3D打印是一種以數字模型文件為基礎,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造物體的技術。目前,3D打印已經廣泛應用在航空航天、汽車、醫療健康等領域,我國3D打印行業發展呈現出不斷深化、應用領域不斷擴大的態勢。未來,隨著政策的支持以及新興技術的發展,我國3D打印行業將會持續增長。
一、3D打印定義
3D打印,也稱增材制造,是基于三維模型,采用與傳統減材制造技術完全相反的逐層疊加材料的方式,直接制造與相應數字模型完全一致的三維物理實體模型的制造方法。經過多年發展,3D打印行業已具備較為完整的產業鏈,目前3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的,常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,后逐漸用于一些產品的直接制造,已經有使用這種技術打印而成的零部件。
二、3D打印行業相關政策
近年來,在中國3D打印行業受到各級政府的高度重視和國家產業政策的重點支持。國務院、國家發改委、工信部、科技部等多部門都陸續印發了支持、規范3D打印行業的發展政策?!?021年度實施企業標準“領跑者”重點領域》《知識產權重點支持產業目錄(2018年本)》《增材制造標準領航行動計劃(2020-2022年)》等產業政策,內容涉及3D打印產業化、發展目標、應用范圍、技術創新、標準規范等多方面,促進3D打印行業的發展。具體政策如下:
三、3D打印行業發展現狀
1、3D打印三大技術
經過多年發展,目前工業界主流使用的3D打印技術大致可以分為三大類,即擠出成型技術、粒狀物成型技術和光聚合成型技術。擠出成型技術主要為熔融沉積式技術(FDM);粒狀物成型技術包括直接金屬激光燒結(DMLS)、電子束熔化成型(EBM)、選擇性光熔化成型(SLM)、選擇性熱燒結(SHS)、選擇性激光燒結(SLS)等技術;光聚合成型技術的代表性技術為為立體平板印刷(SLA)、數字光處理(DLP)、光固化快速成形技術(PolyJet)等。具體如下圖所示:
2、3D打印市場規模
目前,中國制造業正處于“中國制造”向“中國智造”過渡的轉型期。由于3D打印技術具有降低成本、提高生產效率、優化質量等優勢,中國制造企業積極引進3D打印技術,代替或改進原有的生產方式以此提高企業生產的智能化水平。
中國3D打印市場規模從2016年的53.8億元快速增長至2020年的203億元,年均復合增長率達39.37%。預計在政策等利好因素驅動下,2022年其市場規模將增長至321.6億元。
3、3D打印應用領域
從20世紀80年代起,3D打印技術就世界的廣泛關注,開始進入人們的視野和生活。如今,3D打印技術已經在制造、醫療、學術、航空航天和軍事等多個領域得到了良好的發展和應用。尤其在醫療領域,3D打印技術的運用與逐漸成熟將極大地改變以往傳統醫療方式,轉為依靠科技手段來實施更加精準,風險更小的高難度手術。
目前,3D打印已經進入了快速成型的時代,下游應用領域中機械行業占比最多,達17.5%。其次為消費電子(16.6%)、汽車(16.1%)、航空航天(14.8%)及醫療(13.1%)。隨著消費電子和汽車工業的快速發展,未來3D打印在這兩個領域中的應用領域將進一步擴大。
4、3D打印競爭格局
當前中國市場的主流設備品牌包括聯泰、EOS、華曙、鉑力特、3DSystems、GE、Stratasys、惠普等。數據顯示,聯泰在3D打印行業中市場占比最大達16.4%,其次為Stratasys和EOS,分別占比14.8%和13.1%。
四、3D打印行業重點企業
1、Union Tech聯泰科技
上海聯泰科技股份有限公司成立于2000年,是國內較早從事3D打印技術應用的企業之一,為客戶提供專業的3D打印技術綜合解決方案和高質量的售前售后服務。通過多年發展,Union Tech聯泰科技目前擁有國內立體光固化3D打印技術較大份額的工業領域客戶群,國內市場占有率超過60%,在國內3D打印技術領域具有廣泛的行業影響力和品牌知名度。
目前,Union Tech聯泰科技的產品已被廣泛應用于等多個應用及行業領域,遍布工業制造和消費品生產多個方向。建立了覆蓋全球的銷售網絡,目前已在美國、德國、俄羅斯、法國、越南等國家與地區設立了海外分公司與辦事處。
2、鉑力特
西安鉑力特增材技術股份有限公司于2011年07月06日成立,是一家專注于工業級金屬增材制造(3D打?。┑母咝录夹g企業,為客戶提供金屬增材制造與再制造技術全套解決方案,業務涵蓋金屬3D打印設備的研發及生產、金屬3D打印定制化產品服務、金屬3D打印原材料的研發及生產、金屬3D打印工藝設計開發及相關技術服務(含金屬3D打印定制化工程軟件的開發等),構建了較為完整的金屬3D打印產業生態鏈,產品及服務廣泛應用于航空航天、工業機械、能源動力、科研院所、醫療研究、汽車制造、船舶制造及電子工業等領域。
3、先臨三維
杭州先臨三維科技股份有限公司成立于2004年,是一家專業提供三維數字化技術綜合解決方案的高科技企業。致力于建設3D數字化與3D打印技術生態系統,業務領域涵蓋3D掃描、3D打印、3D材料、3D設計與制造服務、3D網絡云平臺。旗下包括三維視覺檢測系統,3D掃描儀、3D打印機等增材制造產品,廣泛應用于高端制造、精準醫療、定制消費、啟智教育等領域。
4、極光爾沃
深圳市極光爾沃科技股份有限公司成立于2009年,是中國首批專業3D打印機研發及制造商,專注于3D打印技術開發及綜合應用,擁有行業標準的生產管理體系。業務領域涵蓋3D打印機、3D掃描儀、3D打印耗材、3D教育課程服務、3D數據網絡平臺、3D打印綜合服務解決方案等。目前,極光爾沃已將三維數字化與3D打印技術進行融合創新,為工業制造、教學、生物醫療等領域提供裝備及服務一體化綜合解決方案。
5、華曙高科
華曙高科成立于2009年,是工業級3D打印領航企業,同時也是工信部頒布的3D打印智能制造試點示范項目企業,擁有高分子復雜結構增材制造國家工程實驗室、國際視野的研發體系和全球銷售服務網絡,已逐步建設成為集3D打印設備研發制造、3D打印材料研發生產以及客戶服務支持為一體的全產業鏈格局。旗下自主研發的尼龍3D打印設備包含三個系列機型,全面覆蓋190℃~280℃燒結區域,所有設備的核心零部件全部采用一流品牌,且全部采用自主知識產權的全套3D打印操作系統,用戶可自主調節設備參數,廣泛應用于汽車、航空航天、高校、醫療、手板等行業。
五、3D打印行業發展前景
1、政策利好3D打印行業發展
近年來,我國高度重視3D打印市場的發展,不斷出臺政策進行產業扶持。2021年6月,《2021年度實施企業標準“領跑者”重點領域》將增材制造行業納入2021年度實施企業標準“領跑者”重點領域。此外,《增材制造標準領航行動計劃》,提出到2022年,立足國情、對接國際的增材制造新型標準體系基本建立?!缎袆佑媱潯穼ξ覈?D打印產業進行指導,預計3D打印產業年均增速在25%以上。受政策利好,3D打印行業前景可期。
2、產業鏈分工促進3D打印行業多元發展
由于產業發展初期技術推廣和市場規模的限制,目前,我國主要的3D打印企業一般以材料供應,設備制造和打印服務的綜合形式存在。但從長期來看,3D產業鏈上的專業分工會進一步深化,專業材料供應商和專業打印企業會出現,產品設計服務會獨立或向下游消費企業轉移。同時還會出現為3D打印產業提供支持服務的第三方檢測驗證、金融、電子商務、知識產權保護等服務平臺。此外,為了加快產品開發、改進產品性能、提高用戶需求響應速度,汽車、電子、航天、醫療、制鞋等行業也在積極探索3D打印技術在工業生產中的應用,很大程度上促進3D打印行業的多元發展。
3、3D打印材料種類推動3D打印應用范圍擴大
打印材料種類不斷豐富,推動3D打印機應用范圍擴大。3D打印材料主要包括金屬材料、高分子材料和陶瓷材料,其中塑料仍是使用最多的材料,但金屬材料增長很快,其使用率提高到了36%左右。金屬材料的廣泛使用帶動了工業級3D打印機銷售的增長,推動3D打印由消費級市場向高端制造市場拓展,3D打印的應用領域將不斷擴大。
4、個性化需求推動3D打印市場規模增長
隨著經濟發展和生活水平提高,消費者更加追求個性化的需求,3D打印將與機器人、人工智能等技術一起,提高制造業生產線的柔性化程度,以更低成本生產定制產品。同時,使消費者可以根據自己的意愿設計模型的形狀和大小,建模后通過3D打印技術創建實體。未來,隨著3D打印機、材料和后處理技術的發展,將不斷促進3D打印行業市場規模的擴大。
文章來源:中商產業研究院
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