3D打印（增材制造） 头豹词条报告系列

3D打印（增材制造）行业分类 根据中国证监会《上市公司行业分类指引》（2012 年修订），3D打印为制造业（C）中的通用设备制造业 （C34）。以下通过两大分类以研究3D打印行业：根据应用领域的应用需求和特点，可将3D打印分为工业级和 消费级（桌面级）；根据打印耗材属性的不同，可将3D打印分为金属类和非金属类。 应用需求分类 工业级3D打印主要采用技术为：DLP、SLA、SLS、SLM等技术，对打印成型精度的要求较高，为 ±0.15％。工业级3D打印整体规模较大，适合大规模生产，常用材料为ABS/PC，产品价格为万元级。在应用领域制造方面主要包括仪器制造、工业零部件制造等，应用于国家军工、航空航天、汽车制造、医疗等领域。工业级是中国3D打印专攻的一个方向。 工业级 3D打印（增材制造）分类 消费级3D打印主要采用技术为FDM等，其打印精度为±1％。消费级3D打印的设备与产品整体体积较小，打印材料为PLA等，价格为千元级。在应用领域制造包括消费品制造或模型制造，多用于文创、教育研究、个性化产品定制如服饰家具、耐用品、时尚配饰等。 消费级（桌面级） 耗材属性分类 3D打印（增材制造）分类 主要采用热塑性材料、尼龙粉末、光敏树脂、建筑材料、生物材料等，其技术原理主要是FDM、SLA、 DLP等，一般应用于工业产品设计开发、创新创意产品生产、小型精密产品生产等。 非金属类 发展前景好 行业需求不断扩容，发展潜力巨大。 随着全球3D技术的发展和推广，消费者对3D打印产品的需求持续扩容，未来3D打印行业发展潜力巨大。 3D打印行业核心技术的特殊性使得其对材料行业的依赖性较大，因此近年来材料行业的市场参与者持续增 加，行业利润不断上升，致使3D打印行业材料壁垒进一步扩宽。由此可见，3D打印行业参与者仍需加大研发投入力度以及企业资本，以扩大3D打印行业的应用领域，保证企业生产营销。预计未来十年，全球3D打 印产业将仍处于高速增长期，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。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。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，行业发展潜力巨大 痛难点突出 行业核心技术要求高、资金/人才需求大成为3D打印的主要问题。 从3D打印发展问题角度看，该行业则呈现出以下几个特点：高精度材料需求量大、存在高技术壁垒与市场 门槛、对高科技生产人才存在供需缺口、企业前期投入成本高昂。首先，3D打印对机器以及材料有着高精度的要求，设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。3D打印过程中，打印材料必须是 液体状、粉状或片状的材料，才能对生产产品进行逐层打印。由于部分材料成本昂贵，例如3D打印过程中 所需的铝合金粉、不锈钢粉以及打印机零部件如光纤激光器、3D打印机主板价格居高不下，且需求量极 大，意味着3D打印行业在生产过程中需要耗费大量机器成本以及材料准备成本。其次，3D打印技术作为近 几年新兴发展的科学技术，其对研发人员以及初代操作人员的要求极高，这意味着3D打印行业中的各大产业迫切需求高科技人才来对3D打印技术进行研究改良，从而生产出产品投放到市场。这也意味着该行业 对、技术以及人才的门槛要求较高，需求量也更大，因此企业前期花费的成本也会远超于一般制造业。最后，3D打印行业通常有着巨额的成本花销，巨额成本的产生除了以上两点因素以外，还因为行业核心技术 ——3D打印在运用时会涉及知识产权与道德成本的问题。该行业的快速发展意味着其负面不稳定因素会不断增加。首先，3D打印技术的发展意味着人们对生产产品的随意性与道德性无法得到较好规范，在这一条 件下，知识产权一旦没有得到很好的保护，就极其容易被侵犯；除此之外，由于3D打印行业不断发展，物品造价降低，便捷度不断上升，可能存在不良企业为牟取暴利借此生产违禁物品，此类情况将导致社会秩 序的混乱，这也因此成为3D打印产业未来发展的一大痛点。 高速发展期 2021年，中国“十四五”规划发布，航空航天3D打印领域在增材制造下游应用领域结构中的占比进 一步提升，3D打印行业由原来的以工业打印为主逐渐向离散型、数字化打印转型，以满足消费者的个性化需求。人社部公布的最缺工排行100位工种中，增材制造设备操作员曾在2020年排在第90 位，而2022年公布的信息则显示该职业已不在排行中，这是由于近年来3D行业自动化等技术的提 高，使得操作难度下降，但预计未来拓展消费市场后，员工规模仍然能迎来一段高增速增长时期，市 场仍有较大的员工需求。 随着国家新政策发布以及消费升级，中国3D打印行业迎来更具战略视角、规模化、离散化、个性化 的发展。相比工业领域，中国3D打印行业在消费领域面临大众化程度不高的问题，未来的消费领域 有巨大的发展潜力。 射到终端多个领域客户。代表性领域有军工、汽车制造、航空航天、建筑与生物医疗。主要参与者有比亚迪、中 航工业、爱康医疗等。 从参与者角度来看，中国3D打印行业存在头部企业纵向贯穿上、中游的特点。整个产业链的上、中游围绕 3D打印机本身及其技术展开。企业为节约成本、迅速扩大市场份额而形成内部的一条包括原料采集、组件加工与机器制造销售的生产链路。而从3D打印行业产业链的各环节附加值来看，上游的附加值居于首位，其中建模 辅助软件如3D CAD的毛利率高达95%。但技术是造成上游组件形成寡头市场的主要因素，国内外企业存在一定的市场份额差距。从产业链空间分布来看，中国3D打印产业集聚态势明显，京津冀、陕西、江苏、上海、广东 多地育有3D打印产业园，基本形成环渤海、长三角、珠三角为核心的发展格局，多集中在经济发达省市。 纵观全产业链，技术与资金始终是贯穿全环节的门槛。作为产业链的核心环节，中游链路虽短，却遍布高新 技术型企业。以熔融沉积成型技术（FDM）为例。成型件的精度受多因素影响，制件质量波动大，为潜在的竞争 者设置了一定的进入门槛。且中国装机用户呈现规模小、分布散的特点，中游的中国市场集中度仍需提高。下游的终端参与方多为工业领域。随着3D打印技术的突破与投入成本的进一步降低，未来应用也将逐渐向着离散 化、消费化、定制化发展。 上 产业链上游 生产制造端 原材料生产 上游厂商 北京太尔时代科技有限公司 深圳市极光创新科技股份有限公司 广东银禧科技股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 在上游产业链中，原材料生产类型主要分为金属材料与非金属材料。 非金属材料主要占据上游原料市场的主要地位。2018年，非金属材料生产占比达到60.6%。非金属材料如工程塑料、光敏树脂、人工骨粉等在桌面级消费领域占有较大市场份额。 未来，金属3D打印材料市场占比提高，在立足于国家战略行业的同时，开始渗透民用领域。预计 2023年，主要金属材料市场占比达到42.88%，较2018年提高3.48%。随着金属增材制造技术成本下 降和行业需求多元化，增材制造技术在民用领域的应用将逐步增多，为不同领域带来更多便利和优势。以医疗领域为例，缩短了制造时间，同时制造出更多轻量化、结构复杂的植入物，为患者带来更 多方便。 生产制造端 上游厂商 湖南华曙高科技股份有限公司 江苏锐力斯三维科技有限公司 SCANLAB 查看全部 产业链上游说明 组件生产研发是整装3D打印设备上游产业链的重要环节之一。 中国硬件产能疲弱、供需不匹配已制约3D打印行业发展。设备硬件主要有光纤激光器、主板、扫描 振镜。以光纤激光器为例，截至2021年，全球光纤激光器出货量近11.5万台。但由于其他领域对其需求同步增加，面对3D打印行业的供需缺口将进一步拉大。 中国设备硬件市场准入门槛高，中国市场相对集中，呈寡头市场格局。3D打印机的关键设备硬件对生产企业存在较高的技术与资金要求。以华曙高科为例，公司2020~2022年实现盈利收入逐年上涨 由2.17亿元至4.57亿元，占同年硬件生产市场份额近25%，同时对技术创新投入比逐年增高，以高技术成为领军企业。 生产制造端 建模辅助软件 上游厂商 广州中望龙腾软件股份有限公司 山东山大华天软件有限公司 苏州浩辰软件股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 建模辅助软件作为3D打印上游产业链中模型设计及分析的环节。 目前中国3D CAD技术尚不具备应用于高端领域的能力。建模辅助软件主要有三维CAD、切片和控制 系统。头部研发企业多为外企，国外有力竞争者代表有Dassault Systems、西门子PLM、 Autodesk；中国以中望软件、华天软件为首。全球三维CAD建模软件虽达到整个行业毛利率首位， 头部公司毛利率高达95%，中国市场却面临自有化程度低的现状。例如中国三维CAD软件设计研发头部企业中望软件，在达索系统、西门子PLM等有力外国竞争对手优势明显的情况下，2021年中国市 占率仅有3.90%。 中 产业链中游 品牌端 设备制造与技术研发 中游厂商 西安铂力特增材技术股份有限公司 中航迈特增材科技（北京）有限公司 先临三维科技股份有限公司 查看全部 产业链中游说明 同国外对比，中国的3D打印技术更专攻于工业级，多应用在航天航空、汽车等领域。3D打印产业链的中游主要参与者为设备制造厂商和服务供应商。中国头部企业主要有铂力特、中航迈特、先临三 维；国外以3D Systems、Stratasys、UnionTech泰联为主。依托于熔融挤出成型技术、光固化成型技术与烧结/粘结成型技术三大类。目前中国3D打印产业链中游的设备制造与技术研发环节各自对应 不同的下游客户，3D打印机也分为工业级与桌面级，金属类的选择性激光熔化成型（SLM）、选择 性激光烧结（SLS）技术占比约32%，更多应用在工业领域；非金属的熔融沉积成型（FDM）技术占市场的15%，主要应用于桌面级。 设备制造与技术研发作为行业核心环节，可替代性弱、稀缺性强，潜在进入者较少。从附加值来看，中游环节毛利率虽不及上游，附加值居于中位，整体销售毛利水平在50%上下波动。但在3D打印行 业内，头部企业内部业务贯穿产业链上、中游是规模现象，技术门槛高、生产壁垒大，形成中游市场格局为寡头竞争。2022年，中国3D打印行业头部企业铂力特的营收规模达91894.23万元，同比增长 66.48%，超过同为中国3D打印头部企业的先临三维，贯穿全产业链的运作模式成为市场份额占比进一步扩大的主要推力。 随着2023年疫情防控开放，中游产学研结合将进一步推进。《2022年普通高等学校本科专业备案和审批结果》显示，多所高校新增“增材制造工程”专业，推进材料、自动化等多学科高度交叉融合的 创新。 下 产业链下游 渠道端及终端客户 终端应用如工业领域、消费领域 渠道端 比亚迪汽车工业有限公司 中国航空工业集团有限公司 中国惠普有限公司 查看全部 产业链下游说明 目前下游3D打印技术应用到实体产品中仍有一定的痛点。如前期投入的技术与资金成本较大，后续 产品研发到上市具有较长的等待期。在涉及规模化生产时，技术与资金壁垒让3D打印仍需依靠传统人力锻造加工工艺。目前3D打印行业的产业链下游终端客户分为工业领域与消费领域，分别占比约 64%和36%。工业领域中工业汽车、航天航空和医疗分别占比16.4%、14.7%和13.9%；消费领域电子消费为主占比达到15.4%。二者差异较大。3D打印红利辐射到的下游终端领域广度和深度都有待提 高，面对的消费群体也具有更多下沉空间，而最终产品价格是制约技术应用下沉的主要因素。消费领域中主要应用在文创工艺、服装设计、消费娱乐上，如法国奢侈品牌Dior就已应用3D打印技术于设 计辅助上。近期3D打印应用于下游领域更有个性化、定制化发展趋势，该特点使其在制作医疗模型、外科/口腔