投研报告——3D打印行业专题

01核心观点

1.消费级3D打印行业进入快速增长期。

    目前消费级3D打印技术已经较为成熟，销量攀升、客户接受度提高、市场份额扩大，行业正处于从技术导入期到快速成长期转变过程中。

2.中国品牌将成为消费级3D打印行业的主力玩家。

    借助中国完整的电子产业链，国产消费级3D打印机在成本上具备无与伦比的优势，目前中国品牌已经占据消费级市场头部地位。

02行业情况

1.行业发展现状、趋势和政策导向

    增材制造俗称 3D打印技术，有别于传统减材制造， 是一种快速成型技术，通过对模型数字化立体扫描、分层处理，借助于类似打印机的数字化制造设备，利用材料不断叠加形成所需的实体模型。目前已经广泛应用到航空航天、医疗器械、建筑、汽车、能源、珠宝设计等领域，美国《时代》周刊将增材制造列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”，改变未来生产与生活模式，改变制造商品的方式，并改变世界的经济格局，进而改变人类的生活。3D打印具备一次性投入低、周期短的特点，适用于小批量、复杂化、轻量化、定制化、功能一体化零部件制造。3D打印在特种加工和定制化加工方面具备天然的优势。
 

2.关键技术及其价值、估值水平
 

    3D打印技术最初由 Charles Hull 在 1986 年在被称为立体光固化(SLA)过程中开发出来，随后又发展出选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）、微喷射粘结技术（3DP） 等技术。进入 21 世纪以来，3D打印技术有了新的突破与发展，在大类技术的细分下催生出许多满足特定行业需求的小类技术。如 SLA 技术：数字光处理（DLP）、多头喷射技术 (PolyJet)，SLM 技术：直接金属激光烧结（DMLS）。在工业级应用中SLM、EBM、SLS、SLA是目前各厂商采用的主流技术。在消费级3D打印技术中，熔融沉积式（FDM）和LCD光固化技术是目前最为常见和成熟的技术。FDM技术设备安全、成本低、维护简单，主要使用聚乳酸作为成型材料。LCD光固化技术作为后起之秀，目前是廉价光固化3D打印机的主流技术方案。

    从总体情况来看，航空航天、汽车、医疗齿科三大领域是3D打印未来重点。在航空航天领域3D打印技术已成为提高航天器设计和制造能力的一项关键技术，主要应用于设计模具铸造、 功能性零部件制造、重要构件修复。近年来，由于航空航天构件对于材料的性能（如硬度、熔点等）要求较高，国内外3D打印技术的研究主要集中在形状复杂的功能性金属材料（包括金属、合金和金属基复合材料）方面。目前，航空发动机是3D打印重点应用领域，在一些技术较为成熟的国家，3D打印也开始用于导弹、无人机以及卫星的零部件。

    近年来随着3D打印技术的进步和3D打印材料的发展，有学者提出利用3D打印技术克服传统制作工艺缺陷，目前已有大量体内外实验证实3D打印金属基生物材料在实践应用中的可行性。目前，3D打印金属基生物材料主要用于口腔科、组织修复、骨科植入及心血管设备的应用。

    美、中、日、德作为世界主要工业强国，是目前3D打印设备主要需求来源。当前全球3D打印设备采购安装主要集中在美国，占到了全球销量的34.4%。

3.主要参与企业及竞争格局

    经过40余年的发展，工业级3D打印机的市场已经呈现出寡头格局，全球范围内3D打印行业CR4达到37.8%。Stratasys公司作为FDM技术的奠基者，一直稳居3D打印行业全球龙头位置。从专利角度看，增材制造领域大部分专利掌握在传统大型跨国企业中，例如通用、西门子、惠普、巴斯夫、劳斯莱斯、波音及空客。大型企业在专利布局上暂居领先优势，后发新兴企业在知识产权方面将面临较为严峻的考验。

4.行业规模、市场容量
 

    根据Wohlers Associates、E&Y、SmarTech Analysis等多家咨询机构预测，到2024 年全球3D打印市场规模接近350美金，包含3D打印设备、3D打印服务、3D打印材料三大产业环节，年复合增速24.6%。3D打印设备、3D打印服务、3D打印材料三者市场占比分别为44%，32%，24%，3其中设备是最大的细分市场。

    根据Wohlers Associates调研结果，全球消费级3D打印机（5000美金以下）自2011年开始经历快速增长，2020年Wohlers Associates测算全球桌面级3D打印机销量达到75万台（不含中国厂商产品），过去5年CAGR 12.3%，产品平均单价1196美金。2020年消费级3D打印机全球市场规模约8.97亿美金（62.7亿人民币）。

    2020年受疫情刺激，低端消费级3D打印机（500美金以下）爆发式增长，海外客户通过3D打印机制造疫情防护用品、因供应链紧张导致的短缺零部件。根据国家****数据，2020年4月中国3D打印设备生产增速达到344.7%。

    根据Wohlers Associates调研以及访谈，估算2020年国内厂商消费级3D打印机出货量超过200万台，产品单价主要集中500美金以下，以200美金作为估算，国内厂商产品市场规模约4亿美金（28亿人民币）。合计2020年全球消费级3D打印机市场规模12.97亿美金（90.7亿人民币）。

5.消费级3D打印机
 

    消费级3D打印机目前的主流技术为熔融沉积式（FDM）和光固化两种，FDM技术目前已经非常成熟，已经有开源硬件产品，消费者可以自行组装。光固化技术根据光学方案可以划分为SLA、DLP、LCD三种方式，在消费级市场LCD由于结构简单、成本低廉占据主流市场。FDM与LCD光固化技术最大的差异在于三个方面：打印精度、打印速度、材料类型。

    LCD光固化在打印精度和打印速度方面具有天然的优势。3D打印的打印速度非常的慢，耗时通常以小时计，即使可乐罐大小的物体也需要数小时。相比FDM技术LCD光固化技术的打印速度要快的多，通常耗时是FDM类型打印机的1/5左右。打印精度方面，FDM类型打印机受到打印原理的限制，打印出来的产品会呈现明显的层纹，表面粗糙度较低，而LCD光固化类型产品则不会看到层纹，同时表面更加光滑。

    3D打印的流程复杂，消费者的使用门槛较高。完整的3D打印流程分为建模、3D打印、后处理三个阶段。建模阶段要求消费者有一定CAD知识，能够通过CAD软件导入模型和切片。在使用3D打印机时，也要求使用者能合理设置参数。打印完成后，由于作品通常包含支撑结构和附着物，需要使用者对作品进行一定后处理，而如果采用光固化方式通常还需要进行清洗和二次固化。

    3D打印机在使用过程中有不低的失败率和故障率，断层、错位、映射错误、打印床不平整、堵头、挤压头损坏等等现象较为常见，需要使用者有一定的设备检修能力，因此消费级3D打印机目前主流用户的画像为拥有理工科背景的极客用户。

    根据咨询机构Jabil对300家不同行业企业的调研，在企业级用户市场中，2017年以前，绝大多数企业选择3D打印技术作为快速原型制造，此后3D打印在辅助产品研发和开发过程中快速渗透，2021年近75%的受访企业表示会使用3D打印技术参与产品的开发。

    根据英国零售商reichelt的调研，消费级3D打印机市场，目前消费者对3D打印机的需求还不够明确，近半数受访者表示不清楚3D打印机的用途。在英国受访者中维修更换家用物品零件需求最为旺盛，其次是为个人兴趣爱好制作零部件。

    消费级3D打印行业在2018年前后经历了一次较大幅度的洗牌，此前XYZprinting、Ultimaker、M3D、Stratasys等国外厂商占据了消费级3D打印机市场的主要份额。后来，随着国内品牌利用成本优势将终端产品售价从1000美金拉低至300美金附近，目前全球消费级3D打印行业基本已经中国品牌占领。从美国亚马逊的best seller数据看来，销量排名前10的产品均为中国品牌，价格集中在300美金附近。

表4. 亚马逊best seller top10产品

03

5G时代3D打印的发展机会

    3D打印天生具备数字化制造的特征，相比于传统制造方式3D打印具备小批量生产的经济性和灵活性，为消费者带来了个性化定制的可能性，以及制造复杂零件的可行性。在走向智能制造、柔性制造的道路上，3D打印无疑是其中一个关键环节。5G提供了跨空间、高稳定性的高速数据通信通道；和传统无线网络相比，5G网络在低时延、工业应用的高密度连接、可靠性、以及网络移动性管理等方面优势凸显，是智能制造的关键使能技术。

    智能手机用户可以随心所欲的通过终端自定义其想要的产品设计，而通过基于云的设备与供应链以及产线管理智能就可以及时的制造出消费者的自定义产品，和完成线下交付，3D打印与5G技术可谓天作之合。

04

投资机会

创想三维（Creality）

    深圳市创想三维科技有限公司成立于2014年，公司主要销售热熔沉积(FDM)和光固化(DLP)类型的消费级3D打印机。FDM类型产品是创想三维的拳头产品，其中Ender系列产品常年占据亚马逊桌面级3D打印机的头部位置。公司拥有自建产线，品牌影响力、产品销量均处于龙头水平。

众维立方（Anycubic）

    深圳市纵维立方科技有限公司成立于2015年，是一家全球知名光固化3D打印品牌，其Photon系列产品曾被亚马逊列为最受欢迎的光固化3D打印机。根据纵维立方自身统计，公司2020年总计售出超过50万台的桌面级3D打印机，年营收达到8亿元。

快造科技（Snapmaker）

深圳快造科技有限公司 (Snapmaker)，成立于2016年8月，是一家专注于FDM类型3D打印机的企业。2017年，Snapmaker团队的首款FDM类型3D打印机通过众筹方式一炮打红。2019年Snapmaker 2.0登陆Kickstarter众筹，累计获得约785万美金支持，成为也是Kickstarter众筹TOP 10项目之一。2021年3月公司成功完成A轮数千万元融资，由经纬中国领投，同创伟业跟投。

重要声明

本报告基于已公开的信息编著。对报告中引用到的资料、信息、研究报告等的作者，本企业表示衷心感谢。如有不当之处，请与我们联系。同时，欢迎提供本领域投融资的资料、信息或研究报告，以期合作共享。

本报告所载资料的来源及观点的出处皆被本企业认为可靠，但本企业不对其准确性或完整性做出任何保证。本企业不保证本报告所含信息保持在最新状态，对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，未来已知或未知风险及不确定性可能导致实际结果、业绩及事件等与本次陈述产生差异。

本报告版权仅为本企业所有，任何机构或个人以任何形式翻版、复制、刊登、转载和引用，请注明源于本报告。

本报告为前海方舟和****方舟研究院联合撰写。