三大需求助力3D打印应用成熟期将至产业链深度梳理

  前言：最近3D打印板块表现不错，其实3D打印已经不是一个新鲜名词了，不过3D打印的技术成熟期似乎才刚刚到来，其行业空间也在加速打开。本篇主要介绍3D打印行业的产业链情况，在《3D打印系列二》中，我会补充介绍3D打印的行业现状和行业前景。

  重申下，所有的内容来自于公开的渠道（不是所有的公开渠道大家都能接触到），如果有涉及商业利益的，请联系本人调整。

  据报道，麻省理工学院研究人员开发了一种用于3D打印材料的方法，该材料具备可调节的机械性能，可感知自身如何移动以及如何与环境相互作用。目前国内3D打印已初步形成创新链与产业链，随着3D打印材料和3D打印技术的慢慢的提升，我国3D打印行业将受益于全球行业的良性发展，下面就来聊聊3D打印。

  3D 打印，又称增材制造（Additive Manufacturing ，AM ），是对于传统工业生产的一种“变革性”方法。传统的减材制造工艺是指利用已有的几何模型工件，用工具将材料慢慢地切削、打磨、雕刻，最终成为所需的零件。而3D打印恰恰相反， 通过借助于3D 打印设备，对数字三维模型进行分层处理，将金属粉末、热塑性材料、树脂等特别的材料一层一层地不断堆积黏结，最终叠加形成一个三维整体。

  区别于传统加工技术理念“制造引导设计”，3D 打印的一个显著的优点是能轻松实现“设计引导制造”，完全实现创意驱动，制造出符合特定消费者需求的产品。3D打印技术目前已经大范围的应用到航空航天、医疗器械、建筑、汽车、能源、珠宝设计等领域。

  3D打印行业上游包括原材料、核心硬件及建模工具（软件），原材料包括金属粉末、光敏树脂材料、陶瓷材料等，核心硬件包括主板、激光器等，辅助运行工具主要是扫描仪和操作软件。

  中游涵盖各类打印技术，以打印设备制造商为主，由于设备的匹配性要求，此类厂商往往同时涉及上游；由于3D打印的成本比较高，真正掌握打印生产能力或设备制造能力的中游厂商在行业中占主导地位。就我国而言，3D打印设备市场顶级规模，3D 打印材料规模最小。根据赛迪顾问公布的多个方面数据显示我国3D打印设备2020 年产值达到 92.54 亿元，这还在于设备单价高、部分依赖进口导致；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比来说较低，因此目前规模最小、增速最慢，在 2020总产值为 50.59亿元。

  3D打印的下游除了跟踪服务平台，3D打印出的产品应用领域广泛，以航空航天、汽车工业等领域为主，在生物、食品及建筑领域也有特殊应用，大多分布在在民用消费、工业设计、航天军工三大板块。根据赛迪顾问（CCID）公布的多个方面数据显示，在 2019 年，中国 3D 打印应用服务产业体系中，工业领域应用服务产业规模达 29.23 亿元，占比达 64%，消费领域产业规模 16.44亿元，占比 36%。

  3D打印在航空航天领域主要使用在于飞机、飞船等精密零部件的设计与制造等方向。它能够缩短设计和测试航空发动机的时间，减轻零部件重量，提高燃料效率等。与其他应用领域相比， 航空航天领域注重安全与性能，价格敏感度较低，使得3D 打印在该领域率先发展。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。

  3D 打印可以制造很多传统工艺没办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。法拉利 668 赛车应用了 3D 打印的钢合金活塞，该零件内部添加了点阵结构，不但可以减少材料的使用，减轻零件质量，又能够保证高冲击区域的强度，使发动机实现更充分地燃烧。

  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，宝马 Mini 慢慢的开始将 3D 打印运用到了汽车内饰的定制上。

  3D 打印不但可以直接制造汽车零部件，还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，这种结构不仅质量减轻 90%，并能经受住五星级碰撞。

  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，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流程与工艺缺陷。

  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大多数都用在口腔科、组织修复、骨科植入及心血管设备的应用。以齿科为例，3D 打印技术能帮助实现精准种植和精准医疗，大多数都用在口腔正畸、口腔修复、口腔种植等方面。

  小结：经过多年的技术发展，3D 打印行业即将从技术导入期进入快速成长期，在此过程中，下游航空航天、汽车工业、生物医疗行业应用有望率先迎来爆发点，一方面会增加对3D打印设备及材料的需求量，另一方面航空航天、汽车和医疗等的高技术属性会促进3D打印向高质量发展。

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