增材制造行业研究:下游需求旺盛,金属3D打印产业再迎大爆发


报告摘要

增材制造产业政策频发,顶层设计日益完善

国家层面,增材制造产业政策频繁发力。2017年12月,工信部、发改委等十二部门联合印发《增材制造产业发展行动计划(2017-2020)》,国家希望通过3D打印技术与传统制造业的结合,来推动制造业的转型与发展,实现智能制造。地方政府层面,成立了20多个3D打印产业联盟和产业基地,以及发起设立产业基金,加速增材制造产业计划落地实施。

增材制造产业仍将处于高速增长期,下游应用市场巨大

从产业周期来看,全球增材制造产业仍处于高速增长期。根据前瞻研究院预测,未来5年全球增材制造产业将保持27.3%的年复合增长率,中国增材制造产业将保持38%的年复合增长率。行业空间看下游,下游看个性化定制。3D打印行业虽然增长较快,但跟它应用领域的规模相比,依然不值一提,占比还远达不到1%,3D打印最大的优势在于个性化定制。

增材制造产业竞争加剧,国内增材制造市场方兴未艾

当前,由于大量企业进入增材制造领域,全球范围内的产业竞争加剧。以Stratasys、3DSystems和GE公司为代表的行业巨头通过持续并购来提升竞争力和全产业链布局。虽然我国增材制造产业取得了长足进步,但是整体上还是呈现“小、散、弱”的状态,未来产业内并购重组会加剧。

金属增材制造潜力无穷,进口替代市场巨大

金属增材制造技术是3D打印领域最具前途的先进制造技术之一,它完美的解决了一些传统制造技术的难题。2017年,全球一共销售了1768台金属3D打印机,相比较2016年的983台,同比增长了80%。在该领域,我国在设备端已经与国际先进水平接轨,但是在专用新材料领域,我国发展仍然滞后,未来国内金属3D打印材料进口替代市场潜力巨大。

研究员:金基统/13265076703、陈佳鑫 /18820780313


1、产业链介绍

增材制造产业上游包括专业材料供应商、模型设计公司和设备生产商等。中游为产品制造商。下游包括工业机械、航天航空、汽车领域和民用消费等应用终端。其中材料供应商、设备供应商和模型设计是产业链的核心环节,也是整个产业链创造价值最大的部分。


2、增材制造产业政策频发,顶层设计日益完善

国家政策频发,助力增材制造产业飞速发展。2013年5月,3D打印选入国家863计划,国家提供4000万元作为研究基金来支持3D打印核心技术的发展,北京投入了15亿元支持3D打印技术。2015年2月,工信部正式发布《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016)》,紧接着5月份国务院印发《中国制造2025》,增材制造上升到国家政策战略层面。另外,2017年12月,工信部、发改委等十二部门联合印发《增材制造产业发展行动计划(2017-2020)》,与前面政策遥相呼应,保持了政策的持续性。这些政策的背后,是国家希望通过3D打印技术与传统制造业的结合,来推动制造业的转型与发展,实现智能制造。

地方政策陆续实施,加速增材制造产业计划落地。自2013年起,各地政府相继出台了一系列政策和行动。如陕西省成立3D打印产业技术创新联盟,发起设立产业基金,重点投资于3D打印设备的研究和产业化;成都市发《成都3D打印产业技术路线图》等。到目前为止,国内各级政府设立了大大小小20多个3D打印产业联盟和产业基地,通过土地支持、财政补贴和基金支持等,促进3D打印相关技术的养发,帮助3D打印中小企业成长和发展。


3、增材制造产业仍将处于高速增长期,下游应用市场巨大

3.1从产业周期来看,全球增材制造产业仍处于高速增长期

全球增材制造产业产值从2012年的22亿美元增长到2017年的78亿美元,六年时间增长了近四倍。根据前瞻研究院预测,未来5年全球增材制造产业将保持27.3%的年复合增长率,到2021年,全球增材制造产业产值可达到212亿美元。中国增材制造产业经过二十多年的发展,产业规模实现快速扩张,2017年,中国增材制造产业产值16.7亿美元,比2016年同比增长40.33%。根据前瞻研究院预测,中国增材制造产业将保持38%的年复合增长率,远超全球增材制造产业增长速度。

3.2行业空间看下游,下游看个性化定制

下游3D打印应用市场进入高速增长期。一种创新产品的发明到其普及往往是一个比较漫长的过程,1970锂电池就被发明了,可是直到1991年索尼公司才真正生产出首个商用的锂电池,后面随着技术地不断完善及各类电子产品快速地发展才真正开始大规模普及。3D打印其实已经是上个世纪的产物了,1988年,3D Systems公司推出了世界上第一台商用3D打印机,比锂电池还早,但由于技术复杂性高、成本高企等问题,成本高企未能跟锂电池一样普及那么快,但如果站在一个更大的角度来看,两者的发展趋势是一样的,只是速度快慢而已,3D打印以前只是以一种较慢的速度在发展,但目前我们认为3D打印正迎来一个速度的转折点,未来的发展速度可能超乎所有人的想象。

3D打印行业虽然增长较快,但跟它应用领域的规模相比,依然不值一提,占比还远达不到1%,传统的流水线生产依然是主要的生产方式。也因此,拥有巨大的增长空间,中间或许会遇到瓶颈,但20年内都是看不到天花板的。特别是3D金属打印,其应用范围要比其他材料广泛的多。

个性化定制是3D打印无语伦比的竞争力。工业4.0最重要的作用就是充分满足消费者的个性化需求,随着中国等发展中国家工业的成熟,目前全球工业思考的已不再是从无到有这个问题了,而是怎样从有到更好的问题,本来拥有一辆汽车代步就很满足了,现在有钱了,就想追求外形个性炫酷的跑车,这是人的本性。目前全球大部分工业都面临产能过剩的问题,大规模地生产已经无法为这个社会创造更多地价值了,工业发展有变缓地趋势,那工业未来的增长点在哪,业内普遍认为,唯有提高工业的附加值才是未来真正的增长点。

那怎么提高提高附加值,在原有产品地基础上加入个性化,按客户的特殊需求去定制产品,这就是目前被认为最有效的一种方法。个性化意味着要柔性+小规模生产,这样以往的流水线生产就存在很大的问题,第一,流水线难以柔性生产;第二,一种个性化产品对应一条流水线,需要不断地变更流水线,在生产规模小的情况下显然成本太高。这种情况下3D打印可以很好地解决传统流水线的痛点,第一,3D打印可以轻松打印出任何个性化的产品,只要你想的出来,就能打印出来;第二,无需变更流水线,只需用电脑重新设计一个模型即可。

3D打印最大的优势在于其超广的应用范围,只要你能设计出,他就能打印出来,特别是对以下类型的产品,优势十分明显:第一,复杂性产品:例如精密零部件,普通的流水线生产所需的流程十分繁杂,一个环节出错既导致产品不合格,而且搭设这样的流水线所需的成本很高,而精密零部件通常又是小规模生产,无法摊低成本。第二,个性化产品:如果觉得复杂性产品的应用空间还不够大的话,那个性化产品的3D打印应用绝对具有想象空间,因为几乎所有产品都可以追求个性化,不仅是终端消费品需要个性化定制,工业企业的生产设备也需要个性化定制,而且这种需求正变得越来越大。


4、全球增材制造产业竞争加剧,国内增材制造市场方兴未艾

当前,由于大量企业进入增材制造领域,全球范围内的产业竞争加剧。以Stratasys、3DSystems和GE公司为代表的行业巨头通过持续并购来提升竞争力和全产业链布局。Stratasys通过全球并购打造完整产业链,并成为行业龙头。2012年,Stratasys与Object公司合并,奠定了Stratasys公司行业领导者的地位。2013年,Stratasys收购消费级增材制造市场著名厂商Makerbot,扩大市场份额。2014年,Stratasys收购全球最大的3D设计分享网站GrabCAD,布局上游产业。2015年,Stratasys收购增材制造咨询公司Econolyst,并成立Stratasys Strategic Consulting公司,布局增材制造咨询行业。也是在这一年,Stratasys在中国市场也进行了一场收购,收购了Stratasys在中国市场的渠道合作伙伴智诚科技,这一收购有利于扩大Stratasys在中国的影响力。2016年,Stratasys还宣布向大尺寸3D打印机生产商、来自以色列的Massivit3D打印技术公司注资。

当前我国国内增材制造市场方兴未艾。根据中国增材制造产业联盟发布的《中国增材制造产业发展报告(2017)》,我国国内增材制造产业已经初步形成了以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区为核心,以中西部地区为纽带的产业空间发展格局。环渤海地区的增材制造产业发展处于国内领先地位,长三角地区已经初步形成了包括增材制造设备研发、生产、应用服务及相关配套设备的增材制造产业链,珠三角地区的增材制造产业发展更侧重于应用服务,主要分布在广州、深圳、珠海和东莞等地。此外 ,陕西、湖北、湖南等省份是我国增材制造技术和产业化重镇,集聚着一批龙头企业。

虽然,在《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》等相关政策的支持下,我国增材制造产业取得了长足进步,但是整体上还是呈现“小、散、弱”的状态。据不完全统计,我国现有增材制造企业有几百家,而且大部分都是初创型企业,缺少规模大、实力强、具有全球竞争力的龙头公司,国内规模最大的增材制造企业是杭州先临三维科技股份有限公司,2017年的收入也只有3.63亿元,不到全球3D打印龙头企业Stratasys的8%。我们认为,未来国内的增材制造产业也会面临并购重组浪潮,也只有通过产业并购,中国增材制造企业才可以整合力量,与国外巨头争抢市场。


5、 金属增材制造潜力无穷,进口替代市场巨大

金属增材制造技术是3D打印领域最具前途的先进制造技术之一,已经成为航空航天、汽车等高端设备制造及修复领域的重要技术手段。 金属增材制造技术完美的解决了一些传统制造技术的难题,第一,相比传统零件制造方法,金属增材制造可以不受复杂结构的限制,能够制造出传统制造技术无法制造的复杂外形与结构;第二,金属增材制造可通过无模具的快速成型,大幅减少前期的模具设计加工和后期的净型辅助加工,使得单件试制、小批量生产周期和成本降低;第三,相比传统的零件制作,一次成型的金属增材制造技术可以对材料达到近乎100%的利用率,这无疑大量节约了零件的制造成本。

从需求端来看,金属3D打印机需求旺盛。根据Wohlers Associates Inc.公司发布的《Wohlers2018年度报告》,2017年,全球一共销售了1768台金属3D打印机,相比较2016年的983台,同比增长了80%,而2017年增材制造行业整体才增长了21%。从市场应用规模来看,金属增材制造也占据着大部分增材制造市场份额。预计在2023年,金属增材制造市场份额将占所有增材制造市场份额51%。

在金属增材制造领域,我国在设备端已经与国际先进水平接轨,但是在专用新材料领域,我国发展仍然滞后。面临材料选择局限性较大,品种少,供应商少,高性能材料严重依赖进口的现状。目前,由于金属3D打印材料技术壁垒高,生产困难,导致市场产量严重不足,国内金属3D打印材料大部分都依赖进口。未来国内金属3D打印材料进口替代市场潜力巨大。

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