產(chǎn)業(yè)觀察 | 2021年增材制造行業(yè)現(xiàn)狀、競爭格局及趨勢分析

來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院

一、增材制造綜述
3D打印也叫增材制造，是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的新興制造技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的減材制造方式（通過刀具去除材料的加工方式），增材制造（3D打�。┚邆浜芏鄡�(yōu)勢：1、縮短生產(chǎn)制造的時(shí)間，提高效率；2、提高原材料的利用效率；3、完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)以提升產(chǎn)品性能。目前增材制造已形成基礎(chǔ)技術(shù)較成熟、新技術(shù)不斷創(chuàng)新的技術(shù)體系，材料部分的創(chuàng)新也層出不窮，逐漸成為航空航天、汽車、消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域的熱門技術(shù)。

從工作原理來看，3D打印是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件將其離散分解成若干層平面切片，由數(shù)控成型系統(tǒng)利用激光束、熱熔噴嘴等方式將材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。獨(dú)特的制造工藝，使得制造一個(gè)形狀復(fù)雜物品并不比一個(gè)簡單物品消耗更多的時(shí)間、成本或技能。原材料主要包括金屬增材制造材料、無機(jī)非金屬增材制造材料、有機(jī)高分子增材制造材料以及生物增材制造材料等幾類。

增材制造材料的類別及應(yīng)用領(lǐng)域

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從行業(yè)發(fā)展歷程來看，增材制造技術(shù)起源于美國。1940年，Perera提出了切割硬紙板并逐層粘結(jié)成三維地形圖的方法，直到20世紀(jì)80年代末，3D打印制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了根本性發(fā)展。1988年美國科學(xué)家Hull獲得光固化技術(shù)的發(fā)明專利，并成立了全球首家增材制造公司3D Systems。21世紀(jì)開始，隨著工藝、材料和裝備的日益成熟，增材制造技術(shù)的應(yīng)用范圍由模型和原型制造進(jìn)入產(chǎn)品快速制造階段，在航空航天等高端制造領(lǐng)域得到規(guī)模應(yīng)用。

增材制造行業(yè)發(fā)展歷程

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二、增材制造行業(yè)相關(guān)政策梳理

2016年國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，提出發(fā)展增材制造等技術(shù)，次年科技部公布《“十三五”先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，將增材制造作為重點(diǎn)任務(wù)發(fā)展，3D打印成為國家重點(diǎn)資助領(lǐng)域。2018年國內(nèi)擁有約90多家涉及3D打印業(yè)務(wù)的公司，近半數(shù)企業(yè)為2016年后進(jìn)入市場。目前，我國在SLM等主流金屬3D打印技術(shù)和設(shè)備制造上，已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。

中國增材制造行業(yè)戰(zhàn)略計(jì)劃及相關(guān)資助情況梳理

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三、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈

3D打印上游主要包括3D打印所需的原材料、3D打印設(shè)備所需的軟硬件；中游為3D打印設(shè)備及服務(wù)；下游為打印產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，包括航空航天、機(jī)械制造、消費(fèi)電子、汽車行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等。

3D打印原材料主要分為金屬粉末和非金屬粉末。金屬粉末制造過程中重點(diǎn)關(guān)注純凈度、顆粒度、均勻度、球化度和含氧量。目前主流的金屬粉末材料包括鈦合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等。非金屬粉末材料主要包括尼龍、PLA、ABS塑料、樹脂等。

3D打印產(chǎn)業(yè)鏈

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四、增材制造行業(yè)現(xiàn)狀分析

1、全球市場
從全球市場規(guī)模來看，2021年全球增材市場規(guī)模達(dá)到了152.44億美元，較2020年增長了19.49%。2015-2021年增材市場規(guī)模年復(fù)合增長率達(dá)到了19.77%。根據(jù)最新增材制造行業(yè)數(shù)據(jù)，3D打印市場在2022Q1第一季度增長到了30億美元，比去年同期增長了27%。預(yù)計(jì)2025年增材制造收入規(guī)模將達(dá)到298億美元，2021-2025年CAGR為18.24%；2030年增材制造收入規(guī)模將達(dá)到853億美元，2025-2030年CAGR為23.41%。

2015-2030年全球增材制造行業(yè)市場規(guī)模及增速

注：2025E、2030E增速為年均復(fù)合增長速度。

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從金屬增材制造市場來看，據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2019年全球金屬3D打印市場規(guī)模達(dá)到33億美元，包括3D打印設(shè)備、材料和服務(wù)，預(yù)計(jì)在2024年達(dá)到110億美元。2019-2024年CAGR達(dá)27.23%，要明顯快于全球增材市場平均增速。

2019-2024年全球金屬增材制造市場規(guī)模及增速

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從細(xì)分產(chǎn)品來看，3D打印原材料占比17.04%，打印裝備占比22.42%，3D打印服務(wù)占比40.09%，其他占比19.64%。3D打印服務(wù)占比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他細(xì)分產(chǎn)品。

2021年中國增材制造行業(yè)細(xì)分產(chǎn)品規(guī)模占比情況

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下游應(yīng)用領(lǐng)域來看，增材制造被廣泛用于航空航天、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年全球增材制造服務(wù)產(chǎn)值規(guī)模達(dá)到62.35億美元，較2020年增長18.3%。其中，航空航天占比16.8%，是3D打印產(chǎn)品最重要的服務(wù)領(lǐng)域。其他應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)療占比15.6%，汽車14.6%，消費(fèi)類/電子產(chǎn)品占比11.8%，科研機(jī)構(gòu)占比11.1%，政府/軍事占比6%，能源7%，建筑4.5%，其他12.6%。航空航天領(lǐng)域、醫(yī)療和汽車是3D打印產(chǎn)品最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

2021年增材制造的重要應(yīng)用領(lǐng)域及其市場份額占比

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2021年增材制造材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到25.98億美元，較2020年增長23.4%。其中，金屬原材料占比18.2%，光敏樹脂占比25.2%，聚合物絲材占比19.9%，聚合物粉材占比34.7%。2021年增材制造裝備銷售總額達(dá)到34.17美元，較2020年增長13.4%。其中，金屬打印機(jī)市場份額為36.1%，非金屬打印機(jī)市場份額為63.9%。

2021年全球增材制造行業(yè)原材料種類及占比情況

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2、中國市場

從國內(nèi)市場規(guī)模來看，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)增材市場規(guī)模在2021年達(dá)到了262億元，較2020年增長了34.1%。預(yù)計(jì)2024年市場規(guī)模將達(dá)到500億元，2021-2024年年均復(fù)合增速為24.12%。

2017-2024年中國增材制造行業(yè)市場規(guī)模及增速

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五、增材制造行業(yè)競爭格局
1、整體市場競爭格局

從全球增材制造市場競爭格局來看，根據(jù)Xignite在2021年發(fā)布了全球3D打印排名前25的企業(yè)排名情況，其中位居前三的企業(yè)分別為泰國的Cal-Comp Electronics、日本的Mitsubishi Paper Mills和美國的3D Systems。其中進(jìn)入排行榜的中國企業(yè)有5個(gè)，分別是西安鉑力特、永盛新材料、實(shí)威國際、武漢金運(yùn)激光與力新國際。

從營收規(guī)模來看：營收超過10億美元的廠家僅有Cal-Comp Electronics和Mitsubishi Paper Mills。營收在1億美元-10億元美元之間的廠家有4家，分別為3D Systems、Stratasys、Proto Labs、Group Gorge SA。剩余20家企業(yè)的營收均不足一億美元；從企業(yè)分布區(qū)域來看：25家企業(yè)中中美企業(yè)數(shù)量占比達(dá)到了40%，中國和美國是3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領(lǐng)先的地區(qū)。

全球主要3D打印產(chǎn)家營收規(guī)模情況

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2、細(xì)分市場-設(shè)備端

金屬3D打印設(shè)備的主要競爭對手包括EOS、SLM Solutions、3D Systems、鉑力特、華曙高科。德國EOS成立于1989年，專注于金屬和高分子工業(yè)增材制造技術(shù)（SLM、SLS）的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，EOS公司是目前全球最大的金屬增材制造設(shè)備提供商。其他企業(yè)情況如下：

金屬3D打印設(shè)備主要公司及營收規(guī)模情況

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3、細(xì)分市場-打印產(chǎn)品端
當(dāng)前國內(nèi)金屬增材產(chǎn)品服務(wù)的廠家主要有鉑力特、鑫金合、頂維科技等。以南極熊在2021年7月發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，鉑力特以150余臺(tái)金屬3D打印設(shè)備規(guī)模居行業(yè)第一。而至2021年底，鉑力特?fù)碛械慕饘?D打印設(shè)備已到了240臺(tái)，是國內(nèi)最大的金屬3D打印工廠，在打印產(chǎn)品領(lǐng)域有著突出的規(guī)模優(yōu)勢。

國內(nèi)金屬3D打印產(chǎn)品服務(wù)領(lǐng)域主要競爭者

資料來源：南極熊，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

3、細(xì)分市場-材料端

金屬3D打印材料制造難度大，對國外廠家的依賴度較高。金屬3D打印應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ勰┑囊�求很高，尤其是航空航天和醫(yī)療等高端應(yīng)用領(lǐng)域。國內(nèi)生產(chǎn)3D打印金屬粉末的廠家多集中在低端應(yīng)用領(lǐng)域，能夠自主生產(chǎn)3D打印用高品質(zhì)金屬粉末的制造商數(shù)量不多。

金屬3D打印原材料主要公司介紹

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六、增材制造行業(yè)未來發(fā)展趨勢

1、金屬 3D 打印技術(shù)在我國的快速發(fā)展，國內(nèi)設(shè)備廠商在 3D 打印設(shè)備所需的專用材料、工藝裝備、關(guān)鍵零部件、軟件系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破和工藝經(jīng)驗(yàn)積累，具有了一定的批產(chǎn)能力，帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的競爭力明顯提升。目前，我國的熔融沉積成形、光固化成形、激光選區(qū)燒結(jié)/熔化等一大批工藝裝備實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，部分增材制造工藝裝備已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2、且隨著“工業(yè)4.0”不斷推進(jìn)，3D打印也被用在了汽車制造領(lǐng)域。相比傳統(tǒng)汽車制造工業(yè)，3D 打印技術(shù)無需模具、能夠減少廢料、可隨時(shí)打印維修部件而減少零件庫存，得到了汽車制造領(lǐng)域的重視， 3D打印技術(shù)在汽車零部件領(lǐng)域更廣泛地應(yīng)用已成大勢所趨。

3、從原材料端來看，國內(nèi) 3D 打印行業(yè)發(fā)展迅速，推動(dòng)國產(chǎn)金屬粉末技術(shù)和產(chǎn)能提升。隨著金屬 3D 打印技術(shù)在航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域的快速滲透，市場對高端 3D 打印金屬粉末需求旺盛，國內(nèi) 3D 打印金屬粉末廠家都在積極地進(jìn)行粉末產(chǎn)品研制和相關(guān)生產(chǎn)線建設(shè)，未來國內(nèi)3D打印金屬粉末制品廠家的市占率也有望逐步提升。