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2020年中国3D打印行业应用领域、产业分布、市场规模及产业发展前景分析预测[图]

2020年04月10日 13:24:56字号:T|T

    增材制造(又称3D打印)是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术,将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响,是制造业有代表性的颠覆性技术。

    3D打印的工作原理是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件将其离散分解成若干层平面切片,由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将材料进行逐层堆积黏结,叠加成型,制造出实体产品。

    近年来,随着3D打印研发技术的不断突破,3D打印已经成功应用于航空航天、生物医疗、建筑、汽车等领域,并不断取得突破性进展。第一代高通量集成化生物3D打印机的成功研制,不仅推进了3D打印医疗器械、人工组织器官的临床转化进程,也为3D打印技术的深化应用提供了技术支撑。

    一、3D打印产业链分析

    3D打印行业产业链从上中下游来看,上游为塑料、金属、蜡、石膏、砂等其他各种材料。中游为3D打印设备及技术,下游则为制造、医疗、建筑、军事等应用领域。

上游
塑料、金属、蜡、石膏、砂等其他各种材料
不同的3D打印技术,对材料的要求也有所不同,例如光聚合成型主要以液态光敏树脂为主要材料;颗粒物成型的主要材料为金属、塑料、陶瓷等;而熔融层积型的适用材料为塑料等混合物。
中游
3D打印的中游为设备研发及制造
目前,3D打印设备主要分为桌面级和工业级两种。桌面级是3D打印技术的初级阶段,可以直观地阐述3D打印技术的工艺原理;工业级的3D打印设备主要分为快速原型制造和直接产品制造,两者在打印速度、精确度、尺寸等方面各有不同。
下游
主要是3D打印服务,延伸到各个细分的实际应用方向
其中包括制造、医疗、军事、建筑等领域均有所应用。随着3D打印行业的快速发展,3D打印技术应用场景将不断拓展。

数据来源:公开资料整理

    目前,中国的3D打印应用主要集中在家电及电子消费品、模具检测、医疗及牙科正畸、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。

    从国内外3D打印的应用领域来看,近两年国外各领域逐渐增强3D打印技术的应用,逐渐实现了在航空、医疗和建筑领域的应用;相比于国外3D打印技术的应用,我国3D打印更多的实现了在航空和生物医疗等领域的应用,但是其应用多以行业应用的模型为主。未来,随着3D打印技术的不断发展和应用,各领域将逐渐深化对该技术的应用,并且不断拓展应用领域。

    国外3D打印主要领域应用

应用领域
代表性描述
航空航天
2016年的3月31日俄罗斯首个3D打印的立方体卫星
2016年3月澳洲Fusion Imaging打印无人机
汽车领域
瑞典Koenigsegg用3D打印技术制造世界最快汽车
2016年6月16日美国Local Motors 推出世界首辆3D打印电动公交车
2016年10月,日本3D打印公司Kabuku和著名车商本田公司合作推出首辆3D打印汽车
生物医疗
英国科学家开发出能替代软骨的可3D打印生物玻璃
莫斯科国立科技大学打印可被人体吸收的3D打印聚合物颅骨植入物
佛罗达大西洋大学华裔科学家开发3D打印聚合物支架治疗食道癌
2016年2月,美国科学家制造出可打印器官组织的3D打印机
建筑行业
2016年5月世界首座全功能的3D打印办公楼在迪拜落成
拉法基豪联合XtreeE打造出欧洲首个3D打印建筑承重件
伊朗用3D扫描和打印技术修复历史古迹

数据来源:公开资料整理

    国内3D打印主要领域应用

应用领域
代表性描述
航空航天
长征五号的钛合金芯极捆绑支座采用了3D打印技术
第十一届中国国际航空航天博览会部分展览产品部件应用3D打印技术
汽车领域
瑞典Koenigsegg用3D打印技术制造世界最快汽车
2015年3月24日中国首台3D打印概念汽车在海南三亚发布
部分企业汽车零部件3D打印
生物医疗
2016年6月12日,世界首个3D打印脊椎植入手术在北医三院完成
鼓楼医院国内首创3D打印导航治蝶颚神经痛
2016年底中国科学家已成功3D打印血管植入恒河猴体内
建筑行业
2017年8月1日,辽宁格林普建筑3D打印公司获百万级的旅游景点订单利
用3D打印技术打印建筑模型。

数据来源:公开资料整理

    3D打印应用领域广泛,其在下游应用行业和具体用途领域的分布反映了这一技术具有的优势和特点,同时也反映了这一技术的局限和在发展过程中尚需完善的地方。

    智研咨询发布的《2020-2026年中新冠肺炎疫情下金属增材(3D打印)行业影响分析及发展策略分析报告》显示:3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。目前,应用领域排名前三的是工业机械、航空航天和汽车,分别占市场份额的20.0%、16.6%和13.8%。

    3D打印产业应用行业占比

数据来源:公开资料整理

 

 

 

    

数据来源:公开资料整理

    3D打印机主要分为消费级和工业级。工业级3D打印机速度更快、精度更高,在航空航天、汽车制造、医疗等领域广泛应用。目前,工业级3D打印机在国内3D打印市场结构中,从销售收入来看占比远超消费级3D打印机。

    从销售收入来看,工业级3D打印机占总收入的80%。所以,虽然消费级设备支撑了出货量,但工业级设备支撑了整个行业的销售收入,未来工业级3D打印设备是行业收入增长的主力军。

    3D打印市场结构(按销售收入)

数据来源:公开资料整理

    消费级3D打印机虽然在销售收入上的份额不及工业级3D打印机,但却占了相当一部分市场出货量。随着人工智能技术的不断成熟,消费级3D打印机逐渐被人们熟知,吸引了大量企业和消费的关注。据数据显示,2012-2018年消个人费级3D打印机市场规模迅速发展。预计2019年,个人消费级3D打印机市场规模将进一步增长,超2亿元。

    二、3D打印产业分布情况

    目前,国内3D打印产业在北京市、浙江省、湖北省、广东省、陕西省得到较快发展。

北京市
增材制造技术(3D打印)研发和生产服务的企业达70家以上,2018年实现销售收入超6亿元。
浙江省
位于浙江省的先临三维是这个3D数字化和3D打印第一股,据业绩快报显示,2018年实现营业收入达4.1亿元。
湖北省
共有数十家增材制造(3D打印)相关的企业和研发机构。
广东省
从事3D打印业务的企业超过400家,拥有多个3D打印产业园。
陕西省
从事3D打印研发、生产的企业超过70家。

数据来源:公开资料整理

    此外,3D打印行业的快速发展离不开政府的支持,在此背景下,3D打印产业园不断涌出。目前,国内3D打印产业园主要分布在沿海地区,而中部地区也有形成产业集聚区。此外,青岛等地有3D打印产业园在建项目。

    在国内,3D打印行业也得到了飞速发展,各类3D打印机厂家如雨后春笋。某宝上搜索3D打印机,售价几百到几千、几万、甚至上百万,种类繁多,在各行各业都得到了广泛应用。当然,应用最多的还是用于制作手板。什么是手板?有些地方又叫做首板,即产品的首个样板,当你的产品设计出来之后,如果直接开模制作生产,一旦产品有设计问题将全部报废,大大浪费人力和物力和时间;而手板只是少数的样品,不需要开模,制作周期短,从而节省成本和时间。

    3D打印现今还没真正进入普通大众的生活,眼下3D打印服务和线下体验店虽然也有不少,主要用于打印人像、定制品等。但打印一个仿真的人像要1500元左右,导致客户稀少。但是3D打印作为新兴制造技术,不应该只用来做那些华而不实的“奢饰品”,未来必将融入普通大众的生活,成为人类手中得心应手的强大工具。

    未来的社会,随着老龄化的到来,劳动力的短缺,人工成本将越来越高,或许不久之后人力资源将成为整个社会中最短缺、最昂贵的资源,这从一线城市以及西方国家的发展趋势可见端倪。许多人将被迫成为DIY一族,而3D打印正好是DIY一族、各类发烧友的强大工具。

    三、美军用3D打印自制N95口罩,3D打印市场规模有多大?

    面对日益严重的新冠肺炎疫情,美国军队也发挥各自的聪明才智,开始自制口罩。装备有F-35战斗机的美国空军第388战斗机联队就使用3D打印机自制了N95口罩。报道称,该部队使用了3D打印技术来制造N95口罩。他们在3D打印机上使用一种合成材料(尼龙、塑料和碳纤维)来制作口罩,每个面罩由3个独立打印而成的部分组成,分别是口罩主体、内部网格和放置过滤材料的外罩。这种N95口罩可以反复多次使用,可以用酒精进行消毒,滤芯则是从家用的空气净化器滤材上切割下来的,将口罩固定在脸上的绳子具有弹性,加上口罩内部边缘的密封条可以保证密封性能。

    自新冠肺炎疫情爆发以来,3D打印为疫情防控工作出了不少力。除了3D打印护目镜以外,医护人员的宿舍也有由3D技术搭建而成的。增材制造(又称3D打印)是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术,将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响,是制造业有代表性的颠覆性技术。

    3D打印的工作原理是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件将其离散分解成若干层平面切片,由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将材料进行逐层堆积黏结,叠加成型,制造出实体产品。

    全球3D打印正火热,由于中国引进3D打印技术较晚,与国外有一定差距,但近年来也得到快速发展。目前,中国的3D打印应用主要集中在家电及电子消费品、模具检测、医疗及牙科正畸、航空航天等领域,未来将向医疗、建筑等更广的应用场景发展。2019年中国3D打印市场规模约为33.6亿元。伴随着中国3D打印技术的相应成熟,在航天航空,汽车等行业需求将持续增加,预计2020年中国3D打印市场规模将近50亿元。

    2015-2020年中国3D打印市场规模走势预测

数据来源:公开资料整理

    在3D打印布局领域延伸和资本入局的推动下,3D打印国内外市场规模不断增加。目前,全球3D打印市场规模由2012年的23亿美元增加至2016年的60.6亿美元,年均复合增长率为20.40%。预计,在市场需求和行业发展的需求下,2020年,全球3D打印市场规模有望超过220亿美元。

    2012-2020年全球3D打印产业规模分析(单位:亿美元)

数据来源:公开资料整理

    四、中国3D打印产业前景分析

    1.产业将持续高速增长

    预计未来十年,全球3D打印产业将仍处于高速增长期,预测2020年全球增材制造产值将达289亿美元;而中国在不断突破技术壁垒的过程中,产业持续增长,进入大规模产业化时期。

    2.工业3D打印将成为主流方向

    在航空航天、汽车、航海、核工业以及医疗器械领域对金属3D打印的需求旺盛,应用端呈现快速扩展趋势。

    3.应用深度和广度持续扩展

    未来,3D打印技术的应用已经从简单的概念模型向功能部件直接制造方向发展。例如在生物医疗领域,3D打印从"非活体"打印逐步进阶到"活体"打印。 

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