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2016年全球3D打印行业分析报告(简版)

导读: 根据美国材料与试验协会(ASTM)的定义:3D打印是借助三维数字模型设计,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、电子束等方法将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。

第一章 3D打印概述

根据美国材料与试验协会(ASTM)的定义:3D打印(3D Printing)是借助三维数字模型设计,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、电子束等方法将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出实体产品。

在概念上,它同义于工业专业术语中的“增材制造”(Additive Manufacturing)。

3D 打印流程一般包括数据获取、数据处理,打印和后处理四个步骤。前两个步骤主要涉及软件和光学成像技术,第三个步骤涉及材料、机械和电子。前三个步骤相辅相成,任何一个环节存在问题都会影响打印的最终结果。后处理步骤更多是采用传统加工方式改善打印物品的外观和特性。

图表:3D打印基本流程图

Source:新材料在线

3D打印技术最早可以追溯到1976年喷墨打印机的发明。1984年,查尔斯·胡尔将光学技术应用于快速成型领域,拉开了3D打印的帷幕。在此后的几十年里,各种3D打印技术在多个行业应用并行发展。如今,其已覆盖了制造、医疗、学术、航空航天、军事等多个领域。

第二章 3D打印产业链分析

第一节 3D打印产业链概述

打造3D打印产业链,可以进一步推动传统产业的优化升级。3D打印的产业链中应当覆盖研发设计、设备制造、材料开发、产业应用、公共服务等环节。3D打印产业与相关产业的关联点,重点体现在新材料开发和带动传统产业转型升级。基础材料为3D打印原材料提供支持,模型软件则服务于打印设备的研发与生产。方案提供商将3D打印应用于不同的领域,包括航天航空、医疗健康、汽车制造、设计、教育和食品加工等不同领域。

图表:3D打印行业产业链

Source:赛瑞研究

整个3D打印行业产业链大概可分为三个部分,上游基础配件行业,3D打印设备生产企业、3D打印材料生产企业和支持配套企业,下游主要是3D打印的各大应用领域。通常意义上的3D打印行业则主要是指3D打印设备、材料及服务企业。

3D 打印经过近 40 年的发展,已经形成了一条完整的产业链。产业链的每个环节都聚集了一批领先企业。全球范围来看,以Stratasys、3D Systems为代表的设备企业在产业链中占据了主导作用,且这些设备企业通常能够提供材料和打印服务业务,如具有较强的话语权。

根据统计,目前中国拥有工业级3D打印设备生产企业 50 家,消费级3D打印设备企业 100 家,3D打印材料企业50家,3D打印服务企业 120家。(部分重复)

图表:3D打印行业产业链典型企业

Source:赛瑞研究整理

第二节 3D打印材料发展状况

材料技术是3D打印技术的核心,直接制约了3D打印的发展进程。从1982年SL立体光刻技术的出现到当今的3DP成型。都是由于某一种新材料的出现而引起的,如:SL材料为液态光敏树脂,LOM为薄片材料,SLS为可烧结粉末材料,FDM为热熔丝线等。由于材料在物理形态,化学性能等方面的千差万别,才形成了今天3D打印材料的多品种和3D打印的不同成型方法。3D打印技术在这几十年的发展中,新材料是3D打印技术的重要推动力。因而,全世界尤其是发达国家从事3D打印技术的公司和大学都在积极地研发用途更为广泛,成型更为简便新材料。

材料在一定程度上绑架了3D打印行业,目前全球可使用的3D打印材料寥寥可数,我国相关材料更是严重依赖进口。如果材料问题得不到大的突破,则3D打印技术的发展会受到很大影响。材料是3D打印未来成功的关键,特别是在工业生产应用方面。比起传统的制造业,用于三维打印的材料选择是有限的。

技术及材料的搭配上来看,目前SLA技术主要采用液态光敏树脂,FDM技术主要使用丝状热熔性塑料,LOM使用薄膜材料,SLS使用金属粉末,而3DP可使用金属粉末或塑料粉末等。现阶段3D打印材料的发展已经日新月异,随着技术和研发的推进,目前有300多种材料可用于3D打印制造。

材料开发难度大成本高,现在仍为构建3D打印生态圈的掣肘。3D打印材料主要分为高分子材料、金属材料、无机非金属材料及生物材料等。其中,高分子材料为目前3D打印使用的主要材料;金属材料应用前景最大,但是开发技术壁垒高、广泛应用的前提是成本下降;无机非金属材料应用开发相对较慢,仍处于研发阶段;生物材料则处于起步阶段。

北美和亚太地区3D打印材料销售收入占全球的68%,其中北美地区市场收入最高,其次是亚太地区。预计未来随着3D打印在亚太地区的推广,亚洲有望成为3D打印材料需求增长最快的地区。由于目前90%的3D打印机用户都使用的是桌面级产品,因此像ABS、PLA这两种塑料材质的耗材用量占比超过50%,目前高分子材料生产商也主要集中于ABS和PLA以及尼龙材料。塑料3D打印材料有着很高的需求,特别是ABS和PLA。但是从销售额来看,金属材料由于其产品价格高,占据了全球3D打印材料销售额比重超过80%。

作为决定3D打印技术发展进程的一项重要因素,3D打印材料的地位不言而喻,随着3D打印技术的一步步普及,对于材料的需求也在飞速上涨。2015年,全球3D打印材料销量预计突破2500吨。

第三节 3D打印机发展状况

对于增材制造和3D打印的开发和应用,发达国家远远走在前面。从1988年商业化的增材制造设备销售开始,20余年来全球有几十个国家采购安装这些设备。从各国20余年来总装机量的占比来看,美国以38%的份额遥遥领先,日本、德国和中国占据第二梯队。装机量也基本反映了全球这一先进加工制造技术和应用的状况,与传统的加工制造相似,只是美国这次又走在了前列。中国也正在奋力追赶。

根据3D Hubs对其平台上注册的3D打印机的统计分析,Stratasys公司以25.5%的市场保有量成为领导者,这很大一部分要归功于对MakerBot公司的收购。紧随其后的是RepRap和Ultimaker,其保有量市场占有率分别为21.9%和18.4%。而3D Systems的设备保有量占10.8%,位居第四。

2015年全球3D打印行业的年复合增长率低于过去27年的平均数,是过去3年最差的。2015年,全球3D打印机的总出货量达到230228台,同比增加了47.73%,其中桌面/个人3D打印机保持了较快增长了,但是工业级/专业级3D打印机的销售量一定程度上下降。

图表:2008-2015年全球3D打印设备出货量增长情况

Sourcr:赛瑞研究

2.3.1 消费级3D打印机

消费级3D打印机的应用起源于业余爱好者,但随着科技的发展和人们创新意识的增强,现在可以与互联网结合,开创新的商业模式。消费级3D打印机以FDM技术为主,打印材料大多为PLA、ABS等高分子材料,消费领域主要分布在文化创意产业及教育行业。2015年,全球消费级3D打印设备保持了较快增长,但增长幅度有所放缓,年出货量为218616台,同比增长56.62%。2016年对消费级3D打印机而言,可谓喜忧参半,喜的是相对工业级设备,销售数量逐年稳步增长,另一层面,作为消费级的代表,FDM 3D打印技术的低门槛,引来激烈的市场竞争,价格从1000美元降到500美元再次在Kickstarter上降到200美元,低端设备层出不穷。

图表:2008-2015年全球消费级/桌面级3D打印设备出货量增长情况

Sourcr:赛瑞研究

CONTEXT数据显示,在桌面/个人3D打印机领域,台湾厂商三纬国际(XYZprinting)仍然保持全球领先地位,其市场份额在2015年达到31%。2015年下半年见证了消费级3D打印机的市场领导者位置易手,Stratasys/MakerBot和3D Systems/Cubify这两大公司分别基于不同的原因市场份额大幅缩减,转而被新兴的三纬国际和M3D取而代之。

图表:2015年全球消费级/桌面级3D打印设备出货量TOP5企业

Sourcr:CONTEXT

2.3.2 工业级3D打印机

工业级3D打印适用于小批量、造型复杂的非功能性零部件生产,与传统制造业形成互补。工业级3D打印主要运用于在工业新产品设计,试制及快速打印成型,创意产品和玩具模型克隆,医疗行业人体器官,医疗器械打印,建筑模型制作及军事等领域。

2015年以来,工业级3D打印设备出货量出现了明显下滑,年出货量11612台,同比降低9.89%。2016年上半年,产品出货量继续保持了下滑态势,同比降低13.6%。

图表:2008-2015年全球工业级/专业级3D打印设备出货量增长情况

Sourcr:赛瑞研究

虽然工业级3D打印在近两年的总体销量并不是令人满意,但是2015年以来工业级3D打印行业出现了一个现象,那就是许多桌面级3D打印设备厂商将注意力转向工业级3D打印设备。可以看出,随着消费级3D打印设备长期推广困难,工业级3D打印设备尤其是金属打印设备已经成为了业内普遍关注的焦点。

作为近年工业级3D打印设备发展亮点,金属3D打印的需求依然旺盛,尽管其设备价格通常在500万美元—200万美元之间,但是其2015年的机器销售仍然比上年增长了35%。由于金属3D打印市场的重要性日益凸显,2015年按销售额计算排名全球前五位的3D打印厂商有3位的业务主要集中在金属增材制造领域。

图表:2015年全球工业级/专业级3D打印设备出货量TOP5企业

Sourcr:CONTEXT

目前国内专业工业级机器主要依靠进口,但是因为机器和耗材价格高昂,故一直难以为中小企业能接受。国内目前有多家上市公司号称已研发出金属3D打印机,但是少有核心技术的突破。国内发布的一些许多工业级3D打印机大部分是模仿国外机器,缺乏核心竞争能力。

《2016版全球3D打印行业分析报告》

完整版目录

第一章 3D打印概述

第一节 3D打印定义

1.1.1 3D打印概念

1.1.2 3D打印过程

第二节 3D打印发展历程

第三节 3D打印技术分类

1.3.1 熔融沉积快速成型

1.3.2 光固化成型

1.3.3 选择性激光烧结

1.3.4 三维粉末粘接

1.3.5 分层实体制造

1.3.6 电子束熔化成型

1.3.7 其他3D打印技术

1.3.8 各种技术总结

第四节 3D打印技术分析

1.4.1 3D打印技术优势

1.4.2 3D打印技术劣势

第五节 3D打印应用领域

第二章 3D打印产业链分析

第一节 3D打印产业链概述

第二节 3D打印上游材料发展状况

2.2.1工程塑料

2.2.2 金属粉末

2.2.3 陶瓷材料

2.2.4 光固化树脂

2.2.5 生物用高分子材料

第三节 3D打印下游行业发展状况

2.3.1 航天航空及国防

2.3.2 汽车行业

2.3.3 医疗产业

2.3.4 文化创意产业

第三章 3D打印材料分析

第一节 材料研究的地位

3.1.1 3D打印核心——材料

3.1.2 3D打印材料分类

第二节 SLS技术与材料

3.2.1 金属粉末

3.2.2 尼龙材料

3.2.3 石蜡粉

3.2.4 复合粉末

第三节 光敏树脂

3.3.1 光敏树脂简介

3.3.2 3D打印光敏树脂

3.3.3 陶瓷光固化材料

3.3.4 3D打印与光固化-未来的树脂

第四节 FDM技术与热熔性塑料

3.4.1 ABS

3.4.2 HIPS

3.4.3 PLA

3.4.4 PC

3.4.5 PVA

3.4.6 PVC

3.4.7 PS

3.4.8 PEEK

3.4.9 POM

3.4.10 PETG

3.4.11 其他

第五节 3DP技术与金属/陶瓷/型砂粉末

3.5.1 金属粉末

3.5.2 陶瓷粉末

3.5.3 型砂粉末

第六节 LOM技术与薄膜材料

第四章 全球3D打印行业市场分析

第一节 全球3D打印行业发展综合分析

4.1.1 全球3D打印行业发展现状

4.1.2 全球3D打印行业发展特点

4.1.3 全球3D打印行业市场规模

4.1.4 全球3D打印市场竞争格局分析

第二节 全球3D打印重点企业分析

4.2.1 美国Stratasys

4.2.2 美国3D Systems

4.2.4 Autodesk

4.2.5 Materialise

4.2.6 Arcam

第五章 中国3D打印市场分析

第一节 中国3D打印行业发展环境

第二节 中国3D打印行业发展综合分析

5.2.1 中国3D打印行业发展现状

5.2.2 中国3D打印行业区域分布

5.2.3 中国3D打印行业市场规模

5.2.4 中国3D打印行业竞争格局分析

第三节 中国3D打印行业发展问题和机遇分析

5.3.1 3D打印行业发展问题

5.3.2 3D打印行业发展机遇

第四节 中国3D打印重点企业分析

5.4.1 先临三维

5.4.2 北科光大

5.4.3 乐彩科技

5.4.4 光韵达

5.4.5 太尔时代

5.4.6 金运激光

5.4.7 银邦股份

5.4.8 银禧科技

5.4.9 亚太科技

5.4.10 江南嘉捷

5.4.11 海源机械

5.4.12 机器人

5.4.13 南风股份

5.4.14 亚厦股份

5.4.16 华曙高科

5.4.17 极光尔沃

5.4.18 滨湖机电

5.4.19 隆源成型

第六章 3D打印行业发展总结与预测

6.1 总结

6.2 发展预测

6.2.1 全球

6.2.2 中国

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