3D打印即快速成型技術的一種,又稱增材制造 ,它是一種以數(shù)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。3D打印通常是采用數(shù)字技術材料打印機來實現(xiàn)的,常在模具制造、工業(yè)設計等領域被用于制造模型,后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,已經(jīng)有使用這種技術打印而成的零部件。
一、產(chǎn)業(yè)鏈
3D打印產(chǎn)業(yè)鏈中上游為原材料及零部件,核心硬件為主板、DLP系統(tǒng)、振鏡系統(tǒng)和激光器;中游為各技術類型的3D打印設備,主流的三大技術為FLM、SLA、SLM;下游為各應用領域,3D打印技術在珠寶、鞋類、工業(yè)設計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。
二、上游分析
1.原材料
通常用于3D打印的金屬原材料為金屬粉末,金屬材料的純凈度、顆粒度、均勻度、球化度、含氧量等指標都對最終的打印產(chǎn)品性能影響極大。而獲得高品質金屬粉末材料的技術要求和成本都很高,最終導致產(chǎn)量不足。目前得到應用的金屬粉末主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等,此外還有用于打印首飾用的金、銀等貴金屬粉末材料。
數(shù)據(jù)顯示,在我國整個3D打印市場中,鈦合金、鋁合金、不銹鋼分別占20.2%、10.0%、9.1%,合計占比39.3%,其余60.6%均為非金屬材料,包括尼龍、PLA、ABS塑料、樹脂等。
2.DLP系統(tǒng)
DLP是“Digital Light Processing”的縮寫,即為數(shù)字光處理,也就是說這種技術要先把影像信號經(jīng)過數(shù)字處理,然后再把光投影出來。DLP 3D打印有一套完整的智能一體化體系,可以自動化地進行打印,并且每一個打印環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都能被完整地保存下來,若出現(xiàn)問題,可進行追溯查找到原因。
DLP 3D打印機的工作過程是投射并聚合一整層,借助光線照射到樹脂上,整個層一次形成,這能夠顯著地提升打印速度。DLP 3D打印的打印速度更高,打印精度。DLP系統(tǒng)是基于其核心技術DMD芯片,從最初的投影儀發(fā)展到對光敏樹脂快速成型的3D打印這一領域,大大的縮短了打印時間,真正開啟了DLP 3D打印技術發(fā)展的大門。
三、中游分析
1.技術種類
目前工業(yè)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。擠出成型技術的代表為熔融沉積成型技術,其原理為將絲狀材料通過送絲部件送入熱熔噴頭,被加熱融化后,通過電腦控制將半流動的材料送到指定位置凝固,同時與周圍材料粘結,選擇性地逐層融化與覆蓋,最終形成成品。粒狀物成型技術則是通過激光、電子束、熱量、粘劑等,將粉末連接以逐層打印,最終形成成品。光聚合成型技術基于光敏材料會在特定光源下固化的特性,逐層加工物件的截面,最終得到成型產(chǎn)品。
2.市場規(guī)模
中國制造業(yè)目前處于由“中國制造“向”中國智造“過渡的轉型期,基于 3D 打印技術在制造業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)中具有降低成本、提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化質量等方面的優(yōu)勢,中國制造企業(yè)積極引進 3D 打印技術,代替或改進企業(yè)原有的生產(chǎn)方式,提高企業(yè)生產(chǎn)的智能化水平,滿足政府對于中國制造產(chǎn)品的轉型升級需求。數(shù)據(jù)顯示,2016-2020年我國3D打印市場規(guī)模由53.8億元快速增長至203億元。2021年我國3D打印市場規(guī)?蛇_251.3億元。
3.競爭格局
根據(jù)3D科學谷的市場調(diào)研,當前中國市場的主流設備品牌包括聯(lián)泰、EOS、華曙、鉑力特、3D Systems、GE、Stratasys、惠普等。數(shù)據(jù)顯示,聯(lián)泰在3D打印行業(yè)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、下游分析
1.應用領域
現(xiàn)階段,3D打印主要應用于航空航天、醫(yī)療、汽車等領域,以制造業(yè)和醫(yī)療領域應用最為廣泛。其中機械行業(yè)產(chǎn)值占比為17.5%,為3D打印行業(yè)下游的主要應用領域;消費電子產(chǎn)值占比為16.6%,排名第二;汽車下游應用產(chǎn)值占比為16.1,%排名第三,僅次于消費電子的應用需求。未來,隨著電子和汽車工業(yè)的發(fā)展,兩個領域的產(chǎn)值規(guī)模有望進一步提升。
2.工業(yè)鑄造
3D打印機以打印材料的成本計算價格的,造型復雜的產(chǎn)品成本不會增加,制造一個華麗的形狀復雜的模具并不比打印一個簡單的方塊消耗更多的時間、技能和成本。3D打印打破了原有的人工計價成本,讓模具的價格由自身產(chǎn)品質量決定。3D打印層厚都是以0.05mm的標準進行制作的,成型之后的精準度可達0.03mm。通過多射流熔融技術打印的產(chǎn)品,精準可以達到約40微米,可以直接滿足航空航天,精密儀器鑄造的標準,從而加以運用。
3.航空航天
在航空航天領域,3D 打印技術主要應用在無人飛行器的結構加工、特殊部件的加工及組裝、渦輪葉片、擋風窗體框架、旋流器等零部件的加工方面。3D 打印技術憑借其高柔性、高性能、靈活制造等特點,已成為提高航天設計和制造能力的關鍵技術,其在航空航天領域的應用范圍將伴隨技術的創(chuàng)新而不斷拓展。
4.汽車制造
在汽車制造領域,3D 打印技術主要應用在汽車設計制造的原型制造和模具開發(fā)等方面。汽車行業(yè)在安全性測試環(huán)節(jié)可以將部分非關鍵部件用 3D 打印的產(chǎn)品替代,加速產(chǎn)品概念驗證流程,有助于企業(yè)實現(xiàn)快速小批量工具的定制,降低成本并縮短產(chǎn)品上市時間。伴隨 3D 技術的創(chuàng)新升級,其在汽車制造領域的應用將逐漸深入。
5.生物醫(yī)療
在生物醫(yī)療領域,3D 打印技術的應用主要體現(xiàn)在手術規(guī)劃模型的建立、康復醫(yī)療器械的定制等方面。3D 打印技術的應用可以提升產(chǎn)品設計的自由度,實現(xiàn)復雜造型及集成的功能,從而在同一個矯形器中可以變換不同的材料厚度,達到增強特定部位的靈活性或硬度的目的。3D 打印技術在康復醫(yī)療器械定制領域的應用可以滿足部分消費者對于康復醫(yī)療器械小批量、定制化需求,如助聽器、假肢等康復醫(yī)療器械產(chǎn)品。
2016-2021年3D打印行業(yè)市場規(guī)模
本公司出品的研究報告首先介紹了中國3D打印行業(yè)市場發(fā)展環(huán)境、3D打印行業(yè)整體運行態(tài)勢等,接著分析了中國3D打印行業(yè)市場運行的現(xiàn)狀,然后介紹了3D打印行業(yè)市場競爭格局。隨后,報告對3D打印行業(yè)做了重點企業(yè)經(jīng)營狀況分析,最后分析了中國3D打印行業(yè)發(fā)展趨勢與投資預測。您若想對3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)有個系統(tǒng)的了解或者想投資中國3D打印行業(yè),本報告是您不可或缺的重要工具。
本研究報告數(shù)據(jù)主要采用國家統(tǒng)計數(shù)據(jù),海關總署,問卷調(diào)查數(shù)據(jù),商務部采集數(shù)據(jù)等3D打印。其中宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來自國家統(tǒng)計局,部分行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要來自國家統(tǒng)計局及市場調(diào)研數(shù)據(jù),企業(yè)數(shù)據(jù)主要來自于國統(tǒng)計局規(guī)模企業(yè)統(tǒng)計3D打印及證券交易所等,價格數(shù)據(jù)主要來自于各類市場監(jiān)測3D打印。