增材制造（3D打印）行業(yè)畫像分析報告作者：用心創(chuàng)作2019年12月

目 錄一、行業(yè)概述 41、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游 52、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈中游 53、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈下游 5二、行業(yè)發(fā)展態(tài)勢 61、產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，金屬增材制造展現(xiàn)強勢增長勢頭 6（1） 全球3D打印市場進入快速發(fā)展期 6（2） 中國是全球最具潛力的3D打印市場 6（3） 金屬工業(yè)級3D打印產(chǎn)業(yè)是未來3D打印產(chǎn)業(yè)的龍頭 72、新型材料不斷問世，打印技術快速發(fā)展 83、裝備銷量穩(wěn)步增長，金屬3D打印裝備需求激增 94、下游應用水平持續(xù)提升，直接制造應用擴大 105、行業(yè)整合加劇，行業(yè)巨頭加速布局增材制造產(chǎn)業(yè) 11三、行業(yè)驅動力分析 121、 市場需求潛力巨大，工業(yè)級市場處于競爭藍海 122、 尚不存在明顯的技術替代威脅 123、 國家政策的高度支持 124、 國內增材制造產(chǎn)業(yè)環(huán)境的形成 12四、下游市場應用概況 131、航天航空及國防領域是金屬3D打印應用的重要領域 132、汽車工業(yè)是3D打印技術最早的應用領域之一 163、增材制造在其他領域的應用情況 17（1） 醫(yī)療行業(yè) 17（2） 模具行業(yè) 18（3） 消費和電子產(chǎn)品行業(yè) 18五、行業(yè)競爭分析 191、競爭格局 19（1） 國家層面 19（2） 企業(yè)層面 222、行業(yè)內的主要企業(yè) 23 德國EOS 23 德國SLMSolutions 23 美國GE增材 23 美國3DSystems 23 杭州先臨三維 24六、行業(yè)發(fā)展制約因素 241、 增材制造專用材料發(fā)展滯后 242、 關鍵核心器件依賴進口 243、 行業(yè)標準體系不健全 244、 產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模偏小、應用廣度深度有待提高 245、 協(xié)同創(chuàng)新及推進機制有待完善 25附件：行業(yè)技術發(fā)展情況 251、粉末床選區(qū)熔化技術 26（1） SLM技術應用主要廠商和設備 27（2） SLM技術的下游應用 272、定向能量沉積技術 28（1） LSF技術應用主要廠商和設備 28（2） LSF技術的下游應用 283、其他金屬3D打印技術 29（1） 電弧熔絲增材制造 29（2） 金屬粉末床噴墨粘結3D打印 29

增材制造（3D打印）行業(yè)畫像分析報告一、行業(yè)概述增材制造又稱“3D打印”，是基于三維模型數(shù)據(jù)，采用與傳統(tǒng)減材制造技術（對原材料去除、切削、組裝的加工模式）完全相反的逐層疊加材料的方式，直接制造與相應數(shù)字模型完全一致的三維物理實體模型的制造方法，將對傳統(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，集合了信息網(wǎng)絡技術、先進材料技術與數(shù)字制造技術，是先進制造業(yè)的重要組成部分。其基本原理為：以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數(shù)控成形系統(tǒng)，將三維實體變?yōu)槿舾蓚€二維平面，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將粉末、樹脂等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成形，制造出實體產(chǎn)品。增材制造將復雜的零部件結構離散為簡單的二維平面加工，解決同類型零部件難以加工難題。增材制造經(jīng)過30余年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。上游涵蓋三維掃描設備、三維軟件、增材制造原材料類及3D打印設備零部件制造等企業(yè)，中游以3D打印設備生產(chǎn)廠商為主，大多亦提供打印服務業(yè)務及原材料供應，在整個產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導地位，下游行業(yè)應用已覆蓋航天航空、汽車工業(yè)、船舶制造、能源動力、軌道交通、電子工業(yè)、模具制造、醫(yī)療健康、文化創(chuàng)意、建筑等各領域。3D打印產(chǎn)業(yè)鏈圖1、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括3D建模工具和原材料。其中，3D建模工具包括3D建模軟件、3D建模掃描儀和3D模型數(shù)據(jù)平臺。與此相對應，聚集在產(chǎn)業(yè)鏈上游的企業(yè)包括三維軟件開發(fā)商以及耗材生產(chǎn)商等。增材制造原材料主要包括金屬增材制造材料、無機非金屬增材制造材料、有機高分子增材制造材料以及生物增材制造材料等幾類。2、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈中游增材制造設備是牽動增材制造行業(yè)發(fā)展的關鍵之一。增材制造設備可分為桌面級打印機和工業(yè)級打印機。近年來隨著國外桌面級打印機相關專利保護到期，技術壁壘下降，國內桌面級打印機廠家數(shù)量急劇增長，新進企業(yè)增多，加大了國內桌面級增材制造市場的競爭程度。與桌面級打印機市場相比，工業(yè)級打印機技術壁壘高，資本投入大，一直以來發(fā)展較為緩慢，但當前工業(yè)級增材制造產(chǎn)業(yè)受到國家政策大力支持，整個市場目前已開始呈現(xiàn)快速增長形勢。3D打印的核心專利大多被設備廠商掌握，因此在整個產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導地位，這些設備生產(chǎn)廠商大多亦提供打印服務業(yè)務，近年來，3D打印行業(yè)整合加劇，通過并購3D打印軟件公司、材料公司、服務提供商等，設備生產(chǎn)企業(yè)轉變?yōu)榫C合方案提供商，加強了對產(chǎn)業(yè)鏈的整體掌控能力。3、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈下游增材制造技術的下游應用以航空航天、軍工、船舶工業(yè)、核工業(yè)、汽車工業(yè)、軌道交通及醫(yī)療為主。目前該技術在下游行業(yè)的應用方式主要分為直接制造、設計驗證和原型制造。直接制造是指根據(jù)三維模型，直接用增材制造技術生產(chǎn)最終產(chǎn)品，具有產(chǎn)品定制性強與產(chǎn)品精度硬度高的特點，是未來增材制造技術的主要發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)制造相比，采用增材制造技術進行設計驗證及原型制造，可節(jié)約時間與經(jīng)濟成本。此外，增材制造在維修領域也具有市場，使用增材制造技術不僅能簡化維修程序，還可實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的高還原度與制造材料原型匹配的功能。二、行業(yè)發(fā)展態(tài)勢1、產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，金屬增材制造展現(xiàn)強勢增長勢頭全球3D打印市場進入快速發(fā)展期經(jīng)過30多年發(fā)展，增材制造產(chǎn)業(yè)正從起步期邁入成長期，呈現(xiàn)出加速增長的態(tài)勢。根據(jù)從事增材制造行業(yè)研究的美國咨詢機構WohlersAssociates,Inc.統(tǒng)計顯示，全球增材制造產(chǎn)值（包括產(chǎn)品和服務）從2012年的22.8億美元增長到2017年的73.36億美元，五年來增長超過300%，年復合增長率高達26.20%。2017年，全球增材制造行業(yè)市場規(guī)模達到了73.36億美元，同比增長21.00%，增速較2016年提高3.6個百分點。其中增材制造相關產(chǎn)品（包括增材制造設備銷售及升級、增材制造原材料、專用軟件、激光器等）產(chǎn)值為31.33億美元，同比增長17.4%；增材制造相關服務（包括增材制造零部件打印、增材制造設備維護、技術服務及人員培訓、增材制造相關咨詢服務等）產(chǎn)值為42.02億美元，同比增長23.8%。資料來源：WohlersAssociates:WohlersReport2018預計未來十年，全球增材制造產(chǎn)業(yè)仍將處于高速增長期，發(fā)展?jié)摿薮蟆?jù)IDC預測，2016-2020年，全球增材制造產(chǎn)業(yè)的年復合增長率將保持在22.30%，至2020年全球增材制造產(chǎn)值將達289億美元。麥肯錫預測，到2025年全球增材制造產(chǎn)業(yè)可能產(chǎn)生高達2,000-5,000億美元經(jīng)濟效益。根據(jù)德勤發(fā)布的《2019科技、傳媒和電信行業(yè)預測》報告顯示，2019年大型上市公司的3D打印相關銷售額將超過27億美元，至2020年更將高達30億美元。中國是全球最具潛力的3D打印市場中國增材制造行業(yè)相對歐美國家起步較晚，在經(jīng)歷了初期產(chǎn)業(yè)鏈分離、原材料不成熟、技術標準不統(tǒng)一與不完善及成本昂貴等問題后，當前中國增材制造已日趨成熟，市場呈現(xiàn)快速增長趨勢。據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計，在2015-2017年的3年間，我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增速超過30%。2017年，我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模已超過100億元。據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對35家重點聯(lián)系企業(yè)的經(jīng)營數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2017年，聯(lián)盟重點聯(lián)系企業(yè)總產(chǎn)值達32.40億元，比2016年的23.09億元增加近10億元，同比增長40.3%，增速高于我國增材制造產(chǎn)業(yè)平均增速15個百分點，高于全球增速近20個百分點。初步預計，我國3D打印市場規(guī)模2022年將達到80億美元左右。資料來源：整理自公開資料資料來源：整理自公開資料金屬工業(yè)級3D打印產(chǎn)業(yè)是未來3D打印產(chǎn)業(yè)的龍頭工業(yè)級增材制造可廣泛運用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，隨著增材制造技術的逐漸成熟和成本的不斷降低，市場需求和發(fā)展?jié)摿^大，根據(jù)WohlersAssociates,Inc統(tǒng)計顯示，全球工業(yè)級增材制造設備（指面向工業(yè)且銷售售價在5,000美元或更高的機器）銷售量達到14,736臺，較2016年度增長12.6%。資料來源：WohlersAssociates:WohlersReport2018尤其在金屬增材制造領域，已經(jīng)展現(xiàn)強勢增長勢頭。據(jù)WohlersAssociates報告顯示，航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械等領域對金屬增材制造的需求持續(xù)保持旺盛增長趨勢，應用端呈現(xiàn)快速擴展態(tài)勢。根據(jù)德勤發(fā)布的《2019科技、傳媒和電信行業(yè)預測》報告顯示，全球3D打印市場正從塑料打印轉向金屬打印。塑料適合用于制作原型和某些最終零件，但3D打印機應以價值萬億美元的金屬零件制造市場為目標。2017至2018年間，根據(jù)調查顯示，盡管塑料仍然是最常見的物料，但金屬打印將有可能取代塑料打印，且最快于2020年或2021年占據(jù)過半3D打印市場。2、新型材料不斷問世，打印技術快速發(fā)展增材制造專用材料的品類和品質決定增材制造產(chǎn)品及服務的質量。現(xiàn)有增材制造專用材料包括金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和生物材料四大類。鎳基合金、銅基合金、鎂鋁合金等金屬材料，壓電陶瓷、硅酸鹽等無機非金屬材料，熱塑性工程塑料、碳納米管樹脂等有機高分子材料的研究均取得突破，水凝膠、可降解聚乳酸等生物材料領域的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)。目前，全球增材制造專用材料已達幾百種，Stratasys、3DSystems、EOS、惠普等行業(yè)領軍企業(yè)以及巴斯夫、杜邦等材料企業(yè)紛紛布局專用材料領域，研發(fā)生產(chǎn)出新型高分子復合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等專用材料。相關企業(yè)將納米材料、碳纖維材料等與現(xiàn)有材料體系復合，開發(fā)多功能納米復合材料、纖維增強復合材料、無機填料復合材料、金屬填料復合材料和高分子合金等復合材料，不僅賦予材料多功能性特點，而且拓寬了增材制造技術的應用領域，使復合材料成為專用材料發(fā)展趨勢之一。成形工藝創(chuàng)新領域，多射流熔融制造技術、復合增材制造技術等低成本、高效率的新型增材制造技術不斷出現(xiàn)。同時，隨著金屬3D打印零件生產(chǎn)量的增加，市場上金屬粉末材料種類偏少、專用化程度不夠、供給不足的弊端也日益顯現(xiàn)，其潛在的缺乏高品質、無缺陷的金屬粉末問題也更加突出，2017年度，金屬增材制造原材料銷售金額達到1.83億美元，較2016年增長44.6%，金屬增材制造專用材料的研發(fā)日趨活躍。資料來源：WohlersAssociates:WohlersReport2018我國已經(jīng)開發(fā)出鈦合金、高強鋼、尼龍粉末、碳纖維復合材料、玻璃微珠復合材料等近百種牌號專用材料，材料品質和性能穩(wěn)定性逐步提升，種類逐步增多，基本滿足增材制造產(chǎn)業(yè)需要，鈦合金等專用材料打破國外壟斷，實現(xiàn)在增材制造技術中的突破性應用。3、裝備銷量穩(wěn)步增長，金屬3D打印裝備需求激增全球工業(yè)級增材制造裝備銷量穩(wěn)步增長，近五年復合增長率達到13.60%，尤其是得益于金屬增材制造技術的成熟和低價金屬增材制造裝備的普及，金屬增材制造裝備銷量大幅提升。根據(jù)WohlersAssociates,Inc.統(tǒng)計，2017年度全球金屬增材制造裝備的銷售量約為1,768臺，比2016年度增長了近80%，增速較2016年提高了57.9個百分點，銷售額達7.21億美元，均價40.79萬美元，同比下降25.8%，平均售價的降低主要由于低成本金屬原材打印機的普及。此外，全球有135家公司在2017年生產(chǎn)和銷售工業(yè)增材制造裝備（售價為5,000美元或更高的機器），高于2016年的97家公司。新的增材制造裝備制造商正進入增材制造市場，并帶來如開放材料系統(tǒng)等先進的技術設備，以更快的打印速度和更低的價格，使金屬增材制造變得越來越易于被市場接受。近年來，市場在不斷探索更大成形尺寸的金屬零件增材制造方案，幾乎所有的金屬3D打印增材制造設備廠商都推出了更大成形尺寸的3D打印機；同時較小成形尺寸的3D打印設備的市場需求也日益成為人們關注的焦點，這些成形尺寸較小的設備將不只是用于研究的應用，也在小規(guī)模的定制化生產(chǎn)中扮演重要的角色。因此，未來的金屬增材制造設備必將會因其使用的場合而更加專業(yè)化。資料來源：WohlersAssociates:WohlersReport2018隨著增材制造創(chuàng)新體系的逐步完善和自主研發(fā)能力的提升，我國增材制造創(chuàng)新成果不斷出現(xiàn)，一批專用材料、工藝裝備、關鍵零部件、軟件系統(tǒng)等新產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)，供給能力不斷增強，帶動產(chǎn)業(yè)競爭能力提升。目前，我國的熔融沉積成形、光固化成形、激光選區(qū)燒結/熔化等一大批工藝裝備實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，部分增材制造工藝裝備已經(jīng)達到國際先進水平。4、下游應用水平持續(xù)提升，直接制造應用擴大近年來，增材制造技術的應用領域逐步拓寬，越來越多的企業(yè)將其作為技術轉型方向，用于突破研發(fā)瓶頸或解決設計難題，助力智能制造、綠色制造等新型制造模式。增材制造目前已被廣泛應用于醫(yī)療、航空航天、消費電子產(chǎn)品、教育等領域，并逐漸被嘗試應用于更多的領域中，與此同時，在各自領域中應用的深度不斷被拓展。尤其是在航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械等領域對金屬增材制造的需求持續(xù)保持旺盛增長趨勢，應用端呈現(xiàn)快速擴展態(tài)勢。值得一提的是，增材制造應用方式正逐步從原型設計走向直接制造。據(jù)Wohlers對全球82家服務提供商和28家系統(tǒng)制造商統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，零部件直接制造占其營業(yè)收入的比例逐年提升，近五年復合增長率為23.5%。2017年，零部件直接制造的產(chǎn)值為9.18億美元，同比增長32.4%。資料來源：WohlersAssociates:WohlersReport2018當前，我國增材制造行業(yè)應用的深度和廣度持續(xù)拓展。增材制造在航空、航天等重點制造業(yè)領域持續(xù)發(fā)力，已經(jīng)成為航空、航天等高端設備直接制造及修復再制造的重要技術手段。同時，增材制造初步成為汽車、船舶、核工業(yè)、模具等領域產(chǎn)品研發(fā)設計、快速原型制造的重要實現(xiàn)方式。在重點制造領域，增材制造技術的應用已從簡單的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向發(fā)展。同時，在造型評審、設計驗證、復雜結構零件、多材料復合零件、輕量化結構零件、定制專用工裝、表面修復、個性換裝件等方面的應用越來越多。在生物醫(yī)療領域，依據(jù)患者醫(yī)學影像數(shù)據(jù)增材制造的生物模型已成為輔助治療的手段，包括術前模擬、手術導板等應用，未來或將從“非活體”打印逐步進階到“活體”打印。同時，在文化創(chuàng)意、創(chuàng)新教育等領域，增材制造正成為個性化消費品定制、創(chuàng)新思維開發(fā)等的重要手段。5、行業(yè)整合加劇，行業(yè)巨頭加速布局增材制造產(chǎn)業(yè)近年來，以Stratasys、3DSystems、GE公司為代表的行業(yè)巨頭和用戶企業(yè)通過自主研發(fā)、持續(xù)并購等方式，加速布局增材制造產(chǎn)業(yè)。行業(yè)巨頭布局方式主要有兩種：一是單一設備制造商通過產(chǎn)業(yè)鏈整合，向系統(tǒng)解決方案提供商轉變。Stratasys和3DSystems分別通過全球并購，收購專用材料生產(chǎn)商、軟件開發(fā)商、3D掃描儀制造商、服務提供商等數(shù)十家企業(yè)，打造完整產(chǎn)業(yè)鏈。二是大型用戶企業(yè)直接布局增材制造領域，從用戶向裝備制造商或服務提供商轉變。GE通過全球并購實現(xiàn)從增材制造應用向增材制造裝備及服務供應商轉變。GE公司2010年開始布局增材制造技術，通過不斷并購實現(xiàn)從增材制造用戶方到服務提供方的轉變。2016年，GE公司成功收購瑞典Arcam公司和德國ConceptLaser公司，成為金屬增材制造領域的佼佼者，并在航空發(fā)動機領域實現(xiàn)了增材制造零部件的規(guī)模化應用。寶馬集團先后投資了Carbon和金屬增材制造公司DesktopMetal，并于2018年5月斥資1,000萬歐元打造增材制造工業(yè)園區(qū)。三、行業(yè)驅動力分析市場需求潛力巨大，工業(yè)級市場處于競爭藍海增材制造技術的進步使其應用領域大為拓展，目前已經(jīng)被廣泛應用于工業(yè)制造、生物醫(yī)療和文化創(chuàng)意等領域。隨著技術的日趨成熟、成本的下降、產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，各個領域的應用將全面深化，同時，個性化消費需求預計將構筑另一廣闊市場，市場需求潛力巨大。在工業(yè)級市場，主要是國外幾家大的工業(yè)級生產(chǎn)企業(yè)（主要通過代理商進入中國）和我國幾家技術實力強勁的企業(yè)在競爭。其中，國外由于研發(fā)早、技術成熟，品牌知名度高，占據(jù)一定的優(yōu)勢；國內則多數(shù)有高校背景或國外相關工作經(jīng)歷或技術引進，在本土應用、價格方面占據(jù)優(yōu)勢。總體來說，我國工業(yè)級增材制造市場目前還屬于競爭的藍海。尚不存在明顯的技術替代威脅增材制造是一種基于離散—堆積原理成形實體物品的新型制造方式。縱觀人類制造史，隨著生產(chǎn)工具的進步，人類制造方式經(jīng)歷了等材制造、減材制造和增材制造三個發(fā)展階段的變遷。增材制造作為一種新興技術，更多是以“入侵者”的身份搶食傳統(tǒng)制造工藝的蛋糕。以增材制造為主體，目前來看尚不存在明顯的替代品威脅。國家政策的高度支持我國高度重視增材制造產(chǎn)業(yè)。2015年，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合印發(fā)了《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015-2016年）》、《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020年）》等，通過政策引導，在社會各界共同努力下，我國增材制造關鍵技術不斷突破，裝備性能顯著提升，應用領域日益拓展，生態(tài)體系初步形成，涌現(xiàn)出一批具有一定競爭力的骨干企業(yè)，形成了若干產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，增材制造產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展。國內增材制造產(chǎn)業(yè)環(huán)境的形成國內對于增材制造的研究起步于20世紀90年代，相對歐美等發(fā)達國家起步較晚，但后發(fā)優(yōu)勢明顯，從國內相關專利數(shù)量來看，2013年以后，增材制造專利出現(xiàn)快速增長。經(jīng)過30多年發(fā)展，我國增材制造產(chǎn)業(yè)已從起步期邁入成長期，我國增材制造產(chǎn)業(yè)已初步形成了以環(huán)渤海地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)為核心，中西部地區(qū)為紐帶的產(chǎn)業(yè)空間發(fā)展格局。陜西、湖北、湖南等省份是我國增材制造技術中心和產(chǎn)業(yè)化重鎮(zhèn)，集聚了一批龍頭企業(yè)。環(huán)渤海地區(qū)增材制造產(chǎn)業(yè)形成以北京為核心，多地協(xié)同發(fā)展，各具特色的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局；長江三角洲地區(qū)具備良好經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢、區(qū)位條件和較強的工業(yè)基礎，已初步形成了包括增材制造設備研究開發(fā)、生產(chǎn)、應用服務及相關配套設備的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈；珠三角地區(qū)，增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展側重于應用服務，主要分布在廣州、深圳、珠海和東莞等地。四、下游市場應用概況根據(jù)WohlersAssociates（2018）報告顯示，2017年，增材制造在航空航天、汽車、工業(yè)機械、消費品/電子、醫(yī)療/牙科領域的應用占比合計接近80%，已經(jīng)成為航空航天等高端設備制造及修復領域的重要技術手段，逐步成為產(chǎn)品研發(fā)設計、創(chuàng)新創(chuàng)意及個性化產(chǎn)品的實現(xiàn)手段以及新藥研發(fā)、臨床診斷與治療的工具。其中，增材制造在航空航天、汽車領域的應用占比逐年提升，2017年分別為18.9%、16.0%，相較于2015年分別提升了2.3個百分點、2.2個百分點。同時，增材制造的應用范圍也在不斷向建筑、服裝、食品等領域擴展。2015-2017年全球增材制造應用領域分布資料來源：WohlersAssociates:WohlersReport20181、航天航空及國防領域是金屬3D打印應用的重要領域市場規(guī)模和增速根據(jù)WohlersAssociates,Inc統(tǒng)計顯示，2017年度，全球增材制造行業(yè)市場規(guī)模達到了73.36億美元，按照銷售規(guī)模排名，3D打印在航空航天和國防工業(yè)的應用規(guī)模分別為18.9%和5.1%，市場規(guī)模分別為13.87億美元和3.74億美元。3D打印技術在航空航天的應用規(guī)模近年來增長迅速，其市場份額從2015年的16.6%提升到2017年的18.9%。當前，航空航天零部件產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模超過1,500億美元，但3D打印應用在其中的份額尚不足1%，未來市場空間巨大。2016年6月，空客公司搭載有增材制造部件以及拓撲優(yōu)化設計的A350完成了為期兩年的測試，實驗表明增材制造在實際工業(yè)上已經(jīng)展現(xiàn)了技術可行性和未來潛力；2017年，波音公司宣布聘請挪威金屬3D打印公司NorskTitaniumAS，負責為波音787Dreamliner飛機打印鈦合金部件，以期將每架波音787Dreamliner飛機的每架制造成本節(jié)省200～300萬美元；美國GE公司應用3D打印技術生產(chǎn)的噴氣發(fā)動機LEAP-1C已獲得聯(lián)邦航空局（FAA）和歐洲航空安全協(xié)會（EASA）的批準，該發(fā)動機被譽為“革命性推進系統(tǒng)”，是由通用電氣和賽峰集團合資的CFM公司所生產(chǎn)。2017年12月，由中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司負責研制的大型客機發(fā)動機驗證機（CJ-1000AX），累計試車46次，實現(xiàn)100%設計轉速穩(wěn)定運轉，該發(fā)動機部分部件采用鉑力特3D打印技術實現(xiàn)技術突破，初步驗證了核心機各部件及相關系統(tǒng)的性能、功能和匹配性，為后續(xù)開展深入研發(fā)及試制提供了有力支撐。應用優(yōu)勢“輕量化”、“高強度”、“高性能”及“復雜零件集成化”一直是航空航天零部件制造和研發(fā)的主要目標。3D打印技術所制造出來的零件能夠很好的迎合這些要求。其應用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：縮短新型航空航天裝備及零部件的研發(fā)周期航空航天技術是國防實力的象征，世界各國之間競爭異常激烈。因此，各國都試圖以更快的速度研發(fā)出更新的武器裝備，使自己在國防領域處于不敗之地。金屬3D打印技術讓高性能金屬零部件，尤其是高性能大結構件的制造流程大為縮短，而無需研發(fā)零件制造過程中使用的模具，這將極大的縮短產(chǎn)品研發(fā)制造周期。由于航空航天設備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的復雜部件，如果運用傳統(tǒng)工藝制作勢必會存在制作周期過長，且成本過高的問題。而3D打印技術低成本快速成形的特點則能很好地彌補這一問題，3D打印工藝制造速度快，成形后的近形件僅需少量后續(xù)機加工，可以顯著縮短零部件的生產(chǎn)周期，滿足對航空航天產(chǎn)品的快速響應要求。加之該技術的高柔性、高性能靈活制造特點，以及對復雜零件的自由快速成形，金屬3D打印將為航空航天及國防裝備的制造提供強有力的技術支撐。復雜結構設計得以實現(xiàn)3D打印技術和航空航天、國防工業(yè)最契合的優(yōu)勢就在于其能夠輕松實現(xiàn)復雜結構件的制造，過去依靠傳統(tǒng)制造難以實現(xiàn)的復雜幾何結構在以靈活著稱的3D打印技術面前不再是難題，同時，3D打印工藝能夠實現(xiàn)單一零件中材料成分的實時連續(xù)變化，使零件的不同部位具有不同成分和性能，是制造異質材料（如功能梯度材料、復合材料等）的最佳工藝，這大幅提升了航空航天業(yè)的設計和創(chuàng)新能力。尤其對于工業(yè)基礎相對薄弱的國家來說，3D打印技術有助于縮小其與發(fā)達國家的差距。滿足輕量化需求，減少應力集中，增加使用壽命減重是航空航天業(yè)最關鍵的問題之一，輕量化的組件能夠顯著降低飛機重量，提升燃油經(jīng)濟性。實現(xiàn)復雜結構意味著減重的潛力可以得到最大限度的激發(fā)。粗略統(tǒng)計，飛機重量減少一磅，平均每年可以節(jié)省1.1萬加侖燃油。美國GE公司預計采用金屬直接增材制造的零件，未來可占航空發(fā)動機零部件的50%，使其研發(fā)的大型航空發(fā)動機每臺至少減重454kg。對于衛(wèi)星和運載火箭來說，輕量化的意義尤為重大。金屬3D打印技術的應用可以優(yōu)化復雜零部件的結構，在保證性能的前提下，將復雜結構經(jīng)變換重新設計成簡單結構，從而起到減輕重量的效果。而且通過優(yōu)化零件結構，能使零件的應力呈現(xiàn)出最合理化的分布，減少疲勞裂紋產(chǎn)生的危險，從而增加使用壽命。提升航空航天裝備的零部件強度和耐用性航空航天裝備的零部件由于工作環(huán)境的特殊性通常對材料的性能和成分有著嚴格甚至苛刻的要求，大量試用各種高性能的難加工材料，而金屬3D打印技術可以方便地加工高熔點、高硬度的高溫合金、鈦合金等難加工材料。金屬零件直接成形時的快速凝固特征可提高零件的機械性能和耐腐蝕性，與傳統(tǒng)制造工藝相比，成形零件可在不損失塑性的情況下使強度得到較大提高。金屬3D打印技術可以提升航空發(fā)動機關鍵零部件的多項重要特性。美國F16戰(zhàn)機上使用3D技術制造的起落架，不僅滿足使用標準，而且平均壽命是原來的2.5倍。提高材料的利用率，降低制造成本相比傳統(tǒng)制造方法，3D打印技術在材料利用率方面具有無以倫比的優(yōu)勢。航空航天制造領域大多使用價格昂貴的戰(zhàn)略材料，比如像鈦合金、鎳基高溫合金等金屬材料。3D打印加工過程的材料利用率較高，可以節(jié)省制造航空航天裝備零部件所需的昂貴原材料，顯著降低制造成本。采用傳統(tǒng)的制造方法，材料的使用率很低，而采用3D打印技術能提高材料的利用率到60%，甚至到90%以上，從而顯著降低生產(chǎn)成本。增材再制造是未來藍海市場增材再制造就是利用增材制造技術對裝備損傷零部件（包括戰(zhàn)損和正常服役中出現(xiàn)的損傷）進行再制造修復。金屬3D打印技術除用于生產(chǎn)制造之外，其在金屬高性能零件修復方面的應用價值絕不低于其制造本身。航空發(fā)動機關鍵核心部件在工作中損傷報廢嚴重、報廢量大、損傷模式復雜，成為制約發(fā)動機維修周期和成本的主要因素，如燒蝕、裂紋、異物打傷等，因此，壓氣機葉片、渦輪葉片等航空發(fā)動機關鍵核心部件的再制造技術是目前國內外前沿研究技術和應用領域之一。3D打印為再制造提供了個性化、高效率的實現(xiàn)手段，是歐美發(fā)達國家首選的航空發(fā)動機零部件再制造技術。通過利用增材制造的金屬工藝探索幾何形狀修復，維修人員可以針對性的修復損傷零部件，而無需傳統(tǒng)的主要結構修復或部件更換。該過程甚至可以在不拆卸和運輸回中央維護設施的情況下進行修理。以高性能整體渦輪葉盤零件為例，當盤上的某一葉片受損，則整個渦輪葉盤將報廢，直接經(jīng)濟損失價值在百萬之上。但是基于3D打印逐層制造的特點，維修人員只需將受損的葉片看作是一種特殊的基材，在受損部位進行激光立體成形，就可以恢復零件形狀，且性能滿足使用要求，甚至是高于基材的使用性能。由于3D打印過程中的可控性，其修復帶來的負面影響非常有限。將3D打印技術應用于高價值設備損傷零部件的再制造修復中，可以大幅節(jié)約成本，降低高價值備用件的庫存量，節(jié)省開支，對于大幅提升損傷設備零部件的快速精確保障和降低企業(yè)成本有著重要的意義。金屬3D打印在航空航天業(yè)的應用2、汽車工業(yè)是3D打印技術最早的應用領域之一市場規(guī)模和增速根據(jù)WohlersAssociates,Inc統(tǒng)計顯示，2017年度，3D打印在汽車工業(yè)的應用規(guī)模占比為16%，市場規(guī)模達到11.74億美元。汽車行業(yè)由于自身規(guī)模大、研發(fā)投入多、應用3D打印技術時間長等因素，在3D打印技術應用中占據(jù)重要位置。汽車行業(yè)巨大的市場規(guī)模為3D打印技術在汽車領域的應用提供了廣闊的市場空間。保守估計，3D打印未來即使只在每年過萬億美元的汽車研發(fā)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)中占有很小的份額，比如1%，那其每年在汽車領域的市場規(guī)模將超百億美元。隨著目前3D打印技術在汽車工業(yè)中的應用迅速增加，知名市場咨詢機構Frost&Sullivan發(fā)布了的市場調查報告預測，汽車3D打印的市場規(guī)模有望于2025年達到43億美元。福特、寶馬、蘭博基尼、大眾、通用、保時捷、本田、克萊斯勒、奔馳、奧迪等幾乎所有的整車廠都在持續(xù)探索3D打印帶來的無限可能。應用優(yōu)勢3D打印技術在汽車行業(yè)的應用貫穿汽車整個生命周期，包括研發(fā)、生產(chǎn)以及使用環(huán)節(jié)。就應用范圍來看，目前3D打印技術在汽車領域的應用主要集中于研發(fā)環(huán)節(jié)的試驗模型和功能性原型制造，在生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)相對較少。未來，3D打印技術在汽車領域仍將被廣泛應用于原型制造。隨著3D打印技術不斷發(fā)展、車企對3D打印認知度提高以及汽車行業(yè)自身發(fā)展需求，3D打印技術在汽車行業(yè)的應用將向市場空間更大的生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)擴展，在最終零部件生產(chǎn)、汽車維修、汽車改裝等方面的應用將逐漸提高。在研發(fā)設計方面利用3D打印技術，可以在數(shù)小時或數(shù)天內制作出概念模型，由于3D打印的快速成形特性，汽車廠商可以應用于汽車外形設計的研發(fā)。相較傳統(tǒng)的手工制作油泥模型，3D打印能更精確地將3D設計圖轉換成實物，而且時間更短，提高汽車設計層面的生產(chǎn)效率。目前許多廠商已經(jīng)在設計方面開始利用3D打印技術，比如寶馬、奔馳設計中心。在材料方面3D打印允許多樣的材料選擇，不同的機械性能以及精準的功能性原型制作，讓制造商在前期可以隨時修正錯誤并完善設計，使得錯誤成本最小化。在最終使用部件制造方面汽車制造商借助3D打印技術，能夠實現(xiàn)小批量定制部件和生產(chǎn)自動化，并且可以實現(xiàn)有機形狀、中空和負拉伸等復雜幾何形狀的創(chuàng)建和制造。在傳統(tǒng)汽車制造領域，汽車零部件的開發(fā)往往需要長時間的研發(fā)、測試。從研發(fā)到測試階段還需要制作零件模具，不僅時間長，而且成本高。當存在問題時，修正零件也需要同樣漫長的周期。而3D打印技術則能快速制作造型復雜的零部件，當測試出現(xiàn)問題時，修改3D文件重新打印即可再次測試。3D打印技術讓未來汽車零部件的開發(fā)成本更低，效率更高。3、增材制造在其他領域的應用情況醫(yī)療行業(yè)依照材料的發(fā)展與生物性能的差別，醫(yī)療領域3D打印分為兩類：非生物3D打印與生物3D打印。非生物3D打印是指利用非生物材料和3D打印技術來打印非生物假體，非生物材料包括塑料、樹脂、金屬、高分子復合材料等，主要應用于齒科、骨科、醫(yī)療器械、輔助器械（術前模擬）、醫(yī)用教學等醫(yī)療領域。生物3D打印是基于活性生物材料、細胞組織工程、MRI與CT技術以及3D重構技術等而進行的活體3D打印，其目標是打印活體器官。相對于生物3D打印而言，非生物3D打印的原理相對較為簡單，所需材料也相對易得，因此在醫(yī)療領域的應用已經(jīng)比較廣泛。非生物3D打印的產(chǎn)品大多不具備生物相容性，大多產(chǎn)品可歸于醫(yī)療器械的范疇，具體應用在：①個性化假體的制造，可用在骨科、齒科、整形外科等；②復雜結構以及難以加工的醫(yī)療器械制品，包括植入物與非植入物，如多孔結構的髖關節(jié)、模擬人體器官的醫(yī)用模型等。醫(yī)療行業(yè)一直是3D打印技術主流應用領域。以口腔醫(yī)學為例，據(jù)市場研究機構TransparencyMarketResearch的報告顯示，2016年全球牙科3D打印市場規(guī)模達9.03億美元，2025年將達到34.41億美元，年復合增長率達到16.5%。3D打印技術具有的靈活性高、不限數(shù)量、節(jié)約成本等特點，能夠非常好地滿足醫(yī)學領域個體化、精準化醫(yī)療的需求。特別在口腔醫(yī)療領域，3D打印對口腔材料、加工方式、醫(yī)師技能、手術形態(tài)等方方面面產(chǎn)生顛覆性影響。3D打印技術使數(shù)字化口腔醫(yī)療實現(xiàn)了從虛擬模擬到現(xiàn)實模擬的跨越，是實現(xiàn)精準醫(yī)療的重要手段。模具行業(yè)模具工業(yè)是全球最大的橫向產(chǎn)業(yè)，面向每個主要的垂直工業(yè)制造業(yè)。無數(shù)的產(chǎn)品都需要通過生產(chǎn)線上的刀具夾具來生產(chǎn)或是由模具來制造，模具制造包括模制（注射、吹塑和硅膠）或鑄模（熔模、翻砂和旋壓）兩大類。CNC加工是在制造模具時最常用的技術。雖然它能夠提供高度可靠的結果，但同時也非常昂貴和費時。所以很多模具制造企業(yè)也開始尋找更加有效的替代方式，3D打印技術就是一個很好的替代方式。傳統(tǒng)的模具冷卻水路通過交叉鉆孔行程內部網(wǎng)絡，金屬3D打印技術則突破了交叉鉆孔方式對冷卻水路設計的限制，可以依據(jù)散熱條件靠近模具表面設置隨形水路，具有平滑的角度、更大的流量以及更高的冷卻效率。3D打印模具涵蓋了多個優(yōu)點，包括：①模具生產(chǎn)周期縮短；②制造成本降低；③模具設計的改進為終端產(chǎn)品增加了更多的功能性如隨型水冷等；④優(yōu)化工具更符合人體工學和提升最低性能；⑤定制模具幫助實現(xiàn)最終產(chǎn)品的定制化，提升注塑模具的生產(chǎn)效率以及模具壽命。消費和電子產(chǎn)品行業(yè)消費品行業(yè)涵蓋范圍較廣，主要包括手機、電子產(chǎn)品、電腦、家電、工具和玩具等行業(yè)。目前3D打印在消費品行業(yè)的應用主要集中在產(chǎn)品設計和開發(fā)環(huán)節(jié)。消費品行業(yè)具有產(chǎn)品生命周期短，更新?lián)Q代快的特性，需要持續(xù)不斷的開發(fā)和投入。借助3D打印的優(yōu)勢，可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大幅削減設計成本，現(xiàn)有的3D打印技術可以實現(xiàn)各種復雜設計的模型制作，賦予設計師更多的自由，產(chǎn)品設計水平大幅提升，這對于消費品行業(yè)意義重大。另外，3D打印已經(jīng)在一定程度上解決了消費品行業(yè)產(chǎn)品定制化大規(guī)模應用的問題。隨著技術的發(fā)展，個性化需求將持續(xù)釋放。當大規(guī)模定制時代來臨，消費者購買的對象由實物轉變?yōu)閿?shù)據(jù)。消費者對品牌的重視程度減弱，能否個性化定制成為消費者的首要考慮，其次是產(chǎn)品的設計和材料。數(shù)據(jù)的傳遞將替代傳統(tǒng)供應鏈各環(huán)節(jié)之間的實物傳遞。五、行業(yè)競爭分析1、競爭格局國家層面當前，全球3D打印市場主要集中在北美、歐洲和亞太地區(qū)三個地區(qū)。這三個地區(qū)的3D設備累計裝機量占到了全球的95%，其中四成在北美（美國為主），歐洲和亞太地區(qū)各占近三成。美國、中國、日本和德國四個國家累計裝機量排名前列。全球增材制造設備裝機量分布格局資料來源：WohlersAssociates:WohlersReport2018全球增材制造產(chǎn)業(yè)已基本形成了美、歐等發(fā)達國家和地區(qū)主導，亞洲國家和地區(qū)后起追趕的發(fā)展態(tài)勢。美國率先將增材制造產(chǎn)業(yè)上升到國家戰(zhàn)略發(fā)展高度，引領技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化。歐盟及成員國注重發(fā)展金屬增材制造技術，產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術應用走在世界前列。俄羅斯憑借在激光領域的技術優(yōu)勢，積極發(fā)展激光增材制造技術研究及應用。日本全力振興增材制造產(chǎn)業(yè)，借助增材制造技術重塑制造業(yè)國際競爭力。美國美國是3D打印技術全球最為重要的推動者，率先在國家層面上建立了戰(zhàn)略規(guī)劃，強力推動本土3D打印技術的統(tǒng)一協(xié)調發(fā)展。一方面，通過政府資金投入的牽引，突破現(xiàn)有技術瓶頸；另一方面，通過商業(yè)合作、媒體宣傳、人才培養(yǎng)等多種方式，拓展3D打印技術在各領域應用和商業(yè)推廣，突破產(chǎn)業(yè)瓶頸。2009年12月，奧巴馬政府發(fā)布《振興美國制造業(yè)框架》的政策綱要，提出從七個方面推進“再工業(yè)化”，也就是美國的“再工業(yè)化，再制造化”戰(zhàn)略，或“重振美國制造業(yè)”發(fā)展戰(zhàn)略。美國政府將人工智能、3D打印、機器人作為重振美國制造業(yè)的三大支柱產(chǎn)業(yè)，3D打印是第一個得到政府扶持的產(chǎn)業(yè)。2012年3月，奧巴馬政府批準投資10億美元設立國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡（TheNationalNetworkforManufacturingInnovation，NNMI），NNMI將由15所區(qū)域性制造業(yè)創(chuàng)新研究所構成，旨在通過官產(chǎn)學合作方式，加強制造業(yè)創(chuàng)新和美國制造業(yè)的全球競爭力。其中，增材制造為列入優(yōu)先考慮的范疇。2012年8月，NNMI成立了國家增材制造創(chuàng)新學會，其中政府投資3,000萬美元，企業(yè)投資4,500萬美元，主要由聯(lián)邦政府負責管理和組建，是一個產(chǎn)學研結合的機構。通過會議、培訓、項目征集等方式推廣3D打印技術，聯(lián)盟成員有大學、研究機構、公共機構和私營公司等。2015年2月2日，該學會發(fā)布了新版的增材制造應用研究與開發(fā)項目指南。指南重點關注5個影響最顯著的技術領域，即增材制造設計、增材制造材料、增材制造工藝、增材制造價值鏈、增材制造基因組。歐洲歐盟及成員國注重發(fā)展金屬增材制造技術，產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術應用走在世界前列。歐盟1984年到1987年“第一個框架計劃（FP）”期間就為3D打印項目提供資金。隨后的框架計劃，從1988年到2013年，為3D打印提供了持續(xù)的支持。在1991-2013年，設立了88個3D打印相關項目。“地平線2020”——歐盟有史以來規(guī)模最大的研發(fā)創(chuàng)新計劃，擬在7年時間（2014-2020年）內投資近800億歐元（約合人民幣6,500億元），是歐盟有史以來規(guī)模最大的科研創(chuàng)新計劃，它將把實驗室里孵化的偉大創(chuàng)意投入市場，創(chuàng)造更多突破、發(fā)現(xiàn)和世界第一。3D打印即為其重點投資領域之一。2013年1月，歐洲開展增材制造技術研究計劃。該計劃由歐洲航天局（ESA）牽頭，英國、德國、法國、意大利等國的產(chǎn)業(yè)界、學術界和政府間組織都有參與，是目前歐洲在增材制造領域最大的研究合作機構和計劃。其目的是利用增材制造原理，快速加工無缺陷零廢料的大尺寸金屬零件。2013年，德國政府為3D打印在未來10年在科研、教育、產(chǎn)業(yè)、環(huán)保、知識產(chǎn)權等領域的工作目標做出了宏觀布局。根據(jù)德國政府2013年公布的數(shù)據(jù)，除去公共資金對高校和科研院所每年數(shù)十億歐元常規(guī)性投入以外，德國對3D打印的科研定向投入已超過2,000萬歐元。2014年1月，英國政府宣布將投資1,530萬英鎊創(chuàng)建一個國家級3D打印中心。并將制定這一英國首個國家級3D打印/增材制造中心的發(fā)展計劃。該中心于2015年正式運營，重點支持航空航天領域，同時也將支持汽車和醫(yī)療等行業(yè)。日本2014年，為重振國內制造業(yè)，復蘇日本經(jīng)濟，日本發(fā)表制造業(yè)白皮書，重點發(fā)展機器人、下一代清潔能源汽車、再生醫(yī)療以及3D打印技術。日本政府在2014年投入40億日元，由經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省組織實施“以3D打印為核心的制造革命計劃”。該計劃分為兩個主題，“新一代企業(yè)級3D打印機技術開發(fā)”主題以金屬材料3D打印機為對象，而“超精密3D成形系統(tǒng)技術開發(fā)”主題以砂模材料3D打印機為對象。中國我國增材制造技術在上世紀90年代初起步階段就得到科技部863計劃和973計劃支持，總體科研和技術非常接近世界先進水平，其中金屬高性能增材制造技術處于世界先進水平。2015年2月，工信部正式發(fā)布《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015-2016年）》。該計劃提出到2016年，初步建立較為完善的增材制造產(chǎn)業(yè)體系，整體技術水平保持與國際同步，在航空航天等直接制造領域達到國際先進水平，在國際市場上占有較大的市場份額。2017年11月國家多部門聯(lián)合發(fā)布制定了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020年）》，并于。該計劃行動目標為：到2020年，增材制造產(chǎn)業(yè)年銷售收入超過200億元，年均增速在30%以上。關鍵核心技術達到國際同步發(fā)展水平，工藝裝備基本滿足行業(yè)應用需求，生態(tài)體系建設顯著完善，在部分領域實現(xiàn)規(guī)模化應用，國際發(fā)展能力明顯提升。技術水平明顯提高，行業(yè)應用顯著深化，生態(tài)體系基本完善，全球布局初步實現(xiàn)。統(tǒng)籌利用國際國內兩種資源，形成從技術研發(fā)、生產(chǎn)制造、資本運作、市場營銷到品牌塑造等多元化、深層次的合作模式，培育2-3家以上具有較強國際競爭力的龍頭企業(yè)，打造2-3個具有國際影響力的知名品牌，推動一批技術、裝備、產(chǎn)品、標準成功走向國際市場。上述政策的出臺使我國在增材制造領域形成了一個有效的協(xié)同創(chuàng)新的技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系，顯著推動了我國增材制造的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，取得了一系列重大進展和成果。企業(yè)層面3D打印行業(yè)內部的競爭主要分為技術之間的競爭和公司之間的競爭。行業(yè)發(fā)展初期，各項技術獨立發(fā)展，市場也相對獨立，企業(yè)之間不存在競爭關系。隨著技術的發(fā)展，應用面擴大，不同技術之間開始競爭。當行業(yè)整合加劇，單一技術企業(yè)數(shù)量減少，技術間的競爭逐漸轉變?yōu)樯贁?shù)擁有多項技術的企業(yè)之間的競爭。目前3D打印行業(yè)內部的競爭主要集中在設備廠商之間，這些設備廠商同時也提供3D打印的相關服務。2017年度，從市場份額來看，Stratasys和3DSystems仍保持前兩名。其中，2017年，Stratasys的市場份額略有下降，但仍達到27.2%，連續(xù)16年保持市場占有率第一，累計裝機量達到55,785臺。3DSystems的市場份額為9.8%，市場份額位居第二，累計裝機數(shù)量為23,387臺。2017年度全球主要增材制造企業(yè)市場份額資料來源：WohlersAssociates:WohlersReport20182、行業(yè)內的主要企業(yè)德國EOS德國EOS成立于1989年，是金屬和高分子材料工業(yè)3D打印的領導者。EOS公司現(xiàn)在已經(jīng)成為全球最大的金屬增材制造設備提供商，覆蓋產(chǎn)品開發(fā)、材料、設備、工藝和咨詢服務等一整套體系。德國SLMSolutions德國SLMSolutions集團是世界領先的金屬激光增材制造設備生產(chǎn)商及服務提供商，法蘭克福上市公司。一直以來SLM專注于選擇性激光熔化（SLM）相關的高新技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，公司同時也是該技術領域的先驅之一，為客戶提供具有高自由度形態(tài)部件的設計和制造方法，適用于個性化定制及批量的部件生產(chǎn)。美國GE增材GE通過全球并購實現(xiàn)從增材制造應用向增材制造裝備及服務供應商轉變。GE公司2010年開始布局增材制造技術，通過不斷并購實現(xiàn)從增材制造用戶方到服務提供方的轉變。2016年，GE公司成功收購瑞典Arcam公司和德國ConceptLaser公司，成為金屬增材制造領域的佼佼者，并在航空發(fā)動機領域實現(xiàn)了增材制造零部件的規(guī)模化應用。美國3DSystems3DSystems成立于1986年，紐約證券交易所上市企業(yè)，全球銷售規(guī)模最大的3D打印解決方案供應商，提供“從設計到制造”全套增材制造解決方案，包括3D打印機、打印材料、打印服務和云計算按需定制部件。主要技術路線包括材料擠出、激光燒結、光固化成形及3DP等多種，可選材料包括塑料、金屬、陶瓷等多種。杭州先臨三維杭州先臨三維成立于2004年，專注3D數(shù)字化與3D打印技術研發(fā)，從3D掃描設計技術、3D打印制造技術到3D視覺檢測技術，覆蓋設計-制造-檢測的數(shù)字化制造全流程。旗下易加三維專注金屬3D打印等直接制造3D打印技術的研發(fā)。六、行業(yè)發(fā)展制約因素增材制造專用材料發(fā)展滯后原材料作為增材制造技術的上游行業(yè)，其發(fā)展與增材制造行業(yè)的發(fā)展息息相關。現(xiàn)階段，增材制造材料發(fā)展主要面臨的問題如下：現(xiàn)階段生產(chǎn)的原材料無法滿足增材制造技術對其性能和適用性的高要求；可用材料種類偏少，難以滿足增材制造的需求；材料成本較高，限制了應用領域；我國部分增材制造材料依賴進口，限制了產(chǎn)業(yè)化應用。關鍵核心器件依賴進口我國工業(yè)級增材制造裝備核心器件嚴重依賴進口的問題依然較為突出。增材制造裝備核心器件，如高光束質量激光器及光束整形系統(tǒng)、高品質電子槍及高速掃描系統(tǒng)、大功率激光掃描振鏡、動態(tài)聚焦鏡等精密光學器件、陣列式高精度噴嘴/噴頭等嚴重依賴進口，激光器市場基本被Trumpf、IPG等3-4家國外企業(yè)占有，掃描振鏡市場則主要被德國Scanlab公司占有。此外，我國絕大部分增材制造軟件市場被國外企業(yè)占據(jù)，相關軟件開發(fā)仍處于起步階段。行業(yè)標準體系不健全歐美發(fā)達國家和地區(qū)非常重視增材制造標準體系的建設，早在2009年，美國就成立了標準技術委員會，在增材制造專用術語、專用材料、測試方法、過程控制和零件設計五個方面開展了相應標準的制訂工作。2012年，美國又專門針對金屬增材制造，從材料、工藝設備、資質和認證、建模和仿真等方面制訂了相應的技術標準。目前，雖然我國已立項4項國家標準，但尚未建立起涵蓋設計、材料、工藝設備、產(chǎn)品性能、認證檢測等在內的完整的增材制造標準體系。行業(yè)標準的缺失，一定程度上制約了增材制造技術成果的累積、固化和推廣應用，未能架起技術和產(chǎn)業(yè)銜接的橋梁，減緩了產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程。產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模偏小、應用廣度深度有待提高我國增材制造產(chǎn)業(yè)雖然取得了長足進步，目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為全球產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的20%。但依舊缺少產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、技術實力強、知名度高的國際龍頭企業(yè)。在金屬增材制造領域，受困于“功能優(yōu)先”設計理念等因素的影響，如何進一步加快應用推廣仍舊還需進一步探索。創(chuàng)新應用能力還不夠強，加之工業(yè)級增材制造設備較高的成本和維護費用，中小企業(yè)望而卻步，阻礙現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的改造升級，需要進行一定時間的市場培育。協(xié)同創(chuàng)新及推進機制有待完善相較于美國及歐洲，我國增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力尚有不足。目前國內產(chǎn)學研存在嚴重脫節(jié)，很多創(chuàng)新性技術仍滯留在高校院所，很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)學研用密切結合的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化協(xié)同推進機制尚未有效形成。高等院校、科研機構和企業(yè)各自為戰(zhàn)，技術和產(chǎn)品研發(fā)重復投入，信息、資源不能實現(xiàn)共享的問題較為突出。與此同時，國內企業(yè)普遍處于單打獨斗狀態(tài)，市場用戶企業(yè)壓價與生產(chǎn)企業(yè)低價競爭現(xiàn)象十分普遍，為搶接訂單，部分企業(yè)在招投標過程中，惡意低價競爭現(xiàn)象較為突出，壓縮了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿Α８郊盒袠I(yè)技術發(fā)展情況3D打印技術從誕生至今30余年，目前處于多技術路線共存的狀態(tài)，根據(jù)國際標準化組織ISO/TC261增材制造技術委員會2015年新發(fā)布的國際標準ISO/ASTM52900:2015，將增材制造工藝原理分為粘結劑噴射（選擇性噴射沉積液態(tài)粘結劑粘結粉末等材料的增材制造工藝）、定向能量沉積（利用聚焦熱能熔化材料即熔即沉積的增材制造工藝）、材料擠出（將材料熔化后通過噴嘴或孔口擠出成形的增材制造工藝）、材料噴射（將材料以微滴的形式選擇性噴射沉積的增材制造工藝）、粉末床選區(qū)熔化（通過熱能選擇性地熔化/燒結粉末床區(qū)域的增材制造工藝）、薄材疊層（將薄層材料逐層粘結以形成實物的增材制造工藝）、立體光固化（通過光致聚合作用選擇性地固化液態(tài)光敏聚合物的增材制造工藝）七類，主流的技術都可以歸入這七類。《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015-2016年）》中，根據(jù)所用耗材和成形原理的差異，將主流的3D打印技術分為以下幾類：金屬3D打印工藝原理主要分為粉末床選區(qū)熔化和定向能量沉積兩大類別，采用這兩類工藝原理的金屬3D打印技術都可以制造達到鍛件標準的金屬零件。粉末床選區(qū)熔化技術的主要優(yōu)點是：可以打印傳統(tǒng)技術無法企及的極端復雜的結構（特別是復雜內腔結構）、制件尺寸精度高，這些優(yōu)點開辟了金屬結構件創(chuàng)新設計的無限可能性，提供了顯著減重、高效換熱、精確的密度和模量匹配等有效的新技術途徑，為航空航天復雜構件、醫(yī)療植入體和隨形冷卻模具等開啟了革命性進步的新方向，其零件力學性能超過鑄件甚至部分零部件力學性能指標達到鍛件標準，從而成為當今最廣泛應用的金屬3D打印技術，是近些年金屬3D打印產(chǎn)值超高速發(fā)展的主要支撐技術。其主要不足是打印效率稍低、難于打印大尺寸（米級）零件、需要超細球形金屬粉從而成本相對較高等。粉末床選區(qū)熔化技術非常適合航空航天小批量、定制化生產(chǎn)特點，能夠解決其輕量化設計制造、功能化設計要求，且隨著技術發(fā)展與成本控制，其未來必將能夠實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。定向能量沉積技術的主要優(yōu)點是：很大的打印尺度范圍、方便多材料打印、可以采用大功率激光器實現(xiàn)每小時公斤級的打印效率、非常適合于高性能成形與修復等；其主要不足是打印件的結構復雜性不夠高、有較大的加工余量等。由于在同傳統(tǒng)制造技術的競爭中還未形成像粉末床選區(qū)熔化技術那樣顯著的不可替代性，技術成熟度與設備自動化程度尚不如粉末床選區(qū)熔化技術高，因此推廣應用的速度尚不及粉末床選區(qū)熔化技術。但是，該技術具有粉末床選區(qū)熔化技術難以實現(xiàn)的修復功能，能夠修復航空發(fā)動機葉片等高附加值零部件，并且通過設備的集成能夠適應大型零部件的原位修復，避免拆機、裝機等停工損失。為了獲得更為廣泛的應用，這兩類主流金屬3D打印技術都在努力向兼顧高性能、高精度、高效率、低成本、更大的尺寸范圍和更廣泛的材料適用性方向發(fā)展。1、粉末床選區(qū)熔化技術粉末床選區(qū)熔化技術分為激光選區(qū)熔化（SLM）和電子束選區(qū)熔化（EBSM）兩類，其中激光選區(qū)熔化技術（SLM）是主流，有大量的設備生產(chǎn)和打印服務公司，占據(jù)了金屬增材制造絕大部分市場份額，而且近期還在持續(xù)增加。SLM（SelectiveLaserMelting）技術是采用激光依據(jù)設定參數(shù)有選擇地分層熔化燒結固體金屬粉末，在制造過程中，金屬粉末加熱到完全融化后成形。其工作原理為：先在工作平臺上鋪一層金屬粉末材料，計算機將物體的三維數(shù)據(jù)轉化為一層層截面的2D數(shù)據(jù)并傳輸給打印機，然后激光束在計算機控制下按照截面形狀對實體部分所在的粉末進行照射，選區(qū)內的金屬粉末加熱到完全融化后成形，繼而形成一層固體零件截面層。當一層燒結完成后，工作臺下降一截面層的高度，再鋪上一層粉末，進行下一層燒結；此過程逐層循環(huán)直至整個物體成形。SLM技術應用主要廠商和設備SLM技術的代表公司為德國EOS公司、美國GE增材制造、德國SLMsolutions、鉑力特等。德國EOS公司技術發(fā)展方向重點為在保證設備的運行穩(wěn)定性和成形質量的前提下，努力提高設備的生產(chǎn)效率，而并不急于發(fā)展超大打印尺寸的設備。其最大幅面SLM設備為四激光器的M400-4，打印幅面僅為400mm×400mm×400mm。EOS公司在2018年推出的M300系列SLM設備，采用四個激光器，但打印幅面僅為300mm×300mm×400mm，結合其他方面的技術改進，打印效率較原來的單激光器設備提升了近10倍。在超大幅面SLM設備方面，美國GE增材制造2017年推出的Atlas