域,未來將向醫療、建筑等更廣的應用場景發展。2019年中國3D打印市場規模約為33.6億元。伴隨著中國3D打印技術的相應成熟,在航天航空,汽車等行業需求將持續增加,預計2020年中國3D打印市場規模將近50億元。

    2015-2020年中國3D打印市場規模走勢預測

數據來源:公開資料整理

    在3D打印布局領域延伸和資本入局的推動下,3D打印國內外市場規模不斷增加。目前,全球3D打印市場規模由2012年的23億美元增加至2016年的60.6億美元,年均復合增長率為20.40%。預計,在市場需求和行業發展的需求下,2020年,全球3D打印市場規模有望超過220億美元。

    2012-2020年全球3D打印產業規模分析(單位:億美元)

數據來源:公開資料整理

    四、中國3D打印產業前景分析

    1.產業將持續高速增長

    預計未來十年,全球3D打印產業將仍處于高速增長期,預測2020年全球增材制造產值將達289億美元;而中國在不斷突破技術壁壘的過程中,產業持續增長,進入大規模產業化時期。

    2.工業3D打印將成為主流方向

    在航空航天、汽車、航海、核工業以及醫療器械領域對金屬3D打印的需求旺盛,應用端呈現快速擴展趨勢。

    3.應用深度和廣度持續擴展

    未來,3D打印技術的應用已經從簡單的概念模型向功能部件直接制造方向發展。例如在生物醫療領域,3D打印從"非活體"打印逐步進階到"活體"打印。 

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