產業觀察：2021年增材制造行業現狀、競爭格局及趨勢分析
時間：2022-11-07 16:32 來源：華經產業研究院 作者：admin 閱讀：次
一、增材制造綜述
3D打印也叫增材制造，是以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術。相比于傳統的減材制造方式（通過刀具去除材料的加工方式），增材制造（3D打印）具備很多優勢：1、縮短生產制造的時間，提高效率；2、提高原材料的利用效率；3、完成復雜結構的實現以提升產品性能。目前增材制造已形成基礎技術較成熟、新技術不斷創新的技術體系，材料部分的創新也層出不窮，逐漸成為航空航天、汽車、消費電子、醫療等領域的熱門技術。
從工作原理來看，3D打印是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件將其離散分解成若干層平面切片，由數控成型系統利用激光束、熱熔噴嘴等方式將材料進行逐層堆積黏結，疊加成型，制造出實體產品。獨特的制造工藝，使得制造一個形狀復雜物品并不比一個簡單物品消耗更多的時間、成本或技能。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。
從行業發展歷程來看，增材制造技術起源于美國。1940年，Perera提出了切割硬紙板并逐層粘結成三維地形圖的方法，直到20世紀80年代末，3D打印制造技術實現了根本性發展。1988年美國科學家Hull獲得光固化技術的發明專利，并成立了全球首家增材制造公司3D Systems。21世紀開始，隨著工藝、材料和裝備的日益成熟，增材制造技術的應用范圍由模型和原型制造進入產品快速制造階段，在航空航天等高端制造領域得到規模應用。
二、增材制造行業相關政策梳理
2016年國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》，提出發展增材制造等技術，次年科技部公布《“十三五”先進技術領域科技創新專項規劃》，將增材制造作為重點任務發展，3D打印成為國家重點資助領域。2018年國內擁有約90多家涉及3D打印業務的公司，近半數企業為2016年后進入市場。目前，我國在SLM等主流金屬3D打印技術和設備制造上，已經達到世界先進水平。
三、3D打印產業鏈
3D打印上游主要包括3D打印所需的原材料、3D打印設備所需的軟硬件；中游為3D打印設備及服務；下游為打印產品的應用領域，包括航空航天、機械制造、消費電子、汽車行業、醫療行業等。
3D打印原材料主要分為金屬粉末和非金屬粉末。金屬粉末制造過程中重點關注純凈度、顆粒度、均勻度、球化度和含氧量。目前主流的金屬粉末材料包括鈦合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等。非金屬粉末材料主要包括尼龍、PLA、ABS塑料、樹脂等。
四、增材制造行業現狀分析
1、全球市場
從全球市場規模來看，2021年全球增材市場規模達到了152.44億美元，較2020年增長了19.49%。2015-2021年增材市場規模年復合增長率達到了19.77%。根據最新增材制造行業數據，3D打印市場在2022Q1第一季度增長到了30億美元，比去年同期增長了27%。預計2025年增材制造收入規模將達到298億美元，2021-2025年CAGR為18.24%；2030年增材制造收入規模將達到853億美元，2025-2030年CAGR為23.41%。
從金屬增材制造市場來看，據統計，到2019年全球金屬3D打印市場規模達到33億美元，包括3D打印設備、材料和服務，預計在2024年達到110億美元。2019-2024年CAGR達27.23%，要明顯快于全球增材市場平均增速。
從細分產品來看，3D打印原材料占比17.04%，打印裝備占比22.42%，3D打印服務占比40.09%，其他占比19.64%。3D打印服務占比遠遠超出其他細分產品。
下游應用領域來看，增材制造被廣泛用于航空航天、醫療、汽車等領域。據統計，2021年全球增材制造服務產值規模達到62.35億美元，較2020年增長18.3%。其中，航空航天占比16.8%，是3D打印產品最重要的服務領域。其他應用領域：醫療占比15.6%，汽車14.6%，消費類/電子產品占比11.8%，科研機構占比11.1%，政府/軍事占比6%，能源7%，建筑4.5%，其他12.6%。航空航天領域、醫療和汽車是3D打印產品最重要的應用領域。
2021年增材制造材料產業規模達到25.98億美元，較2020年增長23.4%。其中，金屬原材料占比18.2%，光敏樹脂占比25.2%，聚合物絲材占比19.9%，聚合物粉材占比34.7%。2021年增材制造裝備銷售總額達到34.17美元，較2020年增長13.4%。其中，金屬打印機市場份額為36.1%，非金屬打印機市場份額為63.9%。
3D打印也叫增材制造，是以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術。相比于傳統的減材制造方式（通過刀具去除材料的加工方式），增材制造（3D打印）具備很多優勢：1、縮短生產制造的時間，提高效率；2、提高原材料的利用效率；3、完成復雜結構的實現以提升產品性能。目前增材制造已形成基礎技術較成熟、新技術不斷創新的技術體系，材料部分的創新也層出不窮，逐漸成為航空航天、汽車、消費電子、醫療等領域的熱門技術。
從工作原理來看，3D打印是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件將其離散分解成若干層平面切片，由數控成型系統利用激光束、熱熔噴嘴等方式將材料進行逐層堆積黏結，疊加成型，制造出實體產品。獨特的制造工藝，使得制造一個形狀復雜物品并不比一個簡單物品消耗更多的時間、成本或技能。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。
增材制造材料的類別及應用領域
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從行業發展歷程來看，增材制造技術起源于美國。1940年，Perera提出了切割硬紙板并逐層粘結成三維地形圖的方法，直到20世紀80年代末，3D打印制造技術實現了根本性發展。1988年美國科學家Hull獲得光固化技術的發明專利，并成立了全球首家增材制造公司3D Systems。21世紀開始，隨著工藝、材料和裝備的日益成熟，增材制造技術的應用范圍由模型和原型制造進入產品快速制造階段，在航空航天等高端制造領域得到規模應用。
增材制造行業發展歷程
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二、增材制造行業相關政策梳理
2016年國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》，提出發展增材制造等技術，次年科技部公布《“十三五”先進技術領域科技創新專項規劃》，將增材制造作為重點任務發展，3D打印成為國家重點資助領域。2018年國內擁有約90多家涉及3D打印業務的公司，近半數企業為2016年后進入市場。目前，我國在SLM等主流金屬3D打印技術和設備制造上，已經達到世界先進水平。
中國增材制造行業戰略計劃及相關資助情況梳理
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三、3D打印產業鏈
3D打印上游主要包括3D打印所需的原材料、3D打印設備所需的軟硬件；中游為3D打印設備及服務；下游為打印產品的應用領域，包括航空航天、機械制造、消費電子、汽車行業、醫療行業等。
3D打印原材料主要分為金屬粉末和非金屬粉末。金屬粉末制造過程中重點關注純凈度、顆粒度、均勻度、球化度和含氧量。目前主流的金屬粉末材料包括鈦合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等。非金屬粉末材料主要包括尼龍、PLA、ABS塑料、樹脂等。
3D打印產業鏈
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四、增材制造行業現狀分析
1、全球市場
從全球市場規模來看，2021年全球增材市場規模達到了152.44億美元，較2020年增長了19.49%。2015-2021年增材市場規模年復合增長率達到了19.77%。根據最新增材制造行業數據，3D打印市場在2022Q1第一季度增長到了30億美元，比去年同期增長了27%。預計2025年增材制造收入規模將達到298億美元，2021-2025年CAGR為18.24%；2030年增材制造收入規模將達到853億美元，2025-2030年CAGR為23.41%。
2015-2030年全球增材制造行業市場規模及增速
注：2025E、2030E增速為年均復合增長速度。
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從金屬增材制造市場來看，據統計，到2019年全球金屬3D打印市場規模達到33億美元，包括3D打印設備、材料和服務，預計在2024年達到110億美元。2019-2024年CAGR達27.23%，要明顯快于全球增材市場平均增速。
2019-2024年全球金屬增材制造市場規模及增速
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從細分產品來看，3D打印原材料占比17.04%，打印裝備占比22.42%，3D打印服務占比40.09%，其他占比19.64%。3D打印服務占比遠遠超出其他細分產品。
2021年中國增材制造行業細分產品規模占比情況
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下游應用領域來看，增材制造被廣泛用于航空航天、醫療、汽車等領域。據統計，2021年全球增材制造服務產值規模達到62.35億美元，較2020年增長18.3%。其中，航空航天占比16.8%，是3D打印產品最重要的服務領域。其他應用領域：醫療占比15.6%，汽車14.6%，消費類/電子產品占比11.8%，科研機構占比11.1%，政府/軍事占比6%，能源7%，建筑4.5%，其他12.6%。航空航天領域、醫療和汽車是3D打印產品最重要的應用領域。
2021年增材制造的重要應用領域及其市場份額占比
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2021年增材制造材料產業規模達到25.98億美元，較2020年增長23.4%。其中，金屬原材料占比18.2%，光敏樹脂占比25.2%，聚合物絲材占比19.9%，聚合物粉材占比34.7%。2021年增材制造裝備銷售總額達到34.17美元，較2020年增長13.4%。其中，金屬打印機市場份額為36.1%，非金屬打印機市場份額為63.9%。
2021年全球增材制造行業原材料種類及占比情況
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