3D打印是以數字模型文件為基礎，運用可粘結或可固化材料，通過逐層打印的方式直接制造幾乎任意形狀三維實體的技術，屬于快速成型技術的一種，其典型制造流程包括了前處理——3D打印成型——后處理三個階段。
過往的人類制造史是以等材制造、減材制造為主。3D打印又稱增材制造，是基于近年來自動化控制、材料、激光等多領域科技進步基礎上誕生的制造理念創新，從這個角度可更深刻的理解為何3D打印得到各國政府與諸多企業的廣泛關注。
從概念上看，3D打印確實可以“無所不能”；但從經濟性和技術角度看，其定位是對現有制造工藝的補充與完善，而不是對傳統制造工藝的顛覆，未來等材制造、減材制造和增材制造三者將長期共存。
由于3D打印采用逐層“打印”（成型）的生產流程，其生產流程不受產品形狀和規格的影響，因此3D打印的優勢集中體現在復雜件制造與小批量個性化生產兩個范疇。
復雜件制造與小批量個性化生產結合，導致3D打印在3個領域有大力發展的空間和潛力：
1、文化創意領域：
3D打印可以輕松實現“所見即所得”，在工藝設計、視覺輔助、玩具制造、珠寶定制等文化創意領域，3D打印已全面取得應用突破，且目前技術水平亦可以基本滿足要求。
2、生物醫學領域：
由于人與人之間存在個體差異，生物醫學領域具備最廣的個性化需求空間。
3D打印在生物醫學領域的應用可以分為4個層次，從易到難依次為：
——3D模型打?。河糜诮虒W及病例討論、模擬手術、整形手術效果比較等；
——醫療器材：如手術導板、假肢等；
——組織功能產品：如齒科材料、器官支架、骨結構、外耳等；
——活體組織器官：用于活體移植與藥理分析等。
目前國際領先技術水平在第3層次的臨床研究和第4層次的基礎研究突破上，在第1、2層次領域有普及趨勢。
3、工業生產領域：
我們理解，3D打印在工業生產領域的三大應用領域有明顯優勢：
——前期研發和樣品試制階段：相對傳統工藝，可以實現低成本、高效率、便于修改；
——復雜件生產：包括模具制造、產品直接成型，可優化設計，降低成本，實現原來無法實現的產品結構，亦可減少零件數量、提高系統可靠性；
——產品修復：如GE“冷噴涂”技術等。
目前工業生產領域技術層面仍處于快速進步階段。
3D打印優勢領域發展空間巨大
3D打印是制造理念的創新，對一個新制造理念的市場容量測算頗為困難。從3D打印終端分布亦可以看出，其應用領域非常廣泛，形式多樣，并仍在快速拓展，我們嘗試在總體容量和部分細分市場規模上建立一個數量級的概念。
工業生產領域：
我們理解，3D打印在前期研發與樣品試制階段、復雜件生產和產品修復領域都有大展身手的空間。從宏觀的市場容量測算看，2013年全球GDP總量73.98萬億美元，近年來制造業在全球GDP的占比在16.2%-17.7%之間波動；以上數據分別按照70萬億美元、15%計算，假設3D打印在制造業中占比達到2%，制造業規模將達到2100億美元，而2013年3D打印行業整體收入僅30.7億美元，我們判斷2100億美元這個數量級應該是可以實現的。而以模具制造市場為例，全球模具市場規模在1000億美元左右，中國約占1/3。
大多數模具在生產過程中都會涉及到冷凝效率問題，這會極大地影響模具的生產效率，如塑料注塑加工過程中冷卻時間占加工時間的80%左右。最理想的冷卻方式是隨形冷凝，但傳統制造工藝因工藝限制導致實現成本很高，在部分異形件和小尺寸件上技術難度更大。而異形件的加工正是3D打印所擅長的。以最普通的塑料杯模具為例，隨形冷卻較傳統冷卻方式可提高50%的生產效率。理論上，1000億美元容量的模具制造領域都可以受益于3D打印打來的商機。
生物醫學領域：
3D打印在生物醫學領域的應用可以分為4個層次，從易到難依次為3D模型打印、醫療器材、組織功能產品、活體組織器官。
活體組織器官移植領域的空間自不必說。截至2014年2月20日，全球人口占比不足5%的美國即有7.7萬人等待器官捐贈，且每年仍有數萬例新增需求。
以目前技術完全可實現的牙科領域為例。通過3D打印系統輔助，牙科診斷治療中所需石膏模型、牙齒矯正工具、傳送和定位托盤、隱形矯正器、牙架和手術導模等都可以非?？焖俚刂谱鞒鰜?，同時在速度和準確性方面也較傳統方式具備明顯優勢，減少了返修率，并能最大限度減少醫生人為操作對手術的影響。
有統計數據表明，2010年全球牙科種植超過1000萬次，2013年國內手術次數約50萬人次，按照單人次1萬元支出計算，國內消費量達到50億元，全球市場達到百億美元以上。隨著3D打印技術的進步和普及，牙科種植價格將明顯下降，并逐步淡化高端服務業色彩，制造業色彩更濃。
自2010年開始，3D打印行業收入增速開始加速，2011至2013年CAGR達到32.3%，2013年全行業實現收入30.7億美元（同比+34.9%）。3D system2013年實現收入5.13億美元，預期2014年將實現收入6.95-7.35億美元，2015年計劃實現10億美元，2年內收入基本實現翻番。Wohlers2014年報告預期2014-2020年行業收入CAGE將達到32%，2020年收入將達到214億美元，Gartner預期更樂觀。無論未來CAGR是32%還是81.9%，行業爆發式增長已是不爭的事實。
2012年以來，伴隨著3D system及STRATASYS等3D打印公司股價大幅上漲、源于政府及企業界持續的消息面刺激，及FDM技術專利到期并開源后桌面式打印機迅速放量，產業界與資本界對3D打印的關注度開始快速升溫，并形成了良性互動，更多資源涌入行業，利于行業更好更快發展。
歸根到底，3D打印特別是工業3D打印仍屬于制造業范疇。由于3D打印技術涉及學科較廣，包括機械、控制、電子、材料、表面處理、激光等諸多領域（生物醫藥領域還需生物、醫學等知識），行業技術經過26年發展后，在行業前景越來越明朗的同時，要取得跨越式技術進步變得越來越燒錢，而目前的參與者結構、企業整體技術和資金實力已經無法滿足行業未來發展的需求，亟須有綜合實力的企業加入。
跨國巨頭介入后，由于其兼具供需方的角色（用于自身傳統生產領域），對需求理解更深刻；同時其又擁有資金和多種技術儲備的綜合優勢，有望接棒引導行業發展，并導致競爭格局發生潛在變化——與現在創業型企業為主的行業格局不同，未來跨國巨頭技術將掌握更多主動權，創業型企業將更多地被兼并收購，同時工業3D打印領域進入門檻有望被快速提升。
3D打印技術的出現為國內制造業升級、改變全球競爭地位提供了契機，但未來需要政府和企業有更長遠眼光和更多更持續的資源投入。國內科研機構在1990年前后即開始跟蹤海外進展，并陸續開發了LOM、FDM、SLA、SLS等幾乎所有技術路徑的3D打印設備。特別是FDM專利到期并開源后，在桌面打印領域，國內短期涌現了無數組裝型桌面3D打印機生產企業，有部分優質FDM廠家設備實現批量出口，如北京太爾時代的！UP系列打印機。但在真正比拼技術的工業3D打印領域，國內在實現技術突破后在全球占據了一席之地，但受限于企業綜合實力，后續投入受限。如國內工業3D打印設備領先企業濱湖機電、湖南華曙等，設備累計收入均僅數億元，服務領先的杭州先臨三維等企業年收入僅在億元附近，而3D system2013年的研發投入就達到近4400萬美元。
令人欣慰的是，資本的力量開始發揮作用。包括多家上市公司在內的諸多綜合實力較強的企業通過各種形式開始介入3D打印領域，其中部分企業選擇了頗具挑戰的工業3D打印設備與材料領域，亦取得了階段性進展，但后續仍需著眼長遠、持續投入。
在生物醫學領域，國外以Organovo為首的企業已開始持續性投入，研發第四層次的活體組織器官，并聯手軟件巨頭Autodesk開發第一款用于人體器官建模的軟件，國內亦步亦趨于第三層次的骨科等領域。由于3D打印活體組織器官難度極大，同時生物醫藥領域認證周期長，審批嚴格，企業更需早做規劃、持續投入。
市場對3D打印關注度高，期盼值不低。我們認為行業剛進入快車道，未來必然面臨各種問題，一如任何新事物剛出現時一樣：
1、設備層面：目前各種主流技術路線在加工精度、加工尺寸、加工速度及材料選擇方面難以兼顧，限制了實際生產應用范圍。但隨著介入企業數量增加、綜合實力更強的大企業加入，持續的技術進步甚至全新的技術路線都有可能誕生。
2、材料層面：目前材料品種仍然較少，且真正能滿足3D打印的材料價格較貴（用于3D打印耗材價格一般是同質普通材料的數倍，全球等離子霧化金屬粉末行業領導者AP&C鈦粉價格高達0.5-1萬元/kg）。后續隨著材料用量增加、材料技術突破企業數量增加，特別是中國企業真正意義上取得突破后，材料價格下降空間較大。
3、軟件層面：目前專業3D打印軟件較少，多數是基于CAD軟件制作得到的精度不高的STL文件，需專業人員開發使用，限制了大眾的參與度。目前Autodesk已經全面介入工業和生物3D打印領域，期待Autodesk等能盡早開發專門針對3D打印領域的功能更強大、更智能化、界面更友好、精度更高的軟件系統，以便于3D打印更快普及。
4、標準層面：目前全球相關標準基本處于缺失狀態，限制了下游客戶的使用。新生事物常見的問題，3D打印行業多未能幸免，我們需要更多耐性。
在工業應用領域，關注布局長遠的龍頭企業，主要公司包括：
光韻達：專注工業3D打印服務；服務是工業3D打印領域中相對容易放量并實現利潤的領域。
銀邦股份：公司旗下飛而康憑借技術和渠道優勢，旨在提供航空航天領域3D打印零部件所需鈦合金粉末，并積極向 3D 打印民用領域拓展。
亞太科技：公司與領先全球的利用金屬激光沉積技術生產金屬部件的DM3D公司成立合資公司，計劃達到年產50臺金屬打印設備、年生產及修復5萬套精密零部件的能力，并將可直接切入國內百億規模的鋁型材模具行業。
在文化創意領域，設備端生產基本相當于當年的電腦組裝機，耗材領域門檻亦不高，在行業需求充分放量前投資機會不大；關注商業模式創新、業績彈性較大的金運激光。在生物醫學領域，目前A股無直接相關標的。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
