增材制造(又稱3D打印)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),將對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響,是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)。
3D打印的工作原理是以計(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。
近年來,隨著3D打印研發(fā)技術(shù)的不斷突破,3D打印已經(jīng)成功應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療、建筑、汽車等領(lǐng)域,并不斷取得突破性進(jìn)展。第一代高通量集成化生物3D打印機(jī)的成功研制,不僅推進(jìn)了3D打印醫(yī)療器械、人工組織器官的臨床轉(zhuǎn)化進(jìn)程,也為3D打印技術(shù)的深化應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。
一、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈分析
3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈從上中下游來看,上游為塑料、金屬、蠟、石膏、砂等其他各種材料。中游為3D打印設(shè)備及技術(shù),下游則為制造、醫(yī)療、建筑、軍事等應(yīng)用領(lǐng)域。
上游 | 塑料、金屬、蠟、石膏、砂等其他各種材料 | 不同的3D打印技術(shù),對(duì)材料的要求也有所不同,例如光聚合成型主要以液態(tài)光敏樹脂為主要材料;顆粒物成型的主要材料為金屬、塑料、陶瓷等;而熔融層積型的適用材料為塑料等混合物。 |
中游 | 3D打印的中游為設(shè)備研發(fā)及制造 | 目前,3D打印設(shè)備主要分為桌面級(jí)和工業(yè)級(jí)兩種。桌面級(jí)是3D打印技術(shù)的初級(jí)階段,可以直觀地闡述3D打印技術(shù)的工藝原理;工業(yè)級(jí)的3D打印設(shè)備主要分為快速原型制造和直接產(chǎn)品制造,兩者在打印速度、精確度、尺寸等方面各有不同。 |
下游 | 主要是3D打印服務(wù),延伸到各個(gè)細(xì)分的實(shí)際應(yīng)用方向 | 其中包括制造、醫(yī)療、軍事、建筑等領(lǐng)域均有所應(yīng)用。隨著3D打印行業(yè)的快速發(fā)展,3D打印技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景將不斷拓展。 |
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
目前,中國的3D打印應(yīng)用主要集中在家電及電子消費(fèi)品、模具檢測(cè)、醫(yī)療及牙科正畸、汽車及其他交通工具、航空航天等領(lǐng)域。
從國內(nèi)外3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域來看,近兩年國外各領(lǐng)域逐漸增強(qiáng)3D打印技術(shù)的應(yīng)用,逐漸實(shí)現(xiàn)了在航空、醫(yī)療和建筑領(lǐng)域的應(yīng)用;相比于國外3D打印技術(shù)的應(yīng)用,我國3D打印更多的實(shí)現(xiàn)了在航空和生物醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用,但是其應(yīng)用多以行業(yè)應(yīng)用的模型為主。未來,隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,各領(lǐng)域?qū)⒅饾u深化對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用,并且不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域。
國外3D打印主要領(lǐng)域應(yīng)用
應(yīng)用領(lǐng)域 | 代表性描述 |
航空航天 | 2016年的3月31日俄羅斯首個(gè)3D打印的立方體衛(wèi)星 |
2016年3月澳洲Fusion Imaging打印無人機(jī) | |
汽車領(lǐng)域 | 瑞典Koenigsegg用3D打印技術(shù)制造世界最快汽車 |
2016年6月16日美國Local Motors 推出世界首輛3D打印電動(dòng)公交車 | |
2016年10月,日本3D打印公司Kabuku和著名車商本田公司合作推出首輛3D打印汽車 | |
生物醫(yī)療 | 英國科學(xué)家開發(fā)出能替代軟骨的可3D打印生物玻璃 |
莫斯科國立科技大學(xué)打印可被人體吸收的3D打印聚合物顱骨植入物 | |
佛羅達(dá)大西洋大學(xué)華裔科學(xué)家開發(fā)3D打印聚合物支架治療食道癌 | |
2016年2月,美國科學(xué)家制造出可打印器官組織的3D打印機(jī) | |
建筑行業(yè) | 2016年5月世界首座全功能的3D打印辦公樓在迪拜落成 |
拉法基豪聯(lián)合XtreeE打造出歐洲首個(gè)3D打印建筑承重件 | |
伊朗用3D掃描和打印技術(shù)修復(fù)歷史古跡 |
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國內(nèi)3D打印主要領(lǐng)域應(yīng)用
應(yīng)用領(lǐng)域 | 代表性描述 |
航空航天 | 長征五號(hào)的鈦合金芯極捆綁支座采用了3D打印技術(shù) |
第十一屆中國國際航空航天博覽會(huì)部分展覽產(chǎn)品部件應(yīng)用3D打印技術(shù) | |
汽車領(lǐng)域 | 瑞典Koenigsegg用3D打印技術(shù)制造世界最快汽車 |
2015年3月24日中國首臺(tái)3D打印概念汽車在海南三亞發(fā)布 | |
部分企業(yè)汽車零部件3D打印 | |
生物醫(yī)療 | 2016年6月12日,世界首個(gè)3D打印脊椎植入手術(shù)在北醫(yī)三院完成 |
鼓樓醫(yī)院國內(nèi)首創(chuàng)3D打印導(dǎo)航治蝶顎神經(jīng)痛 | |
2016年底中國科學(xué)家已成功3D打印血管植入恒河猴體內(nèi) | |
建筑行業(yè) | 2017年8月1日,遼寧格林普建筑3D打印公司獲百萬級(jí)的旅游景點(diǎn)訂單利 |
用3D打印技術(shù)打印建筑模型。 |
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3D打印應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,其在下游應(yīng)用行業(yè)和具體用途領(lǐng)域的分布反映了這一技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),同時(shí)也反映了這一技術(shù)的局限和在發(fā)展過程中尚需完善的地方。
智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中新冠肺炎疫情下金屬增材(3D打?。┬袠I(yè)影響分析及發(fā)展策略分析報(bào)告》顯示:3D打印機(jī)需求量較大的行業(yè)包括政府、航天和國防、醫(yī)療設(shè)備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)。目前,應(yīng)用領(lǐng)域排名前三的是工業(yè)機(jī)械、航空航天和汽車,分別占市場(chǎng)份額的20.0%、16.6%和13.8%。
3D打印產(chǎn)業(yè)應(yīng)用行業(yè)占比
數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
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3D打印機(jī)主要分為消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)。工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)速度更快、精度更高,在航空航天、汽車制造、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前,工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)在國內(nèi)3D打印市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中,從銷售收入來看占比遠(yuǎn)超消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)。
從銷售收入來看,工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)占總收入的80%。所以,雖然消費(fèi)級(jí)設(shè)備支撐了出貨量,但工業(yè)級(jí)設(shè)備支撐了整個(gè)行業(yè)的銷售收入,未來工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備是行業(yè)收入增長的主力軍。
3D打印市場(chǎng)結(jié)構(gòu)(按銷售收入)
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消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)雖然在銷售收入上的份額不及工業(yè)級(jí)3D打印機(jī),但卻占了相當(dāng)一部分市場(chǎng)出貨量。隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟,消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)逐漸被人們熟知,吸引了大量企業(yè)和消費(fèi)的關(guān)注。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2012-2018年消個(gè)人費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)市場(chǎng)規(guī)模迅速發(fā)展。預(yù)計(jì)2019年,個(gè)人消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步增長,超2億元。
二、3D打印產(chǎn)業(yè)分布情況
目前,國內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)在北京市、浙江省、湖北省、廣東省、陜西省得到較快發(fā)展。
北京市 | 增材制造技術(shù)(3D打印)研發(fā)和生產(chǎn)服務(wù)的企業(yè)達(dá)70家以上,2018年實(shí)現(xiàn)銷售收入超6億元。 |
浙江省 | 位于浙江省的先臨三維是這個(gè)3D數(shù)字化和3D打印第一股,據(jù)業(yè)績快報(bào)顯示,2018年實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入達(dá)4.1億元。 |
湖北省 | 共有數(shù)十家增材制造(3D打印)相關(guān)的企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)。 |
廣東省 | 從事3D打印業(yè)務(wù)的企業(yè)超過400家,擁有多個(gè)3D打印產(chǎn)業(yè)園。 |
陜西省 | 從事3D打印研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)超過70家。 |
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此外,3D打印行業(yè)的快速發(fā)展離不開政府的支持,在此背景下,3D打印產(chǎn)業(yè)園不斷涌出。目前,國內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)園主要分布在沿海地區(qū),而中部地區(qū)也有形成產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。此外,青島等地有3D打印產(chǎn)業(yè)園在建項(xiàng)目。
在國內(nèi),3D打印行業(yè)也得到了飛速發(fā)展,各類3D打印機(jī)廠家如雨后春筍。某寶上搜索3D打印機(jī),售價(jià)幾百到幾千、幾萬、甚至上百萬,種類繁多,在各行各業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)然,應(yīng)用最多的還是用于制作手板。什么是手板?有些地方又叫做首板,即產(chǎn)品的首個(gè)樣板,當(dāng)你的產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來之后,如果直接開模制作生產(chǎn),一旦產(chǎn)品有設(shè)計(jì)問題將全部報(bào)廢,大大浪費(fèi)人力和物力和時(shí)間;而手板只是少數(shù)的樣品,不需要開模,制作周期短,從而節(jié)省成本和時(shí)間。
3D打印現(xiàn)今還沒真正進(jìn)入普通大眾的生活,眼下3D打印服務(wù)和線下體驗(yàn)店雖然也有不少,主要用于打印人像、定制品等。但打印一個(gè)仿真的人像要1500元左右,導(dǎo)致客戶稀少。但是3D打印作為新興制造技術(shù),不應(yīng)該只用來做那些華而不實(shí)的“奢飾品”,未來必將融入普通大眾的生活,成為人類手中得心應(yīng)手的強(qiáng)大工具。
未來的社會(huì),隨著老齡化的到來,勞動(dòng)力的短缺,人工成本將越來越高,或許不久之后人力資源將成為整個(gè)社會(huì)中最短缺、最昂貴的資源,這從一線城市以及西方國家的發(fā)展趨勢(shì)可見端倪。許多人將被迫成為DIY一族,而3D打印正好是DIY一族、各類發(fā)燒友的強(qiáng)大工具。
三、美軍用3D打印自制N95口罩,3D打印市場(chǎng)規(guī)模有多大?
面對(duì)日益嚴(yán)重的新冠肺炎疫情,美國軍隊(duì)也發(fā)揮各自的聰明才智,開始自制口罩。裝備有F-35戰(zhàn)斗機(jī)的美國空軍第388戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊(duì)就使用3D打印機(jī)自制了N95口罩。報(bào)道稱,該部隊(duì)使用了3D打印技術(shù)來制造N95口罩。他們?cè)?D打印機(jī)上使用一種合成材料(尼龍、塑料和碳纖維)來制作口罩,每個(gè)面罩由3個(gè)獨(dú)立打印而成的部分組成,分別是口罩主體、內(nèi)部網(wǎng)格和放置過濾材料的外罩。這種N95口罩可以反復(fù)多次使用,可以用酒精進(jìn)行消毒,濾芯則是從家用的空氣凈化器濾材上切割下來的,將口罩固定在臉上的繩子具有彈性,加上口罩內(nèi)部邊緣的密封條可以保證密封性能。
自新冠肺炎疫情爆發(fā)以來,3D打印為疫情防控工作出了不少力。除了3D打印護(hù)目鏡以外,醫(yī)護(hù)人員的宿舍也有由3D技術(shù)搭建而成的。增材制造(又稱3D打?。┦且詳?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),將對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響,是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)。
3D打印的工作原理是以計(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。
全球3D打印正火熱,由于中國引進(jìn)3D打印技術(shù)較晚,與國外有一定差距,但近年來也得到快速發(fā)展。目前,中國的3D打印應(yīng)用主要集中在家電及電子消費(fèi)品、模具檢測(cè)、醫(yī)療及牙科正畸、航空航天等領(lǐng)域,未來將向醫(yī)療、建筑等更廣的應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)展。2019年中國3D打印市場(chǎng)規(guī)模約為33.6億元。伴隨著中國3D打印技術(shù)的相應(yīng)成熟,在航天航空,汽車等行業(yè)需求將持續(xù)增加,預(yù)計(jì)2020年中國3D打印市場(chǎng)規(guī)模將近50億元。
2015-2020年中國3D打印市場(chǎng)規(guī)模走勢(shì)預(yù)測(cè)
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在3D打印布局領(lǐng)域延伸和資本入局的推動(dòng)下,3D打印國內(nèi)外市場(chǎng)規(guī)模不斷增加。目前,全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模由2012年的23億美元增加至2016年的60.6億美元,年均復(fù)合增長率為20.40%。預(yù)計(jì),在市場(chǎng)需求和行業(yè)發(fā)展的需求下,2020年,全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模有望超過220億美元。
2012-2020年全球3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模分析(單位:億美元)
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四、中國3D打印產(chǎn)業(yè)前景分析
1.產(chǎn)業(yè)將持續(xù)高速增長
預(yù)計(jì)未來十年,全球3D打印產(chǎn)業(yè)將仍處于高速增長期,預(yù)測(cè)2020年全球增材制造產(chǎn)值將達(dá)289億美元;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(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化時(shí)期。
2.工業(yè)3D打印將成為主流方向
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(kuò)展趨勢(shì)。
3.應(yīng)用深度和廣度持續(xù)擴(kuò)展
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。例如在生物醫(yī)療領(lǐng)域,3D打印從"非活體"打印逐步進(jìn)階到"活體"打印。


2025-2031年中國藥物3D打印行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)營態(tài)勢(shì)及發(fā)展前景研判報(bào)告
《2025-2031年中國藥物3D打印行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)營態(tài)勢(shì)及發(fā)展前景研判報(bào)告》共九章,包含2020-2024年藥物3D打印行業(yè)各區(qū)域市場(chǎng)概況,藥物3D打印行業(yè)主要優(yōu)勢(shì)企業(yè)分析,2025-2031年中國藥物3D打印行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)等內(nèi)容。



