1、什么是3D打印
3D 打印又称为增材制造，可以通过预设程序、数字模型，采用喷粉等方式逐层打印，最终得到高精度的立体产品。3D 打印作为目前工业制造领域的前沿技术，集合了多种技术，包括分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学等，可以直接、快速、自动、精确地将设计电子模型转变为具有定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效的实现手段。
3D打印技术的基本原理是断层扫描的逆过程。断层扫描是把某个东西“切”成无数叠加的片，3D 打印则是通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体技术，因此3D打印制造技术又被称为“增材制造技术”。
3D打印的优势在于：一是“所见即所得”，一次性完成打印，不需要反复的切割、磨削，简化了产品制作流程，缩短了生产周期。二是理论上批量化生产成本优势大，3D打印完成产品生产制造自动化程度高，人工成本和时间成本较低。三是产品的精密化程度更高，特别是在精密零件制造方面，利用 3D 打印所得产品的精确度可以达到 0.01mm 级别。四是创意性强，适合个人创意设计，可挖掘消费级别潜力大。
2、市场规模有多大
目前，3D打印行业已经跨过了导入期，进入快速发展的阶段，因此未来市场规模也将呈现跨越式增长。据《2022年沃勒斯报告》披露，2021年全球增材制造市场规模达到152.44亿美元，同比增长19.5%，过去4年的平均增长率高达20.4%。另外，据麦肯锡预测，到2025年，全球增材制造有望产生2000亿美元到5000亿美元的经济效益。
我国3D打印行业市场规模也在迅速增长，并且增幅大于全球；根据《2021年中国增材制造产业发展调研报告》披露，2021年我国增材制造企业营收约为265亿元，近4年平均增长率约30%。我们预测2022年，国内3D打印市场规模将接近350亿元，随着技术突破、价格下降和应用领域的进一步拓展，到2025年国内市场有望突破760亿元。
3、3D打印产业链全景分析
3D打印产业的上游包括原材料、核心硬件及3D扫描仪、3D打印软件等；中游为各技术类型的3D打印设备，主流的三大技术为FLM、SLA、SLM；下游应用领域广泛，覆盖机械制造、消费电子、汽车行业、航空航天、医疗行业等。
3D打印的原材料取材较为广泛，我国3D打印产业原材料分为金属材料和非金属材料两种。金属材料的纯净度、颗粒度、均匀度、球化度、含氧量等指标都对最终的打印产品性能影响极大。目前在3D打印行业得到应用的金属粉末主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金等，此外还有用于打印首饰用的金、银等贵金属粉末材料。在我国整个3D打印市场中，钛合金、铝合金、不锈钢分别占20.2%、10.0%、9.1%，合计占比39.3%，其余60.6%均为非金属材料，包括尼龙、PLA、ABS塑料、树脂等。
3D产业中游是经销商等通过对各种技术手段对原材料进行加工，使其成为符合3D打印标准的3D打印材料，并利用3D打印设备，提供3D打印服务等。从产业结构来看，2021年3D打印设备占据近一半市场份额，3D打印材料、3D打印服务分庭抗礼，市场份额分别为24.0%、26.5%。
上面提到的技术手段与3D打印设备的分类紧密相关。其中如FFF（熔融长丝制造）、FDM（熔融沉积成型）、FLM（熔接层建模/制造）和FFM（熔丝成型）等技术，其内在原理都是将各种热熔性的丝状材料（如蜡、PLA、ABS和尼龙等）加热熔化成形。而SLA（光固化成型技术）和SLM（选择性激光烧结/融化）则以激光作为能量源，通过层面固化或层面扫描等方式产出三维实体。目前热熔和激光成型是3D打印领域的主流技术，直接决定了3D打印设备的种类。
3D打印应用领域非常之广，可以称得上“万物皆可3D打印”，目前已经在建筑、医疗、航空航天、汽车等诸多领域得到了应用。
在建筑行业，将 3D打印技术与 BIM 技术相结合，在计算机内构建建筑的三维模型，然后将其打印出来。通过 3D 立体建筑模型，在建筑展示、施工参考等方面提供了技术支持。
在医疗行业，主要应用在骨科疾病、手术导板、矫形支具、康复辅具以及牙齿修复和治疗等。另外还有手术规划模型，医生利用 3D 打印技术制作病理模型，设计手术方案，进行手术预演，提高手术成功率。
在航空航天领域，利用 3D 打印可以制作出符合设计标准和使用要求的高精密零件，例如发动机的涡轮叶片、一体化燃油喷嘴等。
在汽车领域，3D打印技术应用到汽车零部件研发过程中则可快速对复杂零部件的工作原理和可行性进行验证，缩短工序和减少成本；如奥迪采用Stratasys J750全彩多材质3D打印机打印出完全透明的多色车尾灯灯罩。
4、商业模式：范围经济强，掌握设备制造居产业主导
（一）3D 打印产品以偏小批量居多、定制化直销，范围经济或降成本
3D打印产业链覆盖多种服务与应用领域，打印设备厂商占产业链主导地位。3D打印 行业上游包括原材料、核心硬件及建模工具（软件）。中游涵盖各类打印技术，以打 印设备生产厂商为主，由于设备的匹配性要求，此类厂商往往同时涉及上游。3D打 印的下游除了跟踪服务平台，3D打印出的产品应用领域广泛，以航空航天、汽车工 业等领域为主，在生物、食品及建筑领域也有特殊应用。由于3D打印的成本较高， 真正掌握打印生产能力或设备制造能力的中游厂商在行业中占主导地位。在国际竞 争中领先的3D Systems、GE增材、SLM Solutions Group等，以及国内主要厂商铂 力特、鑫精合等具备3D打印设备制造的相关业务。
基于增材制造工艺特性下目前多为定制化生产，需较早介入甚至参与客户产品设计， 这决定了其定制化产品多为直接销售。以铂力特为例，其下游主要是航天航空领域 客户。增材制造对微观组织结构的控制能力，能较好满足功能集成性零件、拓扑优 化异性零件等需求。而为了更好地完成产品定制化需求，相关公司会进行定制化原 材料选择、定制化生产以及设计定制化工艺等。但3D打印产品的定制化直销，有时 或导致公司销售额易受下游大客户需求波动所影响。例如，铂力特在2016-2018年航 空航天领域客户收入占主营业务收入分别为62.35%、54.32%、62.21%，前五大客 户也主要集中该领域。
增材制造对原材料利用率明显高于减材制造，但设备成本高，目前多为小批量生产。 相较于传统建材制造中材料去除、切削、组装等流程，增材制造按分层制造、逐层叠 加的工艺顺序，减免了打磨、拼接等过程中材料的浪费，据铂力特招股说明书，金属 3D打印技术材料利用率可高达95%。根据Nano Dimension官网新闻《Additive Manufacturing Cost Drivers: 4 Key Considerations》，增材制造总体成本与传统制 造业相比并不存在明显劣势，但增材制造初始精密设备成本占总成本45%-74%；按 重量计算，增材制造材料的成本比传统制造材料高8倍，设备、材料成本降低依托技 术且周期长，边际成本随销量增加几乎不变，难从规模经济受益，导致目前3D打印 产品主要是小批量模式。
批量生产并不能进一步降低边际成本，这限制了3D打印产品大批量制造形成规模效 应。为更好的分析AM制造过程中的成本变化情况，《Analyzing Product Lifecycle Costs for a Better Understanding of Cost Drivers in Additive Manufacturing》（C. Lindemann，2012年）一文中采用Augsburg的一个汽车部件样本生产案例进行分析， 对机器利用率、折旧、投资、维护费用、构建速率、材料价格等关键因素进行限定， 证实机器成本占比高达70%以上。后续论证发现，增加生产数量后，单位成本出现 断崖式下降后基本不再受数量增加影响，这是由于建造室利用率对扩大产能不再敏 感，而单位产品所需材料固定，即批量生产并不能进一步降低边际成本，这限制了 3D打印产品大批量制造形成规模效应。而在之后的论证中发现，改变构建速率、材 料成本对成本结构影响较大，而改变利用率、机器投资对成本结构影响较小，这说 明3D打印成本降低主要环节集中在设备、材料技术升级。
（二）增材设备直销的客户依赖性低于产品，代理经销多用于培育市场
基于前文论述，主要厂商多进行设备销售，但由于设备定制化程度比产品低，且应 用领域较广，下游客户对其依赖程度较低。 设备的定制化程度低的同时，易使公司可通过代理经销模式培育及拓宽市场，代理 商及供应商对渠道依赖程度高于直销。对于国际巨头如EOS等，3D打印设备及技术的推广需要依靠经销商，设备经销是拓宽国际市场的重要渠道。而对于铂力特等提 供全套服务的厂商，尽管代理业务毛利低于直销，但代理国际知名厂商EOS业务有 助于其绑定部分重要客户，即通过介绍客户使用代理产品拓展客户群，后推进自产 设备进行低成本替代，进而促进长期合作。就渠道依赖程度而言，由于供应商需要 对经销商进行设备配套服务的专业培训，经销代理渠道较直销依赖程度略高，如铂 力特主要代理德国EOS的几种设备，代理销售设备及配件营收占比在2016-2018年 分别达29.08%、36.51%、27.64%。
5、竞争格局：欧发达国家主导，工业级竞争格局良好
（一）全球竞争格局：美、欧发达国家主导，亚洲国家正后起直追
全球3D打印市场主要集中在北美、欧洲和亚太三个地区，行业内部设备厂商之间竞 争激烈。据铂力特招股说明书援引Wohlers Report 2018，2018年美、欧、亚三个地 区的3D打印设备累计装机量占到了全球的95%，其中北美占据四成，欧洲和亚太地 区各占近三成，美国、中国、日本和德国装机量位列前四。3D打印内部竞争集中于 设备厂商之间，2017年从市场份额看，Stratasys的市场份额为27.2%，虽不及16年， 但仍连续16年占据市占率榜首，累计装机量超过五万台。2017年3D systems的市场 份额为9.8%，位列全球第二。
金属3D打印新老企业并存，老牌龙头地位稳固，小型企业发展迅速，中低端市场竞 争激烈。3D打印材料可分为金属和非金属两大分类，不同材料需要不同的打印原理 和设备。美国企业以非金属材料为主，欧洲企业更偏向于金属材料领域。EOS、SLM solution、3D Systems、Concept Laser/ Arcam（GE收购）等老牌金属3D打印巨头 在早期引领了产业的发展，凭借技术优势和企业的深厚底蕴，已经拥有较高的市场 份额和客户认知度，并且老牌龙头企业大多与客户高度绑定，地位相对稳固。Desktop Metal、Digital Alloys等新创企业大多成立于2010年以后，相关专利到期后技术壁垒 降低，新创企业通过不断改进工艺技术、创新业务模式、提升成本控制，部分企业发 展迅速。但是由于老牌企业通过长期市场开拓维持着较高的客户稳定性，而且金属 3D打印领域对技术和资金的要求很高，大多数小规模3D打印企业处于亏损状态，加 之在政府激励政策下涌现了大批企业。
金属3D打印总体技术路线趋于稳定，不同企业技术路线相似，新型技术应用空间有 限，较难形成竞争优势。金属3D打印经过多年发展，总体技术路线已基本定型，大 多数企业选择使用粉末床选区熔化（“铺粉”）和定向能量沉积（“送粉”）两大技 术，但是在具体实现工艺上仍有较多分支路线。且新的工艺实现方式依然不断涌现， 不过中短期内市场拓展难度较大，主要为一些面向特定市场的新型企业等。
（二）国内：铂力特、鑫精合等企业着力培育市场以加大增材制造渗透
国内龙头产品的关键技术指标能够达到国外巨头同类产品水平，产品整体性能相当。 由于3D打印设备关键零部件仍然依赖进口（如激光器、振镜等），国内企业技术研 发主要集中于基于进口零部件之上的设备制造与软件优化，因此短期内产品性能可 迅速赶上国际领先水准。国内企业拥有金属3D 打印工程化应用的丰富经验，针对下 游客户使用过程中的难点和痛点，进行相关技术的优化和改进，产品性能得到了提 升，部分产品指标如成形尺寸、预热温度、氧含量控制以及铺粉效率等方面甚至超 过了国外老牌企业。相较于国外公司近30年的发展历史，国内增材制造设备起步较 晚，虽然在短时间内取得较快进步，但在设备运行的稳定性、产品质量等方面需要 进一步提升。
国内金属3D打印企业主要客户集中于航空航天高端装备领域，盈利能力和稳定性较 高，有利于营收规模的稳步增长。海外金属3D打印龙头3D Systems主要客户领域较 为分散，汽车、航天、医药、材料以及各类消费级市场皆有所涉猎，尽管2021年毛 利率为43%，但期间费用率高达约48%，其中销售及一般行政费用率较高，一定程 度上反映消费级及工业级市场的竞争较大且推广应用的难度。国内企业在品牌效应、 渠道、技术等方面有所劣势的情形下，多个领域多管齐下难度较大且难以稳定快速 发展。航空航天领域客户粘性较大，销售费用率相对较低，盈利能力的绝对值以及 稳定性往往能够得到可靠保证，因此大多数国内优质企业主要依托于航空航天领域 发展并逐渐拓宽市场。据铂力特招股说明书，2018年铂力特在航空航天领域的主要 客户比例高达68.94%，为盈利质量和成长稳定性提供了重要保障。
国内企业发展时间较短，整体营收规模和市占率水平较低。国内优质企业领衔开展 市场培育与国产替代进程，由代理逐步走向自产，基于成本和需求端的一定优势， 发展前景良好。多数国内3D打印企业于2010年后进入高速发展期，目前整体市占率 依然较低。随着自有技术和产品的不断进步，国内龙头企业成长较快，已具备一定 的市场规模。但相比海外老牌企业，国内企业的整体营收规模相对较小，仍有较大 的成长空间。由于国内产品相比国外同类产品价格较低，而整体毛利水平较为一致， 都接近50%，反映出在成本端具有一定优势。例如铂力特主推3D打印设备S300平均 单价255.16万，同类产品EOS-M290平均单价354.63万，在产品性能相当的前提下， 国内产品具有一定价格竞争优势。目前国内企业如铂力特等，正逐步开展市场培育 与国产替代进程。以国内金属3D打印领先企业铂力特为例，其商业模式包括以销售 代理EOS设备产品为先获取稳定客户群体，之后向客户推荐性能相当但价格更低的 自产产品进行国产替代，由此从代理逐步走向自产。近年来铂力特自产比重逐步提 高，在航空航天领域逐步加大使用。
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