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3D打印产业链深度分析

3D打印技术最早可以追溯到1976年喷墨打印机的发明。20世纪80年代以后,3D打印行业受到国内外的广泛关注,各种3D打印技术也在多个行业应用并发展。目前已覆盖了制造、医疗、教育、航空航天、军事等多个领域。

3D打印产业链深度分析

全球3D打印市场规模

全球3D打印市场规模逐年增加,2010-2016年3D打印市场的年均复合增长率为24.60%。由2010年的13亿美元增加至2016年60.6亿美元(约合人民币417.5亿元),增长率为16.54%,同比减少13.46个百分点。伴随着3D打印技术的快速成长和3D打印技术在各个行业领域的渗透。2017年全球3D打印行业市场规模超70亿美元。未来五年全球3D打印行业继续保持快速增长的势头。

整个3D打印行业产业链大概可分为:上游基础配件行业;中游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。

目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。

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,且代表性设备企业通常能够提供材料和打印服务业务,具有较强的话语权。

3D打印材料产品分类

现阶段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,由于现阶段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。

从材料种类看:3D打印行业的发展取决于其材料的研发和应用,当前全球3D打印行业的发展主要的材料有PLA、ABS、Standard Resin、PA12、PA 2200、PETG和Clear Resin等。其应用最为广泛的为PLA材料,应用占比为37.1%,其次为ABS占比为15.5%。

3D打印产业链深度分析

数据来源:Wohlers 前瞻产业研究院

3D打印下游应用分析

现阶段,3D打印主要应用于航空航天、医疗、汽车等领域,以制造业和医疗领域应用最为广泛。按照销售规模排名,全球3D打印产值在机械、消费电子、汽车、航空航天、医疗等行业的应用总体呈均衡分布的发展特征,其中机械行业产值占比为17.5%,为3D打印行业下游的主要应用领域;其次为消费电子产值占比为16.6%,排名第二;汽车下游应用产值占比为16.1,%,仅次于消费电子的应用需求。未来,随着电子和汽车工业的发展,两个领域的产值规模有望进一步提升。

3D打印产业链深度分析

资料来源:Wohlers 前瞻产业研究院整理

3D打印技术发展迅速,应用领域几乎遍及所有领域,已经成为现代模型、模具和零部件制造的有效手段,尤其在航空航天、国防军工、生物医药、家电、建筑工程、教学研究和农用工具、大众消费等领域得到一定的应用,并取得了良好的效果。

3D打印在汽车行业中的应用

与人们生活息息相关的汽车业也不例外地受到了3D打印技术的影响。3D打印打印技术为汽车制造业注入了新的血液,不仅是汽车零部件的设计与制造,而且汽车外观造型、内部结构或汽车内饰功能上的设计,都在不同程度上应用了3D打印技术。目前3D打印技术在汽车设计中的应用主要集中在概念模型开发、功能验证原型制造、工具制造及小批量定制型成品生产四个阶段。

在国外的汽车制造领域,3D打印技术的应用已经相对比较成熟,有很多成功的案例。世界首辆3D打印汽车—原型机Urbee于2013年问世,整个车身采用3D打印技术一体成型,具有其他片状金属材料所不具有的可塑性和灵活性。整车的零件打印只需2500小时即可完成,工人需要做的只是把所有打好的零部件组装在一起,生产周期远远快于传统汽车制造周期。新版本的Urbee2则只需要50个3D打印的零部件即可,而传统标准汽车则需要由上千个零件组装而成。

3D打印产业链深度分析

世界首辆3D打印汽车Urbee(图片来源:网易汽车)

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