3D打印属于战略性新兴产业,得到了国内外政策的重点支持,市场规模也在持续快速增长。
近日,甬兴证券发布题为《战略性新兴产业,降本推动民用领域加速导入》的3D打印行业深度报告。3D打印在零件一体化制造、异型结构件制造、变批量定制结构件制造等方面的优势使得其在航空航天领域得到了广泛应用,而近年来随着3D打印成本的不断下降,其在3C、鞋模、机器人等民用工业领域批量生产中的导入也值得期待。
3D打印:战略性新兴产业,市场规模快速增长
3D打印是以材料逐层堆积为原理的新型工艺。区别于传统减材制造,3D打印通过对模型数字化立体扫描、分层处理,借助于类似打印机的数字化制造设备,将材料不断叠加形成所需的实体模型。
3D打印在中小批量生产成本控制、个性化生产、生产可预测性,和材料利用率等方面与传统技术相比都具有明显优势。3D打印是对传统制造业的补充和增强,借助3D打印技术,企业在产品设计研发,生产复杂产品和开展定制化等方面的能力都能够有所提升。
3D打印工艺分为七个大类。来源:甬兴证券
作为战略性新兴产业,3D打印受到各国产业政策的重点支持。
我国3D打印行业相关政策。来源:甬兴证券
3D打印产业链涵盖上游原材料/零部件、中游3D打印设备制造以及下游3D打印应用。
3D打印产业链。来源:艾瑞咨询
2024年全球3D打印市场规模达到219亿美元,未来有望持续快速增长。根据Wohlers Associates 数据,2024年全球3D打印市场规模达到219亿美元,同比增长9.1%。从收入构成来看,材料收入为44亿美元,打印设备销售及服务收入为 60亿美元,打印服务收入为101亿美元,软件收入为14亿美元。
在市场预测方面,Wohlers Associates 给出了10年后市场规模的上下限预测,基于近5年较低的市场平均增长率测算得出2034年市场规模下限为839亿美元,基于近10年较高的市场增长率测算得出2034年市场规模上限为1452亿美元。综合市场规模上下限,预计 2034 年全球3D打印市场规模将达到1145亿美元,未来10年复合年增长率为18%,这显示出3D打印行业有望在未来较长时间内维持快速增长。
3D打印市场规模持续增长,航空航天占比较高。2024年全球3D打印市场规模达到 219亿美元,中国3D打印市场规模超500亿元。2021年全球3D打印下游应用中占比较高的为航空航天、医疗和汽车,三者合计占比接近50%,中国工业级3D打印下游应用中,航空航天占比高达58%。
3D打印在零件一体化制造、异型结构件制造、变批量定制结构件制造等方面的巨大优势解决了航空航天领域某些零组部件的生产制造难题,使其在该领域被快速运用并取得长足发展。
3D打印与航空航天契合度高,已得到广泛应用
航空航天与3D打印技术相契合,是3D打印的重要应用领域。3D打印技术由于其特殊的生产制造过程,使其在零件一体化制造、异型结构件制造、变批量定制结构件制造等方面具有巨大的优势,3D打印技术的这些优势,恰恰就是航空航天领域中某些零部组件在生产过程中所面临的短板,因此,3D打印技术被迅速应用于航空航天领域,并取得了长足的发展。
3D打印在航空航天中的潜在应用。来源:南极熊3D打印
通用电气公司生产的GE9X发动机使用约300个3D打印部件,3D打印燃油喷嘴实现了大规模生产。SpaceX 新一代发动机 Raptor 3大量采用3D打印技术,提高推力并实现轻量化。
通用电气公司生产的3D打印航空发动机燃油喷嘴。来源:南极熊3D打印
持续降本推动下,3D打印向民用领域加速导入
过往3D打印在大规模生产中的成本劣势使其在制造业中的应用受限,随着打印粉末价格、打印设备价格不断下降,以及打印效率的不断提高,3D打印的成本持续降低,使得该技术在民用领域批量化生产中应用成为可能。
制造费用和材料费用在3D打印产品中的成本占比较高,因此3D打印降本关键在于降低材料和制造费用。
近年来,3D打印在3C、鞋模、机器人等领域的应用案例层出不穷,印证了该技术向民用领域加速导入的趋势。
3C:钛合金成为3C产品材料新选择,对传统制造工艺提出挑战,3D打印得到成功应用。荣耀 Magic V2铰链的轴盖部分首次采用钛合金3D打印工艺,OPPO Find N5 的翼板与外转轴中框使用3D打印技术制造。苹果和小米发布3D打印招聘岗位,积极布局3D打印。
鞋模:使用3D打印工艺生产鞋模有缩短工艺流程,提升生产效率、减重降本改善产品性能以及咬花一次成型,生产更加环保等优势,在中科丰阳、正向增材等企业推动下正在得到大规模应用。
机器人:3D打印可以实现机器人零部件更自由的设计以及小批量柔性化生产,加快技术研发迭代和落地,同时实现轻量化。华力创科学将3D打印应用于人形机器人传感器核心结构件的生产中并实现降本。