一.中國3D打印產業發展狀況分析
1. 中國3D打印產業發展現狀
1、研發技術
我國已有部分技術處于世界先進水平。其中,激光直接加工金屬技術發展較快,已基本滿足特種零部件的機械性能要求,有望率先應用于航天、航空裝備制造;生物細胞3D打印技術取得顯著進展,已可以制造立體的模擬生物組織,為我國生物、醫學領域尖端科學研究提供了關鍵的技術支撐。
2、競爭力優勢
目前,依托高校成果,對3D打印設備進行產業化運作的公司實體主要有:陜西恒通智能機器(依托西安交通大學)、湖北濱湖機電(依托華中科技大學)。這些公司都已實現了一定程度的產業化,部分公司生產的便攜式桌面3d打印機的價格已具備國際競爭力,成功進入歐美市場。
3、3D打印機市場發展迅速
目前,國內的3D打印主要集中在家電及電子消費品、建筑、教育、模具檢測、醫療及牙科正畸、文化創意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。前瞻估計,3D打印機在國內企業裝機量在400臺左右。
打印產業市場規模分析
目前,國內的3D打印主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫療及牙科正畸、文化創意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。2012年,中國3D打印機市場規模達到1.61億美元,至2015年,中國3D打印市場規模達到7.78億美元,復合增長率為69%。
3D打印產業產業化程度分析
目前中國3D打印技術發展面臨諸多挑戰,總體處于新興技術的產業化初級階段,未來3D打印技術最有可能在美國和中國率先大規模產業化。3D打印技術產業發展已經上升為美國的國家戰略。中國雖然至今還沒有出臺國家戰略,但主管部門在積極制定相關產業扶持政策,科技部已經將3D打印技術納入國家863計劃。
中國3D打印處于初級階段的主要表現:
3D打印產業創新能力分析
1、建立3D打印技術創新中心
截止到2014年末,中國3D打印技術產業聯盟表示為促進3D打印技術產業化,將首批選擇10個工業城市集中建設3D打印技術產業創新中心。計劃投資2000萬元,地方政府按照1:1配套扶持。3D產業聯盟已經與南京等城市簽署中國3D打印技術產業總部基地和中國3D打印技術產業創新中心合作協議。
創新中心的成立將推動我國3D打印技術的迅速發展。創新中心包含3D打印技術的產品展示中心、科普和教育中心、加工和服務中心、研發中心。創新中心起步階段并不主張直接賣產品,而是先做加工服務。待時機成熟后,用戶企業已經全面掌握了3D打印技術,再將產品配套給用戶。
2、3D打印應用領域不斷創新
目前3D打印技術在工藝裝備、材料研究、工程應用方面還有很大的創新空間。未來國內3D打印材料創新研究方面將涉足高介電陶瓷等超穎材料,應用領域將主攻航空航天制造、活性器官再造等。
2. 中國3D打印產業技術發展現狀
中國3D打印技術發展現狀
目前,3D打印產業主要成形技術主要包括立體光刻、立體光固成型、PVC塑料燙印復膜、熔融擠出成型、三維噴繪打印、數字光處理。自從上世紀80年代中期SLA成型技術發展以來到90年代后期,出現了十幾種不同的快速成型技術,除前述幾種外,典型的還有3DP、SDM、SGC等。其中,SLA、LOM、SLS和FDM四種技術,目前仍然是3D打印技術的主流。
中國3D打印熱門技術分析
從我國3D打印熱門技術的專利技術申請分布來看,B29C67/00分布量最多,擁有1163個專利技術;其次是B22F3/115、B22F3/105,分別有241個和134個。
中國3D打印產業專利申請分析
從圖中可以看出,我國3D打印技術申請數量主要集中在2014年,占2005-2013年申請數量的59%。專利公開數量同樣主要集中在2014-2015年,占全部公開數量的93%。
3. 中國3D打印產業市場競爭格局
3D打印產業價格分布情況
3D打印機隨用途的不用價位也不同,一般商用打印機價位較高,價位為幾萬到幾十萬不等;國內購物網站上已經可以購買到廉價的3D打印機價格在3000至5000元不等,并配有快速入門指南、相應軟件下載、機器矯正等介紹。隨著3D打印技術的應用越來越廣泛,各種耗材、打印機的價格必將呈現下降趨勢,未來3D打印機完全有可能像傳統打印機一樣,成為每家每戶都買得起、用得上的設備。
3D打印產業企業競爭情況
國內已有的公司和產業平臺,大多依托高校和科研機構,走“產學研”共建的發展模式。如武漢濱湖機電技術產業有限公司,自1991年期開始3D打印技術的研究,已獲得多項技術專利。北京太爾時代科技有限公司,前身是北京殷華激光快速成形與模具技術有限公司,成立于1993年。從事多種技術工藝的3D打印設備生產。2011年,公司銷售256臺打印設備,是國內技術商業化較為成功的企業。
3D打印產業應用領域分布
3D打印應用的領域廣泛,3D打印在下游應用行業和具體用途領域的分布反映了這一技術具有的優勢和特點,同時也反映了這一技術的局限和在發展過程中尚需完善的地方。前瞻分析認為,3D打印機需求量較大的行業包括政府、航天和國防、醫療設備、高科技、教育業以及制造業。目前,應用領域排名前三的是汽車、消費產品和商用機器設備,分別占市場份額的31.7%、18.4%和11.2%。
4. 中國3D打印產業企業競爭格局
3D打印機設備制造商格局
現階段,主流類別的3D打印技術在國內基本都能找到對應的生產企業。部分生產企業是從90年代起,便進入這一領域,有一定的技術和市場積累。
成立于2009年的杭州銘展網絡科技公司是3D打印機的生產者和代理商。公司是3D Systems部分產品的中國區代理服務商,同時也基于開源3D打印技術制造出了個人3D打印機系列,目標是批量生產經濟型家用打印機,以方便設計師、工程師、科技人員甚至普通愛好者的使用。
南京寶巖自動化有限公司則自主研發了3D打印機,既有家用型版本,可打印手機座、茶杯、梳子等生活用品;也有冰柜大小的大型彩色3D打印機,用于打印齒輪、螺帽、零部件等模型,市場售價在1萬-25萬元之間。2012年,該企業計投資600萬元實現3D打印機量產。
3D模型軟件供應商格局
3D 模型設計是3D打印的基礎,而模型設計工具的需求將隨著3D打印技術的推廣而大大增加。目前的3D建模軟件使用復雜、價格昂貴,普通用戶無法承受。因此,價廉物美、使用便捷的建模軟件將會在未來的3D打印市場中占據重要的地位。
總部位于中國臺北的軟硬件及顧問服務解決方案提供商實威國際則經營3D打印機相關軟件,其產品涉及3D設計軟件、3D產品文件編寫,可以加強客戶建立2D、3D圖檔和動畫的能力。在2012年8月的中國臺北國際模具暨模具制造設備展上,實威國際就展出了3D產品設計Solidworks系列軟件,協助縮短制造業研發時間。
3D打印材料供應商格局
3D打印材料技術的發展直接決定了3D打印機能制造出多少種東西,以及打印出的產品能不能完全取代傳統制造業的產品。更好的材料質量、與之匹配的打印技術、更便捷的使用方式將是材料制造商的追求目標。
目前3D打印可選用的材料有石膏材料、ABS材料、橡膠、PC材料、金屬等。不同材料價格差異很大。目前使用較多的是ABS等容易被光固化的材料。Shapeways打印的物品已超過一百萬件,意味著目前對于材料的需求已經達到千噸的級別。未來3D打印市場對于打印材料(如ABS)的需求可能會達到每年十萬噸的級別。與目前中國市場月需求量相當。
3D打印機服務商格局
中國3D打印下游服務商有中航重機股份有限公司,南方風機股份有限公司等上市公司。
二.中國3D打印產業下游行業需求分析
1. 生物醫藥領域對3D打印的需求分析
生物醫藥領域發展狀況分析
在醫療行業,特別是修復性醫學領域,個性化需求十分明顯。用于治療個體的產品,基本上都是定制化的,不存在標準的量化生產。而3D打印技術的引入,降低了定制化生產的成本。因此,近些年來,這一技術在醫療領域的使用比例持續上升。3D打印技術在醫療領域的主要應用如下:
生物醫藥領域3D打印應用現狀
3D打印相比傳統制造業,一個區別在于其“個性化”特征。3D打印最適合臨床醫學,因為每個病人要用的“零部件”,都必須個性化定制。以牙套設計為例,采用3D打印進行制造的隱適美牙套,由于可按照牙齒情況進行定做,因此更加舒適,且采用透明高分子材料,達到隱形的效果。目前Align Technology公司的營業額接近5億美元。
生物醫藥領域3D打印應用案例
最近,一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染,因此換上了由3D打印機“打印”出來的下顎骨,這是世界上首位使用3D打印產品做人體骨骼的案例。
生物醫藥領域3D打印需求前景
1、3D打印在醫學領域發展仍然保持高速增長
就相關醫學領域未來發展趨勢來看,3D打印的應用仍然會保持較高增速。1)隨著全球老齡化程度的提升,修復性醫學中的結構性移植器官的使用將會持續增長,特別是牙科領域,這一方面的發展已相對成熟;2)微創手術,和針對不同身體條件個體的手術設計在近些年來逐漸發展,對手術工具性能和復雜程度提出更高的要求。前瞻認為,未來這一方面的發展仍然具備較大空間。
2、未來向功能性的人體器官研究發展
此外,在醫療領域未來發展中,最具有想象空間是3D生物打印技術,可以“打印”出功能性的人體器官。它利用干細胞為材料,按3D成型技術進行制造。一旦細胞正確著位,便可以生長成器官,“打印”的新生組織會形成自給的血管和內部結構。在這一領域領軍的Organovo公司,已經成功研發打印出心肌組織,肺臟,動靜脈血管等,如圖為使用生物打印技術制造培育的腎臟內部血管組織。目前這一技術的應用尚處于試驗階段,但近十年內有望逐步應用于器官移植手術中。
2. 航空航天業對3D打印的需求分析
航空航天業發展狀況分析
1、中國軍用飛機發展狀況
2015年,中國現有軍用飛機的數量為2860架,位列全球第三位,占全球軍用飛機總量的6%。第四代戰機、大型運輸機、航母艦載機等新機型已成功試飛,軍用飛機未來幾年將面臨更新換代的需求高峰期。
2、中國通用飛機發展狀況
2015年底,通用航空企業適航在冊航空器總數達到2127架。
航空航天業3D打印應用現狀
現階段,3D打印技術對航空業的貢獻,相對于每年約5000億美元的行業產值而言顯得微乎其微。主要應用包括:1)無人飛行器的結構件加工;2)生產一些的特殊的加工、組裝工具;3)渦輪葉片、擋風窗體框架、旋流器等零部件的加工。
航空航天業3D打印需求前景
3D打印技術在未來航空領域的應用得益于該行業發展的兩個趨勢特點:
1、3D打印零部件設計需求不斷增大
主要包括機體結構的輕質化和基于部件設計對飛行性能的提高。
2、私人飛行器的設計發展和定制化需求的增長
通用航空和無人機制造領域的定制化需求相對商用領域會更多。小批量,復雜一體化的設計部件的生產會成為主流,而借助3D打印技術會更容易實現。現階段,波音和一些通用航空制造商,已經開始應用這一技術進行噴氣機和直升機的設計和制造。
3. 機器設備行業對3D打印的需求分析
機器設備行業發展狀況分析
2010-2015年,中國通用設備制造業保持穩定的增長速度,同比增長率維持在7%左右。2015年,中國通用行業總資產達到4.03萬億元,同比增長7.03%。
機器設備行業3D打印應用現狀
中國3D打印在機器設備領域應用范圍較廣,主要應用于機器設備的零部件打印。許多通用機器設備的零部件復雜構造使用3D打印可以提高效率和精確度。
機器設備行業3D打印應用案例
法士特公司在2012年5月,購買了3D打印機并開始投入使用。目前,3D打印技術主要應用在企業變速器關鍵零部件開發、總成可裝配性驗證等領域。采用該項技術的目的是運用快速成型技術在設計早期驗證產品裝配可行性,可及時發現產品設計的差錯,快速驗證關鍵、復雜零部件的原理及可行性。
機器設備行業3D打印需求前景
隨著3D打印技術的進一步成熟,金屬打印材料的應用,設備及打印材料的價格下降,未來幾年內,3D打印技術在通用設備零部件研發領域會得到越來越廣泛的應用。許多企業不斷創新產品研發理念,積極采用新工藝、新技術,率先在行業引進了3D打印技術,并開始應用于重點產品設計研發領域,有效縮短了關鍵零部件的研發周期,成為國內零部件行業率先應用該項技術的企業。
三.中國主要城市3D打印產業投資潛力分析
1. 南京市3D打印產業投資潛力分析
南京市工業化程度分析
1、南京市工業生產總值分析
2015年,南京市工業生產總體穩定。全年規模以上工業企業實現工業總產值13065.80億元,比上年下降1.6%。在規模以上工業中,國有及國有控股企業下降9.9%;股份制企業下降4.1%,外商及港澳臺投資企業增長1.5%。
分行業看,全市37個工業大類行業中,有23個行業保持增長。高技術制造業增長6.0%,占規上工業總產值比重為24.3%。裝備制造業增長3.8%,占規上工業總產值比重為54.3%。鋼鐵、石化等七大高耗能行業產值占全市工業的比重下降到28.7%,同比回落3.9個百分點。
2、南京市工業增加值分析
2015年,南京市經濟平穩增長。全年實現地區生產總值9720.77億元,按可比價格計算,比上年增長9.3%。從全年經濟走勢看,各季度累計增速保持在9.1%- 9.3%運行區間,增幅波動范圍穩定在0.2個百分點以內。
南京市3D打印發展現狀
3D打印總部基地落戶南京
2013年3月24日,中國3D打印技術產業創新中心、中國3D打印技術產業總部基地正式落戶南京棲霞區和南京國家經濟技術開發區。
首個3D打印創新中心落戶南京
中國3D打印技術產業聯盟與南京市有關部門、棲霞區以及南京經濟技術開發區簽訂戰略合作協議,在南京市棲霞區成立全國第一個3D打印技術“創新中心”。
南京首家3D打印體驗中心落戶河西
2013年12月10日,3D打印體驗中線落戶河西萬達廣場,該體驗店創始人是中國3D打印技術產業聯盟副理事長周功耀博士。改體驗店創始思想,計劃把紐約街頭的3D打印體驗店轉到國內推廣,向市民推廣價格低廉的3D打印,走平民化、大眾化路線。
南京市3D打印產業發展優勢
南京市地理區位優勢明顯
《長江三角洲地區區域規劃》將南京確定為長三角輻射帶動中西部地區發展的重要門戶、國家綜合交通樞紐和科技創新中心。
南京市擁有強大的技術研發能力
“十一五”期間,南京市高新技術產業銷售收入占規模以上工業比重達到38.4%,軟件業務收入預計達到1013億元,獲得全國首個“中國軟件名城”稱號。
南京市擁有3D產業的發展基礎
南京市棲霞區既有國家級南京開發區的傳統制造產業優勢,又有仙林科技城雄厚的人才科研實力,行政區內擁有國家級金港科技創業中心、紫東國際創意園、江蘇生命科技創新園、南大科學園等眾多科技型平臺,在軟件開發、工業設計、工程機械、文化創意、生物醫藥等眾多領域居于國內領先水平。
南京市3D打印產業發展前景
目前,南京市3D打印產業的發展走在了全國的前列。隨著南京市各3D打印聯盟和基地在技術、商業模式的不斷成熟,與全國其他城市相比,南京市3D產業的發展將會更具有前景。
2. 武漢市3D打印產業投資潛力分析
武漢市工業化程度分析
1、武漢市工業生產總值分析
2015年,武漢市全年規模以上工業總產值13851.40億元,比上年增長6.8%。2010-2015年,武漢市全年規模以上工業總產值年復合增長率為14.61%。
2、武漢市工業增加值分析
2015年,武漢市全年地區生產總值(GDP)達到10905.60億元,按可比價格計算,比上年增長8.8%。
武漢市3D打印發展現狀
全國首家3D打印創意應用平臺坐落武漢
武漢落地創意有限公司采取O2O模式,以3D云平臺強大的設計團隊、云數據作為線上服務支撐,通過高效快捷的“云工廠”加工制作和物流配送,使公司四大主營業務(3D打印、3D照相、3D培訓服務、3D品牌設計)得以快速發展和壯大。
國內首臺Ares 3D打印機登陸美國眾籌網站
中國地質大學(武漢)孵化企業易飾三維的Ares的多功能3D打印機在美國眾籌網站Indiegogo籌資,除了3D打印之外,它還能夠進行3D掃描、激光蝕刻甚至是CNC(數控)加工。
武漢市3D打印產業發展優勢
武漢市3D打印產業發展起步早,早在20多年前,華中科技大學已開始研發3D打印技術。武漢市3D打印產業鏈已初見雛形
武漢濱湖機電技術產業有限公司是國內唯一一家從電池到模組到系統都具備自主知識產權的企業,該系統剛剛獲得第41屆日內瓦國際發明博覽會特別獎。
武漢市工業基礎堅實
近年隨著南、北車等眾多大型項目落地,武漢高端裝備制造業的發展走在了全國的前列。全市裝備制造業工業總產值突破千億元,海洋工程裝備、數控機床、冶金設備、軌道交通裝備等,在全國具有一定比較優勢和發展潛力。
武漢市3D打印產業發展前景
目前,武漢市政府還沒有關于3D打印產業發展的相關政策和表態。與上海、南京相比,武漢市3D打印產業的發展相對落后。雖然武漢市在3D打印方面具有較大的市場需求,但3D打印的產業化應用還需要一段時間。
四.國內3D打印產業領先企業經營狀況分析
1. 武漢濱湖機電技術產業有限公司
企業發展簡況分析
武漢濱湖機電技術產業有限公司是由武漢市科委、華中科技大學和深圳創新投資集團共同組建的高科技有限責任公司。公司地處武漢中國光谷,從事機電一體化設備的研究、開發、生產和銷售,是集科工貿于一體的高新技術企業。
企業經營情況分析
2014年,公司的銷售收入為406.89萬元,同比增長30.95%;利潤總額與產品銷售利潤均為負。
企業產品結構及新產品動向
武漢濱湖機電技術產業有限公司提供的產品有薄材疊層(LOM)、激光粉末燒結(SLS)、光固化(SLA)、金屬粉末熔化(SLM)、結構光三維掃描儀、真空注型機(HZK-IB)、熔融擠壓(FDM)。
公司對外提供的服務包括各種零件的快速反求;對用戶提供的零件實物或二維圖紙進行三維CAD設計;各種零件的快速成形原型件的制件;快速模具制作和小批量零件的生產;向社會提供CAD快速成形、快速制模技術的培訓。
企業銷售渠道與網絡
武漢濱湖機電技術產業有限公司的銷售網絡覆蓋北京、天津、河北、黑龍江、吉林、遼寧、甘肅、溫州地區及下轄的縣市內、上海、江蘇、浙江、福建等區域。
企業最新發展動向分析
2. 杭州先臨三維科技股份有限公司
企業發展簡況分析
杭州先臨三維科技股份有限公司是一家專業提供三維數字化技術綜合解決方案的國家火炬計劃高新技術企業,公司于2014年8月8日在新三板掛牌(830978),為中國三維數字化與3D打印行業第一股。
企業經營情況分析
2015年,公司的銷售收入為1.90億元,同比增長64.81%;凈利潤大幅增長90.40%至1183.03萬元,毛利率為38.74%。主要原因系公司前期研發成果的轉化和商業模式的快速復制,使得2015年公司產品在工業、醫療、教育創意消費等領域均實現較快增長。
企業商業模式分析
企業產品結構及新產品動向
(1)企業產品系列及新產品動向
目前,公司已推出了桌面3D打印機(EinStart-S)、桌面三維掃描儀、工業光固化3D打印機、齒科三維掃描儀(AutoScan- DSⅡ)、第二代生物3D打印機。形成了涵蓋桌面三維掃描儀、齒科三維掃描儀、工業高精度三維掃描儀、三維相機、桌面3D打印機、生物材料與細胞3D打印機、工業光固化3D打印機、激光3D打印機完整的三維數字化與3D打印產品線。
(2)企業產品結構分析
3D打印設備占比增加到59.28%,主要原因系公司加大3D打印機的研發和營銷力度,使3D打印機的銷售額較去年有大幅增長。
3D打印服務占比較少,為5.13%,主要原因系公司調整了組織結構和業務布局,調整了母公司的三維數字化及3D打印服務部門,母公司的三維數字化及3D打印服務收入下降。
企業銷售渠道與網絡
杭州先臨三維科技股份有限公司以杭州為總部,在上海、北京、南京、廣州、成都等地設有分支機構,業務領域已經覆蓋中國,及美洲、歐洲、東南亞、中東、澳洲等60多個國家或地區。
公司已累計為3000多家工業制造、生物醫療、文化創意及教育科研領域客戶提供了高技術含量的三維掃描與3D打印裝備及服務。
五.中國3D打印產業發展趨勢與前景
1. 中國3D打印產業發展趨勢分析
3D打印產業近期發展趨勢
1、3D打印帶來服務和影響模式的創新
3D打印產業鏈涉及到很多環節,包括3D打印機設備制造商、3D模型軟件供應商、3D打印機服務商和3D打印材料的供應商。因此圍繞3D打印的產業鏈會產生很多機會。在3D打印產業鏈里,除了出現大品牌的生產廠商外,也有可能出現基于3D打印提供服務的巨頭。
2、3D打印產業將面臨諸多的挑戰
目前中國3D打印技術發展面臨諸多挑戰,總體處于新興技術的產業化初級階段,主要表現在:一是產業規模化程度不高。3D打印技術大多還停留在高校及科研機構的實驗室內,企業規模普遍較小。二是技術創新體系不健全。創新資源相對分割,標準、試驗檢測、研發等公共服務平臺缺乏,尚未建立起產學研用相結合的技術創新體系。三是產業政策體系尚未完善。缺乏前瞻性、一致性、系統性的產業政策體系,包括發展規劃和財稅支持政策等。四是行業管理亟待加強;五是教育和培訓制度急需加強。
3D打印產業長期發展趨勢
綜合3D打印產業的技術特點和發展現狀,我們認為未來行業發展存在以下趨勢特點:
1、3D打印個人消費保持高速增長
隨著“個人制造”的興起,在個人消費領域,3D打印行業預計仍會保持相對較高的增速。
2、3D打印金屬材料應用程度不斷加深
在工業消費領域,由于3D打印金屬材料的不斷發展,以及金屬本身在工業制造中的廣泛應用。
3、產業鏈上的專業分工會進一步深化
現階段,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。這是由產業發展初期技術推廣和市場規模的限制所致。
4、國內3D打印市場前景廣闊
國內3D打印技術的推廣與應用尚在起步階段,無論是工業應用,還是個人消費領域都存在廣闊的發展前景。
2. 中國3D打印產業發展前景預測
3D打印產業市場規模預測
2012年,中國3D打印市場規模為10億元,2014年市場規模達到50億元,《國家增材制造發展推進計劃(2014-2020年)》重點提出至2017年要培育5至10家年產值超過5億元、具有較強研發和應用能力的3D企業,并支持3D打印企業境內外上市。初步預計,2016年我國3D打印市場規模可達到100億元,2021年達到400億元左右,年復合增長率約為32%。
3D打印與互聯網的融合前景
3D打印與互聯網融合的提出,就必須先要弄清楚,3D打印在制造業中所處的位置,以及未來3D打印在制造業中將會向哪個方向發展。
分析認為:以3D打印和大數據為基礎的分布式制造,這種制造模式將徹底打通互聯網也和制造業,給人類帶來深刻的社會變革。
3D打印在民用領域的應用前景
基于上文的模式,我們可以想象一下,未來的服裝店,將會把顧客的身材數據掃描之后傳輸到云端數據庫,配合設計師的設計方案,以最貼身、最舒服的結果,將產品打印出來。這種在家里就可以完成的服裝設計、生產方式,值得各界廣泛關注和思考。
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