一、發(fā)展背景:政策驅(qū)動3D打印行業(yè)加強技術(shù)創(chuàng)新
從全球3D打印行業(yè)規(guī)模來看,中國由于3d打印行業(yè)處于成長早期,相關(guān)核心技術(shù)與尖端人才不足,在全球3d打印行業(yè)規(guī)模區(qū)域結(jié)構(gòu)占比中排名第二,所占比重為17%。為了更好的促進3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,我國發(fā)布了一系列措施,在2021年《關(guān)于促進農(nóng)產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)減損增效的指導(dǎo)意見》中,提出運用智能制造、生物合成、3D打印等新技術(shù),集成組裝一批科技含量高、應(yīng)用范圍廣、節(jié)糧節(jié)水節(jié)能的農(nóng)產(chǎn)品加工工藝及配套裝備,降低農(nóng)產(chǎn)品加工物耗能耗。在2019年發(fā)布的《2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村科教環(huán)能工作要點》中,提出加快大數(shù)據(jù)、云計算、3D打印等農(nóng)業(yè)智能技術(shù)研發(fā),形成新興領(lǐng)域自主創(chuàng)新優(yōu)勢。
二、發(fā)展現(xiàn)狀:下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)增長
隨著上游原材料的品種的不斷豐富,極大的推動了3D打印行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的擴大,也促進該行業(yè)有消費級市場向高端制造市場拓展。就目前而言,我國3D打印行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域主要包括工程機械、航空航天、汽車、消費&電子、醫(yī)療&牙科、學(xué)術(shù)機構(gòu)、政府&軍隊、建筑、其他。在工程機械方面。其市場規(guī)模得到進一步拓展,據(jù)統(tǒng)計,我國3D打印行業(yè)市場規(guī)模上升趨勢明顯,在2017年市場規(guī)模只有98億元,到了2021年3D打印市場規(guī)模達到了265億元,增加了167億元,預(yù)計在2022年保持增長趨勢,市場規(guī)模達到344.5億元。
三、企業(yè)格局:企業(yè)營收上漲,研發(fā)投入增強
從企業(yè)競爭層次分布來看,鉑力特、先臨三維位于第二梯隊,營業(yè)收入超過5億,在2022年前三季度,鉑力特的總營業(yè)收入為5.2億元;先臨三維主營業(yè)務(wù)收入達到5.48億元。其中,鉑力特是一家專注于工業(yè)級金屬增材制造的高新技術(shù)企業(yè),其主營業(yè)收入主要是3D行業(yè)方面產(chǎn)品,對其的研發(fā)投入也呈現(xiàn)增長趨勢,到2021年,公司的研發(fā)投入達到1.14億元,占總營業(yè)收入的比重為20.69%。而先臨三維是專注基于計算機視覺的高精度 3D 數(shù)字化軟硬件技術(shù)的科技創(chuàng)新企業(yè),3D打印是該企業(yè)的產(chǎn)品之一,在2021年3D打印產(chǎn)品營業(yè)收入占總營業(yè)收入的比重在8%左右,公司的研發(fā)投入維1.44億元,占總營業(yè)收入的比重維25.37%。
四、發(fā)展趨勢:3D行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)擴大,可持續(xù)發(fā)展是行業(yè)的重中之重
未來,全球3D打印產(chǎn)業(yè)將仍處于高速增長期,而中國在不斷突破技術(shù)壁壘的過程中,產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長,進入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化時期。在航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械領(lǐng)域?qū)饘?D打印的需求旺盛,應(yīng)用端呈現(xiàn)快速擴展趨勢。隨著國家逐漸重視對環(huán)境的保護,行業(yè)發(fā)展順應(yīng)政策趨勢逐步做出改變。工程師和設(shè)計師將在產(chǎn)品的整個生命周期中重新思考設(shè)計,以實現(xiàn)零件的結(jié)構(gòu)一體化,通過生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀的輕量化零件來減少材料消耗和浪費,從而進一步減輕車輛和飛機的重量,提高燃油效率,從而減少溫室氣體排放和能源消耗,而且,隨著越來越多的制造商將數(shù)字文件傳輸?shù)奖镜厣a(chǎn),而不是通過在遙遠的地方運輸貨物來交付,運輸將大大減少,從而進一步降低成本、能耗、廢物和排放。
關(guān)鍵詞:3D打印、應(yīng)用領(lǐng)域、企業(yè)格局、發(fā)展趨勢
一、發(fā)展背景:政策驅(qū)動3D打印行業(yè)加強技術(shù)創(chuàng)新
從全球3d打印行業(yè)規(guī)模來看,2021年全球3D打印市場規(guī)模達到152.44億美元,美國占全球的比重達到了40%,是當(dāng)前3d打印企業(yè)主要集中地;我國由于3d打印行業(yè)處于成長早期,相關(guān)核心技術(shù)與尖端人才不足,嚴(yán)重制約了我國當(dāng)前3d打印行業(yè)的發(fā)展,在全球3d打印行業(yè)規(guī)模區(qū)域結(jié)構(gòu)占比中排名第二,所占比重為17%。
在全球數(shù)字化制造的浪潮下,智能機器人、人工智能、3D打印技術(shù)得到不斷發(fā)展,雖然我國3D打印技術(shù)有所不足,產(chǎn)業(yè)還不成熟,但是在產(chǎn)品設(shè)計、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個性化服務(wù)方面已顯示出其獨特的優(yōu)勢,因此,我國充分認識到智能制造、數(shù)字化制造對我國的深刻影響,加快3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強國”轉(zhuǎn)變。在2021年《關(guān)于促進農(nóng)產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)減損增效的指導(dǎo)意見》中,提出運用智能制造、生物合成、3D打印等新技術(shù),集成組裝一批科技含量高、應(yīng)用范圍廣、節(jié)糧節(jié)水節(jié)能的農(nóng)產(chǎn)品加工工藝及配套裝備,降低農(nóng)產(chǎn)品加工物耗能耗。在《上海市服務(wù)業(yè)擴大開放綜合試點總體方案》,我國政府為強化國家數(shù)字服務(wù)出口基地功能,鼓勵其發(fā)展集成電路、數(shù)字文化、人工智能、信息安全等主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),積極布局3D打印、大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域,加快集聚一批有全球影響力的數(shù)字服務(wù)企業(yè)。在2019年發(fā)布的《2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村科教環(huán)能工作要點》中,提出加快大數(shù)據(jù)、云計算、3D打印等農(nóng)業(yè)智能技術(shù)研發(fā),形成新興領(lǐng)域自主創(chuàng)新優(yōu)勢。
二、發(fā)展現(xiàn)狀:下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)增長
3D打印即快速成型技術(shù)的一種,又稱增材制造,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。從3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈來看,上游行業(yè)主要包括原材料、核心硬件以及輔助工具等等;中游主要包括設(shè)備制造廠商和3D打印服務(wù)解決商;下游行業(yè)主要應(yīng)用于機械制造、航空航天、汽車、醫(yī)療、教育、軍事、文化等等,特殊應(yīng)用主要包括生物、食品、建筑、人像打印等等。
3D打印材料是支撐3D打印的中游環(huán)節(jié)之一,據(jù)統(tǒng)計,3D打印材料主要分為金屬材料和非金屬材料兩大類別,其中金屬材料主要是以粉末的形式存在,而非金屬的應(yīng)用相對廣泛,主要包括工程塑料、光敏樹脂、合成橡膠、陶瓷以及其他非金屬材料。工程塑料是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的3D打印材料,具有耐沖擊性、耐熱性、抗老化性等特點;液態(tài)的光敏樹脂因具有固化速率快、耐高溫、光敏感性等特點,在制作精度較高的零件方面應(yīng)用較廣;合成橡膠具有良好的拉伸強度,主要適用于醫(yī)療設(shè)備、汽車內(nèi)飾等領(lǐng)域;陶瓷的化學(xué)穩(wěn)定性較好且耐腐蝕性強,廣泛應(yīng)用于航空航天、生物行業(yè)等領(lǐng)域。
隨著上游原材料的品種的不斷豐富,極大的推動了3D打印行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的擴大,也促進該行業(yè)有消費級市場向高端制造市場拓展。就目前而言,我國3D打印行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域主要包括工程機械、航空航天、汽車、消費&電子、醫(yī)療&牙科、學(xué)術(shù)機構(gòu)、政府&軍隊、建筑、其他。在工程機械方面,3D打印技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在3D打印增材技術(shù)、與CNC技術(shù)結(jié)合、改變應(yīng)機械制造格局等方面,對于提高整體的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本有著重要作用;在航空航天方面,3D打印技術(shù)能快速制造一些復(fù)雜的零部件,并且還能快速修理現(xiàn)有的零部件;在汽車方面,可以應(yīng)用于汽車外形設(shè)計的研發(fā),可以短時間內(nèi)打印出模型,同時可以快速制作造型復(fù)雜的零部件和實現(xiàn)小批量定制部件。
3D打印技術(shù)受政策影響不斷提高,加之下游行業(yè)的快速發(fā)展,對3D打印設(shè)備的需求量激增,進而導(dǎo)致該行業(yè)市場規(guī)模進一步拓展。據(jù)統(tǒng)計,我國3D打印行業(yè)市場規(guī)模上升趨勢明顯,在2017年市場規(guī)模只有98億元,到了2021年3D打印市場規(guī)模達到了265億元,增加了167億元,預(yù)計在2022年保持增長趨勢,市場規(guī)模達到344.5億元。從2021年細分領(lǐng)域營收情況來看,3D打印設(shè)備的營收占比超過50%,位居首位,可見,其設(shè)備是3D打印行業(yè)的主要部分,其次,3D打印服務(wù)營收占比為21%,材料占比為16%。
隨著3D打印技術(shù)的不斷推廣和普及,用于個人消費的3D打印設(shè)備銷量快速增長,根據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù),在2021年我國3D打印出口數(shù)量為287.3萬臺,較2020年增長了13%;2022年前三季度的出口數(shù)量為145.2萬臺,較2021年同期增長25個百分點。從近幾年的數(shù)據(jù)來看,中國3D打印出口數(shù)量呈現(xiàn)不斷上升的狀態(tài),在2017-2020年間,出口數(shù)量從65.6萬臺上升到253.9萬臺,隨著基數(shù)的不斷增大,其增長率從2017年的85 %下降至2019年的42%,再上升至2020年的77%。
隨著國家政策的不斷扶持,3D打印行業(yè)技術(shù)得到持續(xù)的發(fā)展,進而促進3D打印行業(yè)專利申請量的提高。從3D打印專利申請量來看,在2017-2020年間,中國3D打印專利申請量處于不斷上漲的趨勢,從2017年的5718項增加到2020年的7501項,到2021年專利申請量逐漸下降,降至6618項,較2020年下降了12%,2022年其專利申請量也處于下降趨勢,為3597項,較2021年整年減少3021項。
(注:2022年數(shù)據(jù)截止到2022年12月7日)
三、企業(yè)格局:企業(yè)營收上漲,研發(fā)投入增強
在2021年中國3D打印行業(yè)營業(yè)收入過億的企業(yè)有50家,這50家企業(yè)全年總營業(yè)收入約為110億元,而2020年營收過億的相關(guān)企業(yè)只有32家,同比上升了56%。從企業(yè)競爭層次分布來看,創(chuàng)想三維、縱維立方位于第一梯隊,其營業(yè)收入超過10億人民幣;位于第二梯隊的是鉑力特、先臨三維、聯(lián)泰科技,營業(yè)收入超過5億;第三梯隊的是光華偉業(yè)、金石三維,營業(yè)收入超過2億,可見,頭部企業(yè)與第二第三梯隊的營業(yè)收入差距不大;威拉里、極光科技位于第四梯隊,營業(yè)收入超5千萬人民幣。
鉑力特是一家專注于工業(yè)級金屬增材制造的高新技術(shù)企業(yè),整體實力在國內(nèi)外金屬增材制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。公司圍繞金屬增材制造產(chǎn)業(yè)鏈,開展金屬 3D 打印設(shè)備、金屬 3D 打印定制化產(chǎn)品及金屬 3D 打印原材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售,同時亦向客戶提供金屬 3D 打印工藝設(shè)計開發(fā)及相關(guān)技術(shù)服務(wù)。從企業(yè)總營業(yè)收入來看,在2017-2021年間,鉑力特營業(yè)收入從2017年的2.2億元增長到2021年的5.52億元,到2022年前三季度,該公司的總營業(yè)收入為5.2億元。先臨三維是專注基于計算機視覺的高精度 3D 數(shù)字化軟硬件技術(shù)的科技創(chuàng)新企業(yè),主要從事齒科數(shù)字化和專業(yè) 3D 掃描設(shè)備及軟件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,總營業(yè)收入在2017-2021年間處于上升趨勢,但是在2020年受新冠疫情影響,主營業(yè)務(wù)收入下降,在2021年又逐漸增長至5.67億元,到2022年前三季度,該公司的主營業(yè)務(wù)收入達到5.48億元。在3D打印方面,齒科 3D 打印機是公司自主研發(fā)的齒科數(shù)字化產(chǎn)品,其營業(yè)收入從2019年的1.9億元降至2021年的0.46億元。
從企業(yè)毛利率來看,鉑力特和先臨三維兩家企業(yè)毛利率整體呈上升趨勢,其中鉑力特毛利率從2017增長至2020年,在2020年達到近幾年的最高,為52.72%,到2021年毛利率逐漸下滑,降至48.23%。先臨三維毛利率在2019年下降,從2018年的51.98%下降到2019年49.17%,在此之后,毛利率逐漸增長,到2021年先臨三維毛利率增長至59.87%,較2020年毛利率上升了10.20%。
從企業(yè)研發(fā)投入來看,鉑力特堅持產(chǎn)學(xué)研融合的戰(zhàn)略方向,當(dāng)前在多方面競爭優(yōu)勢顯著,在2017-2021年間,鉑力特的研發(fā)投入一直處于增長狀態(tài),到2021年,公司的研發(fā)投入達到1.14億元,占總營業(yè)收入的比重為20.69%。先臨三維通過自主研發(fā),可以提高3D打印設(shè)備的延展性和穩(wěn)定性,利于后續(xù)研發(fā)能力的提升,并且便于上下游原材料、軟件的對接,以及軟件、產(chǎn)品升級換代,其研發(fā)投入在2020年受疫情影響下降,到2021年有上升至1.44億元,占總營業(yè)收入的比重為25.37%。
相關(guān)報告:智研咨詢發(fā)布的《2023-2029年中國3D打印行業(yè)發(fā)展模式分析及未來前景規(guī)劃報告》
四、發(fā)展趨勢:3D行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)擴大,可持續(xù)發(fā)展是行業(yè)的重中之重
1、需求持續(xù)擴容,未來3D打印行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?/strong>
眾所周知,科技創(chuàng)新在各行各業(yè)的發(fā)展中都起到至關(guān)重要的作用,3D打印行業(yè)也是如此。隨著全球3D技術(shù)的發(fā)展和推廣,對3D打印材料行業(yè)的需求不斷增加,3D打印行業(yè)技術(shù)的特殊性對材料行業(yè)的依賴性較大,使得3D打印材料行業(yè)的市場參與者逐漸增多,行業(yè)利潤有所增加,3D打印材料的技術(shù)壁壘也將進一步增加,可見,行業(yè)仍需加大研發(fā)投入力度,以擴大3D打印行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)計未來十年,全球3D打印產(chǎn)業(yè)將仍處于高速增長期,而中國在不斷突破技術(shù)壁壘的過程中,產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長,進入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化時期。在航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械領(lǐng)域?qū)饘?D打印的需求旺盛,應(yīng)用端呈現(xiàn)快速擴展趨勢。未來,3D打印技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從簡單的概念模型向功能部件直接制造方向發(fā)展,行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
2、可持續(xù)生產(chǎn)是3D行業(yè)重要的發(fā)展方向
近年來,國家逐漸重視對環(huán)境的保護,行業(yè)發(fā)展順應(yīng)政策趨勢逐步做出改變。此前,傳統(tǒng)的制造工藝在設(shè)計時很少考慮到環(huán)境問題,大約有三分之一的碳排放都與產(chǎn)品的生產(chǎn)和物流有關(guān)。而3D打印能很好的減少制造行業(yè)所生產(chǎn)的廢棄物、二氧化碳等排放,加之當(dāng)前輕量化的推出,有利于3D行業(yè)在汽車、飛機等方面的應(yīng)用。工程師和設(shè)計師將在產(chǎn)品的整個生命周期中重新思考設(shè)計,以實現(xiàn)零件的結(jié)構(gòu)一體化,通過生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀的輕量化零件來減少材料消耗和浪費,從而進一步減輕車輛和飛機的重量,提高燃油效率,從而減少溫室氣體排放和能源消耗,而且,隨著越來越多的制造商將數(shù)字文件傳輸?shù)奖镜厣a(chǎn),而不是通過在遙遠的地方運輸貨物來交付,運輸將大大減少,從而進一步降低成本、能耗、廢物和排放
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