1. 3D 打印—第三次工業革命的先行者
3D 打印技術(Three Dimensional print)即三維快速成型打印技術,是一種新型增材制 造方式。區別于傳統的“減材制造技術”3D 打印通過數字化模型離散目標實體模型,再 通過材料層層堆疊方法,逐漸累積出一個目標三維實體的技術。該技術在不使用傳統復雜 的刀具或模具的情況下,使用熔融材料堆疊成具有復雜的傳統工藝難以實現的結構,相較 于傳統切削加工鑄造技術,具有節約材料、耗時短、提高設計自由度等優勢,被譽為“第 三次工業革命”的核心技術之一。 3D 打印機是 3D 打印的核心設備,在 3D 打印過程中起到實體模型獲取、3D 打印數據資 料生成、控制 3D 打印材料堆疊等作用。具體工作流程是:①通過計算機三維建模或三維 掃描技術獲取實體模型;②使用計算機分層軟件將實體模型分層產生數據資料,再將數據 文件傳輸 3D 打印機;③打印機根據指令驅動打印噴頭/激光器按照預定預設路徑進行擠出 材料/激光燒結,形成固化平面層,如此循環往復,逐漸堆疊成目標實體。
1.1. 3D 打印技術持續迭代+應用持續拓展+產業鏈環節逐步延伸至批量化
1980 -1990 年為技術孵化期:光固化成型 SLA 技術,分層實體 LOM 技術、熔融沉積 成型 FDM 技術、選區激光燒結技術(SLS)等技術的出現奠定了 3D 打印行業發展技術基 礎,后續成為 3D 打印行業主流加工工藝,代表性 3D 打印公司(3D Systems、EOS、 Stratasys)在這一階段成立。
1990-2000 年為商業化起步階段:主流技術工藝(FDM、SLS)等第一代 3D 打印設 備陸續推出,行業市場以銷售設備作為起點開始逐步建立。與此同時,3D 打印技術 仍持續推陳出新,LENS 激光凈成形技術和 SLM 技術均在此時期誕生。
2000-2012 年為商業化應用逐步滲透+桌面 3D 打印機快速流行+商業模式探索創新 階段:1)商業化應用逐步滲透+第一代 3D 打印設備基本進入升級周期;2)桌面 3D 打印機流行:2005 年創立的開源 3D 打印機項目 RepRap 帶動了桌面 3D 打印機的流 行,也誕生了優秀的桌面級 3D 打印公司如 Makerbot 和 Ultimaker 等;3)商業模式 探索創新:3D 打印交易平臺 Shapeways 成立。
2013-2015年行業先后進入短期投資過熱+投入冷靜期+兼并整合期:2012 年英國《經 濟學人》提出 3D 打印將會推動第三次工業革命,同時 3D 打印核心技術 FDM 部分原 始專利進入失效期降低了企業進入 3D 打印門檻,大量桌面級 3D 打印設備進入市場, 2013 年開始的短期投資過熱后行業開始進入投入冷靜期+兼并收購整合期。
2016 年至今為發展快車道時期:1)下游應用不斷拓寬與深入,主要包括航空航天、 醫療、汽車、食品等行業,不斷取得新突破;2)龍頭企業兼并收購+以惠普為代表的 新進入者入場競爭,市場日趨多元化;3)終端零部件加工應用逐步滲透:3D 打印逐 步由原型制造走向中小規模批量化生產制造環節。
1.2. 3D 打印技術多向開花,不同材料+技術給予成品差異化特性
3D 打印技術多向開花,材料+技術工藝決定產品性能+應用。3D 打印經過了 40 多年的發 展歷程,目前涵蓋多種材料+技術工藝類型,能夠適配不同行業及終端產品應用需求。 3D 打印材料是 3D 打印技術重要的物質基礎,主要分為金屬和非金屬兩類。3D 打印材料 的性能在很大程度上決定了成形零件的綜合性能。3D 打印發展至今,其材料種類已然高 度豐富,從材料類別來看,3D 打印材料可以分為金屬與非金屬兩大類。一般而言,使用 金屬材料的成品強度高、延展性良好、制備成本高,能夠廣泛用于航空航天、模具制造、 汽車等領域。而非金屬材料主要包括光敏樹脂、陶瓷材料等,其中工程塑料以成本低廉的 特性廣泛應用于消費端產品,光敏樹脂材料則是以成品精度高的特性而廣泛應用于精細零 件的生產。
3D 打印材料+下游應用需求差異化背景下,多種加工技術工藝路線并存,金屬打印 SLS&SLM 和非金屬打印 FDM&SLA 為主流工藝路線。目前,國內外 3D 打印領域的工藝 系統,其中應用最典型與成熟的有金屬打印的 SLS 和 SLM,非金屬打印的 FDM 和 SLA。 SLS 是目前研究較多的碳化物和氮化物的 3D 打印方法,DTM 公司和 EOS 也在 SLS 工藝領 域投入大量研究工作。SLM 工藝的出現克服了 SLS 技術制造金屬零件工藝過程復雜的問題, 不僅成本較低,而且具有較強的生產靈活性,能夠更好地適配航空航天、醫療等行業苛刻 的性能要求。FDM 則憑借成本低廉的工程塑膠+無需激光器等重要零部件,是消費級 3D 打印常用的工藝。SLA 是目前 3D 打印技術中發展和推廣最快的技術,制件精度高、表面 質量及性能較好。
1.3. VS 傳統精密加工:在復雜度、靈活性、小批量制造優勢顯著
傳統精密加工與增材制造技術將長期共存。二者均是制造業的重要組成部分,兩種技術各 有所長,能夠互補地為制造業提供精細化、自動化、高效化的加工方案。增材制造行業整 體發展時間較短,技術成熟度仍不能和傳統精密加工技術相比,在可加工材料、加工精度、 表面粗糙度、加工效率、加工批量等方面仍與傳統精密加工技術存在差距。同時由于單臺 設備價格和耗材單價售價較高,應用范圍不如傳統精密加工技術廣泛,仍處于產業化應用 的初步階段。但根據思瀚產業研究院報告,增材制造也憑借其特殊的技術原理和特點,有 著無可比擬的優勢:①縮短新產品研發周期,無需傳統工具夾具,可在單個設備上快速生 產,加速產品研發迭代;②能夠實現更為復雜的結構,通過疊層制造突破傳統加工的形狀 局限性;③實現一體化、輕量化設計,通過優化零部件的結構起到減重的效果;④減少不 完整的余料價值折損,提高材料利用率,減少用料成本;⑤基于 3D 打印快速凝固的工藝 特點,使得內部組織為細小亞結構,提高產品的力學性能。
2. 3D 打印技術發展趨勢:關注成本&速率&質量優化
在新一輪科技革命和產業變革中,傳統制造業正在經歷快速轉型,增材制造從發展初期的 原型和模具制造擴展到終端零部件生產,拓寬下游應用邊界,在復雜化、一體化、個性化 批量制造方面顯示出巨大的優勢,技術工藝、材料不斷突破與完善,行業生態日趨成熟。
2.1. 金屬 3D 打印發展勢頭略強于非金屬,未來均往更廣適用性發展
金屬 3D 打印憑借其優良的結構與性能,有望成為增材制造領域增長最快的技術。盡管當 前金屬耗材占比仍略低于應用最廣的塑料,但金屬 3D 打印憑借其更高的打印效率、更佳 的產品性能、更緊迫的工業轉型需求而處于行業擴張階段,SmarTech 預計到 2031 年,金 屬 3D 打印技術每年將生產超過 750 億美元的組件。從技術/設備端看,使用金屬材料的 3D 打印設備需求漸長,2022 年在聚合物 3D 打印設備出貨量降低的情況下仍逆勢上升,成為 設備市場增長的貢獻力量;對于這種新興技術而言,金屬 3D 打印仍面臨科學、技術上的 各種挑戰,比如金屬 3D 打印中存在不同的加工條件和復雜的熱循環、微觀結構的特征和 缺陷或將影響成品的屬性及性能、金屬 3D 打印設備對零件幾何形狀的限制、后期處理的 研究仍處于初級階段等。未來,為了能夠充分發揮金屬 3D 打印技術的作用,將在制造工 藝、設備、材料、優化設計等全領域發力,金屬增材制造技術將往高性能、高精度、高效 率、低成本、更大的加工尺寸范圍和更廣泛的材料適用性方向發展,以實現金屬 3D 打印 在更多條件下的應用。
2.2. 新技術突破,平價化+高速化帶動產業鏈環節延伸
關注點加工?面加工打印模式的切換帶動的批量化生產應用。3D 打印技術原理在 2000 年 以前基本奠定,但是整體行業應用受限于成本&速率&質量的限制沒有進入批量生產環節, 多用于原型制造、模具等小批量個性化加工環節,其中重要的限制因素在于 3D 打印技術 主要采用逐體素點加工的方式實現,點加工的方式極大程度上限制了加工速度,使得批量 化零件生產應用受限,同時點加工的生產模式使得高加工精度和高加工速度無法同時滿足。 我們認為應該重點關注點加工模式?面加工模式的切換,如 LCD 光固化方式等,看好技 術創新帶動的打印模式變化驅動的 3D 打印批量化應用。
2.3. 3D 打印 ? 4D 打印
4D 打印采用能夠響應外部環境(即電場、磁場、溫度、濕度、PH 等)變化的智能材料,或 者采用特定的打印工藝,使打印部件對外界刺激做出響應并使其幾何尺寸和內部結構發生 變化。4D 打印可以通過自身智能結構的直接制造簡化結構的復雜性降低結構的重量。 4D 打印的核心是智能材料。智能材料就是指具有感知環境(包括外環境和內環境)刺激, 對之進行分析、處理、判斷,并采取一定的措施并進行適度響應的智能特征的材料。智能 材料的主要特點是:1)具有感知功能:能夠檢測并識別刺激強度,這些刺激包括光、電、 應力、熱、化學、應變、核輻射等;2)能夠響應外界變化:具有自驅動功能且反應比較 靈敏;3)能夠按照預設定的方式選擇并且控制響應過程。
3. 產業鏈環節逐步走向批量化,應用領域逐步多元化
3.1. 技術+應用持續拓展,2030 年市場有望達到 883 億美元
2030 年市場規模全球 3D 打印市場空間有望達到 883 億美元。根據 Wholers 數據,3D 打 印自誕生 30 多年以來,該領域包括產品和服務在內的全球收入 1994-2023 年復合增長率 約為 17%。根據從事增材制造行業研究的機構 Wohlers Associates 統計顯示,全球增材制 造產值(產品和服務)從 2015 年的 51.65 億美元增長到 2023 年的 200 億美元左右, 2015-2023 年 3D 打印市場規模 CAGR 約為 18.46%。按需數字制造提供商 Protolabs 預測, 2030 年全球 3D 打印市場空間有望達到 883 億美元。就國內市場而言,增材制造業的市場 規模不斷擴大,2023 年產業規模達到 367 億元,同比增長 14.69%,前瞻產業研究院預計2024-2029 年中國 3D 打印產業規模將持續高速增長,但規模增速將有所回落,預計 2029 年中國 3D 打印設備市場規模將超 1200 億元,2024-2029 年 CAGR 約為 19.5%。
3.2. 產業鏈環節:逐步由原型制造走向小批量定制化生產
3D 打印最初主要用于原型制造,小規模定制生產應用程度逐步加深。3D 打印技術由于可 以高效的生產樣件,因此早期主要被用于原型制造,然而隨著技術的不斷進步,打印速度 越來越快、打印尺寸越來越大、成本越來越低,3D 打印技術開始走上了小規模定制生產 的道路。
3.2.1. 原型制作
原型制作是 3D 打印最早的應用,能夠極大程度上簡化傳統工藝的“設計-模具-生產”流 程,直接從設計到生產,能夠快速呈現設計構思,并及時反饋結果,大大縮短研發周期。
3.2.2. 快速模具
3D 打印快速模具制作可與注射成型、真空成型或硅膠成型等傳統制造工藝相結合,助力 改進生產流程,從而提高生產流程的靈活性、敏捷性、可擴展性和成本效益。傳統模具設 備制造流程:模具圖紙—工藝分析—加工設計-機床選擇—仿真加工—修改—機床加工。 傳統模具制造體現一定的局限性:1)傳統模具設備對技術人員的知識與技能要求較高, 人工操作工藝流程較繁瑣,且不同規格零部件設計復雜,越繁瑣的工藝流程和零部件越難 以操作;2)傳統模具設備技術功能類別單一,多個工序流程才能完成一個零部件的設計, 且改動零部件模型便會導致一系列輔助工序跟著變化,耗材甚多;3)傳統模具設備大多是減材制造技術為主,材料利用率較低。3D 打印模具具體工藝流程:模具 CAD 設計—添 加支撐—確定工藝參數—3D 打印—取件—去除支撐—機械加工及其它處理。3D 打印模具 技術中,三維數字模型在計算機輔助軟件內可轉化為實物造型,迅捷、便利且精確,可以 打印復雜的模具型腔。對操作人員的技術要求較低,節省了大量冗雜的中間制造環節,在 縮短生產周期的同時還提升了工作效率。因此將 3D 打印快速模具制作整合到開發流程中, 加快產品開發速度,實現快速迭代,并提高上市產品質量。
3.2.3. 終端部件
目前主要用于中大規模定制&小批量高端制造,后續關注有結構一體化應用需求+原材料 成本高&加工難度大+有定制化需求的終端部件中 3D 打印的應用拓展。3D 打印在成本、 速率上的限制極大程度上限制了其在終端零部件批量化生產的應用。目前 3D 打印在大規 模定制上應用已經具有一定優勢,我們認為 3D 打印后續應該重點關注:1)零部件結構復 雜度高,用傳統加工方式加工工序多或者需要多零部件組裝,3D 打印可以實現一體化應 用;2)原材料成本高+傳統加工制造難度大,3D 打印減少的原材料成本能夠覆蓋增加的 制造成本;3)定制化需求高,不同產品之間存在一定差異性。
從加工技術工藝類型看,我們重點關注 MJF 等具備面加工屬性的 3D 打印技術應用。低成 本、高效率的生產是 3D 打印應用于零部件大規模批量化生產的前提,惠普推出的 MJF 技 術通過 3D 打印材料的平鋪+熔合劑&細節劑打印&固化實現面加工,相比于傳統的 SLA 等 3D 打印技術有明顯的打印速率優勢?;萜?MJF 技術應用于汽車行業多家龍頭企業(大眾、 福特、通用、日產)的零部件生產,2021 年 9 月 14 日,惠普宣布全球的惠普 3D 打印機 已經累計經生產了 1 億個零件。目前 MJF 技術僅支持尼龍等材料的 3D 打印,后續 3D 打印材料&熔合劑&細節劑的拓展有望支持更多的零部件批量化打印生產的應用。
3.3. 下游:多下游應用程度加深,關注中小批量應用進度領先的下游應用
增材制造目前已被廣泛應用于航空航天、汽車、醫療等領域,并且不斷拓寬應用邊界。根 據 Wohlers Report 2024 報告顯示,2023 年全球 3D 打印主流應用領域前三有汽車領域 (14.4%)、消費品(14.0%)、醫療/牙科(13.7%)。
3.3.1. 消費電子:3D 打印在折疊屏鉸鏈上的應用標志著消費電子制造進入“精密增材時代”
3D 打印在消費電子的開發設計環節優勢明顯。消費電子指的是供消費者日常使用的電子 設備,近年在技術不斷創新、市場競爭激烈等因素推動下,全球消費電子產品創新層出不 窮,滲透率不斷提升,消費電子已然形成龐大的產業規模,根據 Statista 的數據,2021 年 全球消費電子市場規模約為 1.11 萬億美元,其中涉及 3D 打印應用的 17.99 億美元,滲透 率約為 0.1%,3D 打印的應用仍有一定的上升空間。目前 3D 打印在消費電子行業主要應用 集中在產品設計和開發環節,即原型制造與模具開發。在這方面,3D 打印的優勢在于: ①3D 打印為消費電子產品設計提供更大的可行性,消費電子產品追求設計創新,產品外 觀造型要求較高,使用傳統技術制作往往會限制設計空間,3D 打印則可以滿足設計師對 復雜結構和性能應用的要求,可以完成功能測試驗證及最終制造。②3D 打印使得開發環 節更為經濟高效,3D打印可以提供多種不同性能的材料,搭配不同3D打印工藝加工制作, 通過 3D 模型的快速成型技術,可以在極短的時間內呈現多樣化產品細節,產品設計和建 ??梢酝竭M行,縮短產品的開發周期,滿足消費電子行業對產品的開發需求。③3D 打印可以實現原型/功能驗證,通過生產出與成品相同材料制造出來的原型,進行產品的功能 測試。
3D 打印在深耕電子產品原型制造環節的同時,或將探及更多終端產品的設計乃至制造。 目前在終端產品環節,3D 打印仍然無法取代傳統的制造模式,這主要是由于消費電子具 有標準化、大規模生產的特點,3D 打印技術在零件制造部分尚無法滿足加工速度和經濟 性的要求。但是未來隨著 3D 打印能夠復雜產品的優勢釋放(幾何特征+多材料結合),3D 打印或能將智能感應器“植入”打印過程中,形成智能化產品,這將是 3D 打印滲透消費 電子終端產品制造的一條發展路徑。以 Optomec 的 3D 電子打印機為例,利用其專有的氣 溶膠噴射工藝,通過將這些 3D 結構直接噴印在天線、傳感器、半導體芯片、醫療設備或 工業零部件等結構上,在一臺設備上即可制造出功能性 3D 電子組件,這種直接的數字方 法優化了制造工藝,減少了生產步驟和材料用量,有望在經濟性上與傳統批量生產縮小差 距。 榮耀和 OPPO 等廠商在折疊屏鉸鏈中對 3D 打印技術的應用,推動了 3D 打印技術在消費 電子領域的發展。3D 打印鉸鏈有著許多的優點,首先是材料因素,鈦合金的強度是普通 不銹鋼的兩倍,而其密度僅為鋼的 60%,非常符合折疊屏手機對“輕量化+高強度”的需 求。其次,3D 打印能夠制造傳統工藝無法實現的異形結構,如中空翼板,這不僅優化了 鉸鏈的力學性能,還能減少零件數量,降低組裝復雜度。最后,成本下降也是一個關鍵因 素,鈦合金粉末的價格已經降至 0.3-0.4 元/g,同時生產過程中的良率得到了顯著提升, 這使得 3D 打印鈦合金鉸鏈的商業化變得更加可行。2023 年,榮耀 Magic V2 首次將鈦合 金 3D 打印鉸鏈技術引入折疊屏手機領域,通過軸蓋部件的輕量化設計,推動機身閉合厚 度降至 9.9mm,成為當時最薄折疊旗艦。2025 年,OPPO Find N5 進一步突破,采用全球 最薄 0.15mm 鈦合金 3D 打印鉸鏈,實現機身厚度僅 8.93mm 的行業新紀錄,成為可折疊 手機領域的新“最薄之王”。傳統鉸鏈制造工藝無法滿足 Find N5 對薄度與精度的嚴格要 求,而 3D 打印鈦合金技術能夠以最小單位精確構建鈦合金結構。除榮耀與 OPPO 外,多 個廠商也在加速布局鈦合金 3D 打印技術。蘋果在發布的第二代 Apple Watch Ultra 中,部 分鈦金屬機械部件采用了 3D 打印。三星和華為也正在測試鈦合金鉸鏈技術,預計將在 2025 至 2026 年間將其應用于產品。
2024 年 12 月,蘋果公司發布了招聘“模型制作者-3D 打印專家”和“模型制作者-金屬 3D 打印專家”的信息。 模型制作者-3D 打印專家:面向有一定經驗的入門級 3D 打印專家,主要負責 3D 打 印模型的準備、打印、后處理以及 3D 打印設備的日常維護和故障排除。蘋果對有 SLA (光固化立體印刷)和 SLS(選擇性激光燒結)3D 打印經驗的候選人更加青睞,并希 望應聘者有一定的 3D Sprint 和 NETfabb 編程經驗。 模型制作者-金屬 3D 打印專家:面向已經具備金屬增材 3D 打印技術的專家,核心職 責是運用激光粉末床熔融(LPBF)和金屬粘結劑噴射(MBJ)等技術,開發、優化并 擴展金屬增材制造工藝。蘋果希望候選人擁有至少 2 年的金屬增材 3D 打印經驗,并 且熟悉西門子 NX CAD、nTopology 等軟件,以進行設計優化和拓撲優化。
3.3.2. 航空航天:占比最高的下游應用
航天航空長期為 3D打印市場的重點領域,2023年全球市場份額為 13.3%。根據QYResearch 的數據,2023 年全球航空航天 3D 打印市場銷售額達到了 8.65 億美元,預計到 2030 年將 達到 24.9 億美元,年復合增長率(CAGR)為 16.6%。 航空航天領域用于 3D 打印的材料主要包括高性能金屬材料和高分子材料。高性能金屬材 料中鈦合金、鋁合金和鎳基高溫合金的應用最為廣泛,主要應用于高強度、輕量化結構部 件,通常以粉末床熔融技術和定向能量沉積技術為主進行加工,常見包括 SLM、LENS。高 分子材料主要應用于耐沖擊、耐熱、阻燃性和抗老性要求的部件,常用 SLS 進行加工。目 前,增材制造的構件以安全性和可靠性已在國內外火箭、商用飛機、軍機中有廣泛應用, 如 GE 航空打印超 10 萬個噴嘴頭以及 Norsk Titanium 為波音公司提供經過 FAA 認證的科 技零件,這些應用既包括復雜結構也涉及大尺寸零件,未來增材制造航空航天零部件也將 持續往復雜化、批量化和整體化發展,滿足空天零件對結構設計越來越精細微妙的要求。
增材制造行業在航空航天領域能較早實現落地,得益于其行業屬性的適配性。由于航空航 天領域零部件形態復雜、傳統工藝加工成本高及輕量化要求等特點, 3D 打印技術具有如 下優點:①可以優化復雜零部件的結構,起到減重效果,顯著降低飛機重量,提升燃油經 濟性;②可以融合加工高熔點、高硬度的高溫合金、鈦合金等材料,強化零件的機械性能 和耐腐蝕性,適配航空航天對材料的嚴苛要求;③可以實現復雜結構件的制造,同時通過 3D 打印工藝實現單一零件中材料成分的實時連續變化,大幅提高航空航天業的設計創新能力;④航空航天對 3D 打印價格敏感度低,功能敏感性高,能夠較好覆蓋前期投入成本; ⑤航空航天的材料都很貴,采用 3D 打印方式節省的材料成本可以覆蓋增加的制造成本。
3.3.3. 汽車:覆蓋功能性零部件與整車制造,汽車領域成為 3D 打印新藍海
汽車是 3D 打印第三大下游應用市場,主要覆蓋汽車零部件&整車制造環節。根據 Wohlers 數據顯示,2021 年的 3D 打印在汽車工業的應用市場規模占比 14.6%,為第三大市場。 目前 3D 打印汽車零部件主要應用于動力部件、汽車內飾、汽車后市場。目前已有傳統廠 商使用 3D 打印生產汽車零部件,包括車身內飾、座椅、輪圈等,未來在新能源汽車領域 將有更多涉及動力系統、電子部件等對材料、形狀有復雜要求的零部件,這給 3D 打印提 供切入的重要契機。根據 Precedence Research 的最新報告顯示,2024 年全球汽車 3D 打 印市場規模預計為33.6 億美元,將在2034 年突破256.1 億美元,復合年增長率高達22.53%。 這種迅猛增長主要歸因于對輕量化、個性化汽車零部件需求的激增,以及行業對可持續制 造技術的日益關注。 對于汽車零部件領域而言,3D 打印技術有著明顯優勢:①維修配件的靈活性:對于某汽 車部件需要及時更換,可以迅速利用 3D 打印機打印汽車零配件,有效解決尤其是進口設 備的維修問題;②滿足日益增長的個性化定制:車主可以根據需求改變組件的顏色、尺寸 和光滑度;③縮短研發和生產周期:隨著汽車零部件形狀的日益復雜化,傳統工藝的模具 制造周期長和耗費高,3D 打印可以滿足模具生產中的復雜型腔和型芯,如汽車空調外殼 的生產,同時實現成本、工期的雙重減少。
結構復雜+更新頻繁使得 3D 打印有望滲透汽車工裝市場大展身手。汽車工裝為汽車整車 生產制造環節的輔助工具,如輔助后操舵室的組裝、汽車門封條裝配夾具等。一般而言新 車型的工裝數量約為兩千件,其中 80%為復雜的大型工裝,同時跟隨車型變化進行更改, 因此主機廠和零部件供應商需要在工裝上年均耗資百億人民幣。結構復雜性+更新頻繁性+ 生產維護成本高昂性使得 3D 打印的引入變得富有競爭力,以通用汽車為例,公司購買 17 臺 Stratasys FDM 技術的打印設備以及碳纖維尼龍用于工裝的生產,依托其工藝實現保護精密電子設備、降低傳統金屬工裝的重量和制作時間、工序節約成本約 2 萬美元。
3.3.4. 醫療:個性化為 3D 打印切入醫療行業的重要契機,牙科滲透率領先
“個性化”為 3D 打印技術與醫療行業搭建了深度綁定的橋梁。2023 年,全球醫療 3D 打 印市場規模約為 32.6 億美元?;谌梭w存在個體差異而傳統制造醫療器械多為標準樣式或 尺寸的現狀,3D 打印憑借可個性化定制的特點在醫療領域內應用逐步廣泛,按照類型可 以分為醫療模具、外科/口腔植入物、人體組織器官等醫療器械。據前瞻產業研究院初步估 算,2024 年全球醫療器械產業市場規模將達到 6176 億美元,隨著未來經濟水平和精準醫 療要求的不斷提升,3D 打印技術在醫療行業的發展將擁有較大空間。 牙科 3D 打印的熱度正在飛速上升。根據 GLOBE NEWSWIRE 數據,全球牙科 3D 打印設備 市場預計將從 2024 年的 105 億美元增長至 2033 年的 501 億美元,在 2025-2033 年的預 測期內,復合年增長率為 19.0%。牙科 3D 打印的熱度正在飛速上升,這主要得益于口腔 3D 打印顛覆了臨床制取印模、翻制石膏模型等傳統操作流程,既可以通過 3D 打印設備與 CBCT 等影像設備、掃描設備、設計軟件之間無縫集成,也可以在矯正器、種植牙、可摘 義齒和牙科模型上定制化地介入制作。相比起傳統形式,3D 打印技術能夠憑借個性化定 制、快速制作以及降低成本的優勢,嵌入口腔市場的持續繁榮當中,同時該應用領域也將 推動 3D 打印探索新的專用打印材料和技藝以加快切入齒科市場,加快與數字化影像地融 合以實現齒科數字化閉環。
3.3.5. 機器人:3D 打印市場規模迅速擴大,機器人零部件制造發揮重要作用
3D 打印在機器人制造的市場規模快速上升。根據 Market Research Future 的研究,2022 年 3D 打印機器人市場規模預計為 10.6 億美元,而該市場預計將從 2023 年的 13.6 億美元 增長至 2032 年的 130 億美元。
3D 打印的優勢與機器人制造的需求相契合。①原型快速制作。工程師和研究人員能夠迅 速地將設計的機器人部件從數字模型轉化為實體物件,并立即進行性能測試。根據測試結 果,他們能夠實時調整和優化設計,這不僅大幅加快了開發流程,還顯著降低了研發成本。 ②復雜結構打印。3D 打印技術可以生產具有內部結構的部件,這些部件可以一步完成, 而無需額外成本。③輕量化設計。人形機器人的體重需要嚴格把控,若體重過重,則會加 重伺服電機的扭矩負擔,難以滿足驅動機器人行動的要求。通過 3D 打印技術制造的蜂窩 狀結構,實現了材料的輕量化。例如,可以將拓撲晶格設計和多尺度結構集成到組件中以 減輕重量,從而提高機器人的機動性并降低能耗。
3D 打印使柔性機器人成為現實。3D 打印技術以前僅限于快速固化塑料,但新研究下也可 用于慢速固化塑料。瑞士蘇黎世聯邦理工學院和一家美國初創公司的研究人員使用最新激 光掃描技術,首次成功打印出一只機械手,其中包含由不同聚合物制成的骨骼、韌帶和肌 腱。這項新技術使一次性 3D 打印具有彈性的特種塑料成為可能,為柔性機器人結構的生 產開辟了全新路徑。
3.3.6. 能源:3D 打印在能源領域有望快速“走紅”
零部件和設備的現場打印+量身定制助力能源行業將成為 3D打印下一個重點應用的行業。 2021 年 3D 打印在能源領域的市場規模占比為 7%,正在處于技術滲透的初期,根據 Proto Labs 的調查發現,83%的油氣公司正在考慮使用 3D 打印的按需制造業務支持其運營,世 界經濟論壇預估 3D 打印技術將憑借其現場作業+按需生產為油氣行業節省近 300 億美元 的成本。目前,由能源巨頭如殼牌、英國石油公司、通用等牽頭嘗試進行跨界融合,殼牌使用 3D 打印成功為墨西哥灣的 Stones 油氣鉆探站制作了浮標原型,將傳統制造的數月工 期縮短至一個月;BP 在石油開采現場使用 3D 打印技術,在現場快速交付零件;GE 可再 生能源公司在其風電場現場打印風力渦輪機塔的底部,能夠大大降低運輸成本;此外 3D 打印廠商也在積極拓展能源的垂直領域應用,如 Orthogonal 在蘇格蘭阿伯丁設立辦事處, 以便與在北海作業的油氣公司開展 3D 打印合作,幫助其減少關鍵部件破損導致的停工時 間和碳足跡;Victrex 與油氣商 Magma Global 合作打印出 Peek 管道用于數千米深海底的 石油運輸,有助于減少海底石油和天然氣系統的生產成本。
整體來看,3D 打印能夠為能源領域提供快速原型制造服務以及關鍵零件/設備的現場作業 服務,優勢在于①零件交付時間短,能夠避免長時間且成本高昂的停產,以確保能源供應 的穩定與降低運營成本,同時該行業的工廠往往位于偏遠地區,現場部署 3D 打印機能夠 有效減少供應鏈的整體碳足跡,削減運輸成本;②制造更高效、性能更高的復雜零件,3D 打印可用于制造使用傳統加工技術無法制造的復雜零件,幫助能源設備獲得更好的性能。 未來 3D 打印將在能源高效利用上發力。盡管 3D 打印技術潛力巨大,但由于能源行業特 殊性,仍面臨不少挑戰,如油氣行業所需設備或組件尺寸較大,油氣生產環境中的高壓條 件,對 3D 打印設備和現場機械零配件硬度和強度要求都比較高,對打印成品的精確度和 可靠性有較高的要求。3D 打印在能源領域的應用呈現上升發展趨勢,未來有望繼續擴大 在能源領域的應用范圍,如助力清潔高效能源的發展,目前國外有相關實驗室在進行研究, 如利用 3D 打印結構復雜性,使得發電機械設備的燃油噴嘴內能夠形成迷宮一般復雜的流 道將燃油與空氣高效混合,解放傳統工藝對結構的限制,進一步提高零件的性能以及發電 的效率。
3.3.7. 建筑:3D 打印為建筑行業帶來新的可能性
3D 打印技術的引入,將傳統建筑業帶入一個全新領域。3D 打印建筑技術最早是由美國學 者 Joseph Pegna 提出,按照預先設計的建筑模型和程序,用特制的打印“油墨”—建筑材 料—通過機器設備智能“打印”出來并逐層累加,從而達到建筑建設標準且具有實用功能 的建筑的技術。根據 Global Market Insights 的數據,全球 3D 打印建筑市場預計從 2023 年的 15 億美元增長至 2032 年的 1039 億美元,復合年增長率高達 59.6%。從建筑設計方式 來看,3D 打印可以分為裝配式打印和整體式打印。與傳統建筑工藝相比,3D 打印技術能 夠滿足復雜的多樣化建筑外形,充分釋放建筑家對外觀與室內裝飾的想象空間;同時 3D 打印能夠降低建筑垃圾對城市的環境污染,通過回收建筑廢料以及開發“油墨”研發,提 高建筑材料的利用率;最后 3D 打印具有施工周期短、施工安全、節約勞動力等明顯優勢。
未來 3D打印建筑將通過硬件+軟件結合提高普及率。目前3D打印建筑在技術上仍有欠缺, 主要體現在 3D 打印建筑的整體性和抗震性,未來仍需要通過創新結構設計和新型材料的 研發方向拓展。同時,探索由若干個小機器人打印機在三維模型中協調執行復雜、龐大建 筑的打印任務,也是未來重點發展方向之一,這對提高打印精度有著強力的推動作用。在 技術的突破上推動行業評價體系和建筑規范標準的建立,有助于 3D 打印建筑的市場化進 一步落地。
4. 3D 打印上下游產業鏈
在 3D 打印產業鏈中,上游為 3D 打印設備所需的零部件以及打印過程中所使用的原材料, 中游為各技術類型的 3D 打印設備,是競爭最為激烈的環節,下游為 3D 打印的廣泛行業運 用,其中在工業制造、航空航天、汽車、建筑、醫療健康等領域最為廣泛。
4.1. 上游:國產替代化正當時
行業上游主要包括 3D 打印原材料、核心硬件以及軟件。首先,3D 打印原材料是 3D 打印 材料技術重要的物質基礎,它的性能很大程度上決定了成形零件的綜合性能,種類可以分 為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料以及生物材料。其次,3D 打印所使用的 核心硬件包括振鏡和激光器等,目前主要由國外廠商供應,國產振鏡和激光器正在不斷完 善性能,有望實現部分進口替代。最后,3D 打印相關軟件包括 3D 打印設備工業軟件系統 以及應用軟件,一般由第三方軟件服務商供應,存在軟硬件發展匹配欠缺的問題。
4.1.1. 材料:新型材料不斷面世,金屬材料為國內大勢所趨
增材制造材料市場保持增長態勢,所需的材料多樣。在 2023 年,用于增材制造行業的原材料市場規模達到 36.47 億美元,同比增長 11.87%,2016-2023 年全球增材制造原材料市 場規模年復合增長率為 22.07%。從原材料占比的情況來看,聚合物粉材、光敏樹脂、聚合 物絲材和金屬材料為主要原材料,分別占比 37.8%、20.0%、20.5%和 19.7%。 我國 2021 年的增材制造原材料市場規模為 64.4 億元,同比增長 31.37%,2017-2021 增材 制造原材料市場年復合增長率為 24.4%。其中,鈦合金、PLA 和尼龍是我國占比最高的使用 材料,分別占比 20.2%、15.2%和 14.1%。金屬原材料市場規模同步增加,占比維持在 40%, 這主要系我國下游工業級 3D 打印對金屬增材制造的需求持續保持旺盛增長趨勢,未來金 屬材料的使用比例有望持續擴大。
3D 打印材料市場格局分散,金屬材料參與者主要為國外廠商。3D 打印材料是 3D 打印得 以實現的核心,細分類別廣泛,吸引國內外材料供應商深耕特定材料市場,除專供材料的 廠商外,不乏如 3D Systems、鉑力特等 3D 打印設備廠商也布局材料市場。形成國內外廠 商百花齊放的市場競爭格局。國際供應商包括 AP&C、德國 EOS、瑞典赫格納斯、瑞典山 特維克、索爾維 Solvay 等,國內的廠商也正奮起直追,如中航邁特、威拉里。當前國內使 用的金屬材料多為國外進口,主要供應商包括加拿大粉末制造商泰克納、美國 Praxair Surface Technologies(高溫合金金屬粉末)、EOS 等。我國仍然存在專用材料市場上金屬 粉末材料仍然處于材料種類偏少、品質較低、專用化程度不高、供給不足的弊端,與國外 水平仍存在差異,在金屬粉末質量、一致性、波動性、粒徑上仍有進步空間,導致金屬 3D 打印專用材料目前仍依賴海外進口。非金屬 3D 打印設備既包括工業級,也包括消費級/桌 面級,通常價值量低、設備及服務銷售毛利率低于金屬設備,但出貨量和公司整體營收較 高,代表企業有美國的 Stratasys、美國的 3D Systems(消費級/桌面級)、比利時的 Materialise、 中國的創想三維(消費級/桌面級)等。
打印材料作為 3D 打印成型產品質量的核心,未來持續多元化發展。目前,全球增材制造 專用材料已達幾百種,Stratasys,3D Systems,EOS,惠普等行業領軍企業以及巴斯夫、 杜邦等材料企業紛紛布局專用材料領域,研發生產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,這是由于材料是激發增材制造技術潛能的關鍵 因素,是實現增材制造設計復雜性的基石。
4.1.2. 核心零部件:激光器+振鏡成本成本占比~30%,國產替代空間大
3D 打印設備的核心硬件依賴進口。3D 打印設備中的激光器、振鏡為通用型硬件產品,具 有專屬技術與廣泛市場領域,通常為第三方專業供應商生產。 從激光器來看,3D 打印設備上所配置的激光器主要為 3D 打印過程中提供熱源。根據華曙 高科提供的公開數據推測,19/20/21 年采購的進口激光器占激光器采購總額比例分別為 82.88%、88.01%和 86.08%,這取決于設備配置的激光器個數與采購價格波動。中國的光纖 激光器市場最早是美國 IPG 和英國SPI聯合壟斷的市場,在2003 美國 IPG 公司進入中國后, 其與英國的 SPI 公司把控了國內 90%以上的光纖激光器市場。直到 2008 與 2013 年,武漢 科銳與深圳杰普特陸續推出了國產光纖激光器才打破了壟斷的局面。截至到 2023 年,銳 科激光在國內光纖激光器行業的市占率已經達到了 27%,已經實現對 IPG 光子的超越1。
振鏡為 3D 打印設備中另一核心元件,主要是用于控制激光按照規劃的路徑與工藝參數進 行掃描。19/20/21 年 3D 打印機中的振鏡成本占比約為 14.25%/13.57%/14.99%,當前我國高 端振鏡的國產率僅為 15%,市場主要由 Scanlab、Scaps 等國際廠商占領2,這主要是由于當 前國內企業在 3D 振鏡聯動加工、激光熔覆等技術方面仍與國際先進水平存在一定差距。 金橙子、八思量等國內企業正在積極突破振鏡的技術瓶頸,金橙子推出的 INVINSCAN3D 振鏡能夠在技術性能上基本達到 Scanlab 相關產品的水平,隨著后期在產品系列、市場資 源上的擴大投入,有望逐步打破海外廠商在 3D 打印設備振鏡領域的壟斷。
4.1.3. 軟件:呈現綜合發展趨勢,國內市場發展潛力大
3D 打印軟件作為必備工序,緊跟 3D 打印潮流得以發展。3D 打印相關軟件包括 3D 打印 設備工業軟件系統以及應用軟件,包括計算機輔助設計軟件(CAD),輔以計算機輔助工 程方針 CAE、計算機輔助制造處理 CAM,制造工作流程&安全軟件等(MES/ERP/PLM 等), 為成品的精細化保駕護航。根據 Smartech 的數據,全球 3D 打印軟件市場規模將從 2022 年的 12 億美元攀升至 2031 年的 62 億美元。
在行業競爭格局上,若干關鍵技術由海外廠商長期壟斷: 1) CAD:電腦輔助設計(CAD)是指運用電腦軟件制作并模擬實物設計,展現新開發商 品的外型、結構、彩色、質感等特色的過程。隨著技術的不斷發展電腦輔助設計不僅 僅適用于工業,還被廣泛運用于平面印刷出版等諸多領域。它同時涉及到軟件和專用 的硬件。全球 CAD 市場規模的 60%由四巨頭,法國達索系統公司、美國 Autodesk、德 國西門子公司和美國參數技術公司四家占領。 2) CAE:CAE 指工程設計中的計算機輔助工程,指用計算機輔助求解分析復雜工程和產 品的結構力學性能,以及優化結構性能等,把工程(生產)的各個環節有機地組織起 來,其關鍵就是將有關的信息集成,使其產生并存在于工程(產品)的整個生命周期。 而 CAE 軟件可作靜態結構分析,動態分析;研究線性、非線性問題;分析結構(固體)、 流體、電磁等。目前我國 CAE 市場仍由國外廠商占主導地位。根據 IDC 數據,Ansys、 西門子和達索系統在 2022 年中國 CAE 軟件市場排名前三,市場份額分別為 16.81%、 14.68%、7.88%,其他典型服務商包括澳汰爾、上海索辰、云道智造、中船奧藍托、英 特仿真、前沿動力、安懷信、天洑、霍萊沃、云廬科技、中望軟件等,也有不俗的市 場表現。
3D 打印軟件朝著功能集成化、一體化的方向發展。在不斷提升核心 CAD 軟件技術性能的 同時,一方面開發更多集 CAD、CAE、CAM 等輔助軟件于一體的綜合軟件,另一方面將持 續將打印準備軟件集成到 3D 打印軟件鏈的其他區域中,整合從設計到生產的工作流程中 所涉及的各種功能。
4.2. 中游:3D 打印產業的核心橋梁,設備先行,服務打開遠期增量市場
3D 打印行業中游是產業鏈的重要橋梁,以產品技術迭代響應下游反饋與傳遞上游需求。 3D 打印行業中游包括 3D 打印設備及設備技術服務,3D 設備廠商、3D 打印服務提供商是 主要參與者。作為產業鏈的核心主體,設備廠商自主研發和銷售+代理銷售 3D 打印設備, 打印服務提供商涵蓋業務較廣,其中包含快速原型制造和 3D 打印制造工廠等增材制造服 務,還有零件設計服務、流程優化服務、數字化軟件定制服務等。 3D 打印設備與服務市場是行業的重心,是行業產業鏈營收的主要來源。從市場規模上看, 全球 3D 打印設備的市場規模在 2023 年達到 76.3 億美元,同比增長 4.66%;中國 3D 打印 設備的市場規模在 2023 年為 201.85 億元,同比增長 34.43%,勢頭更為迅猛。2023 年全球 3D 打印服務的市場規模為 124 億美元,同比增長為 15.56%,2023 年我國 3D 打印服務的 市場規模為 77.07 億元,同比-12.86%,我國 3D 打印服務市場仍然具有較大發展潛力。從 應用結構來看,全球 3D 打印市場服務類占比較高,2023 年全球 3D 打印服務類市場比例 為 61.91%,國內 3D 打印設備類占比較高,2023 年中國 3D 打印設備類市場比例為 72.37%。
4.2.1. 3D 打印設備—商業化應用落地的關鍵
4.2.1.1. 主要技術路線 3D 打印設備結構示意圖
1) SLA 設備:SLA 設備使用光敏樹脂和紫外激光來構建零部件,激光束在液態樹脂表面 構建圖形并將其粘結到下面的圖層上。構建完成后打印的部件使用溶液進行清洗以去 除殘留濕樹脂,然后將其放在 UV 干燥爐中完成固化流程。
非金屬光固化反應技術迭代路徑:SLA?DLP?LCD: ①SLA:采用激光固化樹脂,對于打印尺寸限制很少,但是打印速度、精度和細節, 不如 DLP 和 LCD 好,通常適合尺寸比較大、大規模生產的場景,核心零部件為激光光 源和振鏡; ②DLP:利用 UV 投影器將產品截面圖形投影到液體光敏樹脂表面,使被照射的樹脂逐 層感光固化,相比于 SLA 采用點曝光的方式,DLP 采用面曝光的方式,可以提高打印 速度,同時在精度和表面質量上也會優于 SLA,DLP 方式核心零部件是 DMD(被美國 TI 德州儀器壟斷); ③LCD:使用 LCD 液晶的偏轉產生圖像,精度和表面質量優于 DLP,但是受制于功率 打印速度較慢。
2) SLS 設備:SLS 采用逐層構建構造零件的方式,通過激光束融合掃描固定的形狀。具體 工作流程是:1)打?。簩?3D 打印材料平鋪在成一個薄層,將粉末預熱,激光掃描 3D 模型的一個橫截面,將粉末加熱到材料的熔點從而使得粉末顆粒機械得以融合在一起, 完成一層的掃描后將平臺下降一層的高度(50~200um)繼續重復橫截面的掃描直至 零件的完成;2)冷卻:3D 打印完成后,零件需要在打印機內部稍微冷卻然后在打印 機外部冷卻從而確保零件有最佳的機械性能并且避免變形;3)后處理:去除零件分離 清除多余的粉末。
3) FDM 設備:FDM 設備是將熔化的絲材逐層沉積在構建平臺上制備 3D 零件。具體工作 流程是將一卷熱塑性長絲材料裝入打印機,一旦噴嘴達到設定溫度打印機就會通過擠 出頭和噴嘴將細絲送入,擠壓頭連接到一個三軸系統(允許 XYZ 三個方向移動),打 印機將熔化的材料擠成細絲沿著設計確定的路線逐層沉積,一旦沉積材料會冷卻固化, 當打印機完成一層時,構建平臺下降繼續循環進行新一層的打印直至整個零件的完成。
4) MJF 設備:HP MJF 3D 打印機采用逐層構造零件的方式。打印機有兩個垂直方向的 打印頭,一個用于涂覆 3D 打印材料,一個用于印刷功能劑并且熔合打印區域。具體 工作流程是 1)在工作區域涂覆上 3D 打印材料薄層;2)施加能量控制 3D 打印材料 薄層的溫度;3)選擇性地打印熔合劑,將顆粒融合在一起;4)選擇性地打印細節劑, 從而調節邊緣細節處的融合作用;5)對 3D 打印材料薄層施加能量將選擇的區域進行 融合?;萜照故玖?3 分鐘以內不同原理制作齒輪的時間,相同時間內生產的齒輪個數 分別為:FDM(30 個)、激光燒結(70 個)、MJF(1000 個),相比于激光燒結技 術(SLS)和 FDM 技術,惠普的 MJF 技術在打印速度方面優勢明顯。
4.2.1.2. 3D 打印設備市場情況
按照用途劃分,3D 打印設備可以分為工業級 3D 打印和消費級 3D 打印設備(桌面 3D 打 印機器)。
1) 工業級 3D 打印設備
① 量:根據 wohlers 2024 年報告,2023 年全球共出售了 25642 臺工業級 3D 打印設備/ 系統,同比 22 年減少 12.90%,1990-2023 年銷量復合增速為 17.83%,整體呈現相對 快速增長。
② 價:根據 wohlers 2022 年報告,2021 年全球工業級 3D 打印設備/系統均價為 93404 美元,與 20 年基本持平。從歷史價格趨勢來看,工業級 3D 打印設備價格經歷先下降 后上升的趨勢。2001-2010 年價格呈現下滑趨勢,2010 年之后平均售價開始反彈,主 要是由于用于高端制造的金屬 3D 打印設備占比提升(工業級金屬打印設備售價明顯 高于非金屬 3D 打?。?售價低的工業級 3D 打印設備被消費級 3D 打印設備替代。
③ 競爭格局:全球 3D 打印機設備競爭激烈,老牌廠商 Stratasys、3D Systems 等巨頭憑 借早期的專利優勢和技術積累,擁有較高的市場份額和客戶認知度,同時仍有不少新 進入者在迅速崛起。國內設備廠商逐步從代理走向自產,通過技術提升與客戶積累, 聯泰科技、華曙高科、鉑力特等國產廠商在國內市場份額相對靠前。
2) 桌面 3D 打印機:受益于起源于英國巴斯大學的 Reprap3D 行動,硬件軟件開源屬性 帶動了桌面 3D 打印機(消費級 3D 打印機)的流行。根據 KBV Research 數據,2022 年全球消費級 3D 打印機市場規模達到 25.03 億美元,到 2028 年預計達 71 億美元, 年復合增長率 19.2%。
國內 3D 打印裝備等進出口情況
2024 年我國 3D 打印進出口總值達 98.24 億元,創下年度歷史新高,同比增長 30.31%,繼 續保持強勁的市場競爭力。其中,出口總值為 93.71 億元,增長了 35.40%;進口總值為 4.53 億元,下降 26.70%。海關數據顯示,2024 年中國 3D 打印設備的出口總金額為 81.63 億元, 同比增長 32.75%;總出口數量達到 377.77 萬臺,同比增長 7.88%。同時,設備進口總金額 為 2.88 億元,同比下降 37.80%;進口設備總數量為 4600 臺,同比下降 28.76%。此外,3D 打印零件的出口總額為 12.08 億元,同比增長 56.48%;進口總額為 1.65 億元,同比增長 6.45%。
從進出口產品結構來看: 出口產品結構:2024 年,“使用塑料或橡膠材料的增材制造設備”的出口金額最大, 達到 76.03 億元,占總出口額的 81.13%。出口第二多的設備是“使用金屬材料的增材 制造設備”,其總出口額為 3.71 億元;出口數量為 6449 臺,低于 2023 年的 9648 臺。 這一趨勢也與 CONTEXT 的報告相吻合,顯示工業級 3D 打印機在 2024 年處于低迷狀 態。 進口產品結構:2024 年“用塑料或橡膠材料的增材制造設備”進口金額為 1.67 億元, 占總進口額的 36.87%,進口機器數量為 4425 臺。而“用金屬材料的增材制造設備”的進口總額為 0.72 億元,進口機器數量為 36 臺。
4.2.2. 服務:應用多元潛力較大,長期增量空間有望打開
3D 打印服務長期以來是行業增長的主要驅動力。目前全球主要 3D 打印服務可以根據業務 內容分為:原型設計服務提供商、3D 打印批量生產廠商、3D 打印硬件服務商、3D 打印服 務網絡提供商等。從市場格局來看,全球 3D 打印服務市場較為成熟與多元,2023 年獨立 提供 3D 打印服務的提供商收入占比為 73.4%(即不包括綜合服務商,綜合服務商為包含 2 個以上業務的廠商)。從競爭格局來看,2021 年全球 3D 打印服務收入前三的企業分別是 美國的 Stratasys、比利時的 Materialise、美國的 Quickparts 等,其中 Stratasys 的服務收入 達到 1.89 億美元。
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