3D打印设备及配件新建项目策划方案

　D 3D 打印设备及配件新建项目

　策划方案

　 泓域咨询/ / 规划设计/ / 投资分析

　报告说明

　当前，我国增材制造行业应用的深度和广度持续拓展。增材制造在航空、航天等重点制造业领域持续发力，已经成为航空、航天等高端设备直接制造及修复再制造的重要技术手段。同时，增材制造初步成为汽车、船舶、核工业、模具等领域产品研发设计、快速原型制造的重要实现方式。在重点制造领域，增材制造技术的应用已从简单的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向发展。同时，在造型评审、设计验证、复杂结构零件、多材料复合零件、轻量化结构零件、定制专用工装、表面修复、个性换装件等方面的应用越来越多。在生物医疗领域，依据患者医学影像数据增材制造的生物模型已成为辅助治疗的手段，包括术前模拟、手术导板等应用，未来或将从“非活体”打印逐步进阶到“活体”打印。同时，在文化创意、创新教育等领域，增材制造正成为个性化消费品定制、创新思维开发等的重要手段。

　本期项目总投资包括建设投资、建设期利息和流动资金。根据谨慎财务估算，项目总投资 49025.61 万元，其中：建设投资 41034.85万元，占项目总投资的 83.70%；建设期利息 463.05 万元，占项目总投资的 0.94%；流动资金 7527.71 万元，占项目总投资的 15.35%。

　根据谨慎财务测算，项目正常运营每年营业收入 109200.00 万元，综合总成本费用 88226.87 万元，净利润 12675.31 万元，财务内部收益率 15.65%，财务净现值 3549.79 万元，全部投资回收期 4.78 年。本期项目具有较强的财务盈利能力，其财务净现值良好，投资回收期合理。

　本期项目技术上可行、经济上合理，投资方向正确，资本结构合理，技术方案设计优良。本期项目的投资建设和实施无论是经济效益、社会效益等方面都是积极可行的。

　实现“十三五”时期的发展目标，必须全面贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享、转型、率先、特色”的发展理念。机遇千载难逢，任务依然艰巨。只要全市上下精诚团结、拼搏实干、开拓创新、奋力进取，就一定能够把握住机遇乘势而上，就一定能够加快实现全面提档进位、率先绿色崛起。

　该报告是从事一种经济活动（投资）之前，双方要从经济、技术、生产、供销直到社会各种环境、法律等各种因素进行具体调查、研究、分析，确定有利和不利的因素、项目是否可行，估计成功率大小、经济效益和社会效果程度，为决策者和主管机关审批的上报文件。

　本报告基于可信的公开资料，参考行业研究模型，旨在对项目进行合理的逻辑分析研究。本报告仅作为投资参考或作为参考范文模板用途。

　目录

　第一章

　项目概况

　第二章

　项目投资背景分析

　第三章

　市场分析

　第四章

　产品规划方案

　第五章

　选址方案分析

　第六章

　建筑工程说明

　第七章

　原材料及成品管理

　第八章

　技术方案分析

　第九章

　环保方案分析

　第十章

　安全生产分析

　第十一章

　项目节能分析

　第十二章

　组织机构及人力资源配置

　第十三章

　进度计划

　第十四章

　项目投资计划

　第十五章

　经济效益

　第十六章

　招标、投标

　第十七章

　风险防范

　第十八章

　项目总结

　第十九章

　附表

　第一章

　项目概况

　 一、概述

　（一）项目基本情况

　1、项目名称：3D 打印设备及配件新建项目

　2、承办单位名称：xx 投资管理公司

　3、项目性质：新建

　4、项目建设地点：xx（以最终选址方案为准）

　5、项目联系人：范 xx

　（二）主办单位基本情况

　面对宏观经济增速放缓、结构调整的新常态，公司在企业法人治理机构、企业文化、质量管理体系等方面着力探索，提升企业综合实力，配合产业供给侧结构改革。同时，公司注重履行社会责任所带来的发展机遇，积极践行“责任、人本、和谐、感恩”的核心价值观。多年来，公司一直坚持坚持以诚信经营来赢得信任。

　（三）项目建设选址及用地规模

　本期项目选址位于 xx（以最终选址方案为准），占地面积约117.75 亩。项目拟定建设区域地理位置优越，交通便利，规划电力、给排水、通讯等公用设施条件完备，非常适宜本期项目建设。

　（四）产品规划方案

　根据项目建设规划，达产年产品规划设计方案为：3D 打印设备及配件 20000 套/年。

　二、项目提出的理由

　CNC 加工是在制造模具时最常用的技术。虽然它能够提供高度可靠的结果，但同时也非常昂贵和费时。所以很多模具制造企业也开始寻找更加有效的替代方式，3D 打印技术就是一个很好的替代方式。传统的模具冷却水路通过交叉钻孔行程内部网络，金属 3D 打印技术则突破了交叉钻孔方式对冷却水路设计的限制，可以依据散热条件靠近模具表面设置随形水路，具有平滑的角度、更大的流量以及更高的冷却效率。

　增材制造设备是牵动增材制造行业发展的关键之一。增材制造设备可分为桌面级打印机和工业级打印机。近年来随着国外桌面级打印机相关专利保护到期，技术壁垒下降，国内桌面级打印机厂家数量急剧增长，新进企业增多，加大了国内桌面级增材制造市场的竞争程度。与桌面级打印机市场相比，工业级打印机技术壁垒高，资本投入大，一直以来发展较为缓慢，但当前工业级增材制造产业受到国家政策大力支持，整个市场目前已开始呈现快速增长形势。3D 打印的核心专利

　大多被设备厂商掌握，因此在整个产业链中占据主导地位，这些设备生产厂商大多亦提供打印服务业务，近年来，3D 打印行业整合加剧，通过并购 3D 打印软件公司、材料公司、服务提供商等，设备生产企业转变为综合方案提供商，加强了对产业链的整体掌控能力。

　实现“十三五”时期的发展目标，必须全面贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享、转型、率先、特色”的发展理念。机遇千载难逢，任务依然艰巨。只要全市上下精诚团结、拼搏实干、开拓创新、奋力进取，就一定能够把握住机遇乘势而上，就一定能够加快实现全面提档进位、率先绿色崛起。

　三、项目总投资及资金构成

　本期项目总投资包括建设投资、建设期利息和流动资金。根据谨慎财务估算，项目总投资 49025.61 万元，其中：建设投资 41034.85万元，占项目总投资的 83.70%；建设期利息 463.05 万元，占项目总投资的 0.94%；流动资金 7527.71 万元，占项目总投资的 15.35%。

　四、资金筹措方案

　（一）项目资本金筹措方案

　项目总投资 49025.61 万元，根据资金筹措方案，xx 投资管理公司计划自筹资金（资本金）30125.61 万元。

　（二）申请银行借款方案

　根据谨慎财务测算，本期工程项目申请银行借款总额 18900.00 万元。

　五、项目预期经济效益规划目标

　1、项目达产年预期营业收入（SP）：109200.00 万元（含税）。

　2、年综合总成本费用（TC）：88226.87 万元。

　3、项目达产年净利润（NP）：12675.31 万元。

　4、财务内部收益率（FIRR）：15.65%。

　5、全部投资回收期（Pt）：4.78 年（含建设期 12 个月）。

　6、达产年盈亏平衡点（BEP）：18863.51 万元（产值）。

　六、项目建设进度规划

　项目计划从可行性研究报告的编制到工程竣工验收、投产运营共需 12 个月的时间。

　七、报告编制依据和原则

　（一）编制依据

　1、《一般工业项目可行性研究报告编制大纲》;

　2、《建设项目经济评价方法与参数(第三版)》;

　3、《建设项目用地预审管理办法》;

　4、《投资项目可行性研究指南》;

　5、《产业结构调整指导目录》。

　（二）编制原则

　1、严格遵守国家和地方的有关政策、法规，认真执行国家、行业和地方的有关规范、标准规定；

　2、选择成熟、可靠、略带前瞻性的工艺技术路线，提高项目的竞争力和市场适应性；

　3、设备的布置根据现场实际情况，合理用地；

　4、严格执行“三同时”原则，积极推进“安全文明清洁”生产工艺，做到环境保护、劳动安全卫生、消防设施和工程建设同步规划、同步实施、同步运行，注意可持续发展要求，具有可操作弹性；

　5、形成以人为本、美观的生产环境，体现企业文化和企业形象；

　6、满足项目业主对项目功能、盈利性等投资方面的要求；

　7、充分估计工程各类风险，采取规避措施，满足工程可靠性要求。

　八、研究范围

　根据项目的特点，报告的研究范围主要包括：

　1、项目单位及项目概况；

　2、产业规划及产业政策；

　3、资源综合利用条件；

　4、建设用地与厂址方案；

　5、环境和生态影响分析；

　6、投资方案分析；

　7、经济效益和社会效益分析。

　通过对以上内容的研究，力求提供较准确的资料和数据，对该项目是否可行做出客观、科学的结论，作为投资决策的依据。

　九、研究结论

　 通过分析，该项目经济效益和社会效益良好。从发展来看公司将面向市场调整产品结构，改变工艺条件以高附加值的产品代替目前产品的产业结构。

　十、主要经济指标一览表

　主要经济指标一览表

　序号

　项目

　单位

　指标

　备注

　1

　占地面积

　㎡

　78499.92

　约 117.75 亩

　1.1

　总建筑面积

　㎡

　87919.91

　容积率 1.12

　1.2

　基底面积

　㎡

　47884.95

　建筑系数 61.00%

　1.3

　投资强度

　万元/亩

　335.22

　 1.4

　基底面积

　㎡

　47884.95

　 2

　总投资

　万元

　49025.61

　2.1

　建设投资

　万元

　41034.85

　 2.1.1

　工程费用

　万元

　36218.56

　 2.1.2

　工程建设其他费用

　万元

　3782.21

　 2.1.3

　预备费

　万元

　1034.08

　 2.2

　建设期利息

　万元

　463.05

　 2.3

　流动资金

　 7527.71

　 3

　资金筹措

　万元

　49025.61

　 3.1

　自筹资金

　万元

　30125.61

　 3.2

　银行贷款

　万元

　18900.00

　 4

　营业收入

　万元

　109200.00

　正常运营年份

　5

　总成本费用

　万元

　88226.87

　""

　6

　利润总额

　万元

　16900.42

　""

　7

　净利润

　万元

　12675.31

　""

　8

　所得税

　万元

　4225.10

　""

　9

　增值税

　万元

　3835.79

　""

　10

　税金及附加

　万元

　4072.71

　""

　11

　纳税总额

　万元

　12133.60

　""

　12

　工业增加值

　万元

　30313.27

　""

　13

　盈亏平衡点

　万元

　18863.51

　产值

　14

　回收期

　年

　4.78

　含建设期 12 个月

　15

　财务内部收益率

　 15.65%

　所得税后

　16

　财务净现值

　万元

　3549.79

　所得税后

　第二章

　项目投资背景分析

　 一、行业背景分析

　（一）行业相关政策

　1、《国家支持发展的重大技术装备和产品目录（2018 年修订）》

　在第十二项大型、精密、高速数控设备、数控系统、功能部件与基础制造装备中明确提出增材制造行业技术规格和销售业绩要求。

　2、《国家智能制造标准体系建设指南（2018 年版）》

　提出建立智能制造标准体系结构，增材制造产业属于 B 关键技术-BA 智能设备。

　3、《知识产权重点支持产业目录（2018 年本）》

　10 个重点产业中有 3 个提到 3D 打印产业的发展，分别是：智能制造产业，新材料产业，先进生物产业。

　4、《增强制造业核心竞争力三年行动计划（2018-2020 年）》

　第九项《重大技术装备关键技术产业化实施方案》提出，研制工业级铸造 3D 打印设备以满足大型发动机、航空航天等领域高复杂性黑色及铝合金铸件生产需要。

　5、《增材制造产业发展行动计划（2017-2020 年）》

　明确目标，到 2020 年，增材制造产业年销售收入超过 200 亿元，年均增速在 30%以上。关键核心技术达到国际同步发展水平，工艺装备基本满足行业应用需求，生态体系建设显著完善，在部分领域实现规模化应用，全球布局初步实现，国际发展能力明显提升。

　6、《关于发挥民间投资作用推进实施制造强国战略的指导意见》

　鼓励和支持民营企业参与研发制造高档数控机床与工业机器人、增材制造装备等关键技术装备及《中国制造 2025》十大领域急需的专用生产设备及测试装备、生产线及检测系统等关键短板装备，培育和提升民营企业智能制造系统集成服务能力。

　7、《高端智能再制造行动计划（2018-2020 年）》

　提到加快增材制造、特种材料、智能加工、无损检测等再制造关键共性技术创新与产业化应用。

　8、《产业关键共性技术发展指南（2017 年）》

　3D 显示、3D 打印金属粉末制备及应用技术、金属熔融激光加工增材制造液压阀等位列其中。

　9、《“增材制造与激光制造”重点专项 2018 年度项目申报指南》

　共安排 7 亿元的经费，用于增材制造和激光制造。其中，增材制造项目 21 项，激光项目 9 项。

　10、《中小学综合实践活动课程指导纲要》

　支持 3D 设计与打印技术的初步应用。建议有条件的学校可以配备3D 打印机。

　11、《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》

　提到重点解决增材制造领域微观成形机理、工艺过程控制、缺陷特征分析等科学问题，突破一批重点成形工艺及装备产品，在航空航天、汽车能源、家电、生物医疗等领域开展应用，引领增材制造产业发展。形成创新设计、材料及制备、工艺及装备、核心零部件、计量、软件、标准等相对完善的技术创新与研发体系，结合重大需求开展应用示范，具备开展大规模产业化应用的技术基础。

　12、《智能制造发展规划（2016-2020 年）》

　研发增材制造装备与关键技术，选择骨干企业，建设云制造平台和服务平台，在线提供关键工业软件及各类模型库和制造能力外包服务，服务中小企业智能化发展。

　13、《“十三五”国家新兴产业发展规划》

　指出增材制造技术不断取得重大突破，推动传统工业体系分化变革，将重塑制造业国际分工格局。打造增材制造产业链，开发智能材

　料，利用增材制造等新技术，加快组织器官修复，建设增材制造等领域设计大数据平台与知识库。

　二、产业发展分析

　1、面临的机遇

　（1）市场需求潜力巨大，工业级市场处于竞争蓝海

　增材制造技术的进步使其应用领域大为拓展，目前已经被广泛应用于工业制造、生物医疗和文化创意等领域。随着技术的日趋成熟、成本的下降、产业链日趋完善，各个领域的应用将全面深化，同时，个性化消费需求预计将构筑另一广阔市场，市场需求潜力巨大。在工业级市场，主要是国外几家大的工业级生产企业（主要通过代理商进入中国）和我国几家技术实力强劲的企业在竞争。其中，国外由于研发早、技术成熟，品牌知名度高，占据一定的优势；国内则多数有高校背景或国外相关工作经历或技术引进，在本土应用、价格方面占据优势。总体来说，我国工业级增材制造市场目前还属于竞争的蓝海。

　（2）尚不存在明显的技术替代威胁

　增材制造是一种基于离散—堆积原理成形实体物品的新型制造方式。纵观人类制造史，随着生产工具的进步，人类制造方式经历了等材制造、减材制造和增材制造三个发展阶段的变迁。增材制造作为一

　种新兴技术，更多是以“入侵者”的身份抢食传统制造工艺的蛋糕。以增材制造为主体，目前来看尚不存在明显的替代品威胁。

　（3）国家政策的高度支持

　我国高度重视增材制造产业，将其作为《中国制造 2025》的发展重点。2015 年，工业和信息化部、发展改革委、财政部联合印发了《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）》等，通过政策引导，在社会各界共同努力下，我国增材制造关键技术不断突破，装备性能显著提升，应用领域日益拓展，生态体系初步形成，涌现出一批具有一定竞争力的骨干企业，形成了若干产业集聚区，增材制造产业实现快速发展。

　（4）国内增材制造产业环境的形成

　国内对于增材制造的研究起步于 20 世纪 90 年代，相对欧美等发达国家起步较晚，但后发优势明显，从国内相关专利数量来看，2013年以后，增材制造专利出现快速增长。经过 30 多年发展，我国增材制造产业已从起步期迈入成长期，我国增材制造产业已初步形成了以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区为核心，中西部地区为纽带的产业空间发展格局。陕西、湖北、湖南等省份是我国增材制造技术中心和产业化重镇，集聚了一批龙头企业。环渤海地区增材制造产业形成

　以北京为核心，多地协同发展，各具特色的产业发展格局；长江三角洲地区具备良好经济发展优势、区位条件和较强的工业基础，已初步形成了包括增材制造设备研究开发、生产、应用服务及相关配套设备的增材制造产业链；珠三角地区，增材制造产业发展侧重于应用服务，主要分布在广州、深圳、珠海和东莞等地。

　2、面临的挑战

　（1）增材制造专用材料发展滞后

　原材料作为增材制造技术的上游行业，其发展与增材制造行业的发展息息相关。现阶段，增材制造材料发展主要面临的问题如下：现阶段生产的原材料无法满足增材制造技术对其性能和适用性的高要求；可用材料种类偏少，难以满足增材制造的需求；材料成本较高，限制了应用领域；我国部分增材制造材料依赖进口，限制了产业化应用。

　（2）关键核心器件依赖进口

　我国工业级增材制造装备核心器件严重依赖进口的问题依然较为突出。增材制造装备核心器件，如高光束质量激光器及光束整形系统、高品质电子枪及高速扫描系统、大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜等精密光学器件、阵列式高精度喷嘴/喷头等严重依赖进口，激光器市场基本被 Trumpf、IPG 等 3-4 家国外企业占有，扫描振镜市场则主要被

　德国 Scanlab 公司占有。此外，我国绝大部分增材制造软件市场被国外企业占据，相关软件开发仍处于起步阶段。

　（3）行业标准体系不健全

　欧美发达国家和地区非常重视增材制造标准体系的建设，早在2009 年，美国就成立了标准技术委员会，在增材制造专用术语、专用材料、测试方法、过程控制和零件设计五个方面开展了相应标准的制订工作。2012 年，美国又专门针对金属增材制造，从材料、工艺设备、资质和认证、建模和仿真等方面制订了相应的技术标准。目前，虽然我国已立项 4 项国家标准，但尚未建立起涵盖设计、材料、工艺设备、产品性能、认证检测等在内的完整的增材制造标准体系。行业标准的缺失，一定程度上制约了增材制造技术成果的累积、固化和推广应用，未能架起技术和产业衔接的桥梁，减缓了产业发展进程。

　（4）产业整体规模偏小、应用广度深度有待提高

　我国增材制造产业虽然取得了长足进步，目前产业规模约为全球产业总规模的 20%。但依旧缺少产业规模大、技术实力强、知名度高的国际龙头企业。在金属增材制造领域，受困于“功能优先”设计理念等因素的影响，如何进一步加快应用推广仍旧还需进一步探索。创新应用能力还不够强，加之工业级增材制造设备较高的成本和维护费用，

　中小企业望而却步，阻碍现有传统生产方式的改造升级，需要进行一定时间的市场培育。

　（5）协同创新及推进机制有待完善

　相较于美国及欧洲，我国增材制造产业创新能力尚有不足。目前国内产学研存在严重脱节，很多创新性技术仍滞留在高校院所，很难实现产业化，产学研用密切结合的研发及产业化协同推进机制尚未有效形成。高等院校、科研机构和企业各自为战，技术和产品研发重复投入，信息、资源不能实现共享的问题较为突出。与此同时，国内企业普遍处于单打独斗状态，市场用户企业压价与生产企业低价竞争现象十分普遍，为抢接订单，部分企业在招投标过程中，恶意低价竞争现象较为突出，压缩了产业的发展潜力。

　“十三五”时期，我区发展面临诸多机遇和有利条件。我国经济长期向好的基本面没有改变，发展仍然处于重要战略机遇期的重大判断没有改变，但战略机遇期的内涵发生深刻变化，正在由原来加快发展速度的机遇转变为加快经济发展方式转变的机遇，正在由原来规模快速扩张的机遇转变为提高发展质量和效益的机遇，我区推动转型发展契合发展大势。

　“十三五”时期，我区发展也面临一些困难和挑战。从宏观形势看，世界经济仍然处于复苏期，发展形势复杂多变，国内经济下行压力加大，传统产业面临重大变革，区域竞争更加激烈，要素成本不断提高，我区发展将不断面临新形势、新情况和新挑战。从自身来看，我区仍处于产业培育的“关键期”、社会稳定的“敏感期”和转型发展的“攻坚期”，有很多经济社会发展问题需要解决，特别是经济总量不够大、产业结构不够优、重构支柱产业体系任重道远，资源瓶颈制约依然突出、创新要素基础薄弱、发展动力不足等问题亟需突破，维护安全稳定压力较大，保障和改革民生任务较重。

　第三章

　市场分析

　 一、行业基本情况

　（一）产业规模持续扩大，金属增材制造展现强势增长势头

　（1）全球 3D 打印市场进入快速发展期

　经过 30 多年发展，增材制造产业正从起步期迈入成长期，呈现出加速增长的态势。根据从事增材制造行业研究的美国咨询机构WohlersAssociates,Inc.统计显示，全球增材制造产值（包括产品和服务）从 2012 年的 22.8 亿美元增长到 2017 年的 73.36 亿美元，五年来增长超过 300%，年复合增长率高达 26.20%。2017 年，全球增材制造行业市场规模达到了 73.36 亿美元，同比增长 21.00%，增速较 2016 年提高 3.6 个百分点。其中增材制造相关产品（包括增材制造设备销售及升级、增材制造原材料、专用软件、激光器等）产值为 31.33 亿美元，同比增长 17.4%；增材制造相关服务（包括增材制造零部件打印、增材制造设备维护、技术服务及人员培训、增材制造相关咨询服务等）产值为 42.02 亿美元，同比增长 23.8%。

　预计未来十年，全球增材制造产业仍将处于高速增长期，发展潜力巨大。据 IDC 预测，2016-2020 年，全球增材制造产业的年复合增长率将保持在 22.30%，至 2020 年全球增材制造产值将达 289 亿美元。麦

　肯锡预测，到 2025 年全球增材制造产业可能产生高达 2,000-5,000 亿美元经济效益。根据德勤发布的《2019 科技、传媒和电信行业预测》报告显示，2019 年大型上市公司的 3D 打印相关销售额将超过 27 亿美元，至 2020 年更将高达 30 亿美元。

　（2）中国是全球最具潜力的 3D 打印市场

　中国增材制造行业相对欧美国家起步较晚，在经历了初期产业链分离、原材料不成熟、技术标准不统一与不完善及成本昂贵等问题后，当前中国增材制造已日趋成熟，市场呈现快速增长趋势。

　据中国增材制造产业联盟统计，在 2015-2017 年的 3 年间，我国增材制造产业规模年均增速超过 30%。2017 年，我国增材制造产业规模已超过 100 亿元。据中国增材制造产业联盟对 35 家重点联系企业的经营数据统计显示，2017 年，联盟重点联系企业总产值达 32.40 亿元，比 2016 年的 23.09 亿元增加近 10 亿元，同比增长 40.3%，增速高于我国增材制造产业平均增速 15 个百分点，高于全球增速近 20 个百分点。初步预计，我国 3D 打印市场规模 2022 年将达到 80 亿美元左右。

　（3）金属工业级 3D 打印产业是未来 3D 打印产业的龙头

　工业级增材制造可广泛运用于传统产业转型升级和战略性新兴产业发展，随着增材制造技术的逐渐成熟和成本的不断降低，市场需求

　和发展潜力较大，根据 WohlersAssociates,Inc 统计显示，全球工业级增材制造设备（指面向工业且销售售价在 5,000 美元或更高的机器）销售量达到 14,736 台，较 2016 年度增长 12.6%。尤其在金属增材制造领域，已经展现强势增长势头。据 WohlersAssociates 报告显示，航空航天、汽车、航海、核工业以及医疗器械等领域对金属增材制造的需求持续保持旺盛增长趋势，应用端呈现快速扩展态势。

　根据德勤发布的《2019 科技、传媒和电信行业预测》报告显示，全球 3D 打印市场正从塑料打印转向金属打印。塑料适合用于制作原型和某些最终零件，但 3D 打印机应以价值万亿美元的金属零件制造市场为目标。2017 至 2018 年间，根据调查显示，尽管塑料仍然是最常见的物料，但金属打印将有可能取代塑料打印，且最快于 2020 年或 2021年占据过半 3D 打印市场。

　（二）新型材料不断问世，打印技术快速发展

　增材制造专用材料的品类和品质决定增材制造产品及服务的质量。现有增材制造专用材料包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和生物材料四大类。镍基合金、铜基合金、镁铝合金等金属材料，压电陶瓷、硅酸盐等无机非金属材料，热塑性工程塑料、碳纳米管树脂等有机高分子材料的研究均取得突破，水凝胶、可降解聚乳酸等生

　物材料领域的创新成果不断涌现。目前，全球增材制造专用材料已达几百种，Stratasys、3DSystems、EOS、惠普等行业领军企业以及巴斯夫、杜邦等材料企业纷纷布局专用材料领域，研发生产出新型高分子复合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等专用材料。相关企业将纳米材料、碳纤维材料等与现有材料体系复合，开发多功能纳米复合材料、纤维增强复合材料、无机填料复合材料、金属填料复合材料和高分子合金等复合材料，不仅赋予材料多功能性特点，而且拓宽了增材制造技术的应用领域，使复合材料成为专用材料发展趋势之一。成形工艺创新领域，多射流熔融制造技术、复合增材制造技术等低成本、高效率的新型增材制造技术不断出现。

　同时，随着金属 3D 打印零件生产量的增加，市场上金属粉末材料种类偏少、专用化程度不够、供给不足的弊端也日益显现，其潜在的缺乏高品质、无缺陷的金属粉末问题也更加突出，2017 年度，金属增材制造原材料销售金额达到 1.83 亿美元，较 2016 年增长 44.6%，金属增材制造专用材料的研发日趋活跃。

　我国已经开发出钛合金、高强钢、尼龙粉末、碳纤维复合材料、玻璃微珠复合材料等近百种牌号专用材料，材料品质和性能稳定性逐

　步提升，种类逐步增多，基本满足增材制造产业需要，钛合金等专用材料打破国外垄断，实现在增材制造技术中的突破性应用。

　（三）装备销量稳步增长，金属 3D 打印装备需求激增

　全球工业级增材制造装备销量稳步增长，近五年复合增长率达到13.60%，尤其是得益于金属增材制造技术的成熟和低价金属增材制造装备的普及，金属增材制造装备销量大幅提升。根据WohlersAssociates,Inc.统计，2017 年度全球金属增材制造装备的销售量约为 1,768 台，比 2016 年度增长了近 80%，增速较 2016 年提高了57.9 个百分点，销售额达 7.21 亿美元，均价 40.79 万美元，同比下降25.8%，平均售价的降低主要由于低成本金属原材打印机的普及。此外，全球有 135 家公司在 2017 年生产和销售工业增材制造装备（售价为5,000 美元或更高的机器），高于 2016 年的 97 家公司。新的增材制造装备制造商正进入增材制造市场，并带来如开放材料系统等先进的技术设备，以更快的打印速度和更低的价格，使金属增材制造变得越来越易于被市场接受。近年来，市场在不断探索更大成形尺寸的金属零件增材制造方案，几乎所有的金属 3D 打印增材制造设备厂商都推出了更大成形尺寸的 3D 打印机；同时较小成形尺寸的 3D 打印设备的市场需求也日益成为人们关注的焦点，这些成形尺寸较小的设备将不只是

　用于研究的应用，也在小规模的定制化生产中扮演重要的角色。因此，未来的金属增材制造设备必将会因其使用的场合而更加专业化。

　随着增材制造创新体系的逐步完善和自主研发能力的提升，我国增材制造创新成果不断出现，一批专用材料、工艺装备、关键零部件、软件系统等新产品实现量产，供给能力不断增强，带动产业竞争能力提升。目前，我国的熔融沉积成形、光固化成形、激光选区烧结/熔化等一大批工艺装备实现产业化，部分增材制造工艺装备已经达到国际先进水平。

　（四）下游应用水平持续提升，直接制造应用扩大

　近年来，增材制造技术的应用领域逐步拓宽，越来越多的企业将其作为技术转型方向，用于突破研发瓶颈或解决设计难题，助力智能制造、绿色制造等新型制造模式。增材制造目前已被广泛应用于医疗、航空航天、消费电子产品、教育等领域，并逐渐被尝试应用于更多的领域中，与此同时，在各自领域中应用的深度不断被拓展。尤其是在航空航天、汽车、航海、核工业以及医疗器械等领域对金属增材制造的需求持续保持旺盛增长趋势，应用端呈现快速扩展态势。

　值得一提的是，增材制造应用方式正逐步从原型设计走向直接制造。据 Wohlers 对全球 82 家服务提供商和 28 家系统制造商统计数据

　显示，零部件直接制造占其营业收入的比例逐年提升，近五年复合增长率为 23.5%。2017 年，零部件直接制造的产值为 9.18 亿美元，同比增长 32.4%。

　当前，我国增材制造行业应用的深度和广度持续拓展。增材制造在航空、航天等重点制造业领域持续发力，已经成为航空、航天等高端设备直接制造及修复再制造的重要技术手段。同时，增材制造初步成为汽车、船舶、核工业、模具等领域产品研发设计、快速原型制造的重要实现方式。在重点制造领域，增材制造技术的应用已从简单的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向发展。同时，在造型评审、设计验证、复杂结构零件、多材料复合零件、轻量化结构零件、定制专用工装、表面修复、个性换装件等方面的应用越来越多。在生物医疗领域，依据患者医学影像数据增材制造的生物模型已成为辅助治疗的手段，包括术前模拟、手术导板等应用，未来或将从“非活体”打印逐步进阶到“活体”打印。同时，在文化创意、创新教育等领域，增材制造正成为个性化消费品定制、创新思维开发等的重要手段。

　（五）行业整合加剧，行业巨头加速布局增材制造产业

　近年来，以 Stratasys、3DSystems、GE 公司为代表的行业巨头和用户企业通过自主研发、持续并购等方式，加速布局增材制造产业。行业巨头布局方式主要有两种：一是单一设备制造商通过产业链整合，向系统解决方案提供商转变。Stratasys 和 3DSystems 分别通过全球并购，收购专用材料生产商、软件开发商、3D 扫描仪制造商、服务提供商等数十家企业，打造完整产业链。二是大型用户企业直接布局增材制造领域，从用户向装备制造商或服务提供商转变。GE 通过全球并购实现从增材制造应用向增材制造装备及服务供应商转变。GE 公司 2010年开始布局增材制造技术，通过不断并购实现从增材制造用户方到服务提供方的转变。2016 年，GE 公司成功收购瑞典 Arcam 公司和德国ConceptLaser 公司，成为金属增材制造领域的佼佼者，并在航空发动机领域实现了增材制造零部件的规模化应用。宝马集团先后投资了Carbon 和金属增材制造公司 DesktopMetal，并于 2018 年 5 月斥资1,000 万欧元打造增材制造工业园区。

　二、市场分析

　1、3D 打印产业链上游

　3D 打印产业链上游主要包括 3D 建模工具和原材料。其中，3D 建模工具包括 3D 建模软件、3D 建模扫描仪和 3D 模型数据平台。与此相

　对应，聚集在产业链上游的企业包括三维软件开发商以及耗材生产商等。增材制造原材料主要包括金属增材制造材料、无机非金属增材制造材料、有机高分子增材制造材料以及生物增材制造材料等几类。

　2、3D 打印产业链中游

　增材制造设备是牵动增材制造行业发展的关键之一。增材制造设备可分为桌面级打印机和工业级打印机。近年来随着国外桌面级打印机相关专利保护到期，技术壁垒下降，国内桌面级打印机厂家数量急剧增长，新进企业增多，加大了国内桌面级增材制造市场的竞争程度。与桌面级打印机市场相比，工业级打印机技术壁垒高，资本投入大，一直以来发展较为缓慢，但当前工业级增材制造产业受到国家政策大力支持，整个市场目前已开始呈现快速增长形势。3D 打印的核心专利大多被设备厂商掌握，因此在整个产业链中占据主导地位，这些设备生产厂商大多亦提供打印服务业务，近年来，3D 打印行业整合加剧，通过并购 3D 打印软件公司、材料公司、服务提供商等，设备生产企业转变为综合方案提供商，加强了对产业链的整体掌控能力。

　3、3D 打印产业链下游

　增材制造技术的下游应用以航空航天、军工、船舶工业、核工业、汽车工业、轨道交通及医疗为主。目前该技术在下游行业的应用方式

　主要分为直接制造、设计验证和原型制造。直接制造是指根据三维模型，直接用增材制造技术生产最终产品，具有产品定制性强与产品精度硬度高的特点，是未来增材制造技术的主要发展趋势。与传统制造相比，采用增材制造技术进行设计验证及原型制造，可节约时间与经济成本。此外，增材制造在维修领域也具有市场，使用增材制造技术不仅能简化维修程序，还可实现传统工艺无法实现的高还原度与制造材料原型匹配的功能。

　3D 打印技术从诞生至今 30 余年，目前处于多技术路线共存的状态，根据国际标准化组织 ISO/TC261 增材制造技术委员会 2015 年新发布的国际标准 ISO/ASTM52900:2015，将增材制造工艺原理分为粘结剂喷射（选择性喷射沉积液态粘结剂粘结粉末等材料的增材制造工艺）、定向能量沉积（利用聚焦热能熔化材料即熔即沉积的增材制造工艺）、材料挤出（将材料熔化后通过喷嘴或孔口挤出成形的增材制造工艺）、材料喷射（将材料以微滴的形式选择性喷射沉积的增材制造工艺）、粉末床选区熔化（通过热能选择性地熔化/烧结粉末床区域的增材制造工艺）、薄材叠层（将薄层材料逐层粘结以形成实物的增材制造工艺）、立体光固化（通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造工艺）七类，主流的技术都可以归入这七类。

　4、粉末床选区熔化技术

　粉末床选区熔化技术分为激光选区熔化（SLM）和电子束选区熔化（EBSM）两类，其中激光选区熔化技术（SLM）是主流，有大量的设备生产和打印服务公司，占据了金属增材制造绝大部分市场份额，而且近期还在持续增加。

　SLM（SelectiveLaserMelting）技术是采用激光依据设定参数有选择地分层熔化烧结固体金属粉末，在制造过程中，金属粉末加热到完全融化后成形。其工作原理为：先在工作平台上铺一层金属粉末材料，计算机将物体的三维数据转化为一层层截面的 2D 数据并传输给打印机，然后激光束在计算机控制下按照截面形状对实体部分所在的粉末进行照射，选区内的金属粉末加热到完全融化后成形，继而形成一层固体零件截面层。当一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层烧结；此过程逐层循环直至整个物体成形。

　（1）SLM 技术应用主要厂商和设备

　SLM 技术的代表公司为德国 EOS 公司、美国 GE 增材制造、德国SLMsolutions、铂力特等。

　德国 EOS 公司技术发展方向重点为在保证设备的运行稳定性和成形质量的前提下，努力提高设备的生产效率，而并不急于发展超大打印尺寸的设备。其最大幅面 SLM 设备为四激光器的 M400-4，打印幅面仅为 400mm×400mm×400mm。EOS 公司在 2018 年推出的 M300 系列 SLM设备，采用四个激光器，但打印幅面仅为 300mm×300mm×400mm，结合其他方面的技术改进，打印效率较原来的单激光器设备提升了近 10 倍。在超大幅面 SLM 设备方面，美国 GE 增材制造 2017 年推出的 Atlas 设备打印幅面达到 1100mm×1100mm×300mm，但仅为一个概念机并没有进行商业化交付，制造大尺寸 SLM 零件不仅需要大幅面设备，还需要较高的打印工艺技术，主要需要克服由于应力积累导致打印件变形甚至开裂等问题。

　（2）SLM 技术的下游应用

　由于能够实现较高的打印精度、打印极端复杂结构和足够的机械性能，SLM 技术可广泛应用于复杂形状的金属零件的批量生产，在航空航天及医疗植入体等领域具有广阔的应用前景。

　SLM 技术最令人瞩目的是在埃隆• 马斯克（ElonMusk）的 SpaceX公司开发的新一代 DragonV2 载人飞船的 SuperDraco 引擎的制造中的应用（采用德国 EOS 设备）。该引擎的冷却道、喷油嘴和节流阀等结

　构的复杂程度非常高，3D 打印技术很好地解决了复杂结构的制造问题，而且，SuperDraco 引擎是在极端的高温高压环境下工作，SLM 技术制造出的零件的强度、韧性等性能完全可以满足各种严苛的要求。同时，与传统的发动机制造技术相比，使用增材制造不仅能够显著地缩短火箭发动机的交货期并降低制造成本，而且可以实现材料的高强度、延展性、抗断裂性和低可变性等优良属性，SpaceX 引爆了可重复利用、低成本的下一代火箭开发竞赛，这背后是 3D 打印技术大量运用的结果。

　美国 GE 增材制造公司已经采用 SLM 技术打印了超过 3 万个航空发动机燃油喷嘴，实际应用于其最先进的 LEAP 发动机（我国 C919 飞机选用的发动机），传统的燃油喷嘴由 20 个单独的部件焊接而成，采用SLM3D 打印技术，整套喷嘴可以一次成形，无需后续焊接，零件数量降为 3 个。改进后的燃油喷嘴具有质量轻、强度大和耐腐蚀的特性，可在高达近千摄氏度的环境下正常工作，重量减少 25%，使用寿命是之前的 5 倍，燃油效率也得到极大的提升。

　5、定向能量沉积技术

　定向能量沉积技术是指利用聚焦热能熔化材料即熔即沉积的增材制造工艺，主要分为激光同步送粉技术和电子束熔丝沉积技术（EBDM:ElectronBeamDirectManufacturing）两大类。其中激光同步

　送粉技术研究及应用较多。同时，由于激光同步送粉技术是由许多大学和机构分别独立进行研究的，因此这一技术的名称繁多，其中最广为人知的名称为激光近净成形技术（LENS:LaserEngineeredNetShaping），其最早由美国 Sandia 国家实验室提出并进行研究。

　LSF 技术的成形原理是：聚焦激光束在控制下，按照预先设定的路径，进行移动，移动的同时，粉末喷嘴将金属粉末直接输送到激光光斑在固态基板上形成的熔池，使之由点到线、由线到面的顺序凝固，从而完成一个层截面的打印工作。这样层层叠加，制造出接近实体模型的零部件实体。

　（1）LSF 技术应用主要厂商和设备

　美国 Optomec 公司致力于将 LSF 技术与直接进行金属 3D 打印的产业化，该公司应用 LSF 技术的增材制造设备，采用气载送粉技术，用于制造或修复高附加值的产品，比如航空发动机或机床部件。

　我国在航空超大型金属结构件激光同步送粉增材制造方面一直处于世界领先水平，铂力特公司开发的 LSF-V、C1000、C600 等型号送粉式激光增材制造设备，LSF-V 型设备成形尺寸达到1000mm×1500mm×3100mm，最低氧含量可控制到 100PPm，Z 轴重复定

　位精度达到±0.05mm，可用于航空航天领域大型结构件的快速成形，也可用于能源、动力领域易磨损件的修复，整体处于国际先进水平（全球权威 3D 打印行业分析报告 WholersReport2014 版曾报道该设备）。利用该设备研制的国产大型商用客机 C919 飞机中央翼缘条，高3,070mm，是目前世界已知的最高金属增材制造整体成形产品。

　（2）LSF 技术的下游应用

　采用 LSF 技术不仅能直接打印出三维金属零件，还能在已有零件上进行打印，比如在磨损的零件上打印相应金属材料以修复磨损处，或与传统的机加工设备集成起来进行增材/减材复合成形，因此在制造或修复高附加值的产品，比如航空发动机或机床部件中得到广泛应用。

　6、电弧熔丝增材制造

　此方法用低成本的电弧取代激光和电子束作为熔化金属的热源，从而形成一种成本极大降低的大尺寸高效率金属增材制造技术，其打印效率较高，成本低廉，很方便打印数米大小的零件，而且非常适合于激光熔覆技术难于制造的高反射性的铝合金。特别是由于同弧焊技术的兼容性好，弧焊专业人员较容易掌握这项技术。这项技术成为当前大尺寸、高效率、低成本金属 3D 打印技术发展最快的方向，并且正在迅速进入规模化的工业应用。

　7、金属增材制造行业技术未来发展趋势

　金属增材制造技术的发展并不是孤立的，其涉及制造工艺、设备、材料、优化设计等各个方面，总的来说，为获得更为广泛的应用，金属增材制造技术都在努力向兼顾高性能、高精度、高效率、低成本、更大的加工尺寸范围和更广泛的材料适用性方向发展，其目的都是为了向直接制造最终功能零件发展。

　（1）制造工艺方面

　当前，金属增材制造工艺的发展，除了对现有较为成熟的粉末床选区熔化技术、定向能量沉积技术、电弧增材制造技术等结合实际工程化应用经验及材料、粉末、智能化控制软件等的技术发展克服缺陷提升优势外，金属增材制造工艺主要在以下方面进行拓展：

　1）增减材复合制造技术。增材制造与传统的减材制造相融合，增材制造技术与机器人、数控机床、铸锻焊等多工艺技术相集成，从而提升增材制造技术的成型效率和精度，解决增材制造的复杂结构件难于进行后续机械加工的难题，特别是解决复杂内腔达不到非加工面要求的难题，助力企业实现柔性制造，赋予现有设备或生产线高柔性与高效率。

　2）发展基于新工艺理论的全新的金属增材制造技术。粉末床选区熔化技术、定向能量沉积技术、电弧增材制造技术均是对金属材料直接烧结成型，而将有机粘结剂等其他材料与金属粉末结合起来，再通过烧结等辅助工艺进行成形的金属增材制造技术称之为“间接金属 3D打印技术”。2018 年 9 月，惠普公司推出了 HPMetalJet（金属喷射）3D 打印技术，用于大批量生产金属零件。HPmetalJet3D 打印技术主要流程如下：使用喷嘴选择性地将粘合剂按照设定的图形喷射到打印层中，使金属粉末粘结在一起，下降指定层厚度后，添加新的粉末层，并重复以上流程，直到创建完成整个零件；之后将零件放入烧结炉中进行高温烧结的致密化处理，使金属颗粒熔融在一起，同时去除喷洒的粘合剂。在打印过程中没有金属粉末熔化、凝固的步骤，金属粉末材料的烧结是打印完成之后在烧结炉中完成。美国 DesktopMetal 公司推出的单程喷射金属 3D 打印技术，原理也基本类似。这种方法主要面向对成本较为敏感但对零件性能要求较低的领域，有望开辟大尺寸、高效率、低成本金属 3D 打印新方向，需要解决的主要技术问题是烧结过程非均匀收缩导致的零件变形，同时由于成形零件致密度及纯净度等问题，尚无法满足航空航天等高性能零部件的打印。

　（2）金属增材制造设备方面

　金属增材制造设备是实现各种金属增材制造技术的重要载体，增材制造设备的发展在整个增材制造技术体系中占据非常重要的位置。总体来看，除了持续提升设备效率、打印精度和稳定性外，金属增材制造装备的主要发展方向为：

　1）大型化。增材制造装备成型尺寸已经步入“米”级时代，增材制造装备大型化已成为发展趋势。

　2）专业化。与大尺寸设备相比，针对不同应用领域的不同需求偏好，增材制造设备向更加专业化和精细化方向发展。

　3）智能化。智能传感器、数字总线技术等智能部件融入增材制造装备，增材制造装备将更加智能化。

　（3）金属增材制造原材料方面

　随着金属 3D 打印产业化规模的扩大，市场上金属粉末材料种类偏少、品质偏低、专用化程度不高、供给不足的弊端也日益显现，因此金属 3D 打印专用材料的开发在未来的很长一段时间里将是重要的研究领域。另外，单一材料也在向复合材料发展，不仅赋予了材料多功能性特点，而且拓宽了增材制造技术的应用领域。

　（4）优化设计方面

　增材制造技术正在加速发展成为一种强大的生产技术。但是，在工业制造中应用该技术的主要障碍是目前绝大多数工业设计师对增材制造技术缺乏了解，产品设计思维被传统的等材或减材制造技术所束缚。因此，增材制造与优化设计的互动研究将进一步加强，拓扑优化设计、点阵结构设计、一体化结构设计等轻量化设计将更多的用于金属增材制造设计领域，同时结合软件技术发展，仿真技术将驱动设计的优化及实现打印前的质量控制。

　8、3D 打印技术处于稳定发展阶段，未来行业不存在重大技术风险

　3D 打印的七类技术原理发明伊始迄今一直处于稳定的发展状态，在过去 30 余年的实践中证明了其能够分别解决不同的增材制造问题而在产业应用中具有不可替代的技术价值和广阔的发展空间，因此已经成为固化下来的技术形式，同传统法机械加工的车、铣、铇、磨、钳和热加工的铸、锻、焊、粉末冶金一样，不太可能在未来消失。根据产业周期理论认为，产业从诞生到消亡一般会经历导入期、成长期、成熟期和衰退期四个阶段。处于成长期的产业表现为行业中的市场参与者逐渐增多，同时，行业利润增加，市场增长率进一步提高，技术逐渐定型，市场壁垒增加，产品价格有所下降，行...