最早3D打印一詞的出現可追溯到二十世紀五十年代，直到1988年，麻省理工學院Ely Sachs教授及其同事研發出binder jetting prototype（粘合劑噴射原型）並給出3D Printing 的命名。

因此，“3D 打印”一詞最初指的是binder jetting（粘結劑噴射3D打印技術）。如今，全球技術標準使用官方術語“增材製造/Additive Manufacturing，AM”來指代更廣泛的增材製造技術。

3D打印，又稱增材製造，作為(wei) 一種製造技術，映射的是先進製造業(ye) 的發展和沿革。其可應用於(yu) 工業(ye) 製造、航空航天、汽車、消費品和醫療保健等行業(ye) ，為(wei) 生產(chan) 帶來經濟價(jia) 值。

增材製造產(chan) 業(ye) 30年發展以來，在技術先進性和企業(ye) 成熟度方麵，形成以歐美國家領銜，中國等國家相繼追趕的局麵。

鑒於(yu) 市場和企業(ye) 對增材製造商業(ye) 價(jia) 值的逐步認可，CB Insights 從(cong) 全球增材製造公司的發展情況切入，結合技術應用、資本市場、企業(ye) 資源三個(ge) 角度，臨(lin) 摹全球增材製造產(chan) 業(ye) 的現階段發展景圖。

全球突破百億(yi) 美元市場規模，增材製造技術商業(ye) 價(jia) 值凸顯

什麽(me) 是增材製造？

3D 打印產(chan) 業(ye) ，也稱增材製造產(chan) 業(ye) 是先進製造業(ye) 的重要組成部分。增材製造（AdditiveManufacturing，AM）是以數字模型為(wei) 基礎，將材料逐層堆積製造出實體(ti) 物品的新興(xing) 製造技術，實現了製造方式從(cong) 等材、減材到增材的重大轉變，改變了傳(chuan) 統製造的理念和模式。

增材製造設備是指依據三維 CAD 設計數據，采用離散材料（液體(ti) 、粉末、絲(si) 等）逐層累加原理製造實體(ti) 物件的技術設備。

市場和企業(ye) 為(wei) 什麽(me) 關(guan) 注增材製造技術的應用？

從(cong) 產(chan) 業(ye) 成型來看，經過 30 餘(yu) 年，3D 打印已形成較成熟的上下遊產(chan) 業(ye) 鏈，並且在消費、工業(ye) 、汽車、醫療諸多應用場景實現試產(chan) 或應用。

從(cong) 政策來看，全球發達國家和新興(xing) 發展中國家，多將增材製造技術視為(wei) 未來 5-10 年戰略性發展技術，同時配合相關(guan) 支持政策大力推動各國增材製造企業(ye) 成長。世界範圍內(nei) ，America Makes、ANSI、ASME、ASTM、ISO、NIST、SME、the U.S. Department of Commerce 等均通過製定標準或行業(ye) 政策推動增材製造產(chan) 業(ye) 前進。

圖丨Original binder jetting prototype （來源：MIT）

中國相繼印發《國家增材製造產(chan) 業(ye) 發展推進計劃（2015-2016年）》、《增材製造產(chan) 業(ye) 發展行動計劃（2017-2020年）》、《增材製造標準領航行動計劃（2020-2022年）》等文件推進增材製造的深化發展。

從(cong) 增材製造技術/3D 打印技術為(wei) 企業(ye) 真實提供的有效價(jia) 值來看，加快產(chan) 品生產(chan) 速度、提供定製化產(chan) 品、小批量快速生產(chan) 、聯合生產(chan) 、增加零部件生產(chan) 靈活性、減少生產(chan) 工具成本等優(you) 勢，確實讓各行業(ye) 企業(ye) 、設計人員、生產(chan) 人員看到了“經濟”、“實惠”、“高效”生產(chan) 方式的可能性。

全數字化是增材製造產(chan) 業(ye) 的本質特點，增材製造從(cong) 設計到優(you) 化、仿真到工藝、以及全周期的設備維護，都是數字化過程。因此，增材製造技術與(yu) 傳(chuan) 統製造技術從(cong) 本質上來說，具有非常大的差別，嚴(yan) 格來說，很多增材製造技術能完成的設計和製造，傳(chuan) 統的等減材不一定能實現。

圖丨3D 打印為(wei) 工業(ye) 品製造帶來哪些優(you) 勢 （來源：CB Insights）

增材製造產(chan) 業(ye) 上下遊及主要技術

增材製造產(chan) 業(ye) 鏈

按照 3D 打印使用的上遊原材料劃分，可分為(wei) 金屬材料 3D 打印和非金屬材料 3D 打印；按照應用領域劃分，可分為(wei) 消費級 3D 打印和工業(ye) 級 3D 打印。工業(ye) 級 3D 打印的精度更高、速度更快，但在設備尺寸方麵的優(you) 勢不明顯。

未來金屬工業(ye) 級 3D 打印增長是大勢所趨，根據 Wohlers Associates 統計數據，2017 年全球工業(ye) 級增材製造設備（指麵向工業(ye) 且銷售售價(jia) 在 5000 美元或更高的機器）銷售量達到 14736 台。在汽車、航空航天、核工業(ye) 等工業(ye) 製造領域，金屬材料 3D 打印技術已展現增長勢頭。

圖丨增材製造上下遊環節（來源：公開資料整理）

增材製造材料與(yu) 技術

3D 打印在 30 多年的發展中，處於(yu) 多種技術路線共存的狀態，工藝選擇取決(jue) 於(yu) 材料和設備，以及下遊應有場景的差異性。金屬 3D 打印工藝原理主要分為(wei) 粉末床選區熔化和定向能量沉積兩(liang) 大類別，非金屬材料打印的工藝原理主要是材料擠出、材料噴射、粘結劑噴射等。

圖丨DMG Mori 機器在很快時間內(nei) 即可完成“3D 打印”零部件（來源：CB Insights）

表丨代表性增材製造材料與(yu) 技術（來源：公開資料整理）

金屬 3D 打印的技術原理是分層製造、逐層疊加，適用於(yu) 小批量、複雜化、輕量化、定製化、功能一體(ti) 化零部件製造，多適用於(yu) 工業(ye) 品製造、模具製造過程。Sculpteo 通過調研發現，在工業(ye) 品製造時，SLS、FDM、SLA 為(wei) 主要采用的技術。

圖丨工業(ye) 品製造時采用哪種3D打印技術（來源：CB Insights）

增材製造下遊應用

根據 Wohlers Associates 數據，工業(ye) 機械、航空航天和汽車是增材製造下遊應用最多的三個(ge) 領域；消費品和醫療保健行業(ye) 有望成為(wei) 未來增長較快的行業(ye) 。

圖丨增材製造下遊應用（來源：CB Insights）

全球及中國增材製造產(chan) 業(ye) 規模

2019 年，全球增材製造產(chan) 業(ye) 規模突破 100 億(yi) 美元。根據 SmarTech Analysis 數據，未來十年全球增材製造產(chan) 業(ye) 規模預計以 15%-20% 的增速逐年增長。

2019 年全球增材製造產(chan) 業(ye) 規模突破 100 億(yi) 美元（約 700 億(yi) 人民幣）大關(guan) ，預計十年後達到 538.4 億(yi) 美元，實現 10 年翻 5 倍的規模增長。

全球增材製造產(chan) 業(ye) 結構中，硬件和材料兩(liang) 個(ge) 領域的產(chan) 業(ye) 規模占比約 50%，服務部分產(chan) 業(ye) 規模最大，獨占半壁江山，而軟件作為(wei) 前置輔助生產(chan) 環節規模最小（約百億(yi) 美元規模）。

圖丨全球增材製造產(chan) 業(ye) 規模及產(chan) 業(ye) 結構（來源：SmarTech Analysis）

2020 年，中國增材製造產(chan) 業(ye) 規模預計突破 200 億(yi) 元。根據中國工業(ye) 和信息化部裝備工業(ye) 發展中心統計數據，中國增材製造產(chan) 業(ye) 規模以 25%-30% 的增速逐年增長。

2017 年仍未突破百億(yi) 元大關(guan) ，預計 2020 年可以實現翻一番的規模；2019 年中國增材製造產(chan) 業(ye) 規模達到 157 億(yi) 元，2022 年有望增長至 348 億(yi) 元，實現約 30% 的年增速。

圖丨中國增材製造產(chan) 業(ye) 規模（來源：CB Insights）

全球投融資情況與(yu) 明星企業(ye)

全球投融資概述

2019 年，全球 3D 打印融資金額超過 12 億(yi) 美元，融資事件突破 150 件。盡管在數量和金額的絕對值上沒有達到特別驚人的量級，但至少保持了逐年增加的上漲趨勢。

從(cong) 輪次分布來看，八成初創公司處在 B 輪及之前，側(ce) 麵印證全球 3D 打印市場及公司發展尚處於(yu) 早期。

圖 丨全球3D打印融資事件數量與(yu) 金額（來源：CB Insights）

圖 丨全球3D打印融資事件按輪次分布（來源：CB Insights）

從(cong) 地域分布來看，美國依然一馬當先，綜合來看，無論是在巨頭企業(ye) 擴張、科技巨頭投資並購、初創企業(ye) 數量、初創企業(ye) 成長速度來看，美國都走在前列。其他國家包括日本、德國、以色列等科技實力強國；中國在初創公司數量和質量上麵，有著穩步發展。

圖 丨全球3D打印融資事件按地域分布（來源：CB Insights）

全球獨角獸(shou) 及初創企業(ye) 代表

全球 3D 打印領域獲得融資最高的初創公司前五名，均為(wei) 美國企業(ye) 。其中涵蓋全球 3D 打印領域的三個(ge) 獨角獸(shou) ：Carbon、Desktop metal、Formlabs。

2010 年至 2015 年這段時間，上述三家美國獨角獸(shou) 公司相繼獲得早期投資，經過不到 10 年的發展，它們(men) 陸續獲得 5 輪左右的融資，投資人不僅(jin) 有 VC、CVC，還包括科技巨頭、行業(ye) 巨擘。

無論是成長階段、商業(ye) 化速度，還是融資額度和公司體(ti) 量，美國公司均走在世界前列。

圖 丨全球3D打印初創公司圖景（來源：CB Insights）

麻省理工學院、斯坦福大學等一眾(zhong) 美國高等學府，成為(wei) 3D 打印明星企業(ye) 的人才搖籃。主修電氣、計算機、化學、材料和航天航空等硬科技專(zhuan) 業(ye) ，成為(wei) 創業(ye) 公司高管和員工的共同屬性。

3D 打印明星企業(ye) 由科研精英所引領，Carbon 和 Revo 塑成之於(yu) 弗吉尼亞(ya) 理工，Formlabs 之於(yu) 哈佛大學，Desktop metal 之於(yu) 麻省理工。

值得注意的是，在 3D 打印領域，除了美國的企業(ye) 和人才表現突出，英國、德國和以色列公司、技術也嶄露頭角，例如 3YOURMIND、metalysis、XJet 等初創企業(ye) 均獲得了千萬(wan) 級美元的融資。

圖 丨全球3D打印獲得融資額最高的初創公司Top15（來源：CB Insights）

明星企業(ye) Carbon：估值 24 億(yi) 美元的 3D 打印獨角獸(shou)

Carbon 成立於(yu) 2013 年，獲得 6.92 億(yi) 美元融資，成為(wei) 3D 打印界拿到融資最多的初創公司，集硬件、軟件及材料與(yu) 一體(ti) ，采用“隻租賃不賣”的設備運營模式，為(wei) 眾(zhong) 多企業(ye) 提供 3D 打印數字化解決(jue) 方案。

Carbon 擁有超豪華投資陣容，除了頂級風投外，GE、BMW、Nikon、Adidas 、Johnson & Johnson 等各行業(ye) 頂尖科技巨頭均有投資。

圖 丨Carbon曆史融資（來源：CB Insights）

Carbon 公司采用 Digital Light Synthesis / DLS 技術（數字光合成技術），這項技術使用數字光投射、透氧光學片和可編程液體(ti) 樹脂來生產(chan) 具有卓越機械性能、分辨率和表麵光潔度的零件。

硬件是其明星產(chan) 品，Carbon公司的主打產(chan) 品是 Digital Light Synthesis 技術驅動的 3D 打印機。M2 和 L1 型號的 3D 打印機與(yu) Smart Part Washer （自動化智能零件清洗機）一起工作，為(wei) 多個(ge) 行業(ye) 提供製造流程來設計、原型製作、生產(chan) 和交付最終用途零件。

Carbon 的產(chan) 品主要應用在以下五個(ge) 場景：汽車、消費、牙科、工業(ye) 和生命科學。

Carbon 和各品牌的主要合作關(guan) 係有：汽車企業(ye) ：福特，蘭(lan) 博基尼，寶馬和Aptiv；消費品：adidas、Riddell Sports、Vitamix；工業(ye) /航空航天領域：NASA；牙科和生命科學行業(ye) ：Johnson＆Johnson，Becton，Dickinson＆Company 和National Dentex Labs（NDX）等。

Carbon 技術團隊由硬件研發、 軟件研發和分子材料領域的技術人員構成，公司規模在 500 人左右。2019 年 12 月 17 日，Ellen Kullman 女士加入了 Carbon。在加入 Carbon 之前，Ellen 是杜邦公司的董事長兼首席執行官，她是第 19 位高管，也是該公司 212 年曆史上第一位領導該公司的女性。在擔任首席執行官的七年中，Ellen 領導公司專(zhuan) 注於(yu) 新興(xing) 國際市場的增長，為(wei) 杜邦的未來發展定位。她被《財富》雜誌評為(wei) “商界最具影響力的 50 位女性”之一，被《福布斯》評為(wei) “全球最具影響力女性”之一。

圖 丨Carbon 團隊（來源：官網）

除了大家所熟知的 Carbon 和 adidas 聯合生產(chan) 的 Futurecraft 4D 跑鞋，為(wei) 應對 Covid-19，Carbon 利用其 DLS 技術，為(wei) 美國醫護人員和急救人員提供 3D 打印鼻咽拭子和麵罩。

由 Carbon 和 Resolution Medical 設計和製造的格子狀鼻拭子獲得 Fast Company 2020 年創新設計大獎，這款 3D 打印鼻咽拭子從(cong) 概念到上市僅(jin) 用了 20 天，這是醫療產(chan) 品設計上的突破。

除臨(lin) 床功效外，與(yu) 傳(chuan) 統拭子相比，3D 打印鼻咽拭子獨特且高度靈活的構造旨在提高患者的舒適度並顯示出卓越的柔韌性。自今年四月以來，Carbon 生產(chan) 了超過一百萬(wan) 個(ge) 拭子，並在美國的醫療機構中使用。

主流國家 3D 打印代表企業(ye) 資源圖景

增材製造設備/係統製造企業(ye)

表丨全球代表性增材製造設備/係統製造企業(ye) （來源：CB Insights）

備注：本文僅(jin) 列出全球範圍內(nei) 部分代表性企業(ye) ，並未窮盡。

增材製造材料商

表丨全球代表性增材製造材料商（來源：CB Insights ）

備注：本文僅(jin) 列出全球範圍內(nei) 部分代表性企業(ye) ，並未窮盡。

軟件公司

表丨全球代表性增材製造軟件（來源：CB Insights ）

備注：本文僅(jin) 列出全球範圍內(nei) 部分代表性企業(ye) ，並未窮盡。

增材製造技術的改進和規模化應用，必將掀起一場製造業(ye) 革命

國外增材製造上市公司、巨頭和 NASA 等對增材製造技術的應用、改進、突破，已經印證了其在智能製造中的潛能和效用。增材製造產(chan) 業(ye) 在材料、設備方麵的深入研發，在大尺寸、高精度工藝方麵的持續研發，對於(yu) 整個(ge) 製造業(ye) 來說都將具有裏程碑式的意義(yi) 。

分散製造是一個(ge) 即將到來的變化，可以幫助製造商處理零件訂單的需求。在訂購上千個(ge) 實體(ti) 零件之前，設計師可以使用 3D 打印來查看未來產(chan) 品的外觀。

分布式或分散式製造采用與(yu) 之相協調的地理位置分散的設施網絡。零件訂單，尤其是製造中小型零件（如 3D 打印零件）的訂單，可以使用分布式製造平台大規模完成。

例如 Xometry 公司允許用戶簡單地上傳(chuan) 一個(ge) 3D 文件，並獲得關(guan) 於(yu) 銑削、3D 打印甚至零件注塑成型的報價(jia) 。該公司還致力於(yu) CAD 集成，以簡化訂購過程。為(wei) 了滿足所有這些按需定單，公司與(yu) 3000 多家不同的材料供應商合作。2019 年，Xometry 從(cong) 戴爾、寶馬和通用電氣（GE）等公司籌集了 5000 萬(wan) 美元。

類似的，位於(yu) 阿姆斯特丹的 3D Hubs 承諾能夠在“不到 5 分鍾”內(nei) 獲得零件報價(jia) 並投入生產(chan) 。2018 年，3D Hubs 從(cong) 最初的社區 3D 打印機商業(ye) 模式轉變為(wei) 專(zhuan) 注於(yu) 高端塑料、金屬和注塑成型製造業(ye) 務。

其次，輕量級消費產(chan) 品和人機融合帶來的 3D 打印也是兩(liang) 個(ge) 可預見的趨勢。例如比利時 Materialise NV 正在與(yu) 近 30 個(ge) 品牌合作，生產(chan) 消費者可佩戴的眼鏡。HP 也在利用 3D 打印技術開啟眼鏡定製化新階段。康奈爾大學的一位研究人員最近展示了在 3D 打印時使用 AR/VR 繪製草圖的能力。最終，人機界麵可以做到無縫，三維模型可以實時雕刻。