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下游應(yīng)用的拓展和技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)增材制造市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)
1、增材制造行業(yè)概述
增材制造(Additive Manufacturing,AM),俗稱“3D 打印”,是一種基于三維模型數(shù)據(jù),通過(guò)逐層堆疊離散材料(如液體、粉末、絲材等)制造實(shí)體物體的技術(shù)。該技術(shù)將復(fù)雜結(jié)構(gòu)拆解為二維平面加工,突破了傳統(tǒng)制造對(duì)異型構(gòu)件加工的限制,實(shí)現(xiàn)了材料微觀組織與宏觀結(jié)構(gòu)的一體化成型,廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、定制化開(kāi)發(fā)及整體化生產(chǎn)。
作為智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一,增材制造具有設(shè)計(jì)靈活、節(jié)省材料、縮短周期等優(yōu)勢(shì),是對(duì)傳統(tǒng)制造方式的重要補(bǔ)充。它融合了數(shù)字建模、機(jī)電控制、信息技術(shù)、材料科學(xué)等多領(lǐng)域技術(shù),已成為各國(guó)競(jìng)相布局的戰(zhàn)略方向,如美國(guó)的“America Makes”、歐盟的“Horizon 2020”和德國(guó)的“工業(yè)4.0”等計(jì)劃均將其列為發(fā)展重點(diǎn)。
增材制造技術(shù)萌芽于20世紀(jì)80年代,早期主要用于模型制作。隨著2000年后金屬增材技術(shù)(如選區(qū)激光熔融SLM)的成熟,該技術(shù)逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。近年來(lái),在政策推動(dòng)與企業(yè)、研發(fā)、資本的共同助力下,我國(guó)增材制造技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大。
盡管理念提出較早,增材制造的產(chǎn)業(yè)化歷程相對(duì)較短。增材制造設(shè)備作為行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),與技術(shù)創(chuàng)新密不可分。全球增材市場(chǎng)已進(jìn)入快速發(fā)展階段,市場(chǎng)規(guī)模從2020年的127.6億美元增長(zhǎng)至2024年的219億美元,年增長(zhǎng)率逐步回升,顯示出行業(yè)的強(qiáng)勁復(fù)蘇與持續(xù)增長(zhǎng)潛力。
2020-2024年全球增材制造行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模
資料來(lái)源:普華有策
雖然我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)起步晚于歐美國(guó)家,但在國(guó)家層面的科學(xué)規(guī)劃與政策有力支持下,行業(yè)已步入快速發(fā)展的軌道。隨著工業(yè)化轉(zhuǎn)型的深入、政策體系的完善以及技術(shù)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,我國(guó)增材制造技術(shù)在打印工藝、成型尺寸與加工精度等方面已接近世界先進(jìn)水平。
目前,國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)正加速推進(jìn)增材制造的產(chǎn)業(yè)化布局,技術(shù)應(yīng)用程度不斷深化,市場(chǎng)覆蓋范圍持續(xù)擴(kuò)大,展現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。
2020-2024年中國(guó)增材制造行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模
資料來(lái)源:普華有策
2、增材制造行業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
(1)機(jī)遇
1)國(guó)家政策支持力度大
國(guó)務(wù)院、工信部、科技部等多部門(mén)陸續(xù)出臺(tái)《中國(guó)制造2025》《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》《2023年度增材制造典型應(yīng)用場(chǎng)景名單》等政策,將增材制造列為智能制造發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域,鼓勵(lì)發(fā)展激光/電子束高效選區(qū)熔化、選區(qū)激光燒結(jié)等裝備,強(qiáng)化自主供給能力。作為新質(zhì)生產(chǎn)力的代表,增材制造已成為推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的關(guān)鍵方向之一,目前在航空航天、汽車、醫(yī)療、消費(fèi)電子等領(lǐng)域已獲廣泛應(yīng)用,政策持續(xù)加持將進(jìn)一步推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?;l(fā)展。
2)終端產(chǎn)業(yè)升級(jí)推動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景拓展
增材制造目前正處于快速成長(zhǎng)期。航空航天領(lǐng)域因部件復(fù)雜度高、對(duì)價(jià)格敏感度低,與增材制造適配性強(qiáng),已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,金屬增材制造在減輕重量、整合零件、提升性能方面優(yōu)勢(shì)顯著,正逐步成為傳統(tǒng)制造方式的重要補(bǔ)充。
除航空航天外,增材制造在核能、船舶、汽車、電力設(shè)備等領(lǐng)域也逐步進(jìn)入試點(diǎn)與應(yīng)用階段,產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不斷增強(qiáng)。應(yīng)用正從原型制造向功能測(cè)試、小批量直接制造擴(kuò)展,覆蓋汽車、醫(yī)療、電子、科研教育等多個(gè)民用和工業(yè)領(lǐng)域,帶來(lái)新的市場(chǎng)增長(zhǎng)空間。
3)產(chǎn)業(yè)鏈工藝升級(jí)與成本下行
增材制造技術(shù)不斷成熟,金屬增材領(lǐng)域逐步轉(zhuǎn)向規(guī)?;?、可持續(xù)的商業(yè)模式。人工智能與自動(dòng)化技術(shù)的融合,推動(dòng)工藝優(yōu)化、缺陷檢測(cè)與質(zhì)量控制能力提升,助力實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的智能生產(chǎn)。
上游材料制備工藝持續(xù)進(jìn)步,國(guó)產(chǎn)金屬粉末質(zhì)量穩(wěn)定性提高,產(chǎn)能與效能全面升級(jí),有望帶動(dòng)成本下降。廢棄粉末回收技術(shù)也取得突破,實(shí)現(xiàn)鈦合金等廢料的循環(huán)利用,推動(dòng)材料閉環(huán)體系建設(shè),為拓展應(yīng)用場(chǎng)景與降低成本提供支撐。
4)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善
我國(guó)于2016年成立全國(guó)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC562),逐步構(gòu)建覆蓋術(shù)語(yǔ)、工藝、檢測(cè)、材料等多維度的標(biāo)準(zhǔn)體系。截至2024年,已發(fā)布60多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),加快與國(guó)際接軌。行業(yè)組織在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、人才培養(yǎng)與賽事創(chuàng)新等方面持續(xù)發(fā)力,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)日益完善,提升市場(chǎng)認(rèn)可度與規(guī)范發(fā)展水平。
(2)挑戰(zhàn)
1)產(chǎn)業(yè)滲透率仍待提升
作為新興行業(yè),增材制造整體市場(chǎng)化程度仍有限,我國(guó)雖發(fā)展迅速,但仍處于從試點(diǎn)推廣向規(guī)模化發(fā)展的轉(zhuǎn)型期。下游應(yīng)用雖不斷拓展,但滲透率普遍偏低,行業(yè)成長(zhǎng)仍需時(shí)間。未來(lái)增長(zhǎng)潛力取決于技術(shù)在下游應(yīng)用的廣度與深度,整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模仍有較大提升空間。
2)原材料與設(shè)備成本高
材料與設(shè)備成本是當(dāng)前主要制約因素。金屬打印粉末價(jià)格約為傳統(tǒng)粉體的10倍以上,占制件總成本20–30%,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制造中的原料占比。同時(shí),工業(yè)級(jí)金屬增材制造設(shè)備價(jià)格偏高,進(jìn)一步推高綜合成本。
未來(lái)要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化可持續(xù)應(yīng)用,必須在保障質(zhì)量的前提下進(jìn)一步降低成本。推進(jìn)材料與設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化、提升廢棄材料回收效率,是推動(dòng)增材制造走向更廣泛產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。
3、增材制造行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局
(1)整體競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)
增材制造市場(chǎng)目前主要集中在北美、歐洲和亞太地區(qū)。美國(guó)和歐洲起步較早,行業(yè)技術(shù)起源于美國(guó),早期由EOS、SLM Solutions、3D Systems等國(guó)際企業(yè)主導(dǎo),憑借技術(shù)和專利優(yōu)勢(shì)占據(jù)主要市場(chǎng)份額。2009年后,隨著SLM等關(guān)鍵技術(shù)專利陸續(xù)到期,新興企業(yè)迅速涌入,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐步加劇。
我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)雖起步較晚,但自2012年以來(lái),在高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)共同推動(dòng)下,專利授權(quán)量快速提升,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加速。在政策引導(dǎo)與市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)增速已超過(guò)全球平均水平,從研發(fā)階段逐步邁向快速產(chǎn)業(yè)化。國(guó)內(nèi)企業(yè)如易加三維、鉑力特、華曙高科等,在設(shè)備性能上已接近國(guó)際先進(jìn)水平,持續(xù)深化技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品矩陣,形成了一定的技術(shù)壁壘與渠道優(yōu)勢(shì),逐步贏得國(guó)內(nèi)外客戶認(rèn)可。不過(guò),在品牌影響力、業(yè)務(wù)規(guī)模與全球資源布局方面,國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)際龍頭企業(yè)仍存差距。
(2)行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)
1)EOS:成立于1989年,德國(guó)企業(yè),全球領(lǐng)先的金屬與高分子工業(yè)級(jí)增材制造系統(tǒng)供應(yīng)商,主要技術(shù)路線包括SLM與SLS。EOS提供涵蓋設(shè)備、材料、工藝及咨詢的整體解決方案,以穩(wěn)定性強(qiáng)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)廣著稱,在全球設(shè)有15個(gè)分支機(jī)構(gòu)和7大技術(shù)中心。
2)3D Systems:成立于1986年,美國(guó)上市公司,為行業(yè)早期開(kāi)創(chuàng)者之一,最早將SLA技術(shù)商業(yè)化。公司提供從設(shè)計(jì)、仿真到制造的全流程增材解決方案,技術(shù)覆蓋SLA、SLS、SLM等,設(shè)備與服務(wù)全球市占率居前。
3)鉑力特:成立于2011年,源自西北工業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì),2019年登陸科創(chuàng)板。公司專注于金屬增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈,業(yè)務(wù)涵蓋設(shè)備、定制化產(chǎn)品、原材料及技術(shù)服務(wù),構(gòu)建了完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。
4)華曙高科:成立于2009年,2023年科創(chuàng)板上市,主營(yíng)工業(yè)級(jí)金屬(SLM)與高分子(SLS)增材制造設(shè)備及配套材料。公司具備設(shè)備、材料與軟件自主開(kāi)發(fā)能力,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域。
4、增材制造行業(yè)技術(shù)趨勢(shì)
未來(lái),增材制造技術(shù)將朝著材料多樣化、效率提升、精度提高、設(shè)備大型化、智能化及核心部件國(guó)產(chǎn)化等方向演進(jìn)。
(1)材料體系不斷豐富
目前可用于增材制造的材料種類仍遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)制造,以鐵合金和鋁合金為例,傳統(tǒng)制造可用材料種類分別為超千種與約600種,而增材制造適用材料仍較為有限,制約了下游應(yīng)用拓展。未來(lái),隨著材料研發(fā)推進(jìn),單一材料結(jié)構(gòu)將向多材料與復(fù)合材料方向發(fā)展,以提升構(gòu)件功能性與適用領(lǐng)域。
(2)效率與精度協(xié)同提升
在保證精度的同時(shí)提高打印效率,是推動(dòng)增材制造產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。當(dāng)前主要通過(guò)多激光協(xié)同、提高激光功率與增大輔層厚度等手段提升效率。未來(lái),效率與精度的平衡優(yōu)化將進(jìn)一步提升增材制造在制造業(yè)中的實(shí)用性與滲透率。
(3)設(shè)備向大尺寸發(fā)展
為滿足航空航天等領(lǐng)域?qū)Υ笮蜆?gòu)件一體化成型及批量制造的需求,增材制造設(shè)備成型尺寸已步入“米級(jí)時(shí)代”。大尺寸、多激光配置成為趨勢(shì),同時(shí)也對(duì)光學(xué)系統(tǒng)、拼接精度與設(shè)備穩(wěn)定性提出更高要求。
(4)智能化與自動(dòng)化融合
機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)在材料設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化、過(guò)程監(jiān)控與性能預(yù)測(cè)等方面的應(yīng)用不斷深入,推動(dòng)增材制造向智能化發(fā)展。集成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化物流的智能產(chǎn)線模式,正在提升設(shè)備利用率和綜合產(chǎn)能,支持規(guī)?;圃?。
(5)核心部件國(guó)產(chǎn)化推進(jìn)
在激光器與振鏡等核心部件方面,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程持續(xù)加快。中低功率光纖激光器已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代,中高功率激光器與掃描振鏡的自主研發(fā)與市場(chǎng)替代也在穩(wěn)步推進(jìn),有望在未來(lái)進(jìn)一步提升國(guó)內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力與市場(chǎng)份額。
5、增材制造行業(yè)進(jìn)入壁壘
(1)關(guān)鍵技術(shù)壁壘
增材制造是高科技、高附加值的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),行業(yè)呈現(xiàn)較高的技術(shù)壁壘,生產(chǎn)工藝、性能指標(biāo)上具有更高的技術(shù)要求,涉及光路、風(fēng)場(chǎng)、機(jī)械、軟件等多項(xiàng)技術(shù)、且行業(yè)朝著多激光、大尺寸設(shè)備發(fā)展,需要解決多激光拼接、打印精度、打印可靠性、穩(wěn)定性、一致性等技術(shù)難點(diǎn)。行業(yè)整體存在較高的技術(shù)壁壘,且增材制造設(shè)備行業(yè)的發(fā)展需要持續(xù)不斷的研發(fā)投入,導(dǎo)致中小企業(yè)進(jìn)入的壁壘較高。
(2)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壁壘
增材制造行業(yè)存在較高的市場(chǎng)壁壘。國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)者起步較早,具有市場(chǎng)先發(fā)優(yōu)勢(shì)和領(lǐng)先地位,國(guó)內(nèi)公司緊追步伐并跨入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,加強(qiáng)市場(chǎng)開(kāi)拓,現(xiàn)有的競(jìng)爭(zhēng)者積累起行業(yè)聲譽(yù),具有一定的市場(chǎng)壁壘,新加入者在已有競(jìng)爭(zhēng)格局中短期內(nèi)取得突破的門(mén)檻較高。
(3)客戶準(zhǔn)入壁壘
增材制造行業(yè)存在較高的客戶準(zhǔn)入壁壘。工業(yè)級(jí)增材制造設(shè)備,尤其是金屬打印設(shè)備的單臺(tái)價(jià)值較高,客戶的選擇與轉(zhuǎn)換成本較大,客戶更傾向于和市場(chǎng)上已有的知名品牌達(dá)成穩(wěn)定的合作,客戶準(zhǔn)入壁壘較高,對(duì)于設(shè)備品質(zhì)、打印效能、售后服務(wù)等都具有較高驗(yàn)收要求。
《2025-2031年增材制造行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)調(diào)研及投資可行性分析報(bào)告》涵蓋行業(yè)全球及中國(guó)發(fā)展概況、供需數(shù)據(jù)、市場(chǎng)規(guī)模,產(chǎn)業(yè)政策/規(guī)劃、相關(guān)技術(shù)、競(jìng)爭(zhēng)格局、上游原料情況、下游主要應(yīng)用市場(chǎng)需求規(guī)模及前景、區(qū)域結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)集中度、重點(diǎn)企業(yè)/玩家,企業(yè)占有率、行業(yè)特征、驅(qū)動(dòng)因素、市場(chǎng)前景預(yù)測(cè),投資策略、主要壁壘構(gòu)成、相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)等內(nèi)容。同時(shí)北京普華有策信息咨詢有限公司還提供市場(chǎng)專項(xiàng)調(diào)研項(xiàng)目、產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項(xiàng)目可行性研究報(bào)告、專精特新小巨人認(rèn)證、市場(chǎng)占有率報(bào)告、十五五規(guī)劃、項(xiàng)目后評(píng)價(jià)報(bào)告、BP商業(yè)計(jì)劃書(shū)、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍(lán)白皮書(shū)、國(guó)家級(jí)制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)認(rèn)證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務(wù)。(PHPOLICY:YG)