3D打印作為一種先進制造技術，已在制造和消費領域得到廣泛的探索應用，國內3D打印概念的上市公司就有50多家。同時，因其成本高昂、打印速度慢、操作難度大等問題，3D打印技術仍未實現大規模應用。當前我國3D打印行業滲透率不到0.1%，仍處于產業化早期，未來潛在發展空間巨大，有望快速成長為千億級產業。
一、3D打印產業的構成和分類
3D打印也稱增材制造，是相對于減材制造與等材制造而言的，它是一種以數字模型文件為基礎，“自下而上”通過材料累加制造出實體物品的制造方法。它是一種數字化制造技術，融合了計算機輔助設計、材料加工與成形技術，十分符合未來個性化定制和綠色經濟的發展模式。
1、3D打印產業分類
從累積技術看，主要分為擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式，這些技術根據材料的不同又可以細分為不同的技術，比如燒結技術，有針對合金的直接金屬激光燒結，針對熱塑性粉末的選擇性熱燒結，針對熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末的選擇性激光燒結。目前非金屬打印應用領域更為廣泛，在全球市場占據主導地位。
從產品用途看，可以分為桌面級產品和專業級產品，或是分為消費級產品和工業級產品，消費級產品主要應用于教育、創客、簡單模型制作等場景，工業級產品主要應用于航空航天、汽車制造、醫療等生產領域。兩者在打印精度、速度、尺寸、可靠性等方面相差巨大，產品的零部件構成也有很大差別，工業級產品在數字控制方面和數控機床差不多。
2、3D打印產業鏈構成
3D打印不同于一般的制造業產業鏈，其產業鏈主要由數據層、制造層和應用層構成。數據層包括掃描儀器和軟件開發，軟件開發又分為逆向分析、三維建模、切片、控制等軟件，它們負責生成數字模型文件，并控制整個3D打印制造過程。
制造層包括3D打印材料和設備，材料分為金屬、有機高分子、無機非金屬和生物材料；設備根據不同的累積技術形成不同的3D打印設備，構成3D打印設備的基礎配件包括控制電路板、電機、芯片、打印噴頭、金屬架、外殼等。
應用層涉及航空航天、軍工、汽車、生物醫藥、消費電子、食品加工、建筑設計、文化教育等多個行業。
二、3D打印產業的發展特征
3D打印產業保持高速增長，美國占有絕對優勢，中國市場保有量增長明顯。3D打印服務引領產業發展，塑料和金屬材料快速增長，工業應用不斷拓展。
1、產業前景
3D打印作為新興的制造技術，當前還處于早期成長階段。根據專業機構沃勒斯的統計數據，近年來，全球3D打印產業保持20%以上的快速增長勢頭，2020年受疫情影響增速有所下降，同比2019年增長7.5%，3D打印產業產值達到127.58億美元。
從國內市場看，中國3D打印市場規模從2017年的96億元增長至2020年208億元，平均增速達到28.2%。在2019年全球3D打印設備市場保有量格局中，美國占有率高達40.40%，德國占有率為22.50%，中國位列第三位，市場保有量占有率由2014年的9.2%升至2019年的18.60%，在全球3D打印市場開始嶄露頭角。
2、市場結構
全球和中國在3D打印設備、材料和服務的比例分布差不多，3D打印設備占據最大市場份額，3D打印服務排在第二位，大約占30%左右的市場份額。隨著3D打印設備保有量的不斷增加，3D打印服務市場的增長最快，在產業構成中的占比不斷增加，有望成為引領3D打印產業發展的主要動力。預計到2022年中國3D打印設備、材料和服務市場分別為153.67億元、73.53億元和121.26億元。
從打印材料細分看，光敏聚合物、塑料粉末、絲材和金屬四種材料市場占比較大，前兩者的市場占比都是30%。從市場增長看，2020年塑料材料和金屬材料的收入，相比2019年分別增長16.7%、15.2%，是增長最快的兩種材料。以PLA、ABS以及尼龍材料為主的塑料材料，已開啟3D打印熱潮；以鋁合金、鈦合金為主的金屬材料，已實現技術創新突破。
3、應用領域
從產品大類看，工業級產品市場遠大于消費級產品。工業級3D打印機主要被應用于快速原型制造和直接產品制造兩大方面，隨著工業級3D打印機的應用場景不斷擴寬，其在產業領域所發揮的作用日益凸顯，占3D打印銷售收入的比例遠大于消費級產品。
從工業級產品應用看，汽車、航空航天等行業領域市場占比較大。隨著產業的快速發展，3D打印已經成為汽車、消費電子、航空航天、醫療等高端制造領域的重要技術手段，并逐步向科教、能源、建筑等領域擴展，成為產品研發設計、創新創意及個性化產品的實現手段。
三、3D打印產業的企業格局
全球3D打印產業市場高度壟斷，我國整體仍處于發展探索階段，創業企業活躍，但大多企業處于微利或虧損狀態。
1、全球企業格局
從工業級3D打印設備看，全球市場呈現高度壟斷，2020年全球有228家制造商生產和銷售工業3D打印系統，其中中國有25家企業，排名第三位。全球共有37家公司的工業3D打印系統銷量超過了100套，美國Stratasys和3DSystems兩家公司的出貨量占比較大。中國消費級3D打印機占據全球70%以上的市場份額。
2、中國企業格局
我國3D打印產業大多數企業體量較小。根據南極熊3D打印網初步統計顯示，2020年3D打印相關業務收入過億的中國企業有29家，其中工業級的有16家，消費級的12家。根據收入規模的大小，我國3D打印企業可以分為三個梯隊，第一梯隊為營業收入超過2億元的企業，主要有創想三維、鉑力特、先臨三維、共享集團等；第二梯隊為營業收入在1-2億元之間的企業，主要有峰華卓立、光華偉業、愛康醫療等；剩下還有大量收入少于1億元的中小企業，屬于第三梯隊。
3、企業產業鏈分布
我國3D打印企業分布在產業鏈各個環節，在產業發展上有綜合性企業也有環節聚焦的企業。綜合性企業的代表企業有鉑力特、聯泰科技、創想三維等；3D打印材料領域的代表企業有中航邁特、有研粉材等；3D打印設備領域的代表企業有泰爾時代、中科煜宸等；3D打印服務領域的代表企業有飛爾康、邁普醫學等。
鏈接：3D打印企業
先臨三維成立于2004年，專注于高精度3D數字化產品的研發、制造和應用，主要產品為手持3D掃描儀、高精度3D視覺檢測系統、光固化3D打印機和三維軟件，涉足齒科醫療、汽車、航空航天、模具、能源等行業應用。在口腔醫療領域，公司提供從3D掃描、設計、打印到檢測的數字化解決方案。公司總部設于杭州，在成都、天津、德國斯圖加特、美國舊金山等地設有子公司。
聯泰科技成立于2000年，主要發展光固化3D打印技術，主要產品有3D打印機、樹脂材料和SLA技術，其技術廣泛應用于航空航天、電子電器、口腔醫療、文化創意、教育、鞋業、建筑等行業。聯泰科技總部位于上海，在東莞、德國設有分公司，在天津、泉州、俄羅斯、越南等地設有辦事處。聯泰科技2021年營業收入突破4.35億，約80%的客戶都是服務機構，其最大的一個客戶科恒是一家3D打印服務提供商，已經運營有500臺聯泰科技的立體光固化打印機。
四、3D打印產業的園區案例
我國3D打印產業布局主要受當地制造業基礎、應用市場、創新人才和原材料供應等因素影響，初步形成長三角、珠三角、環渤海、中西部四個各具特色的產業集聚區，相應地規劃建設了一大批3D打印產業園區。
1、安徽春谷3D打印小鎮
小鎮位于安徽省繁昌經濟開發區內，規劃面積3.07平方公里，核心區面積0.8平方公里，小鎮自然環境宜人，生態資源豐富，已建成研發中心、孵化中心、鄰里中心以及配套的廠房和相關設施。
在產業發展方面，園區以3D打印智能制造產業為核心，重點發展整機設備、專用材料、數據軟件、應用服務等領域，目前已簽約落戶3D打印企業60余家，形成了3D打印機設備、打印材料、軟件數據和應用服務的全產業鏈。
在發展舉措上，春谷3D打印小鎮積極創新，構建了一系列助推園區發展的平臺。一是組建企業化運作的3D打印智能裝備產業技術研究院，作為公共技術研發平臺，推進科技研發和成果產業化；二是與中科大、哈工大、中科院上海光機所、西安交大等科研院所合作建立聯合實驗室、聯合研發中心和應用示范中心等一批創新型研發平臺；三是設立規模1億元的國元種子投資基金等戰新產業扶持基金，為小微企業提供資金支持；四是成立省增材制造協會和省增材制造標準化技術委員會。
2、渭南3D打印產業培育基地
園區始建于2013年6月，規劃占地面積460畝，設置綜合服務區、研發孵化區、產業加速區、倉儲物流區4個功能區，已建成3D打印科技企業孵化器2.3萬平方米、標準廠房10萬平方米、配套設施2.5萬平方米。
在產業發展上，園區實施“3D打印+航空、3D打印+汽車、3D打印+醫療、3D打印+鑄造、3D打印+教育”等“3D打印+”的產業化發展模式，借助3D打印技術優勢，改造提升傳統產業，引進孵化各種類型中小科技企業。園區累計孵化企業數量超過110家，產業化工作處在國內第一梯隊，代表企業有領智三維、陜西智拓、中海華茂、華誠領航、益信偉創等。
在產業孵化培育方面，園區的做法也是可圈可點，主要的舉措包括以下幾方面：一是聯合高校院所和知名企業，建立了陜西增材制造研究院等4個協同研究機構；二是建成快速制造國家工程研究中心、3D打印創新創意設計體驗中心、3D打印服務中心、高速機械加工中心、快速模具中心、快速鑄造中心、成果轉化和孵化中心、教育培訓中心等公共服務平臺；三是發起設立國內第一支3D打印創投基金，積極導入產業投資、風險投資和擔保機構，支持產業化發展。
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