中国3D打印报告.pdf
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1、 3D3D 打印全球企业资源图谱,百亿美金市场现状梳理 打印全球企业资源图谱,百亿美金市场现状梳理 1 前言 前言 最早 3D 打印一词的出现可追溯到二十世纪五十年代,直到 1988 年,麻省理工学院 Ely Sachs 教授和其同事研发出 binder jetting prototype(粘合剂喷射原型)并给出 3D Printing 的命名。因此,“3D 打印”一词最初指的是 binder jetting,即指用喷墨打印头层层堆叠,将粘合剂材料沉积到粉末床上的过程。如今,全球技术标准使用官方术语“增材制造/Additive Manufacturing,AM”来指代更广泛的增材制造技术。3D
2、 打印,又称增材制造,作为一种制造技术,背后映射的是先进制造业的发展和沿革。其可应用于工业制造、航空航天、汽车、消费品和医疗保健等行业,为生产带来经济价值。增材制造产业 30 年发展以来,在技术先进性和企业成熟度方面,形成以欧美国家领衔,中国、日本等国家相继追赶的局面。鉴于市场和企业对增材制造商业价值的逐步认可,CB Insights 中国团队从全球增材制造公司的发展情况切入,结合技术应用、资本市场、企业资源三个角度,临摹全球增材制造产业的现阶段发展全景图。2 Part1 突破百亿美元规模,增材制造技术商业价值凸显 Part1 突破百亿美元规模,增材制造技术商业价值凸显 1.1 什么是增材制造
3、?3D 打印产业,也称增材制造产业是先进制造业的重要组成部分。3D 打印产业,也称增材制造产业是先进制造业的重要组成部分。增材制造(Additive Manufacturing,AM)是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术,实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转变,改变了传统制造的理念和模式。增材制造设备是指依据三维 CAD 设计数据,采用离散材料(液体、粉末、丝等)逐层累加原理制造实体物件的技术设备。此外还涉及粉末/丝状材料高能束烧结或熔化成形、丝材挤出热熔成形、液态树脂光固化成形、液体喷印成形、片/板材粘结或焊接成形等增材制造相关服务。市场和企业为什么关注增材制造
4、技术的应用?从产业成型来看市场和企业为什么关注增材制造技术的应用?从产业成型来看,自 1988 年麻省理工学院 Ely Sachs 教授和其同事研发出 binder jet-ting prototype(粘合剂喷射成形原型)并同时给出 3D Printing 的命名,经过 30 余年,3D 打印已形成较成熟的上下游产业链,并且在消费、工业、汽车、医疗诸多应用场景实现试产或应用。3 从政策来看从政策来看,全球发达国家和新兴发展中国家,多将增材制造技术视为未来 5-10 年战略性发展技术,同时配合相关支持政策大力推动各国增材制造企业成长。世界范围内,America Makes、ANSI、ASME、
5、ASTM、ISO、NIST、SME、the U.S.Department of Commerce 等均通过制定标准或行业政策推动增材制造产业前进。图丨 Original binder jetting prototype(MIT,1988)中国相继印发国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016 年)、增材制造产业发展行动计划(2017-2020 年)、增材制造标准领航行动计划(2020-2022 年)等文件推进增材制造的深化发展。从增材制造技术/3D 打印技术为企业真实提供的有效价值来看从增材制造技术/3D 打印技术为企业真实提供的有效价值来看,加快产品生产速度、提供定制化产品、小批量快速
6、生产、联合生产、增加零部件生产灵活性、减少生产工具成本等优势,确实让各行业企业、设计人员、生产人员看到了“经济”、“实惠”、“高效”生产方式的可能性。4 全数字化全数字化是增材制造产业的本质特点,增材制造从设计到优化、仿真到工艺、以及全周期的设备维护,都是数字化过程。因此,增材制造技术与传统制造技术从本质上来说,具有非常大的差别,严格来说,很多增材制造技术能完成的设计和制造,传统的等减材不一定能实现。1.2 增材制造产业上下游及主要技术 增材制造产业链 增材制造产业链 按照 3D 打印使用的上游原材料划分,可分为金属材料 3D 打印和非金属材料 3D 打印;按照应用领域划分,可分为消费级 3D
7、 打印和工业级 3D 打印。工业级 3D 打印的精度更高、速度更快,但在设备尺寸方面的优势不明显。未来金属工业级 3D 打印增长是大势所趋,根据 Wohlers Associates,Inc 统计数据,2017 年全球工业级增材制造设备(指面向工业且销售售价在 5000 美元或更高的机器)销售量达到 14736 台。在汽车、航空航天、核工业等工业制造领域,金属材料 3D 打印技术已展现增长势头。5 图丨增材制造上下游环节(来源:公开资料整理)增材制造材料与技术 增材制造材料与技术 3D 打印在 30 多年的发展中,处于多种技术路线共存的状态,工艺选择取决于材料和设备,以及下游应有场景的差异性。
8、金属 3D 打印工艺原理主要分为粉末床选区熔化和定向能量沉积两大类别,非金属材料打印的工艺原理主要是材料挤出、材料喷射、粘结剂喷射等。图丨 DMG Mori 机器在很快时间内即可完成“3D 打印”零部件(来源:CB Insights)6 表丨代表性增材制造材料与技术(来源:公开资料整理)金属 3D 打印的技术原理是分层制造、逐层叠加,适用于小批量、复杂化、轻量化、定制化、功能一体化零部件制造,多适用于工业品制造、模具制造过程。Sculpteo 通过调研发现,在工业品制造时,SLS、FDM、SLA 为主要采用的技术。7 增材制造下游应用 增材制造下游应用 根据 Wohlers Associate
9、s 数据,工业机械、航空航天和汽车是增材制造下游应用最多的三个领域;消费品和医疗保健行业有望成为未来增长较快的行业。1.3 全球及中国增材制造产业规模 2019 年,全球增材制造产业规模突破 100 亿美元。2019 年,全球增材制造产业规模突破 100 亿美元。根据 SmarTech Analysis 统计数据,未来十年全球增材制造产业规模预计以 15%-20%的增速逐年增长。2019 年全球增材制造产业规模突破 100 亿美元(约 700 亿人民币)大关,预计十年后达到 538.4 亿美元,实现 10 年翻 5 倍的规模增长。全球增材制造产业结构中,硬件和材料两个领域的产业规模占比约 50
10、%全球增材制造产业结构中,硬件和材料两个领域的产业规模占比约 50%,服务部分产业规模最大,独占半壁江山,而软件作为前置辅助生产环节规模最小(约百亿美元规模)。8 图丨全球增材制造产业规模及产业结构(来源:SmarTech Analysis)2020 年,中国增材制造产业规模预计突破 200 亿元。2020 年,中国增材制造产业规模预计突破 200 亿元。根据中国工业和信息化部装备工业发展中心统计数据,中国增材制造产业规模以 25%-30%的增速逐年增长。2017 年仍未突破百亿元大关,预计 2020 年可以实现翻一番的规模;2019 年中国增材制造产业规模达到 157 亿元,2022 年有望
11、增长至 348 亿元,实现约 30%的年增速。9 Part2 全球投融资与明星企业 Part2 全球投融资与明星企业 2.1 全球投融资概述 2019 年,全球 3D 打印融资金额超过 12 亿美元,融资事件突破 150 件。尽管在数量和金额的绝对值上没有达到特别惊人的量级,但至少保持了逐年增加的上涨趋势。从轮次分布来看,八成初创公司处在 B 轮及之前,侧面印证全球 3D 打印市场及公司发展尚处于早期。图 丨全球 3D 打印融资事件数量与金额(来源:CB Insights 中国)10 图 丨全球 3D 打印融资事件按轮次分布(来源:CB Insights 中国)从地域分布来看,美国依然一马当先
12、,综合来看,无论是在巨头企业扩张、科技巨头投资并购、初创企业数量、初创企业成长速度来看,美国都走在前列。其他国家包括日本、德国、以色列等科技实力强国;中国在初创公司数量和质量上面,有着稳步发展。图 丨全球 3D 打印融资事件按地域分布(来源:CB Insights 中国)11 2.2 全球独角兽及初创企业代表 全球 3D 打印领域获得融资最高的初创公司前五名,均为美国企业。全球 3D 打印领域获得融资最高的初创公司前五名,均为美国企业。其中涵盖全球 3D 打印领域的三个独角兽:Carbon、Desktop Metal、Formlabs。在中国,同样也有初创公司投身于该行业,Carbon 的“师
13、弟”Revo 塑成科技(两名创始人来自弗吉尼亚理工学院的同一个实验室)和 LuxCreo 清锋时代两家目前在国内相对领先。2010 年至 2015 年这段时间,上述三家美国独角兽公司相继获得早期投资,经过不到 10 年的发展,它们陆续获得 5 轮左右的融资,投资人不仅有 VC、CVC,还包括科技巨头、行业巨擘。无论是成长阶段、商业化速度,还是融资额度和公司体量,美国公司均走在世界前列。无论是成长阶段、商业化速度,还是融资额度和公司体量,美国公司均走在世界前列。图 丨全球 3D 打印初创公司图景(来源:CB Insights 中国)12 麻省理工学院、斯坦福大学等一众美国高等学府,成为 3D 打
14、印明星企业的人才摇篮。主修电气、计算机、化学、材料和航天航空等硬科技专业,成为创业公司高管和员工的共同属性。3D 打印明星企业由科研精英所引领,Carbon 和 Revo 塑成之于弗吉尼亚理工,Formlabs 之于哈佛大学,Desktop Metal 之于麻省理工,清锋时代之于清华大学。值得注意的是,在 3D 打印领域,除了美国的企业和人才表现突出,英国、德国和以色列公司、技术也崭露头角,例如 3YOURMIND、Metalysis、XJet 等初创企业均获得了千万级美元的融资。图 丨全球 3D 打印获得融资额最高的初创公司 Top15(来源:CB Insights 中国)13 明星企业 C
15、arbon:估值 24 亿美元的 3D 打印独角兽 明星企业 Carbon:估值 24 亿美元的 3D 打印独角兽 Carbon 成立于 2013 年,获得 6.92 亿美元融资,成为 3D 打印界拿到融资最多的初创公司,集硬件、软件及材料与一体,采用“只租赁不卖”的设备运营模式,为众多企业提供 3D 打印数字化解决方案。Carbon 拥有超豪华投资阵容Carbon 拥有超豪华投资阵容,除了顶级风投外,GE、BMW、Nikon、Adidas、Johnson&Johnson 等各行业顶尖科技巨头均有投资。图 丨 Carbon 历史融资(来源:CB Insights 中国)Carbon 公司采用
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