Post by 橡皮泥 on 2016-09-29
3D 打印既符合 2015 年 5 月国务院发布的《中国制造 2025》纲要，又顺应十三五规划中智能制造发展方向，是工业 4.0 的重要环节。3D 打印在于新一代信息技术与制造业深度融合。一是要发展增材制造智能制造装备以及智能化生产线，二是鼓励技术和装备在生产过程中的应用，三是发展基于互联网的个性化定制、众包设计、云制造等新型制造模式，推动形成基于消费需求动态感知的研发、制造和产业组织方式。建设一批高质量的工业云服务和工业大数据平台，推动软件与服务、设计与制造资源、关键技术与标准的开放共享。
3D 打印的正式名称是“增材制造”（Additive Manufacturing，AM）。传统的机械加工遵循“减材制造”的思路，多是用切割、打磨、钻孔、蚀刻等手段剔除原材料中多余的部分，最终得到成型物件。而 3D 打印逆其道而行之，开创“增材制造”净成型的理念，是借助三维数字模型设计，使用材料喷射、烧结、焊接等各种立体打印技术，来实现原料层层沉积或黏合，并最终得到成型物件的方式。
3D 打印市场规模增长较稳，从 1993 年至 2014 年的 21 年间，年均增速为 19.4%。3D 打印产业包括上游的打印材料、中游的打印设备、相关外设及其设计软件，以及下游的打印终端产品和工业设计服务等。Wohlers Associates 的数据显示，2014年，全球3D 打印产业的销售收入规模已达 41亿美元，比去年增长35.2%，过去五年来增速最快。如果从 1993年算起，年均复合增速为19.4%。
3D 打印市场产值规模较快增长
Wohlers 预测 2020 年行业产值将达 212 亿美元
3D 打印正在加速增长，四大潮流，势不可挡，预计未来增速年均增速将提升至 35%左右，2020 年有望突破 1300 亿产值。一是工业级打印机加速增长（增速升至 30%以上），尤其是金属 3D打印机增速最近两年 70%、55%，消费级打印猛增，最近七年CAGR200%。二是塑料耗材大范围推广（增速提升至 30%），金属材料壁垒高且高速增长（增速提升至50%）。三是工业级应用进入快速上升期，3D 打印直接制造时代正在开启，在航空航天、医疗、汽车、3C 领域已开始纵深渗透。四是 3D 打印服务市场风起云涌，互联网+、云打印正逢其时。
潮流一：3D 打印设备工业级加速，消费级放量
工业级打印机加速增长，金属打印机越来越紧俏。工业级打印机销量正在加速，过去 24年间年均复合增速 24.57%，2014 年同比增速已升至 30.1%，产值达 11.2 亿美元。WohlersAssociates 把高于 5000 美元的 3D 打印机定义为工业级，低于 5000 美元定义为消费级。依此口径，工业级打印机销量自 1988年刚发明时的 34台，已发展至2014年12,850台的规模，26年间CAGR达24.57%，2014年同比增速已增至 30.1%，产值达11.2亿美元。
我们认为，性价比的提升和下游需求的拓展将继续推动工业级 3D 打印机的快速增长。首先，在前述的三大技术要素的螺旋创新过程中，工业级 3D打印机从打印精度、速度、可用材料范围方面得到很大提升；其次，随着技术进步和 3D 打印设备生产商的竞争，打印机均价已从 2001 年接近 12 万美元降至 8 万美元，降幅约 1/3，而 2010 年以来的价格上升则是由于金属材料的应用兴起使得对设备的性能要求提升所致。在此背景下，性价比的逐步改善使下游应用的经济性越来越高，应用领域和需求数量将会越来越多。
工业级打印机均价总体上处于下降趋势
消费级打印机猛增，不过壁垒下降。消费级打印机的快速增长，2007-2014年CAGR 达到198.57%，2014 年同比增速 93%。消费级打印机销量从 2007 年的 66 台猛增到 2014 年的13.96 万台，出现了井喷式增长，7 年间 CAGR 达到 198.57%，2014 年同比增速达到 93%。
2012 年之前，消费级打印机销量增速曾回落至 46%，主要源于初期尝鲜的需求暂时满足有关，3D 打印的早期拥趸、DIY 者以及设计师引领早期需求。但 2013、2014 年，销量增速开始每年翻倍式的增长。
驱动增长的力量主要有四个，一是消费级打印在技术层面的门槛已经大大降低，设计程序、成型工艺和原材料这三要素在消费市场已经相当成熟；二是消费打印设备和耗材的价格已出现了很大程度的降低，据统计，全球消费级打印机均价 2014 年已降至 1243 美元。相比动辄八九十万美元的的工业级打印机，它只是是工业级的 1/70。根据目前京东商城的网上报价，3D System 出品的Cube 打印机约1.5万元/台，相配套的ABS塑料耗材为700元/套，这对开展3D消费类打印服务的商家或休闲娱乐的个人来说并非高不可攀。
第三，性价比改善将开启消费 3D 打印的巨大市场空间。由于消费 3D 打印主要是为了满足个人个性化的定制需求，并不存在严格的工业标准要求，所以更容易推广。未来的消费3D打印市场不仅来自个人休闲娱乐，还来自教育、科研、艺术创作甚至 3D 打印食品等更为广阔的领域。
第四，随着消费级 3D 打印机性能的日益精进，企业用户也逐渐接受这种价格低廉、性能优异的 3D 打印机用于初期工业设计，从而开启新的蓝海市场。比如福特公司就在其总部保有大量桌面级 3D打印机，鼓励员工进行产品创意。
我们预计，未来三年消费级打印机出货量仍能保持 70%-80%左右的增速，同时，价格水平会保持平稳或小幅下降（随着性能提升，成本会小幅上升），2020年总体市场规模有望达到 36.8亿美元，年均增速66%。
潮流二：塑料耗材大范围推广，金属材料壁垒高且高速增长
3D 打印原材料市场规模正在快速增长，2011～2014 年 CAGR 为 18.4%，2014 年同比 29.6%，实现产值 6.4 亿美元。看好 3D 打印市场，意味着看好其耗材市场。2001～2014 年，3D打印耗材销售收入年均增速18.43%，且最近几年持续保持较高增速，2014年实现了29.58%的同比增速，产值已达 6.4亿美元。
3D 打印原材料市场规模正快速扩张
塑料耗材大范围推广是大势所趋，而且由于塑料种类多样，将为塑料耗材提供商创造广泛机会。从量上看，塑料为代表第一代 3D 打印耗材已经相当成熟且应用广泛，几乎可以应用在所有的主流工艺上，目前销售收入占比一直在六七成左右，随着 3D 打印市场需求的快速激活，特别是目前消费级打印机几乎都采用塑料作为耗材，这将为其开启广阔需求空间。从价上看，厂家多采用与 3D 打印设备捆绑销售的策略，使得其对 3D 打印设备的专属性很强，即使直接成本降低，但销售价格仍可以很高，具有较高的毛利率。
从种类上看，塑料耗材包括 ABS、PVC、尼龙、环氧树脂等非常多的门类，这将为各类塑料耗材提供商创造广泛机会。
我们预计，光敏高分子聚合材料作为塑料耗材的主力，未来五年仍将保持增速逐年提升的态势，2020年市场规模有望达到 14亿美元，年均复合增速 30%。
光敏塑料销售收入规模较大，增长较快
光敏塑料、激光烧结塑料和金属材料的占比
金属耗材囿于技术瓶颈最为稀缺，需求和利润空间巨大，持续高增长可期，2020 年市场规模有望达到 4.7 亿美元。2009～2014 年，3D 打印金属耗材销售收入年均增速 32.3%，2014 年达到 4,800 美元的产值规模，同比增速 49.39%。
金属粉末的稀缺性和高壁垒主要来自于其极高的制备难度。3D打印金属粉末的制备都要经历“雾化”的过程，即将金属原材料在真空中熔融，然后进行固化造粒。和一般的金属粉末制备不同，3D打印粉末不能通过水来进行雾化，因为通常把水浇在熔融的金属上会造成急速的固化，产生的粉末形状不是球状的，而是不规则的，不能用于 3D 打印。实际上，业内一般采取氩气来进行冷却。
真正能够用于金属 3D 打印的粉末（尤其是粉磨床技术，喷粉技术要求可以适当降低）必须具备三个条件，一是规则的球状，二是一致性，三是致密。一旦无法满足这三个条件，3D 打印部件就容易出现沙眼、气泡，或者与周围其他物体形成粘结，成品率将大幅下降，这对设备、实际操作要求很高。
我们认为，金属耗材具有巨大的发展空间。从需求量上看，3D打印应用金属材料囿于技术瓶颈一直拖累其产业化，航空航天、汽车高端复杂部件及其轻量化等方面都急需金属材料（甚至是混合金属材料），特别是 3D打印可以通过一次性净成型解决传统金属加工中废料率高的问题，大大节省原料成本，提高其性价比。
事实上，金属材料制备的技术难题正在逐渐被攻克，价格能有所下降，将开启巨大的应用空间，我们预计，3D 打印金属耗材的市场规模增速将继续高速增长，20120 年有望达到5.54亿美元，2014-2020年CAGR 为50%。
从金属种类上看，金属材料的应用范围正在逐步拓宽。目前主要的金属材料包括工具钢、不锈钢、商用纯钛、钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金、铜基合金、金、银等，未来将向性质更为多元化的混合材料扩展。
从利润率上看，由于加工难度和性能要求非常高，对构件强度、抗疲劳度、断裂韧性要求非常高，且目前掌握加工技术的制造商凤毛麟角，所以即使价格将随技术进步有所下降，但利润空间仍非常巨大。
3D 打印金属耗材销售收入正在快速增长
潮流三：工业级应用进入快速上升期，3D 打印直接制造时代正在开启
根据 Gartner 的创新接受周期理论，工业级应用已逐步被市场接受，进入快速上升期，消费级应用仍有待从概念向应用转化。根据该理论，当一个新的技术或名词被市场主导者创造出来后，如果的确有前瞻性和新闻性，媒体会开始大量报道，该项技术便从Technology Trigger 进入 Peak of InflatedExpectations，即能见度的高峰。接下来会进入冷却期（Through ofDisillusionment），开始接受客户的试用与检验，如果经得起检验，那会进入 Slope ofEnlightment，开始开花结果；当大量客户都采用时，那就进入 Plateau of Productivity，真正进入大丰收的季节。
Garner 的创新技术接受周期
潮流四： 3D 打印服务市场风起云涌，互联网+正逢其时
民用级 3D 打印机虽然迎来井喷，但技术门槛不高，竞争激烈，利润率在下降。随着 3D打印技术部分专利逐渐到期，民用领域 3D 打印正在迎来井喷，但竞争渐趋激烈。目前民用 3D 打印机多采用 FDM（熔融沉积）技术，缺乏技术壁垒和产品护城河，民用 3D打印机价格多在 1-3 万元之间，部分国产产品价格甚至只有 6000 元，毛利率水平不高，且耗材质量和打印精度目前还难以得到保证。
但是，我们坚定看好民用领域“互联网+”服务型模式。传统的3D 打印服务供应商指的是掌握一项或几项 3D 打印技术再出售给 OEM公司或者他们的供应商。最近几年两大新的服务模式正悄然推出：
一是线下的 3D 打印体验店逐步开设，能够提供线下的个性化产品服务，例如 MakerBot在纽约设立线下体验店，国内上市公司金运激光线下开设“记梦馆”。
二是建立线上市场，开放消费者上传或下载 3D 打印设计源文件，撮合设计师与消费者交易，为设计师提供设计指导和软件支持，为消费者提供打印、配送等服务。Shapeways是国际上切入 3D 打印在线市场服务领域最为炙手可热的平台运营商。公司于 2007 年由飞利浦在荷兰设立，目前位于纽约。Shapeways线上生态圈的核心包含模型设计师、消费用户和公司平台三部分，设计师将其模型上传至网站，消费者可以选择购买中意的模型作品，网站根据作品的耗材使用量计算费用并打印运送至消费者手中，从中收取打印服务费用。截止 2014年年底，Shapeways已经生产了超过280万件产品，每个月大约有超过12 万件的 3D 打印设计模型被上传至其网站，截止 2015 年 3 月，超过 2 万 3 千家网店被建立用于销售设计产品。
资料来源：公开资料整理
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