未来制造:3D打印市场规模与下游应用分析(30页报告)
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3D打印发展方兴未艾,市场空间不断扩容。2024年全年,全球3D打印市场规模219亿美元,同比增长9.31%,2012-2024年,全球3D打印市场规模复合增速达到20.71%。Wohlers预期2030年全球3D打印市场规模大约在840-1450亿美元。下游应用场景主要包括航空航天、医疗、汽车、消费及电子产品等。根据Wohler Report 2022,2021年,3D打印市场的第一大下游应用领域为航空航天,占比达到16.8%,医疗、汽车、消费及电子产品领域的市场规模占比分别为15.6%、14.6%、11.8%。

美国主导3D打印市场,但是亚太市场增长更为迅速。2020年美国3D打印产业规模占全球比重34.4%,中国为10.8%。尽管3D打印起步较晚,近几年,我国抓紧自主创新和研发,一步步朝着精细化和专业发展。2024年数据来看,美洲的3D打印市场下滑了4.84%,欧洲/中东/非洲地区的3D打印市场增长了3.2%,而亚太市场则在我国的带动下实现了30.95%的增长,增长的驱动因素在于:1)迅速增长的入门级打印机来自中国;2)中国市场增加了在工具和终端零件的应用;3)来自亚洲的工业级3D打印机具备更高的性价比。

工业级应用:航空航天领域的商业化较为成熟

在航空航天领域,由于零部件形态复杂、传统工艺加工成本高及轻量化要求等因素,3D打印成为提升设计与制造能力的一项关键核心技术,其利用逐层堆积的原理,能够实现任意复杂构件成形与多材料一体化制造,突破了传统制造技术对结构尺寸、复杂程度、成形材料的限制,提供了变革性的技术途径,应用场景日趋多样化。

航空航天领域用于3D 打印的材料主要包括高性能金属材料和高分子材料。高性能金属材料中钛合金、铝合金和镍基高温合金的应用最为广泛,钛合金主要应用于高强度、轻量化结构部件,铝合金主要应用于轻量化结构部件,镍基高温合金主要应用于高强度热端部件,通常以粉末床熔融技术和定向能量沉积技术为主进行加工,常见包括SLM、LENS 等。高分子材料主要应用于有耐冲击、耐热、阻燃性和抗老化性要求的部件,常用SLS 进行加工。

在复杂部件的研制阶段,3D 打印技术可节省反复工艺试验的时间,提高速度的同时降低成本;在零件制造阶段,3D 打印技术可用于实现复杂内部结构,提高零件性能;此外,3D 打印技术还可用于制件修复,延长设备使用寿命、减少经济损失。

工业级应用:鞋模领域正在加速产业化落地

鞋模是一种工业模具,是鞋子生产过程中以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需鞋子的模具,包括运动鞋模具、沙滩鞋模具、拖鞋模具、胶鞋模具等,其对鞋子造型设计、功能实现等具有重要意义。近年来,越来越多的下游更倾向于使用新兴的3D打印技术制造鞋模,鞋模行业中3D打印的应用逐渐上升。根据国外研究机构Vantage MarketResearch发布的数据显示,2023年全球3D打印鞋市场规模约11.4亿美元。

3D打印鞋模的优势:

1.缩短工艺流程,提升生产效率。传统鞋模制造需要经过设计、CAD/CAM、木质母模、橡胶模、石膏模、CNC、化学腐蚀咬花等复杂工艺,且制造技艺往往依靠经验积累传承,标准化程度较低。而通过3D打印方式,鞋模整体生产周期大大缩短,且数字咬花技术可以做到鞋模精密纹理的高度还原,最大程度简化生产流程、提高生产效率及产品更新迭代速度。

2.减重降本改善产品性能。相较于传统鞋模制造,3D打印可以通过特殊结构设计实现减重降本及产品性能改善。在传统鞋模制造过程中,金属模具铸造需要经历高温熔化、液体浇注、冷却后清理打磨等工序,金属材料由固态到液态再到固态的物理变化过程中很难进行复杂的结构设计,因而最终的鞋模产品通常质量较大。而3D打印在结构设计上可选择蜂窝状结构、晶格状结构等方式,相较于实心结构的模具,其质量更小、使用的材料更少、打印速度更快,进一步提升产品性能。

工业级应用:汽车领域同样有应用优势

3D打印在汽车行业也有一定的应用优势。伴随3D 技术的创新升级,其在汽车制造领域的应用将逐渐深入,从概念模型打印到功能模型打印,目前逐步应用于功能部件制造,并向打造整车方向拓展。汽车制造领域3D 打印,主要应用已覆盖汽车设计、零部件开发、内外饰应用等方面,主要技术为SLS、SLM 等。

1)设计方面,3D 打印技术的应用可以实现无模具设计和制造,帮助企业缩短产品概念模型的设计及制作周期,帮助整车厂和零配件厂商优化设计,同时,可以在安全性测试环节打印部分非关键部件作为替代,加速产品验证流程,有助于企业实现快速小批量定制,降低成本并缩短产品上市时间,此外,3D 打印可以在设计阶段引导零件轻量化、一体化、个性化、功能化方面的创新;

2)制造方面,3D 打印技术可提升零件的制造效率和生产质量,实现零件轻量化制造和降低质量的位移途径,进行复杂结构模具的加工,加强对制造精度的控制,同时,增材制造一体化成形技术允许将多个零件整合为一个零件,可减轻复杂关键部件的重量;

3)维修方面,3D 打印技术可以进行门把手、轮毂、汽缸、变速器和其他基础部件的制作,从而保证了维修的效率和经济收益。

工业级应用:苹果入局推动3C领域渗透率提升

当前3D打印主要用于折叠屏手机的铰链相关部件中,主要材料是钛合金。3C 行业方面,随着折叠屏、可穿戴设备、智能硬件等消费电子产品向轻薄化、高性能化、精密化方向发展,传统制造工艺在极限轻量化和复杂结构制造上的局限性日益显现。从使用了3D打印工艺的消费电子产品来看,目前3D打印主要用于钛材零部件的加工制造环节,典型的应用是荣耀折叠屏手机Magic V2的铰链轴盖和OPPO的折叠屏手机Find N5的铰链。

苹果频繁招聘3D打印相关人才,3D打印在消费电子领域有望加速渗透。苹果多次公开招聘3D打印相关人才,可以看到苹果正在加大在3D打印技术在产品中应用的探索力度。此前安卓系品牌厂商已经在3D打印上有所探索,我们认为若苹果频频招聘3D打印相关人才代表了对于3D打印技术在消费电子产品中的应用前景十分看好,若其加速3D打印在其消毒电子产品的批量应用,凭借其3C产品的市占率,3D打印在消费电子领域的渗透率有望得到快速提升。

消费级应用:伴随操作门槛降低&打印机性价比凸显实现加速渗透消费级3D打印机是专为个人用户和小型企业设计的打印设备,主要用于制作原型、模型和自定义物品。这些打印机一般采用FDM(熔融沉积成型)、SLA(立体光固化)等技术,具有操作简便、成本相对较低的特点。目前消费级3D打印主要应用于消费品、学术/教育、文创等领域,占比分别为43%、34%、10%。

根据创想三维援引灼识咨询数据,2024年全球消费级3D打印市场规模大约41亿美元,同比增长31.26%,其中设备/耗材/配件/软件及服务分别为21/10/7/4亿美元。预计到2029年,全球消费级3D打印的市场规模将以32.75%的年均复合增速增长到169亿美元。

3D打印机是产业链核心,根据创想三维援引灼识咨询数据,2024年全球消费级3D打印机出货量大约为410万台,保有量为1580万台,预计到2029年,全球消费级3D打印机出货量将以26.6%的复合增速达增长到1340万台