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前 言
作為一項可能改變製造業的技術，3D列印自誕生以來便受到發達國家的高度重視，紛紛將其列為國家戰略技術。在各國政策的支持下，3D列印產業化迅速推進，尤其是2009年以後，3D列印便進入快速通道，市場規模從2009年10.6億美元增長到2017年的73.4億美元，增長近6倍，復合增長率高達27%，成為先進製造業中冉冉升起的新星。
2018年，全球3D列印行業仍呈現「二超多強」的競爭格局，而隨著國際科技巨頭參與競爭，多強的競爭將愈演愈烈。中國企業開始嶄露頭角，部分企業進入全球十強，盡管如此，國內企業和國外頭部玩家存在巨大差距，中國3D列印產業發展任重而道遠。基於此背景，賽瑞研究整理平台數據，結合實地走訪和專家訪談，編制了《2018年3D列印產業發展報告》，旨在厘清3D列印發展之現狀、把脈未來發展之趨勢，為廣大3D列印產業人士、投資者及政府產業園提供產業發展思路。
第一章 產業概述
第一節 3D列印概念 3D列印（3D printing），即快速成形技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，通過逐層列印的方式來構造物體的技術，通常也被稱為增材製造（Additive manufacturing）。3D列印的基本原理是離散-堆積原理。
典型的3D列印流程圖
資料來源：賽瑞研究
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第二節 3D列印發展歷程
3D列印的核心思想起源於19世紀末的美國，當時美國研究出了的照相雕塑和地貌成形技術,隨後產生了列印技術的3D列印核心製造思想。1984年，查爾斯胡爾將光學技術應用於快速成型領域，並於1986年成立了世界上第一家生產3D列印設備的公司：3D Systems，由此拉開了3D列印的帷幕。在此後的幾十年里，各種3D列印技術在多個行業應用並行發展。
世界3D列印發展歷程
資料來源：賽瑞研究
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第三節 3D列印技術分類
3D列印發展至今，出現了種類繁多的成型技術。目前市場上主流的3D列印技術包括：熔融沉積成型（FDM）、光固化成型（SLA）、三維列印快速成型（3DP）、選區雷射燒結成型（SLS）、雷射熔覆成型（LMD）、電子束熔化成型（EBM）、聚合物噴射成型（PolyJet）。根據成型原理特點，本文將UV紫外線成型技術、DLP雷射成型技術、發光二極管（LED）成型技術都歸納為光固化成型技術。隨著技術發展，新技術也在不斷湧現，如連續液體界面提取技術（CLIP）、奈米顆粒噴射成型（NPJ）等。
一、熔融沉積成型（FDM）
熔融層積技術（Fused Deposition Modeling, FDM），即利用高溫將材料熔化，通過列印頭擠出成細絲，在構件平台堆積成型。FDM是最簡單也是最常見的3D列印技術，通常應用於桌面級3D列印設備。使用FDM技術的3D列印機通過將熱塑性材料加熱到半液體狀態並沿計算器控制的路線進行擠壓逐層構造零件。FDM使用兩種材料來執行列印作業：用於構成成品的建模材料和用作支架的支撐材料。材料絲從3D列印機的材料倉送入在X和Y坐標上移動的列印頭，材料列印完一層後，通過基板下移或者列印頭上移的方式開始下一層的列印。完成模型構建後，用戶可剝除支撐材料可能用特殊溶液將它溶解，然後即可使用該零件。
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第二章 3D列印產業鏈分析 第一節 3D列印產業鏈介紹 3D列印產業上遊：主要包括原材料及前端設計。3D列印材料是產業鏈條發展的關鍵環節，材料制備技術是否能夠滿足產業發展需要3D列印材料和列印機生產的先前條件。前端設計是3D列印的重要基礎，通過模型、軟件提供逆向工程所需的數據。
3D列印產業中遊：中遊主要為設備及製造服務，參與者包括3D列印機設備商和3D列印製造服務商，這個階段將3D列印產品生產出來。
3D列印產業下遊：終端應用領域。主流應用包括航空太空、汽車、醫療、文化創意等領域，也有一些特殊的應用領域，目前發展尚處於幾部階段，包括人像列印、食品列印、建築列印等領域。
3D列印產業鏈結構
資料來源：賽瑞研究
第二節 上遊原材料
材料技術是3D列印技術的核心之一，從某種程度上直接制約了3D列印的發展進程。從3D列印技術的發展歷程可以看出，一種新的列印技術出現，必須依賴材料的固有特性。由於材料在物理形態，化學性能等方面的千差萬別，才形成了今天3D列印材料的多品種和3D列印的不同成型方法。比如：SLA技術依賴樹脂光固化特性，SLS依賴可燒結粉末材料性能，FDM依賴塑膠的熱流動性等。
比起傳統的製造業，用於3D列印的材料選擇是有限的。一方面，3D列印材料需要匹配不同的列印技術要求，能有利於快速、精確地加工原型零件；另一方面，3D列印零件應當接近最終要求，盡量滿足對強度、剛度、耐潮濕性、熱穩定性能等的要求。具體到細分類型，不同的成型原理對材料基本性能的要求也不同。本節主要介紹3D列印中常用的四大類材料，即金屬粉末、光固化樹脂、塑膠、陶瓷。
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第三節 中遊設備
3D列印設備是整個產業中最重要的一環。首先，設備商是3D列印技術的推動者，要做到3D列印，首先要完成設備的製造，每一種新的3D列印設備出現，都意味著一種新的3D列印技術出現；其次，每一台3D列印設備就是一個加工製造中心，設備商掌握整個3D列印過程的核心技術，因此，在3D列印領域，設備商往往同時扮演者3D列印加工製造服務的角色；再次，設備商是3D列印技術應用的推廣者，可以直接為終端用戶提供綜合解決方案。
3D列印設備可以分為兩大類型：一類是生產價格在數萬美元到數十萬美元之間的設備，主要應用於工業生產，通常稱其為工業級設備；另一類是主要針對個人消費者的設備，這類設備價格低廉，售價通常在數千美元甚至是數百美元，通常稱其為桌面級設備。
一、工業級設備
工業級列印機價格昂貴，主要用於加工大尺寸的產品，一般使用SLS/SLM、3DP、EBM、SLA、PolyJet、FDM等技術，應用領域主要有汽車、國防航空太空、工業機械、消費品、家電等工業領域。國際上工業級列印機巨頭3D systems、Stratasys、EOS等在近30年里不斷推出適用於不同領域的新產品，將3D列印植入工業化製造中，使3D列印成功成為推動國際工業化的重要力量。
SLA設備方面。3D systems公司是該領域的鼻祖，其推出的Figure 4設備具備可擴展、全集成式、可用於直接生產的功能，其最大特點在於3D生產模塊可以按需擴展，大幅提高3D列印的生產效率、降低3D 列印機的成本。
3D systems公司Figure 4設備
資料來源：3DS，賽瑞研究
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二、桌面級設備
桌面級3D列印機在市面上種類繁多，但其基本的工作原理相似，採用FDM技術（技術原理見第一章）。桌面級3D列印設備最初由Stratasys公司於2002年推出，2008年，第一款開源的桌面級3D列印機RepRap發布，此後湧現出各類桌面3D列印設備商。
隨著競爭加劇，桌面列印機價格逐步下降，國外眾籌創業平台已經出現了3000元人民幣左右的3D列印機。性能指標及外觀方面，桌面機也在不斷完善，甚至部分桌面3D列印設備開始向工業級列印機看齊，大型工業級列印機生產公司也逐步涉入桌面領域。
RepRaP開源設備（左）和Stratasys公司uPrint SE Plus設備（右）
圖片來源：RepRap, 3DS，賽瑞研究
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第四節 下遊應用
3D列印已在航空太空、汽車、機械製造、軍事、建築、影視、家電輕工、醫學、考古、文化藝術、雕刻、珠寶等領域都得到廣泛應用，並且隨著這一技術本身的發展，其應用領域將不斷拓展。本節主要分析四大主流應用：航空太空、汽車、醫療、文化創意。
3D列印產業鏈結構
資料來源：賽瑞研究
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第三章 3D列印產業市場分析 第一節 3D列印市場概況及產業特點 過去26年間，全球所有3D列印產品和服務收入的年復合增長率為27.3%。近五年，隨著3D列印服務的不斷滲透，3D列印產業呈迅速增長。2017年，全球所有3D列印產品和服務組成的3D列印市場增長21%，達到73.36億美元，相比2016年增長17.4%，預計未來5年，全球3D列印市場還將保持高速增長，到2022年，市場達220億美元，5年復合增長率達24.5%。
2003-2022年全球3D列印市場規模、增速及預測（億美元，%）
資料來源：Wohlers，賽瑞研究
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作者：BEN LEE
以上內容均源自於《2018年3D列印行業研究報告》，報告全篇文字38000+，數據圖表60+，內容涵蓋全面的3D列印技術梳理、專業的產業鏈解析、詳實的行業數據分析及深入的企業分析。
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