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1、第一章 3D打印行业及其发展现状21.1 3D打印概念21.2 3D打印发展现状61.2.1 全球3D打印行业发展现状61.2.2 中国3D打印行业发展现状71.2.3 天津3D打印行业发展现状9第二章 3D打印相关产业链102.1 3D打印产业链上游3D打印材料102.2 3D打印产业链中游3D打印设备及软件122.3 3D打印产业链下游应用领域142.3.1 3D打印在航空航天和国防领域的应用142.3.2 3D打印在汽车行业中的应用162.3.3 3D打印在其他行业中的应用17第三章 3D打印产业相关企业经营情况分析193.1 国际领先企业193.2 中国领先企业203.3 天津相关企业
2、21第四章 3D打印发展前景及趋势分析224.1 3D打印创新助推工业革命和制造业回归224.2 3D打印市场潜力巨大224.3 DIY市场促3D打印产业发展24第五章 3D打印产业投资机遇及风险分析255.1 中国3D打印政策255.1.1 战略层面255.1.2产业/技术发展路线图层面265.1.3标准/认证工作层面265.1.4 研究计划和执行层面265.2投资主线275.3中国3D打印产业的 SWOT 分析275.4 3D打印目前存在问题285.5风险提示293D打印研究报告3D 打印又被称为增材制造，是一种新型的制造方式，始于上世纪80 年代，经过30 多年的发展，技术已经比较成熟，
3、被广泛应用于航天、军工、医疗等领域，同时也被应用于与我们生活息息相关的文化创意领域。3D打印技术将深刻改变传统行业的产业模式，实现从传统制造向智能制造迈进。3D 打印技术作为第三次工业革命的代表性技术之一，也越来越受到投资界的关注。 2015年2月，工信部、发改委和财政部联合发布国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016 年）；8 月份，李克强总理主持国务院先进制造与3D 打印专题讲座，听取了相关专家对于3D 打印的介绍。我们相信未来将会有更多的扶持政策出台以支持国内3D 打印的发展，该行业有望涌现出一批优秀的企业。从市场表现看，未来几年，全球3D 打印市场规模年均增速有望继续保持在30
4、%以上，国内则超过40%，相关优质企业业绩增速则远高于行业平均水平。对于银行来说，降低投资风险最为重要，本文针对3D打印相较于传统制造方式的优势及存在的问题，以及国内外的相关行业发展情况做了分析。第一章 3D打印行业及其发展现状1.1 3D打印概念3D 打印技术，学术上又称“添加制造”( additive manufacturing) 技术，也称增材制造或增量制造。根据美国材料与试验协会(ASTM) 2009 年成立的 3D 打印技术委员会(F42 委员会) 公布的定义，3D 打印是一种与传统的材料加工方法截然相反，基于三维 CAD 模型数据，通过增加材料逐层制造的方式。其采用直接制造与相应数
5、学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。3D 打印技术内容涵盖了产品生命周期前端的“快速原型”(rapid prototyping) 和全生产周期的“快速制造”( rapid manufacturing) 相关的所有打印工艺、技术、设备类别和应用。3D打印涉及的技术包括CAD建模、测量、接口软件、数控、精密机械、激光、材料等多种学科的集成。3D打印其实和传统打印机类似，都是由数据驱动硬件完成打印，且都集合了软件、机械、电子多个学科。但两者在打印材料和原理上存在极大的差异。3D 打印材料可以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。因此，3D 打
6、印在复杂程度上远超传统打印。图表1 传统打印与3D打印对比 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。由于打印步骤所涉及的技术和领域最广泛，行业内的关注点普遍集中在打印步骤。3D 打印的核心技术大多也围绕着这一步骤发展。图表2 3D打印流程图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。ASTM F42 增材制造技术委员会在其发布的增材制造技术标准术语（ASTM F
7、2792-12a）把打印原理分为七大类，主流的技术都可以归入这七类原理。图表3 3D打印技术的类型和属性3D 打印技术的发展起源可追溯至20世纪70年代末到80年代初期，美国 3M 公司的 Alan Hebert（1978年）、日本的小玉秀男（1980年）、美 国 UVP公 司 的Charles Hull（1982年）和日本的丸谷洋二（1983年）四人各自独立提出了这种概念。1986 年，Charles Hull 率先推出光固化方法（stereo lithography apparatus，SLA)，这是 3D 打印技术发展的一个里程碑。同年，他创立了世界上第一家3D打印设备的 3D Syst
8、ems 公司。该公司于 1988 年生产出了世界上第一台 3D 打印机 SLA-250。1988年，美国人Scott Crump发明了另外一种 3D 打印技术熔融沉积制造（fused deposition modeling，FDM），并成立了 Stratasys 公司。目前，这两家公司是仅有的两家在纳斯达克上市的 3D 打印设备制造企业。1989 年，CRDechard发明了选择性激光烧结法( selective laser sintering，SLS) ，其原理是利用高强度激光将材料粉末烧结直至成型。1993 年，麻省理工大学教授Emanua Sachs发明了一种全新的3D打印技术。这种技术
9、类似于喷墨打印机，通过向金属、陶瓷等粉末喷射粘接剂的方式将材料逐片成型，然后进行烧结制成最终产品。这种技术的优点在于制作速度快、价格低廉。随后，Z Corporation 公司获得麻省理工大学的许可，利用该技术来生产 3D 打印机，“3D 打印机”的称谓由此而来。此后，以色列人Hanan Gothait于1998年创办了Objet Geometries 公司，并于2000 年在北美推出了可用于办公室环境的商品化 3D 打印机。图表4 3D打印行业发展历程表1.2 3D打印发展现状1.2.1 全球3D打印行业发展现状根据Wohlers Associate统计，2014年全球3D打印收入规模约为4
10、1亿美元，其中打印服务收入规模约为13亿美元。相对一些成熟行业，3D打印行业整体规模较小。市场主要集中在北美、欧洲和亚太三个地区。这三个地区的3D设备累计装机量占到了全球的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、德国、日本和中国四个国家累计装机量排名前列。2014年设备销售规模排名前四的国家依次为美国、中国、日本、德国。3D打印需求端主要分为工业打印机和桌面打印机。桌面级外形样式大小接近于个人电脑，主要用于工业设计、大众消费品制造领域，而专业级又细分为两个部分：原型制造、大型金属结构件直接制造，已在汽车、航空航天等工业领域应用中初露锋芒。美国和欧洲企业在全球3D打印
11、行业处于领导地位。技术方面美国和欧洲起步最早，其他地区普遍起步于20世纪90年代中后期。3D打印最初的4项技术均源自美国。美国和欧洲在产业化方面优势明显，3D打印产业链上下游公司多为欧美企业。欧洲设备厂商在金属3D打印领域技术领先。日本早在1988年就研制出光固化设备，后来设备价格下降，很多厂商退出了市场，近年来也在朝金属3D打印领域发展。中国在技术方面起步并不算晚，但在产业化方面相对落后。图表5 截至2014年全球工业3D打印机累计装机量分布图表6 1988-2014年全球工业级3D打印机出货量图表7 2007-2014年全球消费级/桌面级3D打印机出货量1.2.2 中国3D打印行业发展现状
12、我国3D打印相对欧美国家起步较晚，不论在技术还是市场推广方面均存在差距。其中，技术方面，我国工业机与国外先进技术水平相比落后10年左右，消费级相差不大；市场推广方面，工业级与国外（欧美）相比落后10年以上，桌面级落后国外23年。但正如汽车、高铁等高端制造领域一样，我国3D打印拥有全球最大的潜在消费市场。受全球3D打印热潮的席卷以及在工业4.0、智能制造背景下，我国3D打印近几年实现快速发展，市场规模几乎是每年翻倍式增长。2015年，中国3D打印市场有望超过日本，成为仅次于美国的全球第二大3D打印市场。中长期来看，中国未来必将超过美国，成为全球最大的3D打印市场。有人预言，中国在移动互联网领域的
13、发展将会帮助中国3D打印技术达到世界级水平，而中国特有的制造业背景，将会帮助中国成为3D打印技术的领军者。图表6通过进入壁垒、替代品威胁、买方议价能力、卖方议价能力以及现存竞争者之间的竞争来分析中国3D打印机行业的竞争格局。图表8 我国3D打印机行业竞争格局分析地理上，我国3D打印分布不平衡，主要分布在长三角、珠三角（广东），北京，湖北武汉，湖南长沙，陕西西安，山东等地区和省市。其中长三角、珠三角、山东地区临海，相对来说轻工业制造发达，这些企业主要偏重于3D打印应用和材料。北京地区偏设备，由于教育、理念等相对发达，主要是桌面机；湖南、湖北、西安地区也偏设备，这些地区相对重工业集中，主要是工业机
14、。图表9 我国主要3D打印企业地理分布1.2.3 天津3D打印行业发展现状滨海新区作为国内最早发展3D打印产业的地区之一，在这一领域已经发力10余年，新区3D打印企业早期主要从事3D打印的技术服务、产品代理销售或者是3D扫描等相关业务。最近两三年，新区3D打印企业完成换挡，一批具有自主知识产权的产品纷纷亮相。例如，微深科技便拥有最新研发的GRAM G1 桌面式3D打印机；天大银泰公司自主研发的普及型3D打印机也已上市销售；空港经济区内的中国航天科工三院8358所自主研发的3D打印机也在加速产业化。在业内人士看来，新区3D打印产业化成果的涌现，一方面得益于行业企业的技术积累和突破，另一方面则缘于
15、产业发展环境的向暖。去年发布的国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)是国内3D打印产业重要的“东风”。这份计划中明确提出，3D打印销售收入的年均增长速度将达到30%以上。目前新区的3D打印技术已经应用到国家航天工程中。此外，3D打印企业和滨海新区先进制造业企业的合作也日趋紧密。在个人应用领域，天津3D打印的发展还相对滞后，2013年天津首家3D打印体验店在天津市泰安道五大院开门迎客，市民可以在此观看3D打印过程，接触经3D打印快速成型技术打印出的物品。可见以后3D打印在天津的个人消费领域还有很大的发展空间。另外，天津也有更多的企业应用3D打印技术生产相关产品。天津市杰冠医疗科技有
16、限公司（乙方）与银邦股份（甲方）签订了关于联合开发 3D打印义齿的战略合作协议。议约定合作业务及目标：针对乙方的经营义齿业务中可使用 3D 打印技术的部分，双方充分发挥各自优势，合作完成产品的设计、生产及交付，合作开展3D打印等先进技术在齿科领域的应用推广。双方希望通过双方的努力合作，争取在 1 年内完成打印牙冠的相关认证并实现日销售 3D 打印义齿不少于 300 颗，3 年内实现日销售量不少于 2000 颗；在 3D打印金属牙冠的基础上进行 3D 打印种植体的研发和推广，争取 3 年内完成 3D打印种植体的医疗认证。中孚航空科技（天津）有限公司生产的一款型号为Z5的无人机，已经实现了用3D打印技术直接打印飞机外壳。今后
