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§3D打印产业的发展现状（第3页）

从3D打印产业链构成的角度看，产业链的上游包括精密机械、数控技术、信息技术、材料科学和激光技术，产业链中游主要包括3D打印设备的生产，产业链的下游主要有三维模型设计服务和打印产品应用。

1、国外3D打印产业链分析

3D打印设备的真正商业化开始于20世纪80年代，凭借雄厚的基础工业实力，国外已经构建了较为完整的3D打印产业链，且在产业链的上、中、下游均有不同级别的企业满足不同层次的需求，见图3-15。

其中，在产业链上游，3D模型扫描硬件设备以FARO公司和Steinbichler公司作为代表；3D模型生成以Iry公司为代表；数据通信以GrabCAD公司为代表；3D模型设计软件以Autodesk公司为代表，其对软件进行了相应的开发以及完善以支持三维设计；在数据修复领域，以MATERIALISE公司和FAbb公司为代表；在材料领域，以巴斯夫、杜邦和亨斯迈先进材料公司等为代表；中游的3D打印设备领域，以3D　Systems公司和Stratasys公司为代表；下游服务领域以Shapeways公司为代表。产业链上各个公司分工明确，保证整个产业上各项关键技术的良性发展和转化。另外，每家公司根据自己企业发展需要可以选择不同的发展模式，比如以3D　Systems公司为代表的全价值链模式。

3D　Systems陆续收购了25家公司来补充产品线和提升技术实力，其公司包括了从产业链上游的材料、信息，中游的设备制造到下游的具体服务，对于客户，能够提供“一站式”全套增值解决方案，包括软件、硬件、材料、工艺、教育培训和应用支持，其各业务收入情况见图3-16。

以Stratasys公司为代表的企业专注于产业链中游模式，主要生产增材制造，包括桌面打印机、工厂打印机和办公室打印机。2011年公司收入1。56亿美元，净利润2063万美元。2012年4月，以色列3D打印巨头Objet被Stratasys收购，合并后具有14亿美元的市值，并开始向产业链上下游延伸，对3D　Systems公司的霸主地位形成挑战。

2。中国3D打印产业链分析

目前，国内的3D打印企业还处于“单打独斗”的初步发展阶段，产业整合度较低，它所主导的技术标准、开发平台尚未确立，技术研发和推广应用还处于无序状态。而且产业链上游的精密机械、信息技术、数控技术、材料科学和激光技术的核心技术大多掌握在外国的大公司手中。再加上企业规模普遍较小，研发力量不足，所以在加工流程稳定性、工件支撑材料生成和处理、部分特种材料的制备技术等诸多具体环节中仍存在着较大的缺陷，难以完全满足产品制造的需求。上述不足使得我国企业的整体竞争力处于劣势地位。

从介入3D打印产业链的位置来看，银邦股份、海源机械等主要介入上游3D打印材料领域，机器人、江南嘉捷等主要介入中游3D打印机领域，中航重机、南风股份、东方铁塔和高乐股份等介入下游的3D打印服务领域。当然，这只是从目前公开的资料进行分析和判断得出的。实际上，未来这些上市公司是完全可以根据市场情况和公司的实际产品研发进度来考虑，进行产业链的上下游拓展。我们认为，从行业容量来看，未来3D打印行业上游材料和下游服务的空间较大，而中游3D打印机的需求空间相对较小。

3。3D打印产业链下游分析

3D打印产业产业链下游可以归为四种主要应用类型，见表3-3。

（1）用作模型和原型研发的3D打印机

这是目前发展最为成熟同时也是商业化程度最高的应用方向。一般是以树脂、塑料等熔点较低的材料作为原料，主要用于产品的原型设计和试制，对应于机械设备和个人消费品等行业的设计环节。目前，用于模具和原型开发的3D打印商业化是最为成熟的。

如前所述，用于模具和原型开发的3D打印机是目前最为成熟的应用方向，相应的商业化程度也最高。对于世界上最大的两家3D打印企业3D　Systems和Stratasys，此方向是他们最大的需求来源。众多的设备制造企业，在产品设计阶段，为了验证最后的实际效果，是需要快速制作单个的零件来实现原型的设计。而3D打印在制作模具上具有先天的优势，从数字化的模型直接转化为实体，且能够实现较为复杂的构型，降低了制作成本，缩短了生产周期。在这类应用中，由于对材料本身的强度要求不高，更加注重外形，因此可以使用树脂、塑料等熔点低的材料，相应的FDM或者SLA技术更为成熟，成本也低。现在主要的壁垒在于如何控制打印机的成本和方便与用户的交互。这类打印机尺寸可大可小，从入门级到专业级的价格差距也很大，一般在5000到25万美元不等。

（2）用于家庭娱乐的3D打印机

一般为桌面式设备，结构简单，成本较低，主要客户群体为发烧友和DIY爱好者。材料一般是树脂和塑料等。设备技术要求不高，生产厂家众多，未来市场的发展主要取决于成本的下降。

面向个人消费者的3D打印机对于精度要求不是很高，所用材料多以树脂和塑料等为主，使用FDM技术，所以通常较为简单，大多为桌面式设备。这类产品针对的对象是3D打印爱好者，以及学校的教学演示等，潜在的用户规模很大。由于技术门槛低，因此这类应用的商品化程度也较高，制造厂家众多，在国内外的购物网站上也都已经有大量的产品在出售。在软件方面，可以利用开源项目如Arduino和RepRap等作为操作平台，降低了开发成本。

随着生产技术的普及、成本快速下降和更多的应用被开发出来，面向个人消费者的3D打印机市场在未来有望实现高速的增长。

（3）用于个人产品定制的3D打印机

同样是个人的定制化生产，与上一个应用方向不同之处在于更为专业化而非娱乐，面对的对象是医疗设备市场以及传统方式无法制作的工艺品。市场空间很大，目前也已经有较为成熟的商业化产品。

每个人的个体差异，决定了批量制造方式无法生产出适合每一个人的产品，尤其是在对产品精度要求比较高的行业，所以传统的生产方式在医疗设备领域有很大的先天不足。3D打印技术的数字化、分布式和简单流程带来的另一个巨大优势是可定制化的制造，这在医疗设备方向将有着广阔的应用。

这些3D打印机所用材料依然以具有生物相容性的塑料、树脂居多，在精度上和材质方面，比面向个人消费者的3D打印机要求更高，所以价格会更贵，同时需要与3维扫描设备配合使用。

在海外市场上，3D打印在医疗方面的应用还处于起步初期。目前最为成熟的产品是助听器的外壳，通过简单的扫描和打印，就能够生产出贴合不同人耳轮廓的产品。据估计全世界已经有近1千万的使用量。除此之外，人造牙齿、骨骼和关节等人体植入性产品，全世界也已经有了数十万的安装量。

另外，未来人体器官等生物组织的打印也有着极大的潜在市场，但目前仍处于实验室研制阶段，前景还不确定。目前美国anovo公司致力于此领域的开发，2012年初开始在OTC市场交易，2013年7月11日登陆了纽约证券交易所。

（4）能够直接制作应用产品的3D打印机

这是目前具备最大想象空间和最高技术壁垒的领域，所用材料一般是金属合金，利用激光技术加工直接成型。产品多用于航空航天、高端装备等领域，目前仍处于商业化的初期阶段。

市场最为关注的还有用3D打印技术直接生产零件，特别是以钛合金为代表的零部件。其优势除了通常的能够避免铸造锻压等周期较长的生产过程，以及制造复杂曲面外，还包括能够控制合金在零件不同部位的配比，制造出功能梯度材料。但由于金属熔点高、热膨胀系数大，因此为应用3D打印技术带来很大的困难。所以虽然已经有20多年的研究，但是仍未能得到大量应用，商业化过程刚刚开始。

技术困难导致了此类设备的价格很高，所以其应用局限在了航天航空和高端装备领域上的个别零件。另外，制造出的零件在力学性能上还有待全面的检验，包括静态下强度以及疲劳性能等。但此方向才是真正的“第三次工业革命”的意义所在。

3D打印的市场除设备本身外，服务和耗材也是重要的组成部分。无论是对于想要体验3D打印产品的个人用户而言，还是小规模的偶尔进行产品设计的生产企业，相较购买整套打印设备的高投资而言，通过各种3D打印服务来满足需求的方式更加经济。所以，所有的3D打印设备生产商，几乎都会提供产品加工服务，而且在其收入中占有的份额非常可观。

Shapeway是在线服务的网站，个人消费者是主要客户。线上有8000家商品设计服务商设计产品，并通过3D打印机在当地生产和销售，目前注册用户已达23万。2010年至2012年6月份，一共生产超过了100万件商品。公司在荷兰、纽约和西雅图等地都设立有制造中心提供打印设备。

除了线上服务外，线下服务更加贴近用户，也是重要发展方向。近期UPS开始在圣地亚哥的6家商店内提供3D打印服务，我国不少城市也开设了3D打印体验店，提供客户3维扫描打印服务，但价格依然较贵，10厘米左右的人像大概在1千元左右。

虽然同是3D打印机，但由于以上四类应用要求不同，从个人消费级到工业应用级，所用的材料和工艺都不同，导致设备价格相差很大。以3D　Systems的产品线为例而言，价格跨度达近千倍。3D打印技术同样也存在着很多天生不足，例如设备昂贵、原材料有限、尺寸有限、大批量生产时无成本优势等。由于各种原因，不同应用处在不同的行业周期内。用于模具和原型开发的3D打印机是最为成熟的，它处于稳步成长期。越来越多的个人用户开始了解3D打印技术，同时低端设备价格也在不断下降，可操作性也逐渐提升，因此，用于个人消费和产品定制的3D打印机正处于快速的上升期。用于医疗领域和商业化个人定制的3D打印机，比用于个人消费的更为专业，目前处于快速成长的初期。直接进行产品制造的3D打印技术仍处于较早期的阶段，而且还有很多技术上的困难，需要时间逐渐去锲入传统的机械设计过程，并且和制造工艺相互融合。

从我国的情况来看，有许多本土小厂商在开发面向个人消费者的产品，所以直接进行产品制造的商业化产品开始萌芽，而用于模具制造的市场面临着与国外厂商的竞争，医疗市场也只是刚刚起步。相比中上游，我国下游的加工应用领域相对成熟一些。尤其是在航天军工领域，对3D打印的需求增长是非常快的。这与航天军工市场所用的零部件比较复杂，且要求快速响应有关。例如，中航重机控股的中航天地激光科技有限公司，通过与北京航空航天大学王华明教授合作，用3D打印技术生产出飞机大型钛合金构件，引来了各方面的瞩目。