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全球3D列印產業鏈全面分析報告匯總
摘要:根據2013版的Wohlers顯示,2013年全球3D列印市場規模約40億美元,相比2012年幾乎翻了一番。其大體分佈概況是歐洲約10億美元,美國約15億美元,中國所占份額約3億美元。而據Wohlers和研兄機構Gartner統計,預計2017年3D列印設備銷售額將達到將近50-60億美元,整個市場將維持近20%增長率。
  當前3D列印領域主要業務包括:設備製造、列印材料和列印服務。據此,我們將目前市場上的廠商分為以下3類:設備製造商、材料提供商和列印服務商。目前3D列印成本較高,主要由於設備成本和材料成本處於較高水準。以金屬3D列印為例,根據匡算,在總的成本構成中,設備成本占到總製造成本的約3/4,耗材成本以及後期處理成本分別占比為11%和7%。
  
  上游環節:根據Wohlers Associates統計顯示,2012工業級3D列印設備中,銷售額前三位分別為光固化31%, FDM材料擠出22%,粉末尿熔化21%。而服務商最想購買的設備來看,以金屬粉末作為主要耗材的粉末床熔化設備的需求量超過了整體的一半以上。金屬材料將成為工業發展的趨勢,而粉末製備是3D列印非常重要的一個技術難度,直接影響3D列印技術進步的快慢。
  
  中游設備:兵馬未動,糧草先行。我們認為隨著3D列印行業的興起,設備廠商作為早週期部分將顯著受益。中游設備大致分為高端和低端兩類,大多數中小企業的產品集中在門檻較低的基於塑膠熱熔融技術的低端設備,缺乏投資價值。在較高端的基於鐳射熔覆技術的高端設備方面,某些具有核心技術和應用市場拓展能力的企業具備一定投資價值。
  
  下游服務:在工業領域中,3D列印可能會率先在軍工、核電等價格不敏感型領域率先推廣和應用,主要針對大型、小批量、非標準件產品,尤其在試製階段的經常進行修改的產品。
  
  此外,從量化角度看,鑒於海內外股市大環境的不同,海外和國內的3D概念股的走勢也十分迥異,總體的相關性不高,相關係數不到0.1,不過分年來看,2014年以來,海內外3D列印概念股的聯動性明顯增強,相關係數超過0.2。個股方面,2014年初至今,金運鐳射、高樂股份、新北洋、光韻達、拓斯達、南風股份和深圳惠程受海外3D列印指數的帶動最為明顯,相關係數都超過0.2,且在統計上顯著。國內3D概念股與海外概念股之間的聯動性,在別除掉時差因素後基本同步,不存在明顯的更長期的領先滯後關係。
  
  不確定性分析:3D列印雖然已經發展了近30年,但A股市場的投資潮也是近3年才興起。因此產學結合以及下游需求的培育情況均成為投資的風險點。
  
  一、3D列印:第三次工業革命的標誌性生產工具
  
  3D列印技術是指由電腦輔助設計模型(CAD)直接驅動的,運用金屬、塑膠、陶瓷、樹脂、蠟、紙、砂等材料,在快速成形設備裡分層製造任何複雜形狀的物理買體的技術。基本流程是,先用電腦軟體設計三維模型,然後把三維數位模型離散為面、線和點,再通過3D列印設備分層堆積,最後變成一個三維的實物。
  
  傳統製造技術是“減材製造技術”,3D列印則是“增材製造技術”,具有製造成本低、生產週期短等明顯優勢,被譽為“第三次工業革命最具標誌性的生產工具”。3D列印將多維製造變成簡單的由下而上的二維疊加,從而大大降低了設計與製造的複雜度。同時,3D列印還可以製造傳統方式無法加工的奇異結構,尤其適合動力設備、航空航太、汽車等高端產品上的關鍵零部件的製造。
  
  上一輪的工業革命中,製造業主要通過批量化的流水線製造和集約生產來降低生產成本,買現規模效益。原來是製造商和消費者分離,現在是製造商和消費者合為一體,開展自工業化。3D列印將引發真正意義上的製造業革命,產業組織形態和供應鏈模式都將被重新構建,帶來無窮的創新空間。
  
  (一)3D列印仍處於前沿科學
  
  根據2012年Gartner技術成熟曲線顯示,目前3D列印技術處於“過高期望的峰值”Peak of Inflated Expectations:在此階段的特徵就是早期公眾過分關注。
  
  回顧過去10年,2000年3D列印出現一輪高潮,當時的概念為“快速成型”,全國很多地方都建立相應的生產力促進中心,主要購買光固化設備。但是後來受到CNC技術(數控加工,是數位化加工的一種,屬於去除加工的形式)的黨爭,很多快速成型的工藝,CNC也能做,且快速成型生產的產品在精度和效率方面都高於3D列印;之後3D列印在工業上慢慢薑縮。當然,過去10年3D列印技術也在發展,目前已經達到與鑄造精度相媲美的技術水準,但與一般的工業應用仍有距離。目前,3D列印是作為CNC技術的一個補充。
  
  目前3D列印仍待解決的問題包括:1)材料,開發專用材料的成本大。2)行業標準待建立。3)涉及到法律法規及倫理領域的問題。
  
  (二)歐美發展:應用廣泛
  
  3D列印技術誕生於上世紀80年代的美國,此後馬上出現第一波小高潮,美國很快湧現出多家3D列印公司:1984年,CharlesHull開始研發3D列印技術,1986年,他自立門戶,創辦了世界上第一家3D列印技術公司(3D Systems公司也是目前3D市場領軍者之一),同年發佈了第一款商用3D印表機。
  
  1988年,Scott Crump發明了FDM(熱熔擠韋,}成型)技術,並于1989年成立了現在的另一家3D列印上市公司Stratasys ( NASDAO:SSYS,該公司在1992年賣出了第一台商用3D印表機。
  
  到了21世紀初,3D列印沉寂下來,許多人開始質疑這種技術的可靠性,當時只能做一些塑膠模型,強度和精度都不高。直到2008年,開源3D列印項目RepRap發佈“Darwin", 3D印表機製造進入新紀元;同年,Objet推出Connex500,讓多材料3D列印成為可能。
  
  在歐美3D列印技術已經廣泛應用。目前限制金屬材料發展的主要的問題是其成形製造效率不高,每個小時大約只有100-3000克。
  
  (三)國內發展:設備多集中在教育領域
  
  中國從1991年開始研兄3D列印技術,當時的名稱叫快速原型技術(Rapid Prototyping,即開發樣品之前的買物模型;具體在國際上有幾種成熟的工藝,分層買體製造(LOM、立體光刻(SL),熔融擠壓(FDM、鐳射燒結(SLS)等(後文會將重要技術一一詳述),國內也在不斷跟蹤開發。2000年前後,這些工藝從買驗室研究逐步向工程化、產品化轉化。
  
  由於做出來的只是原型,而不是可以使用的產品,而且國內對產品開發也不重視,大多是抄襲,所以快速原型技術在中國工業領域普及得很慢,全國每年僅銷售幾十台快速原型設備,主要應用於職業技術培訓、高校等教育領域。
  
  2000年以後,中國清華大學、華中科技大學、西安交大等高校繼續研究3D列印技術。西安交大側重于應用,做一些模具和航空航太的零部件;華中科技大學開發了不同的3D列印設備;清華大學把快速成形技術轉移到企業一一殷華(後改為太爾時代)後,把研究重點放在了生物製造領域。
  
  目前中國國內的3D列印設備和服務企業一共有二十多家,規模都較小。一類是十年前就開始技術研發和應用,如北京太爾時代、北京隆源、武漢濱湖、陝西恒通等。這些企業都有自身的核心技術。另一類是2010年左右成立的,如湖南華曙、先臨三維、紫金立德、飛爾康、峰華卓立等。而華中科技大學、西安交通大學、清華大學等高校和科研機構是重要的3D技術培育基地。

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