3D打印行业深度分析报告

一、3D打印——制造技术革命性创新 1.1、3D打印技术改变传统制造生产模式 1.2、3D打印技术：基础技术日趋成熟、新技术不断涌现 81.3、3D打印材料：金属材料、复合材料成为未来发展趋势 二、政策扶持助力3D打印，标准体系规范行业发展 2.1、发达国家争相出台政策扶持3D打印技术发展 142.2、中国起步虽晚，但政策发力迅速 162.3、行业标准不断细化，促进3D打印规范化发展 16三、3D打印有望从导入期进入快速成长期 173.1、全球3D打印年均增幅20%，预计2026年规模突破370亿美元 173.1.1、3D打印设备占主导地位，全球竞争加剧 183.1.2、中国市场超速发展，有望保持30%的年均增长率 3.2、行业由导入期步入成长期，迎来快速增长阶段 四、航空航天、汽车、医疗有望成为3D打印应用蓝海 224.1、核心专利到期释放新机会，新一轮专利抢占开启 224.1.1、核心专利退出，激发市场活力 224.2、资源并购整合加剧、新模式出现 234.3、航空航天、汽车、医疗器械有望成为3D打印应用蓝海 244.3.1、航空航天：3D打印应用日趋成熟 254.3.2、汽车工业：3D打印助力汽车轻量化 284.3.3、生物医疗：3D打印使个性化医疗成为现实 30五、全球主要增材制造公司 5.1、3DSystems（DDD.N） 5.2、STRATASYS（SSYS.O） 5.3、SLMSolutions（AM3D.DF） 5.4、EOS(EOS.AX) 5.5、Vjet（VJET.O） 5.6、Materialise（MTLS.O） 5.7、Nanodimension(NNDM.O) 435.8、先临三维（830978.NQ） 5.9、银邦股份（300377.SZ）——飞而康快速制造 445.10、楚江新材（002171.SZ）——湖南顶立科技 5.11、南风股份（300004.SZ）——南方增材科技有限公司 465.12、联泰科技 5.13、亚太科技（002540.SZ）——霍夫曼金属打印科技有限公司 485.14、铂力特（688333.SH） 5.15、DesktopMetal 525.16、光韵达（300227.SZ） 5.17、爱康医疗（1789.HK） 5.18、总结:国内企业盈利优势显著 六、风险提示 图1：减材制造与增材制造对比图 图2：3D打印大事件 图3：3D打印各技术发明时间及主要使用公司 8图4：SLA技术图解 图5：SLM技术图解 11图6：FDM技术图解 11图8：预计2026年全球3D打印市场规模将达到372亿美元 18图9：2019年全球3D打印细分产业规模与占比 图10：2019年全球3D打印设备安装分布 图11：2019年全球3D打印产值区域结构占比 图13：2025年国内3D打印市场规模将达到635亿元 图15：2019年中国3D打印材料市场结构 21图16：2019年中国3D打印服务细分产业结构 图17：3D打印行业发展阶段判断 图20：2019年全球3D打印机在各工业中的应用占比 图21：GE航空发动机增材制造大事件 图22：MTU公司制定的整体叶盘修复过程 27图23：3D打印双反射面天线原型 图24：3D打印的遥测和指挥天线支撑结构 27图25：3D打印的仿生发动机气缸盖 图26：3D打印的钢合金活塞 29 图30：3D打印的跑车汽车底盘 图31：3D打印金属基生物材料的人体展示图 30图32：3D打印牙齿矫正模型 图33：3DSystems主要时间线 图34：3DSystems2015-2020营收情况图 33图35：3DSystems2015-2020年净利润情况图 33图36：3DSystems2015-2020年利润率情况 33图37：2020年初至今3DSystems股价变化 图38：STRATASYS2015-2020年营收情况图 35图39：STRATASYS2015-2020年年净利润情况图 35图40：STRATASYS2015-2020年利润率情况 35图41：2020年初至今STRATASYS股价变化 35图42：SLMSolutions2015-2020年营收情况图 图43：SLMSolutions2015-2020年净利润情况图 36图44：SLMSolutions2015-2020年利润率情况 图45：2020年初至今SLMSolutions股价变化 37图46：EOS3D打印设备 图47：EOS2015-2020年营收情况图 图48：EOS2015-2020年净利润情况图 39图49：EOS2015-2020年利润率情况 图50：EOS股价变化 图51：Vjet2015-2019年营收情况图 图52：Vjet2015-2019年净利润情况图 40图53：Vjet2015-2019年利润率情况 图55：Stratasys和Materialise技术制作的病人左心耳模型 图56：3D打印软件Mimics成像 图57：Materialise2015-2019年营收情况图 42图58：Materialise2015-2019年净利润情况图 42图59：Materialise2015-2019年利润率情况 43图60：2020年初至今Materialise股价变化 43图61：先临三维2015-2020年营收情况图 图62：先临三维2015-2020年净利润情况图 44图63：先临三维2015-2020年利润率情况 44图64：飞而康2012-2018年营业总收入及增速 45图65：飞而康2012-2018年净利润及增速 45图66：顶立科技2015-2020年营业总收入及增速 图67：顶立科技2015-2020年净利润及增速 46图68：南方科技2013-2020年营业总收入及增速 图69：南方科技2013-2020年净利润及增速 47图70：联泰科技2013-2018年营业总收入及增速 图71：联泰科技2013-2018年净利润及增速 48图72：霍夫曼2015-2020年营业总收入及增速 48图73：霍夫曼2015-2020年净利润及增速 48图74：2016-2020年铂力特主营业务收入情况（单位：百万元） 图75：全球3D打印行业龙头研发费用占比 50图76：光韵达2015-2020年营收情况图 53图77：光韵达2015-2020年净利润情况图 53图78：爱康医疗2015-2020年营收情况图 图79：爱康医疗2015-2020年净利润情况图 55图80：爱康医疗2015-2020年利润率情况图 55表1：历次工业革命的技术系统分析 6表2：传统制造工艺与3D打印区别 表3：3D打印技术与应用领域 表4：3D打印材料与应用领域 表5：3D打印材料与相应技术 表6：世界各国/地区对于3D打印政策扶持一览 表7：我国3D打印政策梳理 表8：国内外3D打印行业标准大事记 表9：3D打印技术多个核心专利已到期 23表10：2020年中国3D打印收购、大型融资事件 表11：3D打印技术在航空航天领域的其他应用 表12：尼龙碳12纤维与市场同类参数对比 表13：EOS公司主要服务领域及应用 51表15：铂力特实用新型专利分布 表16：2018年铂力特五大客户分布情况 表17：爱康医疗主要3D打印产品及用途 54对比 一、3D打印——制造技术革命性创新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。表1：历次工业革命的技术系统分析基于流水线的大规模生产基于计算机的自动化生产可再生能源/基于可控基于增材制造的工艺融核聚变的动力装置合基于工业互联网智能工厂资料来源：3D科学谷、西部证券研发中心与传统制造技术（减材制造）相比，3D打印不需要事先制造模具，不必在制造过程中去该技术适用于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造、模具的设计引导制造”，完全实现创意驱动，制造出符合特资料来源：UFCMarketing、西部证券研发中心表2：传统制造工艺与3D打印区别对比对比传统制造工艺将原材料固定在设备上，使用工具减少或者去除原材料从而对打印的模型进行数字化设计、模型切片、逐层叠加材料。加工原理成型。例如：车削、铣削。或者设计模具，浇铸材料成型。例如：选择项激光烧结，选择性激光熔融切割的过程产生大量废料，不完整的余料价值折损，材料利根据模型切片形状一层层添加材料。按需耗材，节约材料。模具设计耗费大量时间，且有模具失败重新设计的耗时风险不需要传统的刀具、夹具、机床或任何模具和支撑结构，节模具零件多，装配复杂。密封性好。装配简单制件性能部件从夹具上取下后，易变形弯曲。直接成型，不存在部件弯曲变形的问题制造引导设计，根据工艺切割、模型制作的可行性进行产品设计引导制造，可进行大胆进行曲面、腔型设计，不用考虑设计。零件修复重新测量适配尺寸，制造新零件并替换在损坏件基础上添加材料进行修补资料来源：Toolbox、西部证券研发中心上个世纪八十年代，增材制造技术开始在欧美国家爆发式增长，3D打印技术应用最早可追溯到1986年由美国CharlesHull开发的立体光固化(SLA)技术。接下来的20年内，多美逐渐形成一批具有创新能力的3D打印公司，3DSystems、Stratasys、SLMsolution等。由于3D打印技术在欧美国家起步较早，经历30多年的发展，SLA（立体光固化）、SLS（选择性激光烧结）等技术已经相对成熟。在高温金属材料、设备研发制造方面相对前，世界各国的3D打印行业大体已经形成了涵盖原材料、零件、工艺、设备、服务的完整产业链，部分重点企业已由单一的设备制造商升级为从设计到终端零件制造的综合解决•1992年：3DP技术形成，3D—肾脏供金银首饰打印服务资料来源：3DHubs、西部证券研发中心3D打印技术最初由CharlesHull在1986年在被称为立体光固化(SLA)过程中开发出来，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）、多头喷射技术图3：3D打印各技术发明时间及主要使用公司资料来源：3DHubs、西部证券研发中心1.2.1、选择性激光烧结（SLS)其原理是，激光选择地逐层烧结固体粉末（材料除了主体金属粉末外还需要添加一定比例的熔点较低的粘结剂粉末，粘结剂粉末一般为熔点较低的金属粉末或是有机树脂等），同时将烧结成型的粉末叠加至已固化的粉末层上，最终形成所需形状的零件。这种技术依赖的核心器件是红外激光器，能源工作环境为氩气或氮气气氛。具有制造工艺简单、生产效率较高、成型材料种类多、材料利用率高、成品用途广泛、无需考虑支撑系统等优势。缺点是由于粘接剂的作用，实体存在孔隙，力学性能差，需要高温重熔再加工。此外，当产品存储时间过长时，会因为内应力释放而变形，表面质量一般。运营成本较高，设备费用1.2.2、选择性激光熔化(SLM)该技术与SLS技术主要区别在于SLM通过激光器对金属粉末直接进行热作用，不依赖粘结剂粉末，金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得所设计结构的金属零件。SLM技术为了更好的融化金属需要使用金属有较高吸收率的激光束，所以一般使用的是Nd-YAG激光器（1.064微米）和光纤激光器（1.09微米）等波长较短的激光束。优点是SLM技术使用纯金属粉末，成型的金属零件致密度可达接近100%；抗拉强度等机械性另一种技术——选区电子束熔炼技术（EBM）与SLM技术相似，不同之处是EBM利用高速电子束流的动能转换为热能作为热源来进行金属熔炼，工作环境为真空。电子束做热源，相比于激光可实现更高的熔炼温度，且炉子功率和加热速度可调，能熔炼难熔金属，并且能将不同的金属熔合。但是也存在金属收得率较低、比电耗较大、严格真空要求等缺点。1.2.3、定向能量沉积(DED)这项技术工作原理类似SLM，由激光或其他能量源在沉积区域产生熔池并高速移动，材料以粉末或丝状通过喷嘴直接喷射到高功率激光器的焦点上，熔化后逐层沉积，形成所需零件。相比于SLM技术的优势之处在于，第一，该技术允许激光头和工件更灵活地移动，从而增加设计自由度。第二，在DED设备运行中，惰性气体直接从激光头流出并包围粉末流和熔池，不依赖于充满惰性气体的压力室，3D打印加工过程可以立即开始，大大压缩了生精确，成品部件通常必须进行再加工。1.2.4、微喷射粘结技术（3DP）3DP技术与SLS工艺类似，采用陶瓷、石膏粉末成形。不同之处在于，材料粉末不是通过激光器烧结固体粉末连接起来的，而是通过粘接剂打印头沿零件截面路径喷射透明或者彩色粘结剂并将粉末凝固，其他位置的粉末作为支撑，之后再铺设一层粉末，循环该过程直至打印完成。3DP技术主要依赖的核心器件是粘接剂打印头，优点在于成型材料范围广，能耗小，设备体积小。但是缺点也显而易见，粘接剂粘接的零件强度较低，需要后处理，以色列Objet公司研制的Polyjet3D技术与3DP类似，不过喷射的不是粘合剂而是光敏聚合成型材料。目前，Polyjet3D技术已经成为美国Stratasys公司的亮点。首先，多种基础材料可在机外混合，组合可得到性能更为优异的新材料。其次，产品精确度可达16微米的分辨率，可获得流畅且非常精细的部件与模型。最后，该技术用途广泛，可适用于不同几何形状、机械性能及颜色部件的打印，例如：PolyjetMatrix技术还支持多种型号、多种颜色材料同时喷射。1.2.5、熔积成型法（FDM）其工作原理是将丝状原材料（一般为热塑性材料）通过送丝机送入热熔喷头，然后在喷头挤出半流动的热塑材料沉积固化成精确的实际部件薄层，覆盖于已建造的零件之上，这样逐层由底到顶地堆积成一个实体模型或零件。该项技术主要依赖微细喷嘴（直径一般为0.2～0.6mm）以及加热器（保持半流动成型材料的温度刚好在熔点之上1℃)。其优点是1、无需激光器等贵重原件，成本低、速度快。2、对使用环境没有限制，可以放在办公室或者家庭环境使用，维护简单、体积小无污染3、材料易更换、强度韧性较高，极大地缩短了产品开发周期，从而能够快速响应市场变化，满足顾客的个性化需求。但是也存在零件精度低以及难以形成复杂构件和大型零件等1.2.6、分层实体制造法（LOM）这种方法以片材（如纸或塑料薄膜等）为原材料，根据计算机扫描得出的零件横截面，通过激光裁剪，将背面涂有热熔胶的片材按零件的轮廓裁剪，之后将裁剪好的片层叠加至已裁好的片层上，利用热压装置将其粘结在一起，然后再进行下一层零件横截面的裁剪、粘合，最终形成实体零件。LOM技术主要依赖热熔胶的性能，具有模型支撑性好，废料易剥离，制件尺寸大，成本低，效率高等优点。缺点是抗拉强度和弹性差，不能制造中空件；受制于材料影响，利用LOM技术打印的零件易吸湿膨胀，表面有台阶纹。1.2.7、立体光固化成型法（SLA）SLA技术的原理是，在计算机控制下，紫外激光按零件各分层截面数据对液态光敏树脂表面逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层，一层层固化直到整个零件制作完毕。该技术主要依赖紫外激光器和适合的光敏材料。一方面，液态树脂材料成型，固化方式由点到线，由线到面，制作的产品精度较高，表面质量较好。另一方面，树脂类材料本身存在一些缺陷，例如：强度，刚度，耐热性有限，不利于长时间保存，树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。虽然SLA技术发展较早，目前较为成熟，但是SLA设备造价依旧高昂，维护和使用成本高，而且需要设计工件的支撑结构。资料来源：cnproto、西部证券研发中心资料来源：3dfocus、西部证券研发中心资料来源：公开资料整理、西部证券研发中心资料来源：3dfosus、西部证券研发中心国际标准化组织辖下增材制造技术委员会发布ISO/ASTM52900：2015标准将增材技术由以上对市场上常见的3D打印方法总结可得，不同的增材制造技术通常存在材料、能量源、成型方法的差异。而增材制造技术的选择依赖下游行业的制件用途，金属增材制造技术一般运用在航天航空领域，而非金属增材制造技术用途更加广泛，主要运用在工业工艺设计的其他领域：如汽车家电、医学器械、文创用品等。表3：3D打印技术与应用领域金属材料增材制造非金属材料增材制造三维立体打印（3DP）复杂小型金属精密零件、金属牙冠、医用植入物飞机大型复杂金属构件航空航天复杂金属构件、医用植入物航空航天大型金属构件工业产品设计开发、创新创意产品生产、精密铸造用蜡模工业产品设计开发、创新创意产品生产板与骨科植入物工业产品设计开发、铸造用砂芯、医疗植入物、医疗模型、创新创材料喷射成形（PloyJet）工业产品设计开发、医疗植入物、创新创意产品生产、铸造用蜡模资料来源：CNKI、西部证券研发中心3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，材料是3D打印发展的重要制约因素。根据WohlersAssociatesInc发布的2019年3D打印下游应用行业统计显示，汽车工业占比最大，为16.4%；消费电子以及航空航天以15.4%和14.7%占据第二、第三位。根据表4：3D打印材料与应用领域汽车、家电、电子消费品、航空航天、医疗器械消费类电子产品、医疗设备以及汽车内饰、轮胎、垫片金属飞机发动机压气机部件，以及火箭、导弹和飞机的各种结构件航空航天、汽车、生物资料来源：Joye3D、西部证券研发中心一般3D打印所用的原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的金属材料、塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。可从材料属性的角度出发对增材制造技术进行归类：如立体光固化（SLA）采用液态光敏树和选择性激光熔化（SLM）则以金属、陶瓷粉末材料为主。表5：3D打印材料与相应技术石膏、陶瓷粉末金属、合金、热塑性、陶瓷等粉末资料来源：Joye3D、西部证券研发中心3DPSLS\DMLS\SLM\EBM重工业产品通常依赖耐高温耐腐蚀的金属材料，3D打印为了满足重工业产品的需求，最早研发、投资最多在金属粉末。金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低。目前，应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等，此外还有用于打印首饰用的金、银等贵金属粉末材料。钛合金得益于强度高、耐蚀性好、耐热性高，广泛应用于飞机发动机冷端压气机部件以及火箭、导弹和飞机的各种结构件制作。此外，不锈钢粉末以其耐腐蚀性而得到广泛应用，3D打印的不锈钢模型具有较高的强度，而且适合打印尺寸较大的物品。目前，欧美等国已经实现了小尺寸不锈钢、高温合金等零件的激光直接成形，未来高温合金、钛合金材质大型金属构件的激光快速成形是主要的技术攻关方向。工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料，常见的有ABS类材料、PC类材料、尼龙类材料等。PC-ABS材料是一种应用最广泛的热塑性工程塑料。其具备了ABS的韧性和PC材料的高强度及耐热性，大多应用于汽车、家电及通信行业。使用该材料制作的样件强度比传统制作的部件强度高出60%左右，工业上通常使用PC-ABS材料打印出概念模型、功能原型、制造工具及最终零部件等热塑性部件。PC-ISO是一种通过医学卫生认证的白色热塑性材料，具有很高的强度，被广泛应用于药品及医疗器械行业，用于手术模拟、颅骨修复、牙科等专业领域。1.3.3、光敏树脂材料光敏树脂一般为液态，其在一定波长的紫外光照射下能立刻引起聚合反应完成固化，可用于制作高强度、耐高温、防水材料。Somos19120材料为粉红色材质，是一种铸造专用材料，成型后可直接代替精密铸造的蜡膜原型，避免开发模具的风险，具有低留灰率和高精度等特点.SomosNext材料为白色材质，是一种类PC新材料，韧性非常好，基本可达到选择性激光烧结（SLS）制作的尼龙材料性能，而精度和表面质量更佳，该材料制作的部件拥有迄今最优的刚性和韧性，同时保持了光固化立体造型材料做工精致、尺寸精确和外观漂亮的优点，主要应用于汽车、家电、电子消费品等领域。陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性，在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用。在传统工艺下，复杂陶瓷件需通过模具来成形，模具加工成本高、开发周期长，难以满足产品不断更新的需求。而3D打印用选择性激光烧结（SLS）对陶瓷粉末进行加工处理，能够删减繁琐的设计步骤，实现产品快速该材料存在一定的缺陷，SLS采用激光烧结陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成的混合物，在激光烧结之后，还需要将陶瓷制品放入到温控炉中进行后处理。而且陶瓷粉末在激光直接快速烧结时液相表面张力大，在快速凝固过程中会产生较大的热应力，从而形成较多微近年来，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。彩色石膏材料是一种全彩色的3D打印材料。基于在粉末介质上逐层打印的成型原理，3D打印成品在处理完毕后，表面可能出现细微的颗粒效果，外观很像岩石，在曲面表面可能出现细微的年轮状纹理，因此，多应用于动漫玩偶等领域。美国宾夕法尼亚大学打印出来的鲜肉，是先用实验室培养出的细胞介质，生成类似鲜肉的代替物质，以水基溶胶为粘合剂，再配合特殊的糖分子制成。还有尚处于概念阶段的用人体细胞制作的生物墨水，以及同样特别的生物纸，打印的时候，生物墨水在计算机的控制下喷到生物纸上，最终形成各种器官。现有增材制造专用材料包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和生物材料四大类，但单一材料种类较少和性能不足严重制约了增材制造技术应用。目前，行业领军企业以及一些材料企业纷纷布局专用材料领域，突破了一批新型高分子复合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等专用材料。相关企业将纳米材料、碳纤维材料等与现有材料体系复合，开发多功能纳米复合材料、纤维增强复合材料、无机填料复合材料、金属填料复合材料和高分子合金等复合材料，不仅赋予材料多功能性特点，而且拓宽了增材制造技术的应用领域，使复合材料成为专用材料发展趋势之一。二、政策扶持助力3D打印，标准体系规范行业发展欧美国家3D打印技术起步较早，在政策的扶持下，产业化进程较快。2012年，美国国防部、能源部、宇航局、商务部等政府部门与企业、学校、非营利组织共同出资成立了国家增材制造创新研究所。美国商务部工业安全署根据2018年国会通过的《出口管制改革法案》要求，拟出台针对14大类的关键技术和相关产品的出口管制框架，其中包含“增材制在欧洲，欧盟委员会早在上世纪80年代就开始为3D打印项目提供资金，并在2004年组建了欧洲3D打印技术平台，该平台已经制定了包括欧盟3D打印技术路线图、产业路线图和校准路线图等多项3D打印发展计划方针。德国Fraunhofer增材制造联盟是较为著名为初入3D打印行业的企业提供合适的解决方案。英国早展的政策，政府计划在2007-2016年期间，投入9500万英镑的公共和私人基金用于3D打印合作研发项目。此外，日本、韩国、俄罗斯、澳大利亚、新加坡等国家也纷纷出台相关政策，支持“增材制造”产业的发展。表6：世界各国/地区对于3D打印政策扶持一览万美元，企业配套4000万美元，由国防部牵头，制造企业、大学院校以及非营利组织参加，研发新的增材制造技术与产品。欧盟2004：组建欧洲3D打印技术平台，该平台已经制定了2010年：欧盟的第六个框架计划展开了大型航空航天组件增材制造的研究，主要集中于钛、镍和钢的沉积技术。2014年-2020年：欧盟“地平线2020项目”计划框架下，增材制造属于关键技术之一，是“未来工厂”公私合作伙伴项目。将持续扶持这些部门，为相关企业提供更廉价的能源和更有竞争力的税收制度，并放宽垄断法，允许形成“全国冠军”甚至“欧英国2007-2016年：英国投入9500万英镑的公共和私人基金用于3D打印合作研发项目，其中绝大多数项目为纯研发项目（仅25002013年10月：英国政府科技办公室发布《制造业的未来：韩国2015年初：韩国总统朴槿惠提出通过推广《制造业革新3.0战略》与智能工厂等流程创新，开发物联网、增材制造与大数据等核2016年：韩国贸易工业和能源部计划在未来5年（2017-2022年）投资2000万美元用于资助船舶与海工装备的增材俄罗斯2014：俄罗斯《科技装备优先发展方向》和《关键技术清单同步更新计划》进行修订，增加了新型制造技术澳大利亚2012年：澳大利亚政府发布题为《面向更智能的澳大利亚：更智能的制造》的研究报告，将增材制造列为该国资料来源：各国政府官网、西部证券研发中心3D打印技术自上个世纪九十年代传入我国，首先在各高校、科研机构展开初步研究。清华大学激光快速成形中心、西安交通大学先进制造技术研究所、华中科技大学快速制造中心等科研机构在增材制造技术的成形设备、工艺原理、数据处理软件、分层算法、扫描路初步实现3D打印设备的工业化。在国家和地方的支持下，全国建立了20多个增材制造服务中心，用户遍布医疗、航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船等行业。2015年以后，我国增材制造产业在“中国制造”引导下迎来高速发展契机，《中国制造计划（2017-2020年》等一系列产业政策描绘了增材制造行业的发展路线图，并相继成立了基于企业、科研机构及高等院校合作的研究中心和技术联盟，有力地促进了这一技术在年度年度《十三五规划》指出，“十三五”期间重点突破钛合金、高强合金钢、高温合金、耐高温高强度工程塑料等增材制造专用材料。搭建增材制造工艺技术研发平台，提升工艺技术水平。研制推广《中国制造2025》、《十三五规划》使用激光、电子束、离子束及其他能源驱动的主流增材制造工艺装备。加快研制高功率光纤激光器、扫描振镜、动态聚焦镜及高性能电子枪等配套核心器件和嵌入式软件系统，提升软硬件协同创新能力，建立增材制造标准体系。在航空航天、医疗器械、交通设备、文化创意、个性化制造到2016年，初步建立较为完善的增材制造产业体系。着力突破增材制造专用材料，加快提升增《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》材制造工艺技术水平，研制和推广一批具有自主知识产权的增材制造装备，建立和完善产业标准提升增材制造专用材料质量，尤其是在球形金属粉末研制方面；提升增材制造装备、核心器件及软件质量。推进增材制造在医疗、文创、教育、互联网等领域的规模化应用。健全增材制造计量《工业强基工程实施指南（2016-2020年）》选择“高性能难熔难加工合金大型复杂构件增材制造（3D打提出到2022年，立足国情、对接国际的增材制造新型标准体系基本建立。《行动计划》对我国《增材制造标准领航行动计划(2020-203D打印产业进行指导，预计3D打印产业年均增速在25%以上，2020年增材制造产业销售收入资料来源：工业和信息化部、西部证券研发中心进入21世纪以来，3D打印行业进入快速发展阶段，规范化的行年，美国材料与实验协会（ASTM）成立增材制造技术委员会（F42并在此基础上设多个分委会，从标准实验方法、设计标准、材料工艺、专业术语等方面为不同的增材制造技术首次提供了通用的标准。最初的标准主要针对增材制造过程中的原材料——金属粉末（镍基合金、钛铝合金、不锈用粉末床熔化（例如电子束熔化和激光熔化）技术进行增材制造的钛铝合金原料和供应链年，ISO/TC261与ASTM-F42签署了合作协议，共同展开增材制造技术领域的标准化工作。ISO/ASTM标准从技术设计、材料与工艺、术语、成品测试方法几个层面对增材技术行业进行约束，将全球标准系统化、统一化。目前，ISO/TC261和ASTMF42编制新标准40余项，从增材制造的材料与工艺、测试方法、设计、安全防护等多方面展开，进一步完善增材制造标准体系。在增材制造的重大用途领域——航空航天，2015年，美国联邦航空管理局（FAA）委托美国机动车工程师学会（SAE）制定特殊认证的增材制造技术标准。标准针对航空航天产品制造过程制定推荐惯例、规范与标准，为原材料及成品材料的采购定制规范，同时积极与其他组织协调，推动标准在工业界的采用。截至目前，SAE已经发布及正在制定的标准共计30项，涉及激光及电子束能量源、等离子弧熔丝、激光熔丝、熔融挤出工艺，以及钛、铝、不锈钢等材料。我国的增材技术标准建立起步较晚，主要是在《十三五规划》的推动下，于2016年4月成立全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC562)，随后由该组织逐步建立和完善的相关标准体系。截至目前，关于增材制造的标准（含起草、批准和已发布）共计50余项，现行标准共计15项，主要是从技术、原材料、专业术语层面进行基本规范。特别地，中国此外还有针对医疗器械生产质量的标准。表8：国内外3D打印行业标准大事记2、美国联邦航空管理局（FAA）委托美国机动车工程师学会（SAE）制定特殊认证的增材制造技术标准三、3D打印有望从导入期进入快速成长期自20世纪80年代起，3D打印有了初步发展。而3D打印技术真正开始产业化发生在20世纪90年代。根据3DHubs《2020年3D打印产业年度报告》显示，自2013年至2020年，全球3D打印产值增长近4.2倍，到2020年达到126亿美元。预计2020-2026年间将保持20%的年均复合增幅，到2026年有望达到372亿美元。图8：预计2026年全球3D打印市场规模将达到372亿美元0全球市场规模（亿美元）YOY资料来源：3DHubs、西部证券研发中心3.1.1、3D打印设备占主导地位，全球竞争加剧欧美国家3D打印产业起步于上世纪80年代，其他地区则普遍起步于20世纪90年代中后期。中国在技术方面起步并不算晚，但在产业化方面相对落后。根据沃勒斯全球3D打印细分产业调查结果显示，2019年，3D打印设备实现52.97亿美元产值，占比44.3%，为三项产业占比最大。其次是3D打印服务与3D打印材料，分别占31.6%与24.1%。图9：2019年全球3D打印细分产业规模与占比资料来源：沃勒斯、西部证券研发中心产业化方面，美国和欧洲在产业化方面优势明显，3D打印产业链中多为欧美企业。2019德国紧跟其后，分别占据9.3%与8.2%。全球3D打印产业区域结构占比显示，目前美国以40.40%的比例占据3D打印行业的主导地位，第二位为德国，占22.5%的市场份额。中国在全球3D打印产业中占18.6%，大约是美国的一半。日本和英国占据全球3D打印市场的比例大于5%，位居中国之后。美国美国,34.4%英国,3.9%韩国,4.0%德国,8.2%资料来源：沃勒斯、西部证券研发中心图11：2019年全球3D打印产值区域结构占比0.40.30.20.10资料来源：沃勒斯、西部证券研发中心3.1.2、中国市场超速发展，有望保持30%的年均增长率上个世纪九十年代，我国的一批科研院所开启了3D打印研究工作，经过近三十多年的科技攻关，中国3D打印产业已初具规模，产值在全球的占比也不断上升。根据沃勒斯发布的报告显示，2011年-2016年我国3D打印市场规模从10亿元跃升至80亿元。在全球市场的比重也不断上升，2016年占比将近18%。国发布了一系列推动“增材制造”产业发展的政策，并且将“增材制造”纳入国家重点发人员的不断努力下，近五年来我国的3D打印产业发展迅猛。根据2020年3月赛迪顾问(CCID)发布的《2019年全球及中国3D打印行业数据》，2016年-2019年间，我国的3D中国3D打印市场规模在近五年内将以高于全球3D产业的速度增长，有望保持325.10%0资料来源：赛迪顾问、西部证券研发中心2020年2月，国家标准化管理委员会联合六部门发布《增材制造标准领航行动计划(2020-2022年)》，提出“到2022年，立足国情、对接国际的增材制造新型标准体系基本建立”。此外，为提升国际竞争水平，计划研制出80-100项增材制造“领航”标准，并推动国内标准国际化，转化率将达到90%。结合国家层面政策指导以及国内近6年3D打印产业发展态势，前瞻产业研究院预测，到2025年，我国3D打印市场规模将超过630亿元，2021-2025年复合年均增速20%以上。2020-2025年中国3D打印产业市场规模预测图（单位：亿元）6350资料来源：前瞻产业研究院、西部证券研发中心从产业细分结构来看，根据赛迪顾问（CCID）公布的数据显示，我国的3D打印设备市场规模最大，2020年产值达到92.54亿元，这主要是因为设备单价高、部分依赖进口导致。由于许多工业零部件存在唯一适配性，许多公司为客户提供定制化服务，目前规模第二大的是3D打印服务市场，2020年的产值为64.46亿元。由于我国对3D打印材料研发水平较为局限，加上3D打印材料整体单价相对较低，因此目前规模最小、增速最慢。在20203D3D打印设备3D打印服务3D打印材料0资料来源：赛迪顾问部证券研发中心2019年，我国3D打印材料产业规模达40.94亿元，从市场细分情况来看，金属材料产业规模为15.56亿元，非金属材料产业规模2材料主要为塑料、陶瓷、光敏树脂等，广泛应用于消费品、医疗教育等行业。而目前，我国工业级应用的金属粉末（钛、不锈钢等）研发较少，相关的3D打印技术（SLS、SLM等）对金属粉末的形状、大小要求较为严格，金属3D打印制作技术与设备还较为缺乏。从我国3D打印下游市场细分情况来看，主要集中在民用消费、工业设计、航天军工三大板块。根据赛迪顾问（CCID）公布的数据显示，在2019年，中国3D打印应用服务产业亿元，占比36%。金属材料非金属材料资料来源：赛迪顾问、西部证券研发中心资料来源：赛迪顾问、西部证券研发中心综合3D打印技术、产值等分析情况来看，根据波特的行业生命周期理论，我们推测目前3D打印处在成长初期。从产值角度看，目前行业增长率超过20%，在中国年均增长率甚至超过25%，根据相关机构预测，未来五年内还将加快增长速度。从技术的角度来看，3D打印经历过产品新、质量差，专攻研发与技术改进的“负盈利”导入期，目前部分技术较为成熟、销量开始攀升、市场份额不断扩大、竞争者不断涌入，符合成长期的特征。在未来还将有一段较长的成长期，最终过渡到成熟期，达到最高的产值和利润总量。图17：3D打印行业发展阶段判断资料来源：.Elecfans、西部证券研发中心四、航空航天、汽车、医疗有望成为3D打印应用蓝海1985年3D打印之父Hull提交了名为“UVPINC”的专利申请（US4575330B1这也技术并申请了相关专利。从3D打印专利申请趋势来看，早期的年专利申请量较为稳定，在1985-2011年间，年均申请量仅为2000件，年均复合增速3.6%。2012年后，随着各大高校院所积极参与研究、3D打印公司深入布局核心专利，3D打印专利申请量迎来了爆资料来源：公开资料整理、西部证券研发中心根据上个世纪美国的《专利法》，申请的专利有两种到期计算方法，从专利申请日开始计算的17年后，或者从专利备案日开始的20年。结合时间线，可以看出许多领先的工业3D打印专利在2009-2015年已经退出霸主地位。3D打印核心技术的释放，将大大减少相关企业的生产成本，降低准入门槛，鼓励更多的企业参与市场竞争，激发市场活力。由历史可见，2009年熔融层积成型（FDM）专利到期后，3D打印机的销量迅速增长，售价从数千美元跌到最低300美元，市场上涌现了不少中国制造的低价3D打印机。2014的6项专利（涉及FDM、支撑移除和优化调整）陆续到期，全球3D列印制造商纷纷抢攻这项3D打印技术市场。同年，Deckard在20世纪90年代初申请的激光烧结技术(SLS)的专利到期。2016年12月选择性激光熔化技术（SLM）到期。同年12月，ZCorp公司关于“制作三维立体物体原型的方法和设备”的专利到期。表9：3D打印技术多个核心专利已到期通过立体光刻法生产三维物体的设备通过选择性烧结制造零件的方法和装置创造三维物体的装置和方法日日-资料来源：3DHubs、西部证券研发中心过去5年内，3D打印工艺核心专利的到期为行业带来了新的活力。伴随着旧专利逐渐退出历史舞台，许多3D打印巨头在全球范围内对新专利进行紧锣密鼓的布置。Innography平台公布的数据显示，全球综合竞争力排名前20的专利权人只有中国科学院是中国机构，没有中国企业出现。而在中国区域综合竞争力排名前100的专利权人中，有通用电气、西门子、Stratasys公司等大量国外公司。这说明国外企业比较注重通过专利技术实现3D打印在中国市场的全面布局。从INCOPAT平台整理数据来看，全球专利申请量最大的企业前三名分别是德国巴斯夫、韩国LG、美国通用。在专利申请量排名前十名中，美国企业占据一半，主要领域是航空航天。而中国仅有西安交通大学上榜，未出现专营3D打印的公司。从专利价值度的分析结果看，德国巴斯夫专利价值最高；而韩国LG、美国通用、韩国三星、STRATASYS公司也有较多的高价值专利。西安交通大学的专利价值分布为中等水平，高价值专利比例不0专利数量（个）资料来源：INCOPAT平台、西部证券研发中心近年来，随着行业从导入期逐渐过渡至成长初期，资源抢占、行业整合加剧。收购对象涵盖包括服务商、软件公司、材料和设备厂商在内的3D打印生产链企业。在中国，资本主要流向金属3D打印技术，对微米级电板3D打印、生物医疗3D打印的投资也比较多。在国外，化工材料巨头加大对3D打印复合材料的投资；此外还有一些创新性的3D打印技术得到种子轮、A轮资本支持；针对3D打印的生产管理、后处理等产业配套方向，逐渐成长出优质创业公司。总体来说，3D打印相关企业融资案例主要发生在美国、德国、英国、以色列等3D打印技术较为成熟的国家；3D打印公司的技术，更注重生产制造的质量和效率的提升，剑指批量化生产；金属3D打印相关企业融资案例不多，但发生融资的一般金额都很大，产业已逐步发展成熟，市场格局初具形态。2016年，GEAdditive收购瑞典Arcam公司和德国ConceptLaser公司。2017年，3DSystems收购了牙科材料公司Vertex-GlobalHolding公司。2019年，蔡司收购了德国GOM公司。资源的整合有利于3D打印企业市场布局，为客户提供“一站式”服务。表10：2020年中国3D打印收购、大型融资事件金、方正安徽基金等基金、国药资本、中科创星在线制造服务平台佛山峰华卓立杭州先临三维资料来源：南极熊、西部证券研发中心与此同时，应用领域不断拓展，新的行业模式也在不断演进。全球各地的增材制造工厂形态缓慢成型，从“原型制造”阶段过渡到了根据需要、可灵活的进行工业规模化批量生产阶段。如2016年西门子投资2000多万欧元，将芬斯蓬一处学校旧址改造成了西门子工业型燃气轮机3D打印研发基地和工厂，负责燃气轮机零部件的快速原型设计、快速维修和预计在成熟期，3D产业链上的专业分工会进一步深化，专业3D数字化服务商、材料供应商和专业3D打印企业会出现，产品设计服务会独立或向下游消费企业转移。同时还会出现为3D打印产业提供支持服务的第三方检测验证、金融、电子商务、知识产权保护等起初，3D打印问世时设计的桌面级打印机主要服务于消费领域，规模较小，增速较慢。步向建筑、服装、食品等领域扩展，成为产品研发设计、创新创意及个性化产品的实现手段以及新药研发、临床诊断与治疗的工具。根据沃勒斯报告的问卷调查显示，2019年3D打印下游应用占比最多的是汽车工业领域汽车消费电子航空航天医药/牙科学术机构能源政府/军工建筑建材其他8.00%6.00%4.00%2.00%资料来源：沃勒斯、西部证券研发中心4.3.1、航空航天：3D打印应用日趋成熟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、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。在模具铸造方面，由于3D打印技术SLS熔模铸造工艺无需制造蜡模压型，缩短了铸造用熔模的准备时间，具有速度快、成本低的优势，十分适用于航空发动机复杂铸件研制阶段所需进行的反复铸造工艺试验。普惠公司采用3D打印生产了超过10万件部件和原型件，包括铸模、设备工具以及试验台架硬件等。普惠公司在PW1100G发动机的部件设计中，采用增材制造技术极大地减少了部件的研制时间以件的制造速度提高4-8倍，相比锻造，部分零部件最多节约90%的材料。在零部件制造方面，采用3D打印技术能够减少大量零件的焊接组装工作，同时能实现更复杂内部结构，提高零部件性能。GE公司采用3D打印技术制作航空发动机的燃油喷射系统，其将传统工艺的20片部件组装或焊接的结构制造为一个部件，这种方法得到的制件具有接近锻造的材料性能。而且3D打印工艺能够避免产生变形和形成微裂纹，提高了个增材机械实现每年40000个喷嘴的产量，这一生产率将能够确保每月175台发动机交•GE航空成立增材制造团队•第一个热交换器打印完成•GE的3D打印T25传感器外壳通过FAA认证•GE9XLPT叶片通过FAA认证•GE能源喷油嘴通过FAA设计•GE增材技术先进中心落成•GECatalyst发动机思维优化设计•GE成立增材事业部•收购Arcam•收购GeonX资料来源：通用电气官网、西部证券研发中心在修复制件方面，利用3D打印技术修复的航空发动机整体叶盘的高周疲劳性能优于原始材料。通过大量基础技术研究工作，国外已经初步建立起整体叶盘的激光修复装备、技术流程和相应数据库，推动了整体叶盘激光修复技术的工程化应用，我国的相关科研机构也积极布局3D打印激光修复技术。德国弗朗恩霍夫协会与MTU公司合作利用激光修复技术修复钛合金整体叶盘。下图为MTU公司制定的整体叶盘修复过程流程图。北京航空制造工程研究所采用激光修复技术修复了某钛合金整体叶轮的加工资料来源：MTU、西部证券研发中心在航天领域，欧洲航天局(ESA)和瑞士SWISSto12公司开发出专门为未来空间卫星设计的首个3D打印双反射面天线原型，如图所示，通过采用3D打印，不仅显著增加天线的美国航空喷气发动机洛克达因公司(AerojetRocketdyne)完成首批“猎户座”载人飞船12个喷管扩张段的3D打印任务，使为期3周的制造时间比传统制造工艺技术缩短了约40%。法国泰勒斯·阿莱尼亚航天公司将欧洲最大的3D打印零件(遥测和指挥天线支撑结构，尺寸约45cm×40cm×21cm)用于Koreasat5A和Koreasat7远程通信卫星，如图所示，通过3D打印实现了质量减轻22%、成本节约30%、生产周期缩短1个月。俄罗斯托木Tomsk-TPU-120于2016年3月底搭载进步MS-02太空货运飞船被送往国际空间站。资料来源：ESA、西部证券研发中心图24：3D打印的遥测和指挥天线支撑结构资料来源：ThalesAleniaSpace、西部证券研发中心表11：3D打印技术在航空航天领域的其他应用GE公司利用SLM技术制备的航空发动传动涡扇航空发动机资料来源：网页资料整理、西部证券研发中心4.3.2、汽车工业：3D打印助力汽车轻量化汽车零部件：3D打印可以制造很多传统工艺无法实现的复杂结构零件，例如点阵结构、一体化结构、异形拓扑优化结构等，这些复杂结构不仅降低零件的质量，还能发挥其他功能性的作用。美国加利福尼亚州的FIT公司通过选择性激光熔化3D打印技术制造充满点阵结构的仿生发动机气缸盖，该气缸盖质量减少了66%，表面面积从823平方厘米增加到6052平方厘米，显著提高了气缸盖的冷却性能，从而改善了赛车的发动机性能。法拉利668赛车应用了3D打印的钢合金活塞，该零件内部添加了复杂的点阵结构，不仅可以减少材料的使用，减轻零件质量，又可以保证高冲击区域的强度，使发动机实现更充分地资料来源：FIT、西部证券研发中心资料来源：法拉利、西部证券研发中心内外饰应用：汽车外形和内饰风格与消费者的购买决策是息息相关的，3D打印技术的应用，可以为汽车提供更舒适的环境或更个性的造型。法国标致曾有一款Fractal的纯电动概念车，该车的内饰件表面具有凹凸不平的结构，这些结构是将白色尼龙粉末通过选择性激光烧结3D打印方式制成，这种内饰不仅可以减少声波和噪声水平，而且会使声波从一个表面反射到另一个表面，从而实现对声音环境的调整。宝马Mini已经开始将3D打印运用到了汽车内饰的定制上，客户可以在侧舷窗以及内饰板资料来源：法国标致、西部证券研发中心资料来源：宝马、西部证券研发中心整车制造：3D打印不仅可以直接制造汽车零部件，甚至可以颠覆传统的整车设计理念和制造方式，用于整车制造。Blade跑车是一款颠覆传统设计的全新跑车，它的底盘和支撑结构是通过将3D打印的铝合金节点与现成的碳纤维管材连接而成，整个装配过程像搭建积木一样。汽车底盘大约由70个3D打印的铝节点组成，这种结构不仅质量减轻90%，并且可以经受住五星级碰撞，承受得了在公路上的颠簸。资料来源：公开资料整理、西部证券研发中心资料来源：公开资料整理、西部证券研发中心4.3.3、生物医疗：3D打印使个性化医疗成为现实人体组织主要由自组装聚合物(蛋白质)和骨矿物质组成，金属以微量元素的形式存在，具有分子尺度的功能。金属生物材料是人类应用最早也是目前使用最多的医用生物材料之一，目前临床使用的金属生物材料包括不锈钢、钴铬合金(Co-Cr合金)、钛(Ti)等不可降解金属及镁(Mg)、铁(Fe)、锌(Zn)等可降解金属。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，这在一定程度上促进了外科手术规划和外科金属植入物的进步。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，为推进个性化医学提供了前所未有的可能性。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。资料来源：公开资料整理、西部证券研发中心齿科：随着生活水平的提升，大众对于自身外观的重视度不断提升，加之三维影像和光学减少了患者的等待时间，提高了患者的舒适度，降低了手术风险，给患者带去更快捷安全的体验。3D打印目前主要用于口腔正畸、口腔修复、口腔种植。TechnavioTechnavio公司《2019-2023年全球牙科3D打印设备市场》指出，2019年至2023年，全球牙科3D打印设备市场将增长至6.67亿美元。据国家统计局《第三次全国口腔流行病抽样调查结果》显示，全国有94%的人口存在某种形式的牙齿问题，85%的人口患有牙周病，在35-45岁的人群当中仅有14.5%的人口拥有健康的牙周组织，30%-50%的人口存在牙齿咬合问题。由此可见，中国齿科产品市场前景非常广阔，预计隐形矫正市场将迎来2017年联泰科技正式成立口腔应用事业部，投入了一千多万元的研发资金，从硬件、软件、材料三大维度投入，研发出专业用于口腔齿科EvoDent系列数字化牙科专用的3D打印设备，为深挖口腔应用进一步助力。目前，联泰科技SLA技术的隐形正畸市场已经占据30%以上市场应用份额，DLP技术也占到市场的近20%。资料来源：联泰科技、西部证券研发中心辅助治疗及解剖模型：中山大学的学者通过计算机断层扫描患者骨盆三维模型，并运用3D打印技术构建3D物理模型，为继发于髋关节发育不良（DDH）患者实施全髋关节置换术（THA模型的使用让手术有更好的计划从而简化了外科手术过程，组件在术前计划和手术中使用的实际大小之间的一致性较高。支架与假体：因为钛表面有致密的氧化钛（TiO2）保护膜，具有高强度重量比，非磁性和高耐腐蚀性的优点，通常永久性骨组织假体采用金属钛或其他材料，并在表面附加凝胶材质涂层，增强生物相容性，促进植入物假体周围的细胞生长并降低钛或其他永久性材料可能造成的炎症和感染风险。Winder等将3DCT成像和3D打印技术相结合，通过制作出患者头骨模型得到定制钛板，实现对患者颅骨缺损部分进行修复。生物3D打印：生物3D打印是利用快速成型技术(RP)将生物材料和生物单元按仿生形态学、生物体功能、细胞生长微环境等要求，使得细胞单个或串联打印，一层一层，直接创建三维组织或器官的制造方法，细胞直接打印是对组织工程的一种延伸，相比于支架，生物打印可以在支架不同位置实现不同种类、不同密度的细胞沉积，直接对组织或器官进行打印。人造血管具有较好的灌注能力和很高的渗透性，可以使介质沿径向扩散，类似于天五、全球主要增材制造公司美国3DSystems公司凭借3D打印技术之父Charles(“Chuck”)Hl建l的立体光固化SLA技术而建立，历经三十余年，逐步发展壮大3D打印技术（如彩色打印、多头打先进的数字化制造流程，为客户解决业务、设计和工程等各方面的需求。3DSystems主要业务包括3D打印原材料、3D打印设备、3D软件等。备多头打印资料来源：公司官网、西部证券研发中心5.1.1、3D打印原材料业务该公司的主要特色是提供多样化功能的3D打印材料的产品组合，包括塑料、弹性体、复合材料、蜡、金属、生物相容性材料等。5.1.2、3D软件业务公司开发的软件覆盖了3D扫描、测量、计量、管理等方面。Geomagic®逆向工程软件可用于三维测量和计量；3DConnect可对3D打印机进行远程诊断管理。5.1.3、3D打印设备业务每个系列下遵循3D打印技术统一的原则，根据客户对生产用途、生产时限、零件大小及材质、价格的不同需求，细分出各个子系列。天候零部件生产，DMPFactory350采用集成式粉末管理。2016年新研发的Figure4系CJPx603D系列可实现从教育领域到商务应用领域，高效、高速、全彩的3D打印。针对医疗方面，NextDent5100、ProX800等适用于批量生产牙科模具、口腔修复模型、热成型模型。公司已经研发出虚拟现实外科模拟器、虚拟手术计划（VS保健产品和服务。5.1.4、3DSystems财务概况3DSystems公司近年来的营收情况较为稳定，2015-2019年围绕6.5亿美元受疫情影响2020年收入下降39.29%至3.82亿美元。其公司近5年内净利润均为负值，2020年公司净利润为-1.49亿美元。公司股价从2020年初至今受流动性紧缩后经济复苏对下游制造业造成影响呈倒V型，2021年2月初达到股价顶点后有所回调，目前价格为27.4美元/股，股价再次进入上升阶段。YOY(%)-右轴00资料来源：WIND、西部证券研发中心0资料来源：WIND、西部证券研发中心销售毛利率销售毛利率(%)020152016201720182销售净利率(%)02020-01-022020-06-022020-11-022021-04-02资料来源：WIND、西部证券研发中心资料来源：WIND、西部证券研发中心；数据截止至2021年5月21日Stratasys是集航空航天、汽车、医疗、消费品和教育等行业的应用型增材技术解决方案为一体的大型美国3D打印全球企业。近30年来公司已获得批准和待批准的增材技术共有1200项，这些创新在从设计原型到制造模具再到终生产零件的整个产品生命周期中创5.2.1、打印设备业务公司主要采用的3D打印技术是FDM、PolyJet。每个技术项下均研发出5个系列的3D打印设备。FDM打印机系列之一，Fortus380MC碳纤维系列使用尼龙12碳纤维材料，非常适合打印可靠的功能性原型、生产零件和结实耐用的模具。中国东方航空用StrataFDM3D打印技术和航空级认证ULTEM材料进行小批量开发和维修航空内饰件，包括电子飞行数据包支架、座椅扶手、书报架等。PolyJet技术可在单次打印中实现彩色和多材料结合，制作接近真实产品的原型，更可用来打印快速模具，验证产品设计。J850系列可同时混合7种材料，实现50万种颜色，不同的纹理、透明度和软硬度。J55系列将有效建模时间缩短至原来的50%，制造模型数量是传统的5倍，制作部件成本降低80%，能在24小时内实现全彩模型制造。奥迪使用该系列进行尾灯罩的原型设计，将这些多色、透明的零件一体打印，可以节省高达50％的时间。三得利借助该项技术在试制塑料瓶时，从外购金属模变为3D打印模具，大幅缩短时间，实现高度复杂的设计。5.2.2、打印材料业务并且稳定可靠的零部件。而PolyJet光敏树脂可打印高精度细节，呈现如同成品一般的真C，在1.82MPa的压力下，可以承受其他碳纤维4倍的压力）材料性能非常好。表12：尼龙碳12纤维与市场同类参数对比市场同类强化碳纤维产品市场同类强化碳纤维产品资料来源：Stratasys官网、西部证券研发中心PolyJet技术原理是SLA，因此公司针对性地研发出了能够实现不同色彩、软硬度、光泽度的光敏树脂。其中VeroVivio材料可实现近500000种颜色；VeroUltra可用于模拟透明材料；DraftGrey刚性好，成本低，具有中等不透明和光洁度。5.2.3、打印软件业务公司研发出的GrabCADPrint软件可以简化CAD到打印的工作流程，从而实现高效性。特别之处是该软件免费为客户提供，只需注册即可获得，因此具有使用的便利性。5.2.4、STRATASYS财务概况公司2015-2019年营业收入呈现缓慢下滑趋势，2020年业绩有所反弹，全年实现营业收近6年净利润均为负值，目前亏损程度较2015美元。公司股价在2020年11月份开始大幅上涨，21年2月份达到峰值54.37美元/随后有所回落。目前价格为22.33美元/股，股价再次进入上升阶段。YOY(%)-右轴5000资料来源：WIND、西部证券研发中心资料来源：WIND、西部证券研发中心销售毛利率销售毛利率(%)销售净利率(%)0收盘价(USD)02020-01-022020-06-022020-11-022021-04-02资料来源：WIND、西部证券研发中心资料来源：WIND、西部证券研发中心；数据截止至2021年5月21日德国SLMSolutions集团是世界领先的金属激光增材制造设备生产商，专注于选择性激光熔化(SLM)、3D打印的金属添加剂和合金领域的开发。SLM的双向送粉技术和多激光头技术达到国际领先水平，可以大幅提升金属打印的效率。目前，这项技术广泛应用于航空航天，医疗，能源及汽车工业，能为客户提供具有高自由度形态部件的设计和制造方法，适用于个性化定制及中小批量的部件生产。一直以来SLM始终专注于金属打印设备的研5.3.1、SLM打印设备业务型设备的加工尺寸为280*280*365mm，是目前市面上同规格设备之最，能够同时打印更多数量的产品。同时依托于结构优势，铺粉速度最高可达到传统设备的2倍或2倍以上，显著提高了单位时间的生产效率。SLM800能实现四激光处理，运行更加高效，适用于大此外，区别于传统的“下送粉”运输方式，SLM设备中独特的“上送粉”设计可以直接外部添加原料，整个过程金属粉末与空气隔绝，有效避免了一系列的安全隐患，为客户降低了生产风险。该结构还具备金属粉末的二级存储功能，在设备运作过程中为粉刀持续并且均匀地供粉，从而保障最终产品质量的稳定性。目前公司SLM技术设备在航空航天领域已实现单片推力室，热交换器，喷气发动机的制作，减轻重量和节省燃油的同时提高零件耐用性。在医疗领域，已经运用于骨科植入与面部植入，可根据患者骨骼结构自定义CMF植入物的几何形状，量身定做牙齿、假肢、手术器械。在汽车能源方面，SLM技术用于制作铝支架、制动卡钳、电机外壳、启动器叶片以及燃油喷嘴。5.3.2、SLM金属粉末业务除了在金属3D打印设备上表现出的雄厚实力，SLM公司的另一大优势体现在其自主生产的金属粉末。由于选择性激光熔化工艺的原始是球形金属粉末，通常标称粒径分布为10×45或20-63微米。致力于更好地服务客户，公司于2016年成立了粉末部门，金属粉末铜等。在原材料应用方面，SLM还具备一个特点，其打破了设备与粉末对应的唯一性，为研发人员和使用者提供多元创作的可能性。通常地，3D打印公司为了保护核心技术、提高用户黏度，设备材料捆绑销售成为行业常态。然而SLM280HL型设备采用开放性系统，这样的系统机制能够根据研发工作者各自的发展需求使用特定参数操作设备来满足所有金属粉末的设备配置。5.3.3、SLMSolutions财务概况2015-2020年期间，SLMSolutions公司营业收入、毛利润呈现先起后落的趋势，2020年全年实现营业总收入6175.9万欧元，YOY+26.14%；净利润近5年均为负值，2020年亏损有所减少。2020年销售毛利率46.75%，销售净利率为-48.98%。公司股价从20200YOY(%)-右轴资料来源：WIND、西部证券研发中心0资料来源：WIND、西部证券研发中心0销售毛利率(%)销售净利率(%)502020-01-022020-06-022020-11-022021-04资料来源：WIND、西部证券研发中心资料来源：WIND、西部证券研发中心；数据截止至2021年5月21日德国EOS成立于1989年，是直接金属激光烧结技术(DMLS)领域的先驱和全球领导者，也是高分子材料高效增材制造系统提供商。自成立以来，也是高分子材料高效增材制造系统提供商。自成立以来，EOS公司致力于高分子材料的选择性激光烧结(SLS)技术与选择性激光熔化(SLM)研究。1990年，SLA技术拓展了EOS公司的激光打印范围。EOS以其技术创新系统为基础，不断设置最新和最高的增材制造的技术等级标准。目前，该公司已经建立了从3D软件到3D打印设备的全套体系。5.4.1、3D软件业务EOS软件实现了从CAD设计数据、作业准备、质量控制一站式服务。EOSPRINT2用于用于工艺监控，质量保证；EOSCONNECT通过接入工业互联网，可以采集并实时调取设备及生产数据。5.4.2、3D打印设备及原料业务EOS公司注重SLS技术的研发，根据不同适用材料特性，EOS的SD打印设备被分为3个系列，其中EOSINTP系列适用于高分子聚合物材料，而EOSINTM系列是公司的王牌系列，适用于金属材料。此外，公司还开发了适用于砂质的EOSINTS系列，各个系列适用材料，主要设备