超級干貨：3D打印服務行業(yè)發(fā)展研究

3D 打印技術(shù)起源于上世紀后期，我國第一臺工業(yè)級3D 打印設備是在九十年代初被研發(fā)出來，當時叫做快速成型機。3D 打印與傳統(tǒng)的對材料進行切削方式不同，采用的是增材制造技術(shù)，具有快速成形、快速制造的特點，在工業(yè)生產(chǎn)，尤其是非標準零部件的生產(chǎn)方面具有極大優(yōu)勢。目前，3D打印行業(yè)正處于導入期之末、成長期之初的階段，擁有極大發(fā)展?jié)摿Α�無論在全球范圍內(nèi)還是我國市場內(nèi)，3D打印的行業(yè)規(guī)模都呈現(xiàn)快速上漲態(tài)勢。

3D打印是一種更便于大眾理解的通俗稱謂，在工業(yè)專業(yè)術(shù)語中，3D打印被稱為“增材制造技術(shù)”——它與傳統(tǒng)“減材制造”相對應。3D打印技術(shù)大大降低了制造的復雜度。這種數(shù)字化制造模式不需要復雜的工藝、龐大的機床及眾多的人力，即可生成任何形狀的零件，使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸。

圖1 三維數(shù)字化與3D打印原理

資料來源：國信證券。

跟傳統(tǒng)技術(shù)相比，在縮短研發(fā)周期和成本等諸多方面，3D打印具有天然優(yōu)勢。從加工原理看，傳統(tǒng)機械制造是基于削、鉆、銑、磨、鑄和鍛等減材制造基本工藝的組合；而3D打印技術(shù)是一體成型技術(shù)，主要采用“分層制造、逐層疊加”流程。從應用領域看，傳統(tǒng)的機加工制造就適用于大規(guī)模、需要量產(chǎn)的部件，并廣泛應用在幾乎所有領域；目前3D打印適于小批量、造型復雜的非功能性零部件，大多在汽車、航天等領域內(nèi)用于制造樣件和模具等。從使用材料看，傳統(tǒng)機加工可以使用幾乎任何材料；3D打印技術(shù)目前使用的材料多為塑料、光敏樹脂和金屬粉末等材料，受制較多。3D打印技術(shù)優(yōu)點在于材料利用率超過95%以上，幾乎不產(chǎn)生廢料，且適用于復雜結(jié)構(gòu)體等。

表1 3D打印技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢

資料來源：DMRC，Wohlers Associates。

在原材料、應用領域等方面，3D打印技術(shù)也顯示出自己顛覆性的優(yōu)勢：

（1）時間及原材料優(yōu)勢。3D打印已經(jīng)成為一種潮流，并開始廣泛應用在設計領域，尤其是工業(yè)設計，數(shù)碼產(chǎn)品開模等，可以在數(shù)小時內(nèi)完成一個模具的打印，節(jié)約了很多產(chǎn)品到市場的開發(fā)時間。這種打印機比常規(guī)建筑方法要快四倍，而且所使用的原料也只有原來的三分之一到二分之一，更重要的是幾乎不會產(chǎn)生任何廢棄物。
（2）類型多樣化。3D打印機可以用各種原料打印三維模型，使用3D輔助設計軟件。3D打印機的應用對象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。
（3）強大的連接功能。在飛機、核電和火電等行業(yè)所使用的重型機械、高端精密機械裝備上，傳統(tǒng)的焊接和零部件加固的方法使得部件之間的連接并不牢固，但是使用3D打印技術(shù)，出來的產(chǎn)品是自然無縫連接，結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強度要遠遠高于傳統(tǒng)方法。

中國在3D打印領域方面已經(jīng)頗具實力，某些技術(shù)甚至領先全球。但由于工藝復雜，打印機購置成本高昂，打印需求不穩(wěn)定等，增材制造客戶往往需要企業(yè)提供定制化的下游配套服務。國內(nèi)尚無工藝全面、支持各種材料的增材制造服務平臺，平臺規(guī)模普遍偏小，服務人群相對局限。構(gòu)建可以與需求企業(yè)外部個性化定制系統(tǒng)對接的綜合性服務平臺，能大大提高個性化定制的響應速度，降低成本，增強增材制造性材料、新工藝和新裝備與應用市場的深入結(jié)合，相互促進發(fā)展。

可見，3D打印服務行業(yè)的健康發(fā)展決定了3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的步伐，前者是后者的關鍵所在。本報告通過對3D打印產(chǎn)業(yè)全景式的剖析，對3D打印服務行業(yè)環(huán)境的詳細剖析，對國內(nèi)外3D打印服務行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢整理，以及對3D打印服務行業(yè)的未來展望，力求從3D打印服務行業(yè)視角闡釋3D打印技術(shù)如何真正實現(xiàn)工業(yè)化應用，并且在可期的未來，通過分布式制造重塑制造業(yè)生產(chǎn)范式。

2. 3D打印服務行業(yè)大環(huán)境：正在迅速騰飛的3D打印產(chǎn)業(yè)
2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢：未來五年迎接千億級市場空間
3D打印服務行業(yè)隸屬3D打印產(chǎn)業(yè)的中下游。目前，3D打印產(chǎn)業(yè)即將進入快速發(fā)展階段，隨著產(chǎn)業(yè)化模式思路的進一步清晰，市場潛力將迅速兌現(xiàn)為可觀市場規(guī)模。截止2016年，全球3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模在60億美元左右，預計2020年將達到247億美元，行業(yè)總規(guī)模具備超過一千五百億人民幣的市場空間。

就3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模整體現(xiàn)狀而言，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場需求與投資潛力分析報告》數(shù)據(jù)顯示，2012年全球3D打印市場，包括所有的產(chǎn)品和相關服務產(chǎn)業(yè)為23億美元，到2014年全球3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展突飛猛進，增速達到29.03%，市場規(guī)模達40億美元。2015年，全球3D打印市場規(guī)模增至52億美元，同比增長30%。Wohlers 年度報告則顯示，2016年3D打印產(chǎn)業(yè)增長17.4%，目前整個3D打印產(chǎn)業(yè)市值為60.63億美元。

就3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體趨勢而言，包括市場規(guī)模、行業(yè)增速、銷售規(guī)模、應用領域分布等幾方面。市場規(guī)模方面，各專業(yè)機構(gòu)對3D打印市場規(guī)模的未來預測方面分歧較大。綜合幾家機構(gòu)的預測結(jié)果，2020年3D打印產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模預測值為247億美元，超過1500億人民幣。其中，截止2020年，Context World的保守預測為160億美元，ARK Invest則認為有410億美元，德勤預計3D打印市場的總值將達到205億美元，WohlersReport預測，全球3D打印市場規(guī)模將達到212億美元。行業(yè)增速方面，2014-2018年年均復合增長率達32.4%；未來幾年，全球3D打印市場規(guī)模年均增速有望繼續(xù)保持在30%以上，相關優(yōu)質(zhì)企業(yè)業(yè)績增速則遠高于行業(yè)平均水平。銷售規(guī)模方面，根據(jù)全球信息技術(shù)研究和顧問公司Gartner的最新報告，2016年3D打印機的全球出貨量達到455772臺，較2015年的219168臺提升一倍多。雖然經(jīng)過市場初期的快速增長之后，目前的增長速度有所放緩，但未來四年3D打印機出貨量還將持續(xù)增長，到2020年出貨總量將超過670萬臺。應用領域分布方面，目前3D打印在消費電子、汽車行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)和航空航天領域的應用規(guī)模居前，合計超過67%。

圖2 2020年3D打印產(chǎn)業(yè)全球市場空間預測

資料來源：國信證券，單位：億美元。

圖3 3D打印在各領域運用占比

數(shù)據(jù)來源：e-works。

3D打印被列為中國先進制造技術(shù)領域首要科技創(chuàng)新專項，近年來中國政府各部委多次發(fā)布3D打印相關政策推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有力支撐“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”等國家戰(zhàn)略實施，各地方政府也紛紛響應，發(fā)展勢頭迅猛。

就中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模整體現(xiàn)狀而言，我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模處在高速成長期。市場規(guī)模及行業(yè)增速方面，根據(jù)Gartner公司測算，2016年，中國3D打印設備市場規(guī)模約12.15億美元，同比增長56%。而過去5年以來，自2012年1.6億美元增至16年12.2億美元，CAGR高達66.1%。銷售規(guī)模方面，根據(jù)3D科學谷測算，1988-2015年3D打印機的全球累積出貨量中，中國市場占比為11.1%。應用領域方面，國內(nèi)3D打印主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫(yī)療及牙科正畸、汽車等領域，與全球各應用領域格局分布類似。

圖4 中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)�，F(xiàn)狀

數(shù)據(jù)來源：安信證券。

圖5 各國3D打印機累計出貨量占比（1988-2015）

數(shù)據(jù)來源：3D科學谷。

就中國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢而言，其產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展速度高于全球平均水平。市場規(guī)模及行業(yè)增速方面，據(jù)3D科學谷推算，預計2017年我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到173億元，未來四年（2017-2020）年均復合增長率約為41.36%，2020年產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到670億元。銷售規(guī)模方面，保守估計國內(nèi)與全球3D打印機銷售規(guī)模增長趨勢持平，按出貨量占比計算，則2020年中國3D打印機出貨量可達約77萬臺。

圖6 中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模及預測

數(shù)據(jù)來源：3D科學谷。

2.2 市場競爭格局：國外寡頭國內(nèi)藍海
從目前發(fā)展較為成熟的美國3D打印機市場看，正在逐漸形成寡頭壟斷的格局。美國作為全球3D打印產(chǎn)業(yè)領導者，政府將其作為美國制造業(yè)發(fā)展方案的重要技術(shù)之一，并宣布投入2億美元建設三個制造創(chuàng)新研究所。除了此前已經(jīng)上市的Stratasy和3D Systems，2013年又有ExOne和Voxeljet兩家公司完成納斯達克上市，若加上為3D打印設備提供原材料和配件的Proto Labs，以及新近涉足3D打印的機器人制造企業(yè)iRobot公司，美國3D打印概念股陣營已有6家。

從市場份額看，歐美市場是目前最大的市場。在美國活躍的資本市場環(huán)境下，材料擠出技術(shù)（FDM）的發(fā)明者Stratasy與光固化技術(shù)（SL）的發(fā)明者3D Systems牢牢把握住了商業(yè)化先機，通過成功的資本運作，兩家公司已經(jīng)成為行業(yè)龍頭。在全球主要的工業(yè)級3D打印設備廠商中，Stratasys和3D Systems占有全球3D打印市場的大部分份額，市場占有率分別為57％和18％，已經(jīng)是嚴格意義上的壟斷地位。兩家公司都擁有廣泛的客戶群體，而資本運作是兩家公司獲得技術(shù)多元化的重要手段。Stratasys以簡單易用的FDM聞名于世，并通過兩次并購獲得精細度更有優(yōu)勢的材料噴射技術(shù)。3D Systems則通過多次收購，掌握除直接能量沉積以外的所有五種主流技術(shù)大類，成為涵蓋技術(shù)最廣的公司。

圖 7  中國3D打印行業(yè)集群態(tài)勢

資料來源：3D科學谷。

中國3D打印市場也呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭，逐步實現(xiàn)了商品化，技術(shù)設備在產(chǎn)品設計、快速模具制造、鑄造、醫(yī)學等領域的應用也日趨深入。與全球相比，中國3D打印市場由于缺少原創(chuàng)的核心技術(shù)和材料資源的支持，行業(yè)整體體量較小，企業(yè)分散、社會影響力有限。因潛在市場空間巨大，應用領域眾多，目前各企業(yè)直接競爭的機會較少。但隨著技術(shù)應用領域的日益拓展，行業(yè)內(nèi)企業(yè)逐漸增多，特別是國際企業(yè)的沖擊，未來市場競爭可能會有所加劇。國內(nèi)三維數(shù)字化技術(shù)領域的主要企業(yè)有杭州先臨三維、北京天遠三維；3D打印領域的主要企業(yè)有杭州先臨三維、北京隆源自動化、湖南華曙、陜西恒通、北京太爾時代。從產(chǎn)業(yè)集群態(tài)勢來看，國內(nèi)企業(yè)大多分布在我國東南部地區(qū)。

表2 國內(nèi)三維數(shù)字化與3D打印主要廠商

資料來源：國信證券。

2.3 產(chǎn)業(yè)鏈格局：國內(nèi)企業(yè)優(yōu)勢在產(chǎn)業(yè)中下游
3D 打印的產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游、下游，上游。產(chǎn)業(yè)鏈上游為3D 建模工具和打印耗材；產(chǎn)業(yè)鏈中游為3D 打印設備、3D 配套技術(shù)設計和3D打印輔助設備；產(chǎn)業(yè)鏈下游為3D打印服務行業(yè)對接3D打印的各個應用領域。

現(xiàn)階段，主要的3D打印企業(yè)一般以材料供應，設備制造和打印服務的綜合形式存在。這是由產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期技術(shù)推廣和市場規(guī)模的限制所致。長期來看，產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)會產(chǎn)生專業(yè)化的分離：專業(yè)材料供應商和打印企業(yè)會出現(xiàn)，產(chǎn)品設計服務會獨立或向下游消費企業(yè)轉(zhuǎn)移。

從全球產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展格局上看，發(fā)展近30年的3D打印行業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈已初具雛形，不僅有挑大梁的打印機生產(chǎn)者，還有原材料供應商和相關軟件提供商。在3DSystems和Shapeways等力爭通吃“全價值鏈”的同時，更多的公司在這個新興產(chǎn)業(yè)中掘金細分環(huán)節(jié)。在原材料領域，Xerox PARC公司正在研發(fā)傳感器、晶體管等電子產(chǎn)品的打印材料。應用軟件領域，工程師和程序員不時共享代碼和設計，越來越多免費開源軟件的出現(xiàn)，降低了3D打印的設計成本，如123D、OpenSCAD、Tinkercard等。其他專業(yè)領域的優(yōu)秀公司包括：德國EOS專注于激光燒結(jié)，其銷量占同類設備市場份額近50%，德國Envisiontec結(jié)合了光固化技術(shù)和數(shù)字光投影（DLP）技術(shù)，在助聽器和珠寶3D打印市場占有率超50%，收入近1億美元。
從國產(chǎn)技術(shù)的成熟度上看，國內(nèi)企業(yè)在中下游設備、加工要勝過上游的材料制造。目前A股市場涉及3D打印產(chǎn)業(yè)的企業(yè)主要有：⑴上游材料制造商：銀邦股份和海源機械；⑵中游設備提供商：激光快速成型設備及激光發(fā)生器制造商機器人，以及激光發(fā)生器制造商大族激光；⑶下游快速成型鑄鍛件生產(chǎn)商：中航重機和南風股份。目前新三板市場涉及3D打印產(chǎn)業(yè)的企業(yè)主要有：⑴上游三維掃描技術(shù)：先臨三維和北科光大；⑵上游打印耗材：SAL材料提供商鴻盛數(shù)碼；（3）中游設備提供商：激光熔覆設備制造商天弘激光，以及桌面級3D打印設備制造商騰冉電氣、拓斯達、樂彩科技等。

圖 8 3D打印產(chǎn)業(yè)鏈格局

資料來源：易觀智庫。

3. 3D打印服務行業(yè)環(huán)境：多因素疊加利好
制造的服務化、基于知識的創(chuàng)新能力，以及對各類制造資源的聚合與協(xié)同能力、對環(huán)境的友好性已成為當前企業(yè)競爭力的關鍵要素和制造業(yè)信息化發(fā)展的趨勢。3D打印服務行業(yè)，應用3D打印技術(shù)來規(guī)�；�的服務地方企業(yè)與大眾消費者，需要將多種工藝技術(shù)結(jié)合，扎進各個行業(yè)中磨合應用，提出解決方案，并通過一些公益性的活動和持續(xù)的研究開發(fā)來支撐3D打印服務商的市場縱深。

3.1 政治環(huán)境：工業(yè)“4.0”背景下的中國智造與地方產(chǎn)業(yè)政策支持
在新一輪的工業(yè)4.0革命浪潮下，3D 打印作為先進制造技術(shù)的代表正在逐步嶄露頭角，該項技術(shù)將可透過互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)平臺，和物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能材料等眾多先進技術(shù)緊密融合，實現(xiàn)智能化制造，改變?nèi)祟惖纳�產(chǎn)方式和生活方式。

智能制造平臺的整合是實現(xiàn)以智能化制造為主導的工業(yè)4.0藍圖的重要途徑。通過智能制造平臺，智能化連接制造需求與制造能力，形成制造即服務的新型產(chǎn)業(yè)模式。3D打印技術(shù)所代表的個性化定制生產(chǎn)制造方式，由于其具備“增材性”，是最適用智能制造平臺的新興制造技術(shù)。

正是看到發(fā)展3D打印的重要意義，我國和地方政府相繼出臺了大力扶持3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策方針和產(chǎn)業(yè)扶持計劃。我國關于發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)政策的基本定位是，通過國家政策方針的指引，引導行業(yè)搶占制高點，通過地方性產(chǎn)業(yè)培育計劃，因地制宜制定政策扶持辦法。國家政策方針對市場方向有著重要的指導作用，而地方性的扶持計劃則為產(chǎn)業(yè)培育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃的實施打開先機。從而進一步刺激更多企業(yè)加大在3D科技領域投入。

總結(jié)國家和地方政府的政策方針和產(chǎn)業(yè)扶持計劃，主要有四個政策引導方向。其一，通過3D打印助力戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，形成新興經(jīng)濟動力；其二，通過3D打印助力現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)，增值現(xiàn)代服務品質(zhì)；其三，通過3D打印助力傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，推動當?shù)禺a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級；其四，通過3D打印助力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進當?shù)禺a(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。

表 3  3D 打印的政策解讀

數(shù)據(jù)來源：安信證券。

我國制造業(yè)正處于從生產(chǎn)型向服務型、從價值鏈的低端向中高端，從制造大國向制造強國、從中國制造向中國智造轉(zhuǎn)變的關鍵歷史時期。如何培育新型制造服務模式，滿足制造企業(yè)最短的上市速度（Time）、最好的質(zhì)量（Quality）、最低的成本（Cost）、最優(yōu)的服務（Service）、最清潔的環(huán)境（Environment）和基于知識（Knowledge）的創(chuàng)新即TQCSEK的需求，支撐綠色和低碳制造，實現(xiàn)中國智造，進而推動經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變，是未來5-10年我國制造業(yè)發(fā)展需要解決的重大問題。

3D打印服務行業(yè)的發(fā)展將引領“中國制造”向“中國智造”轉(zhuǎn)變。在中國制造2025戰(zhàn)略的持續(xù)推進下，3D打印將成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型的重要抓手，3D打印智能化制造平臺這種新型制造服務模式的出現(xiàn)，順應智能化的未來改革方向，隨著政策持續(xù)加碼，產(chǎn)業(yè)空間的逐步擴大將有效推動3D打印服務行業(yè)實現(xiàn)爆發(fā)式增長。

3.2 經(jīng)濟環(huán)境：通過大規(guī)模定制化服務直擊應用痛點，針對地方優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群深挖市場需求
3D打印的應用領域主要有消費級3D打印市場、工業(yè)級3D打印市場、醫(yī)療領域的應用領域等。在現(xiàn)階段，3D打印在國內(nèi)最大的三塊需求分別來自民用消費、工業(yè)設計和航天軍工。在民用板塊，桌面級3D打印機有望撬動消費需求，打開大眾娛樂的大市場；在工業(yè)設計板塊，對于模具制作的效率和精度的要求不斷上升，中小型3D打印設備有望成為工業(yè)設計人員的標配；受益于國產(chǎn)飛機行業(yè)及國家軍費投入增加，航天軍工領域有望成為大型快速成型設備的最大增長點，另外核電建設的高峰期即將到來，也將對快速成型產(chǎn)業(yè)的壯大提供有利條件。

我國在3D打印領域方面已經(jīng)頗具實力，某些技術(shù)已經(jīng)領先全球，但是在商業(yè)化應用和產(chǎn)業(yè)化方面相對滯后。3D打印領域商機與風險并存，關鍵是找到實現(xiàn)盈利的應用領域和商業(yè)模式。依托于國內(nèi)3D打印機制造商近兩年強勁的發(fā)展態(tài)勢，珠海、青島、武漢、成都等城市已經(jīng)開始興建3D打印產(chǎn)業(yè)園，并在資金、土地、配套政策上給予支持。

目前3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)普及化有幾個難點。其一、打印機購置、材料等應用成本過高；其二、3D打印機擁有者的開機率普遍較低；第三，應用領域大多為定制化需求，很難形成規(guī)�；�生產(chǎn)降低成本。

表4 3D打印技術(shù)應用領域現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)來源：國信證券。

首先，3D打印機購置、材料等應用成本過高。3D打印技術(shù)已在工業(yè)造型、產(chǎn)品設計（實物模型/樣件）、機械制造、模具制造、航空航天（風洞用實體模型）、軍事、建筑設計、影視、家電（開發(fā)新產(chǎn)品）、輕工、醫(yī)學（人體器官模型、骨骼）、藝術(shù)創(chuàng)作、考古/文物復制、數(shù)字雕刻、首飾等領域都得到了較為廣泛的應用。但是由于3D打印機購置價格較高，消費級3D打印機購置成本為數(shù)千元到數(shù)萬元不等，而工業(yè)級3D打印機購置成本則在數(shù)十萬元到上千萬元。應用成本過高是目前3D打印技術(shù)應用普及化及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大瓶頸。

其次，3D打印機擁有者的開機率普遍較低，有超過六成3D打印機未充分釋放產(chǎn)能，且每次開機的“滿鍋率”也很低，經(jīng)常性出現(xiàn)標準為大型打印設備打印一個小型尺寸樣件產(chǎn)品的情況，而打印機擁有的企業(yè)為此投入的人工、能耗、耗材、生產(chǎn)工時與滿鍋打印成本相差無幾，因此產(chǎn)生了大量零散打印訂單。

最后，現(xiàn)有的大規(guī)模定制主要是通過模塊化來生產(chǎn)客戶所需要的產(chǎn)品，很難實現(xiàn)低成本提供具有個性化定制特征的產(chǎn)品。尤其對于數(shù)量不多的定制產(chǎn)品，造型上任何微小的改變都需要重新生產(chǎn)不同的模具，高額的生產(chǎn)成本讓其不具有實際價值。所以大規(guī)模定制在以造型為主進行定制的行業(yè)中是一種空缺。

通過線上搭建網(wǎng)絡云平臺，線下創(chuàng)建打印服務中心，打造線上線下聯(lián)動的物聯(lián)網(wǎng)云平臺，為企業(yè)、為大眾消費者提供個性化定制，實現(xiàn)3D打印大規(guī)模定制化服務，能夠直擊行業(yè)痛點，市場需求巨大，極具應用價值。

基于我國產(chǎn)業(yè)集群特色，不同地區(qū)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)各不相同。其對3D打印制造服務的需求也不相同。目前對工業(yè)級3D打印需求最旺盛的行業(yè)包括航天軍工、工業(yè)機械、汽車、消費電子、建筑等。就航天軍工產(chǎn)業(yè)而言，其優(yōu)勢地區(qū)為北京、四川、陜西、湖北、江蘇、廣東等地；工業(yè)機械產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢地區(qū)為廣東、浙江、江蘇等地；汽車行業(yè)優(yōu)勢地區(qū)為重慶、廣東、山東、江蘇等地；消費電子優(yōu)勢地區(qū)為海南、廣東、山東、上海、浙江等地；建筑行業(yè)優(yōu)勢地區(qū)為北京、海南、廣東、浙江、上海、江蘇等地。

3D打印服務行業(yè)需要能夠充分深入到各應用領域，與產(chǎn)業(yè)形成深度結(jié)合。因此，3D打印服務行業(yè)需要有能力根據(jù)各地優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)規(guī)劃其戰(zhàn)略導向的擴張計劃和業(yè)務實施的開展策略。

表5 3D打印主要應用領域A股公司地區(qū)分布情況

數(shù)據(jù)來源：Wind資訊。

3.3 社會環(huán)境：越來越高漲的個性化消費需求導致規(guī)�；�生產(chǎn)向定制化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變
隨著經(jīng)濟全球化和后工業(yè)時代的到來，一方面，技術(shù)進步導致市場競爭形勢改變，企業(yè)所能提供的產(chǎn)品和服務差異越來越小，創(chuàng)新技術(shù)帶來的競爭優(yōu)勢所能保持的時間越來越短。另一方面，消費者能力的提高導致消費需求越來越個性化。信息技術(shù)的進步，特別是互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，使消費者通過互聯(lián)網(wǎng)越發(fā)便捷地獲取廣泛的產(chǎn)品或服務的信息，對產(chǎn)品和服務供應者的依賴程度降低，消費者正變得越來越主動和專業(yè)。消費者越來越成熟，產(chǎn)品是否能夠滿足消費者個性化需求對企業(yè)來說日益重要，企業(yè)能否靈活有效地提供個性化的產(chǎn)品或服務就成為企業(yè)制勝的關鍵。

自20世紀90年代起，由于受到市場持續(xù)細分、技術(shù)進步及個性化消費需求增長等因素的影響，為了在豐饒的市場和過剩的同質(zhì)化產(chǎn)品環(huán)境中競爭，企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)模式由規(guī)模化生產(chǎn)向定制化生產(chǎn)逐步演進。單個產(chǎn)品的生命周期越來越短。定制化要求企業(yè)能夠運用具有靈活機動性，滿足低迭代、高可靠性及大規(guī)模的定制成本等要求的生產(chǎn)范式。因此，3D打印開始逐步在定制化、復雜度高的工業(yè)領域和消費領域打開市場。

3.4 技術(shù)環(huán)境：需要掌握多種技術(shù)并能夠整合資源導致行業(yè)競爭門檻高
應用3D打印技術(shù)來規(guī)�；�的服務地方企業(yè)與大眾消費者，需要將3D打印技術(shù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多個前沿技術(shù)融合運用。從目前的市場來看，雖有20多家學校及相關企業(yè)從事3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化服務工作，但真正在做專業(yè)化運營的企業(yè)并不多，掌握了多種技術(shù)的企業(yè)更少。

建設3D打印技術(shù)規(guī)模化服務平臺，需要結(jié)合線下服務中心在下游各大產(chǎn)業(yè)的多年應用積累，貫通3D數(shù)字化技術(shù)、CAD技術(shù)以及各類3D工藝打印技術(shù)，從而為客戶在多個行業(yè)、領域應用的3D打印綜合解決方案。具體而言，需要在以下幾個核心技術(shù)方面擁有資源，并且具備資源整合能力，才能取得競爭優(yōu)勢。

（1）3D打印制造技術(shù)
3D打印技術(shù)問世于上世紀80年代。目前，根據(jù)原材料形態(tài)、單元制造機理以及能量供給方式，市面上已存在幾十種不同的3D打印技術(shù)。3D打印服務行業(yè)需要能夠根據(jù)應用領域打印需求，熟練綜合運用不同技術(shù)服務客戶。

圖 9 基于加工工藝分類的8大3D打印技術(shù)

資料來源：hybridmanutech.com，國信證券。

（2）云平臺開發(fā)技術(shù)
云平臺開發(fā)技術(shù)的目標是為用戶提供快捷3D設計建模、打印設備的聯(lián)網(wǎng)接入、打印預處理／后處理一體化鏈條。包括云平臺架構(gòu)設計、云對象數(shù)據(jù)儲存技術(shù)、云平臺監(jiān)控分析系統(tǒng)和運維管理系統(tǒng)技術(shù)等。

（3）云平臺個性化定制功能開發(fā)及相關系統(tǒng)集成技術(shù)
云平臺個性化定制功能開發(fā)技術(shù)幫助實現(xiàn)用戶的個性化定制服務需求。通過設計需求發(fā)布，生產(chǎn)資源調(diào)配，云平臺將個性化訂制服務需求的模型自由調(diào)配到（路由、待機、冗余）不同的服務中心設備中去。

云平臺相關系統(tǒng)集成技術(shù)通過“云協(xié)同”將一個大訂單分解到多個3D打印服務中心同時打印，實現(xiàn)分布式制造快速交貨；通過“云整合”將零星的訂單集中到一臺3D打印機或一個3D打印服務中心進行打印，提高設備集中開工飽和率；通過“云打印”將各地3D打印服務中心的閑置產(chǎn)能統(tǒng)籌起來，通過這三種訂單分配系統(tǒng)為終端消費者提供更高效的打印服務。

（4）線下3D打印生產(chǎn)與加工服務運營
3D打印生產(chǎn)與加工服務主要包括數(shù)字采集、設計與分析等軟件服務，工業(yè)級和消費級3D打印硬件服務，以及物聯(lián)技術(shù)服務。

4.3D打印服務行業(yè)現(xiàn)狀：技術(shù)與資源整合能力
4.1 國外現(xiàn)狀：“一站式”的全價值鏈服務模式正在興起
根據(jù)對全球3D打印服務業(yè)巨頭的分析，我們發(fā)現(xiàn)，越來越多的公司切入3D 打印服務這一環(huán)節(jié)，有的依靠自身的3D打印設備優(yōu)勢、搭建網(wǎng)站打造3D打印服務平臺，有的則是通過整合其他人的設備和資源來提供打印服務。

3D打印的毛利率非常高，作為一種高端裝備，其毛利率高達50%，部分企業(yè)甚至可能達到100%。美國3D打印概念股便是業(yè)內(nèi)高利潤的典型代表。比如為3D打印設備提供原材料和配件的ProtoLabs，毛利率更為驚人，該公司3013年第一季度共實現(xiàn)營業(yè)收入3730萬美元，凈利潤為890萬美元，毛利率已經(jīng)達到62.4%。如果僅僅是銷售3D打印設備，這些公司并不會有那么高的毛利率，高毛利率主要來自其綁定銷售的打印材料和服務。

以3D Systems和Shapeways為代表的企業(yè)，選擇了向客戶提供“一站式”的全價值鏈服務模式。典型的盈利模式是：將3D打印用到高附加值的不可替代領域中，在銷售打印設備的同時，向客戶出售高價的配套材料。

3D Systems作為全球最大的3D打印機生產(chǎn)商和解決方案的提供者，它不僅提供打印機，還出售打印機配套的原材料、相關設計軟件，并為客戶提供培訓，其解決方案涉及模具、醫(yī)療、教育、珠寶、建筑等多個領域。

特別值得指出的是，3D Systems最近擴展了其 Quickparts 快速成型業(yè)務，并將其更名為 3D Systems 按需制造，提供在線提供專業(yè)級 3D 打印和制造服務，使設計師和工程師能夠直接使用工具根據(jù)數(shù)字 3D 文件設計、迭代和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)部件。3D Systems按需部件制造服務，從 3D 打印金屬和塑料部件到數(shù)控加工、注塑成型和澆注型聚氨酯建模等不一而足。支持即時在線訪問數(shù)字化制造工具，提供優(yōu)質(zhì)的 3D 打印部件和原型，以及業(yè)內(nèi)最快且最可靠的周轉(zhuǎn)時間。大型且高效的數(shù)字化生產(chǎn)設施能夠滿足各應用領域公司的具體業(yè)務需求。與此同時，3D Systems 按需制造不僅提供在線 3D 打印服務，還提供全面的常規(guī)和增材制造技術(shù)，支持整個產(chǎn)品開發(fā)生命周期中的服務團隊。使用該3D 打印服務有助于縮短生產(chǎn)時間和產(chǎn)品開發(fā)時間，并可直接從遍布全球的生產(chǎn)服務中心發(fā)貨。

圖10 3D Systems按需制造3D打印服務平臺

資料來源：3D Systems官網(wǎng)

和3D Systems一樣，Shapeways也是一家力爭全價值鏈通吃的3D打印企業(yè)。不同的是，后者是網(wǎng)站形式，主要借助其四大網(wǎng)絡平臺，幫助客戶利用3D打印技術(shù)制作出自己想要的產(chǎn)品。Shapeways除提供打印服務之外，還開發(fā)了基于web的三維模型設計軟件，用戶可在系統(tǒng)提供的模型和復雜結(jié)構(gòu)的基礎上調(diào)整參數(shù)進行定制，設計完成后，系統(tǒng)對所設計的三維模型進行在線可打印性檢測，如模型完整性、壁厚等。云在線設計軟件對Shapeways的成功起到了極大的助推作用。2009年成立之初，Shapeways每月售出1萬多件3D 打印物件，2015年則達到了每月18萬多件，其用戶來自全球130多個國家和地區(qū)，驗證了在線3D打印服務的發(fā)展?jié)摿Α?br />
Shapeways的四大網(wǎng)絡平臺中，GRABCAD平臺是全球最大的3D打印在線社群，服務于專業(yè)設計師、工程師、制造商及學生，注冊會員超過300萬人，用于分享3D打印設計創(chuàng)意及CAD計算機建模軟件模型。MakerBot平臺主要面向3D打印機、耗材、配件等購買需求，提供導購服務。Solidscape平臺主營高精度3D打印設備、耗材銷售。Shapeways direct manufacturing平臺提供工業(yè)打印服務，從原型設計、制造協(xié)助到生產(chǎn)部件，為企業(yè)和個人提供一站式專業(yè)解決方案。

圖11 Shapeways四大網(wǎng)絡平臺

資料來源：Shapeways官網(wǎng)

圖12 Shapeways的MakerBot商店提供3D打印導購服務

資料來源：Shapeways官網(wǎng)

3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關鍵，是技術(shù)如何與市場用戶結(jié)合起來。對國內(nèi)企業(yè)來講，從加工服務做起，通過跟客戶充分溝通，制定詳細的解決方案，根據(jù)對方的需求來選定精度和材料，應當是該企業(yè)健康發(fā)展的一條可行之路。3D打印機是與行業(yè)結(jié)合非常緊密的產(chǎn)品，幾乎每個行業(yè)都可能有自己適用的3D打印機和耗材。因此，3D打印服務企業(yè)必須根據(jù)自己的資源和理念去定位一個或幾個細分領域，進行深耕。

4.2 國內(nèi)現(xiàn)狀：3D打印服務行業(yè)細分逐步形成，市場前景廣闊
3D打印服務行業(yè)細分正在形成，市場前景廣闊。3D打印服務行業(yè)細分包括線上3D打印服務（包括個性化設計、數(shù)據(jù)加工服務及交易服務）以及線下3D打印生產(chǎn)與加工服務。

就線上3D打印服務子行業(yè)而言，隨著三維打印開源項目的發(fā)展，如RepRap 和Fab@Home等，和FDM 專利到期等因素，消費級3D 打印市場快速發(fā)展，面向大眾的在線打印服務這一新的商業(yè)模式也隨之出現(xiàn)。

國內(nèi)在線3D打印服務發(fā)展與國外基本同步，于2013年開始出現(xiàn)了如未來工廠、i3d.life、魔猴、意造、DD打印網(wǎng)、打印啦和Geek3D等一系列網(wǎng)站，除提供三維模型下載和3D打印服務外，均提供了特定的在線三維設計功能。意造網(wǎng)可在線分析三維模型并提供打印價格等信息；魔猴網(wǎng)提供了在線3D模型格式轉(zhuǎn)化、在線切片等功能；Geek3D提供了基礎的基于Web的CAD設計功能；與國外發(fā)展趨勢類似，上述在線服務網(wǎng)站的注冊用戶和訪問量發(fā)展迅速。目前部分的設備供應商也開始依賴于第三方的網(wǎng)絡平臺布局線下3D打印中心，而且缺乏網(wǎng)絡化和智能化。

近年來，國內(nèi)的在線3D打印服務初步取得了較好的發(fā)展，個性化及定制化的需求被大大激發(fā)，而現(xiàn)有3D打印互聯(lián)網(wǎng)服務以自身3D打印資源提供打印服務為主，在支持在線創(chuàng)意設計、匯聚大眾設計需求與共享社會打印資源等方面存在短板，無法形成資源互補和大規(guī)模效應來滿足各層級的個性化需求。

就3D打印服務行業(yè)格局而言，國際上初具規(guī)模的在線3D服務平臺主要有Shapeways、Autodesk、Stratasys，OnShape等。國內(nèi)則主要有3D造、魔猴、未來工廠、意造、鉑力特、華曙峰華卓立等一系列平臺。下表總結(jié)了各企業(yè)的ALEXA排名、PV數(shù)據(jù)、IP數(shù)據(jù)。

表6 國內(nèi)外在線3D打印服務主要廠商

資料來源：先臨三維云打印。

圖13 PV對比圖

數(shù)據(jù)來源：先臨三維云打印。

圖14 IP對比圖

數(shù)據(jù)來源：先臨三維云打印。

就線下3D打印生產(chǎn)與加工服務子行業(yè)而言，隨著3D 打印產(chǎn)業(yè)不斷崛起，3D打印服務業(yè)開始遍地開花，很多企業(yè)的磨具或最終部件不通過購買3D打印機來制作，而是有線下3D打印生產(chǎn)與加工服務商提供3D打印的生產(chǎn)服務。這部分服務型業(yè)務大多由中游設備生產(chǎn)商提供，這些大型設備生產(chǎn)商大多會搭建自己的3D 打印服務平臺。目前，國內(nèi)外知名的3D 打印服務平臺有3D Hubs、3D Systems、C.Ideas、Fast Radius、Fictiv、Proto Labs、Stratasys 直接制造、Studio Fathom。

5.3D打印服務行業(yè)未來：通過分布式制造重塑制造業(yè)生產(chǎn)范式
今天，越來越多變的市場、全球市場參與者數(shù)量的增加、短命的銷售市場、客戶對個性化產(chǎn)品的需求和越來越精巧的生產(chǎn)流程等不斷挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)范式。傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)范式很難適應個性定制的生產(chǎn)環(huán)境中做出的復雜化生產(chǎn)決策，以及頻率更短、利用率不平均的生產(chǎn)過程。為了應對多批次小批量定制的復雜不確定性，制造業(yè)的生產(chǎn)范式必需更新，形成具有靈活機動性，滿足低迭代、高可靠性及大規(guī)模的定制成本等要求的新型生產(chǎn)范式。為了繼續(xù)保持高生產(chǎn)率和高品質(zhì)，未來制造的范式將是工業(yè)4.0的智能化制造—分布式制造模式。運用分布式制造，產(chǎn)品生產(chǎn)的單位時間消耗將變得無足輕重，1萬個分布式制造點分別生產(chǎn)出單個成品，與1萬個成品在1個加工廠制造，其產(chǎn)能一樣。而前者無需倉儲、物流的環(huán)節(jié)。

基于3D打印技術(shù)的先進性，3D打印智能化制造是重塑制造業(yè)生產(chǎn)范式的有力抓手。2015年，中國政府制定了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合，以促進產(chǎn)生新的商業(yè)模式包括現(xiàn)代制造和創(chuàng)新制造。未來，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)對制造能力的實時控制，而基于云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等智能化分散控制輔助系統(tǒng)則可以實現(xiàn)分布式制造，將集中生產(chǎn)目標進行分解，對局部生產(chǎn)目標快速反應，并對不斷變化的生產(chǎn)需求做出經(jīng)濟靈活的反應。從而讓制造更精益、更分散、更低成本。

首先，3D打印智能化制造能夠?qū)崿F(xiàn)制造即服務。3D打印技術(shù)發(fā)展至今，適應不同制造需求的各類3D打印機均已面世，可以實現(xiàn)不同類型的3D打印制造能力的封裝和虛擬化，從而實現(xiàn)分布式制造服務（包括3D打印制造資源作為服務、3D打印制造能力作為服務、3D打印制造知識作為服務等）。

其次，3D打印智能化制造能夠滿足不確定性制造。3D打印智能化制造范式對制造需求的滿足不存在唯一的最佳解，而是通過對多種3D打印技術(shù)的組合實現(xiàn)滿意解或非劣解，從而實現(xiàn)3D打印智能化制造的不確定性制造能力。具體包括制造任務的描述、制造任務與3D打印分布式制造服務的映射匹配、服務選取與綁定、服務組合選取、制造結(jié)果評價等環(huán)節(jié)中的不確定性。

再次，3D打印智能化制造支持多用戶制造。傳統(tǒng)網(wǎng)絡化制造模式（如ASP、制造網(wǎng)格等）重點是如何使分散的制造資源能夠通過網(wǎng)絡連接起來，從而形成虛擬的集中資源，并將一個復雜制造任務分解成若干簡單任務，通過調(diào)度機制使得這些簡單任務并行運行在不同制造資源節(jié)點上，最后匯集執(zhí)行結(jié)果，體現(xiàn)的是一種“分散資源集中使用”的思想。而3D打印分布式制造不僅體現(xiàn)“分散資源集中使用”的思想，還有效實現(xiàn)“集中資源分散服務”的思想，即將分散在不同地理位置的3D打印制造資源通過大型服務器集中起來，形成物理上的服務中心，進而為分布在不同地理位置的多用戶提供服務調(diào)用、資源租賃等。

另外，3D打印智能化制造支持按需使用和付費的制造。分布式制造是一種需求驅(qū)動、按需付費的面向服務的制造新模式。該模式下用戶采用一種需求驅(qū)動、用戶主導、按需付費的方式來利用制造服務中心的制造服務資源。用戶和制造資源提供者可以形成一種即用即組合、即用即付的關系。

最后，3D打印智能化制造有助于實現(xiàn)低門檻、眾包式制造。傳統(tǒng)制造企業(yè)必須擁有自己的廠房、設備、物料、信息化設施、技術(shù)人員等全套制造條件，同時必須具備相應的設計、制造、管理、銷售等能力。而分布式制造模式下，企業(yè)不需要擁有所有這些條件和能力，對企業(yè)沒有的制造資源或能力可以通過“外包”的形式來達到，即通過調(diào)用或租用分布式制造系統(tǒng)中的資源、能力、服務來完成本企業(yè)的生產(chǎn)任務。從而降低了企業(yè)的入門門檻，使生產(chǎn)和企業(yè)組織方式更加靈活、多元化。

6.結(jié)論
3D打印被譽為第三次產(chǎn)業(yè)革命，它也是我國“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”計劃中的重大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。中國在3D打印領域方面已經(jīng)頗具實力，某些技術(shù)甚至領先全球。但由于工藝復雜，打印機購置成本高昂，打印需求不穩(wěn)定等，增材制造客戶往往需要企業(yè)提供定制化的下游配套服務。中國的3D打印技術(shù)真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化與3D打印服務行業(yè)的健康發(fā)展休戚與共。

本報告首先對3D打印產(chǎn)業(yè)進行了全景式剖析，接著對3D打印服務行業(yè)環(huán)境進行詳細剖析，然后對國內(nèi)外3D打印服務行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢整理，最后對3D打印服務行業(yè)的未來發(fā)展方向進行展望，從3D打印服務行業(yè)視角闡釋了3D打印技術(shù)如何真正實現(xiàn)工業(yè)化應用。我們認為，在可期的未來，3D打印服務行業(yè)將會通過分布式制造改變制造業(yè)生產(chǎn)、組織、交易方式及制造條件，深刻的重塑未來制造業(yè)的生產(chǎn)范式。

來源：國信證券
作者：孫永苑