西部證券：2021年3D列印行業深度研究報告（附下載）

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一、3D列印——製造技術革命性創新

1、3D列印技術改變傳統制造生產模式

增材製造(Additive Manufacturing，簡稱 AM) 俗稱 3D 列印技術，有別於傳統減材製造，是一種快速成型技術，通過對模型數字化立體掃描、分層處理，藉助於類似印表機的數字化製造裝置，利用材料不斷疊加形成所需的實體模型。目前已經廣泛應用到航空航天、醫療器械、建築、汽車、能源、珠寶設計等領域，美國《時代》週刊將增材製造列為“美國十大增長最快的工業”，英國《經濟學人》雜誌則認為它將“與其他數字化生產模式一起推動實現第三次工業革命”，改變未來生產與生活模式，改變製造商品的方式，並改變世界的經濟格局，進而改變人類的生活。

與傳統制造技術(減材製造)相比，3D 列印不需要事先製造模具，不必在製造過程中去除大量的材料，也不必通過複雜的鍛造工藝就可以得到最終產品，具有“去模具、減廢料、降庫存”的特點。在生產上可以優化結構、節約材料和節省能源，極大地提升了製造效率。該技術適用於新產品開發、快速單件及小批量零件製造、複雜形狀零件的製造、模具的設計與製造等，同時也適用於難加工材料的製造、外形設計檢查、裝配檢驗和快速反求工程。 3D 列印另一個顯著的優點是，區別於傳統加工技術理念“製造引導設計”，其可以實現“設計引導製造”，完全實現創意驅動，製造出符合特定消費者需求的產品。

2、3D列印技術:基礎技術日趨成熟、新技術不斷湧現

3D 列印技術最初由 Charles Hull 在 1986 年在被稱為立體光固化(SLA)過程中開發出來，隨後又發展出選擇性鐳射燒結(SLS)、選擇性鐳射熔化(SLM)、微噴射粘結技術(3DP) 等技術。進入 21 世紀以來，3D 列印技術有了新的突破與發展，在大類技術的細分下催生出許多滿足特定行業需求的小類技術。如 SLA 技術:數字光處理(DLP)、多頭噴射技術 (PloyJet)，SLM 技術:直接金屬鐳射燒結(DMLS)。

3、3D列印材料:金屬材料、複合材料成為未來發展趨勢

3D 列印材料是 3D 列印技術發展的重要物質基礎，材料是 3D 列印發展的重要制約因素。根據 Wohlers Associates Inc 釋出的 2019 年 3D 列印下游應用行業統計顯示，汽車工業佔比最大，為 16.4%;消費電子以及航空航天以 15.4%和 14.7%佔據第二、第三位。根據下游領域製件品的特性，金屬、複合材料需求空間大，有望成為 3D 列印材料的“引爆點”。

一般 3D 列印所用的原材料都是專門針對 3D 列印裝置和工藝而研發的，與普通的金屬材料、塑料、石膏、樹脂等有所區別，其形態一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。可從材料屬性的角度出發對增材製造技術進行歸類:如立體光固化(SLA)採用液態光敏樹脂材料;分層實體制造法(LOM)需要紙、塑料膜等片狀材料，而選擇性鐳射燒結(SLS) 和選擇性鐳射熔化(SLM)則以金屬、陶瓷粉末材料為主。

二、3D列印有望從匯入期進入快速成長期

1、全球3D列印年均增幅20%，預計2026年規模突破370億美元

自 20 世紀 80 年代起，3D 列印有了初步發展。而 3D 列印技術真正開始產業化發生在 20 世紀 90 年代。根據 3D Hubs《2020 年 3D 列印產業年度報告》顯示，自 2013 年至 2020 年，全球 3D 列印產值增長近 4.2 倍，到 2020 年達到 126 億美元。預計 2020-2026 年間將保持 20%的年均複合增幅，到 2026 年有望達到 372 億美元。

根據 2020 年 3 月賽迪顧問 (CCID)釋出的《2019 年全球及中國 3D 列印行業資料》，2016 年-2019 年間，我國的 3D 列印產值增長一倍，2019 年產業規模為 157.5 億元，較 2018 年增加 31.1%。預計到 2020 年，將以 32.06%的增速，實現 208 億元的產業規模。美國國際資料集團(IDG)也預測，中國 3D 列印市場規模在近五年內將以高於全球 3D 產業的速度增長，有望保持 30%以上的年均增長率，到 2020 年突破 220 億元。

結合國家層面政策指導以及國內近 6 年 3D 列印產業發展態勢，前瞻產業研究院預測，到 2025 年，我國 3D 列印市場規模將超過 630 億元，2021-2025 年複合年均增速 20%以上。

從產業細分結構來看，根據賽迪顧問(CCID)公佈的資料顯示，我國的 3D 列印裝置市場規模最大，2020 年產值達到 92.54 億元，這主要是因為裝置單價高、部分依賴進口導致。由於許多工業零部件存在唯一適配性，許多公司為客戶提供定製化服務，目前規模第二大的是 3D 列印服務市場，2020 年的產值為 64.46 億元。由於我國對 3D 列印材料研發水平較為侷限，加上 3D 列印材料整體單價相對較低，因此目前規模最小、增速最慢。在 2020 總產值為 50.59 億元。

2019 年，我國 3D 列印材料產業規模達 40.94 億元，從市場細分情況來看，金屬材料產業規模為 15.56 億元，非金屬材料產業規模 25.38 億元，分別佔 38.01%與 61.99%。非金屬材料主要為塑料、陶瓷、光敏樹脂等，廣泛應用於消費品、醫療教育等行業。而目前，我國工業級應用的金屬粉末(鈦、不鏽鋼等)研發較少，相關的 3D 列印技術(SLS、SLM 等)對金屬粉末的形狀、大小要求較為嚴格，金屬 3D 列印製作技術與裝置還較為缺乏。

從我國 3D 列印下游市場細分情況來看，主要集中在民用消費、工業設計、航天軍工三大板塊。根據賽迪顧問(CCID)公佈的資料顯示，在 2019 年，中國 3D 列印應用服務產業結構中，工業領域應用服務產業規模達 29.23 億元，佔比達 64%，消費領域產業規模 16.44億元，佔比 36%。

2、行業由匯入期步入成長期，迎來快速增長階段

綜合 3D 列印技術、產值等分析情況來看，根據波特的行業生命週期理論，我們推測目前 3D 列印處在成長初期。從產值角度看，目前行業增長率超過 20%，在中國年均增長率甚至超過 25%，根據相關機構預測，未來五年內還將加快增長速度。從技術的角度來看， 3D 列印經歷過產品新、質量差，專攻研發與技術改進的“負盈利”匯入期，目前部分技術較為成熟、銷量開始攀升、市場份額不斷擴大、競爭者不斷湧入，符合成長期的特徵。在未來還將有一段較長的成長期，最終過渡到成熟期，達到最高的產值和利潤總量。

三、航空航天、汽車、醫療有望成為3D列印應用藍海

1、核心專利到期釋放新機會，新一輪專利搶佔開啟

1985 年 3D 列印之父 Hull 提交了名為“UVP INC”的專利申請(US4575330B1)，這也是大眾熟知的立體光固化成型技術。1987 年，Scott Crump 發明了熔融沉積成型(FDM) 技術並申請了相關專利。從 3D 列印專利申請趨勢來看，早期的年專利申請量較為穩定，在 1985-2011 年間，年均申請量僅為 2000 件，年均複合增速 3.6%。2012 年後，隨著各大高校院所積極參與研究、3D 列印公司深入佈局核心專利，3D 列印專利申請量迎來了爆發小高潮。

2、資源併購整合加劇、新模式出現

在中國，資本主要流向金屬 3D 列印技術，對微米級電板 3D 列印、生物醫療 3D 列印的投資也比較多。在國外，化工材料巨頭加大對 3D 列印複合材料的投資;此外還有一些創新性的 3D 列印技術得到種子輪、A 輪資本支援;針對 3D 列印的生產管理、後處理等產業配套方向，逐漸成長出優質創業公司。

總體來說，3D 列印相關企業融資案例主要發生在美國、德國、英國、以色列等 3D 列印技術較為成熟的國家;3D 列印公司的技術，更注重生產製造的質量和效率的提升，劍指批量化生產;金屬 3D 列印相關企業融資案例不多，但發生融資的一般金額都很大，產業已逐步發展成熟，市場格局初具形態。

2016 年，GE Additive 收購瑞典 Arcam 公司和德國 Concept Laser 公司。2017 年，3D Systems 收購了牙科材料公司 Vertex-Global Holding 公司。2019 年，蔡司收購了德國 GOM 公司。資源的整合有利於 3D 列印企業市場佈局，為客戶提供“一站式”服務。

3、航空航天、汽車、醫療器械有望成為3D列印應用藍海

起初，3D 列印問世時設計的桌面級印表機主要服務於消費領域，規模較小，增速較慢。

近年來，3D 列印技術已經成為航空航天等高階裝置製造及修復領域的重要技術手段，並逐步向建築、服裝、食品等領域擴充套件，成為產品研發設計、創新創意及個性化產品的實現手段以及新藥研發、臨床診斷與治療的工具。

根據沃勒斯報告的問卷調查顯示，2019 年 3D 列印下游應用佔比最多的是汽車工業領域 (16.4%)、其次是消費電子領域(15.4%)與航空航天領域(14.7%)。

從總體情況來看，航空航天、汽車工業、醫療齒科三大領域是 3D 列印未來重點應用領域。