CB-Insights：中国3D打印报告

3D 打印全球企业资源图谱，百亿美金市场现状梳理 前言 最早 3D 打印一词的出现可追溯到二十世纪五十年代，直到 1988 年，麻省理工学院 Ely Sachs 教授和其同事研发出 binder jetting prototype（粘合剂喷射原型）并给出 3D Printing 的命名。因此，“3D 打印”一词最初指的是 binder jetting，即指用喷墨打印头 层层堆叠，将粘合剂材料沉积到粉末床上的过程。如今，全球技术标准使用官方术语 “增材制造/ Additive Manufacturing，AM”来指代更广泛的增材制造技术。 3D 打印，又称增材制造，作为一种制造技术，背后映射的是先进制造业的发展和沿革。 其可应用于工业制造、航空航天、汽车、消费品和医疗保健等行业，为生产带来经济价 值。增材制造产业 30 年发展以来，在技术先进性和企业成熟度方面，形成以欧美国家 领衔，中国、日本等国家相继追赶的局面。 鉴于市场和企业对增材制造商业价值的逐步认可，CB Insights 中国团队从全球增材制造 公司的发展情况切入，结合技术应用、资本市场、企业资源三个角度，临摹全球增材制 造产业的现阶段发展全景图。 1 Part1 突破百亿美元规模，增材制造技术商业价值凸显 1.1 什么是增材制造？ 3D 打印产业，也称增材制造产业是先进制造业的重要组成部分。增材制造（Additive Manufacturing，AM）是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制 造技术，实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转变，改变了传统制造的理念和模 式。 增材制造设备是指依据三维 CAD 设计数据，采用离散材料（液体、粉末、丝等）逐层累 加原理制造实体物件的技术设备。此外还涉及粉末/丝状材料高能束烧结或熔化成形、 丝材挤出热熔成形、液态树脂光固化成形、液体喷印成形、片/板材粘结或焊接成形等 增材制造相关服务。 市场和企业为什么关注增材制造技术的应用？ 从产业成型来看，自 1988 年麻省理工学院 Ely Sachs 教授和其同事研发出 binder jetting prototype（粘合剂喷射成形原型）并同时给出 3D Printing 的命名，经过 30 余 年，3D 打印已形成较成熟的上下游产业链，并且在消费、工业、汽车、医疗诸多应用 场景实现试产或应用。 2 从政策来看，全球发达国家和新兴发展中国家，多将增材制造技术视为未来 5-10 年战 略性发展技术，同时配合相关支持政策大力推动各国增材制造企业成长。世界范围内， America Makes、ANSI、ASME、ASTM、ISO、 NIST、SME、 the U.S. Department of Commerce 等均通过制定标准或行业政策推动增材制造产业前进。 图丨 Original binder jetting prototype （MIT, 1988） 中国相继印发《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）》、《增材制造标准领航行动计划（2020-2022 年）》 等文件推进增材制造的深化发展。 从增材制造技术/3D 打印技术为企业真实提供的有效价值来看，加快产品生产速度、提 供定制化产品、小批量快速生产、联合生产、增加零部件生产灵活性、减少生产工具成 本等优势，确实让各行业企业、设计人员、生产人员看到了“经济”、“实惠”、“高 效”生产方式的可能性。 3 全数字化是增材制造产业的本质特点，增材制造从设计到优化、仿真到工艺、以及全周 期的设备维护，都是数字化过程。因此，增材制造技术与传统制造技术从本质上来说， 具有非常大的差别，严格来说，很多增材制造技术能完成的设计和制造，传统的等减材 不一定能实现。 1.2 增材制造产业上下游及主要技术 增材制造产业链 按照 3D 打印使用的上游原材料划分，可分为金属材料 3D 打印和非金属材料 3D 打印； 按照应用领域划分，可分为消费级 3D 打印和工业级 3D 打印。工业级 3D 打印的精度更 高、速度更快，但在设备尺寸方面的优势不明显。未来金属工业级 3D 打印增长是大势 所趋，根据 Wohlers Associates,Inc 统计数据，2017 年全球工业级增材制造设备（指面 向工业且销售售价在 5000 美元或更高的机器）销售量达到 14736 台。在汽车、航空航 天、核工业等工业制造领域，金属材料 3D 打印技术已展现增长势头。 4 图丨增材制造上下游环节（来源：公开资料整理） 增材制造材料与技术 3D 打印在 30 多年的发展中，处于多种技术路线共存的状态，工艺选择取决于材料和设 备，以及下游应有场景的差异性。金属 3D 打印工艺原理主要分为粉末床选区熔化和定 向能量沉积两大类别，非金属材料打印的工艺原理主要是材料挤出、材料喷射、粘结剂 喷射等。 图丨 DMG Mori 机器在很快时间内即可完成“3D 打印”零部件（来源：CB Insights） 5 表丨代表性增材制造材料与技术（来源：公开资料整理） 金属 3D 打印的技术原理是分层制造、逐层叠加，适用于小批量、复杂化、轻量化、定 制化、功能一体化零部件制造，多适用于工业品制造、模具制造过程。Sculpteo 通过调 研发现，在工业品制造时，SLS、FDM、SLA 为主要采用的技术。 6 增材制造下游应用 根据 Wohlers Associates 数据，工业机械、航空航天和汽车是增材制造下游应用最多的 三个领域；消费品和医疗保健行业有望成为未来增长较快的行业。 1.3 全球及中国增材制造产业规模 2019 年，全球增材制造产业规模突破 100 亿美元。根据 SmarTech Analysis 统计数据， 未来十年全球增材制造产业规模预计以 15%-20% 的增速逐年增长。2019 年全球增材制 造产业规模突破 100 亿美元（约 700 亿人民币）大关，预计十年后达到 538.4 亿美元， 实现 10 年翻 5 倍的规模增长。全球增材制造产业结构中，硬件和材料两个领域的产业 规模占比约 50%，服务部分产业规模最大，独占半壁江山，而软件作为前置辅助生产环 节规模最小（约百亿美元规模）。 7 图丨全球增材制造产业规模及产业结构（来源：SmarTech Analysis） 2020 年，中国增材制造产业规模预计突破 200 亿元。根据中国工业和信息化部装备工 业发展中心统计数据，中国增材制造产业规模以 25%-30% 的增速逐年增长。2017 年仍 未突破百亿元大关，预计 2020 年可以实现翻一番的规模；2019 年中国增材制造产业规 模达到 157 亿元，2022 年有望增长至 348 亿元，实现约 30% 的年增速。 8 Part2 全球投融资与明星企业 2.1 全球投融资概述 2019 年，全球 3D 打印融资金额超过 12 亿美元，融资事件突破 150 件。尽管在数量和 金额的绝对值上没有达到特别惊人的量级，但至少保持了逐年增加的上涨趋势。 从轮次分布来看，八成初创公司处在 B 轮及之前，侧面印证全球 3D 打印市场及公司发 展尚处于早期。 图 丨全球 3D 打印融资事件数量与金额（来源：CB Insights 中国） 9 图 丨全球 3D 打印融资事件按轮次分布（来源：CB Insights 中国） 从地域分布来看，美国依然一马当先，综合来看，无论是在巨头企业扩张、科技巨头投 资并购、初创企业数量、初创企业成长速度来看，美国都走在前列。其他国家包括日本、 德国、以色列等科技实力强国；中国在初创公司数量和质量上面，有着稳步发展。 图 丨全球 3D 打印融资事件按地域分布（来源：CB Insights 中国） 10 2.2 全球独角兽及初创企业代表 全球 3D 打印领域获得融资最高的初创公司前五名，均为美国企业。 其中涵盖全球 3D 打印领域的三个独角兽：Carbon 、Desktop Metal、Formlabs 。在中 国，同样也有初创公司投身于该行业，Carbon 的“师弟” Revo 塑成科技（两名创始人 来自弗吉尼亚理工学院的同一个实验室）和 LuxCreo 清锋时代两家目前在国内相对领 先。 2010 年至 2015 年这段时间，上述三家美国独角兽公司相继获得早期投资，经过不到 10 年的发展，它们陆续获得 5 轮左右的融资，投资人不仅有 VC、CVC，还包括科技巨 头、行业巨擘。无论是成长阶段、商业化速度，还是融资额度和公司体量，美国公司均 走在世界前列。 图 丨全球 3D 打印初创公司图景（来源：CB Insights 中国） 11 麻省理工学院、斯坦福大学等一众美国高等学府，成为 3D 打印明星企业的人才摇篮。 主修电气、计算机、化学、材料和航天航空等硬科技专业，成为创业公司高管和员工的 共同属性。 3D 打印明星企业由科研精英所引领，Carbon 和 Revo 塑成之于弗吉尼亚理工， Formlabs 之于哈佛大学，Desktop Metal 之于麻省理工，清锋时代之于清华大学。 值得注意的是，在 3D 打印领域，除了美国的企业和人才表现突出，英国、德国和以色 列公司、技术也崭露头角，例如 3YOURMIND、Metalysis、XJet 等初创企业均获得了千 万级美元的融资。 图 丨全球 3D 打印获得融资额最高的初创公司 Top15（来源：CB Insights 中国） 12 明星企业 Carbon：估值 24 亿美元的 3D 打印独角兽 Carbon 成立于 2013 年，获得 6.92 亿美元融资，成为 3D 打印界拿到融资最多的初创 公司，集硬件、软件及材料与一体，采用“只租赁不卖”的设备运营模式，为众多企业 提供 3D 打印数字化解决方案。Carbon 拥有超豪华投资阵容，除了顶级风投外，GE、 BMW、Nikon、Adidas 、Johnson & Johnson 等各行业顶尖科技巨头均有投资。 图 丨 Carbon 历史融资（来源：CB Insights 中国） Carbon 公司采用 Digital Light Synthesis™ / DLS™ 技术（数字光合成技术），这项技术 使用数字光投射、透氧光学片和可编程液体树脂来生产具有卓越机械性能、分辨率和表 面光洁度的零件。DLS™ 工艺使工程师和设计师更快地迭代，以更低的风险交付项目， 并通过引入整合的部件、不可能的几何图形和可编程的网格来彻底地重新设计他们的产 品。 13 硬件是其明星产品，Carbon 公司的主打产品是 Digital Light Synthesis™ 技术驱动的 3D 打印机。M2 和 L1 型号的 3D 打印机与 Smart Part Washer （自动化智能零件清洗机） 一起工作，为多个行业提供制造流程来设计、原型制作、生产和交付最终用途零件。 图 丨 Carbon 主打产品（来源：官网） Carbon 的产品主要应用在以下五个场景：汽车、消费、牙科、工业和生命科学。 Carbon 和各品牌的主要合作关系有： ①汽车企业：福特，兰博基尼，宝马和 Aptiv ②消费品：adidas、Riddell Sports、Vitamix ③工业/航空航天领域：NASA ④牙科和生命科学行业：Johnson＆Johnson，Becton，Dickinson＆Company 和 National Dentex Labs（NDX）等 14 Carbon 技术团队由硬件研发、 软件研发和分子材料领域的技术人员构成，公司规模在 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 是杜邦公司的董事长兼首席执行官，她是第 19 位高管，也是该公司 212 年 历史上第一位领导该公司的女性。在担任首席执行官的七年中，Ellen 领导公司专注于 新兴国际市场的增长，为杜邦的未来发展定位。她被《财富》杂志评为“商界最具影响 力的 50 位女性”之一，被《福布斯》评为“全球最具影响力女性”之一。 图 丨 Carbon 团队（来源：官网） 除了大家所熟知的 Carbon 和 adidas 联合生产的 Futurecraft 4D 跑鞋，为应对 Covid19，Carbon 利用其 DLS 技术，为美国医护人员和急救人员提供 3D 打印鼻咽拭子和面 罩。由 Carbon 和 Resolution Medical 设计和制造的格子状鼻拭子获得 Fast Company 2020 年创新设计大奖，这款 3D 打印鼻咽拭子从概念到上市仅用了 20 天，这是医疗产 品设计上的突破。除临床功效外，与传统拭子相比，3D 打印鼻咽拭子独特且高度灵活 的构造旨在提高患者的舒适度并显示出卓越的柔韧性。自四月以来， Carbon 生产了超 过一百万个拭子，并在美国的医疗机构中使用。 15 Part3 主流国家 3D 打印代表企业 增材制造设备/系统制造企业（备注：全球范围内部分代表性企业，并未穷尽） 设备/系统制造商 美国 • Stratasys（上市） • ExOne（上市） • 3D Systems（上市） • Sigma Labs（上市） • Coherent（上市） • ARC Group Worldwide（上市） • Carbon（独角兽） • Desktop Metal（独角兽，借壳上市中） • Formlabs（独角兽） • 3D Platform • GE Additive • HP • Fabrisonic • Markforged • nScrypt • Optomec • Rize • Sciaky • Solidscape 16 中国 日本 亚太地区其他 公司 德国 • XYZprinting（巨头） • Bright Laser Technologies/ 西安铂力特（上 市） • CTC/ 西通电子 • Eplus 3D/ 易加三维 • Farsoon/ 华曙高科 • Huake 3D/ 华科三维 • Intamsys/ 远铸智能 • Raycham/ 煜宸激光 • Tiertime/ 太尔时代 • TPM3D/ 盈普 • UnionTech/ 联泰科技 • ZRapid/ 中瑞科技 • MicroJet Technology/ 研能科技 • Aspect • CMET • D-MEC • Keyence • Matsuura • Mimaki • Ricoh • Sodick • Asiga • Carima • InssTek • ROKIT Healthcare • SPEE3D • SLM Solutions（上市） • DMG Mori（上市） • Voxeljet（上市） • EOS（Electro Optical Systems）（巨头） • Arburg • BigRep 17 欧洲和中东的 其他公司 来源：公开信息整理 • EnvisionTEC • German RepRap • Nanoscribe • Rapid Shape • Trumpf • 3DCeram • Additive Industries • AddUp • Admatec • BeAM • Digital Metal • DWS • Hage3D • Lithoz • Massivit • Nano Dimension • Norsk Titanium • Prodways（上市） • Renishaw（上市） • Roboze • Sharebot • Sinterit • Sintratec • Sisma • XJet 18 增材制造材料商（备注：全球范围内部分代表性企业，并未穷尽） 材料 美国 英国 英国 瑞典 西班牙 波兰 意大利 德国 • Praxair Surface Technologies • Hoeganaes (GKN) • Arconic • Formetrix • Uniformity Labs • The Dow Chemical Company • Carpenter Technology • 3DXTech • Valimet • Powder Alloy Corporation • Elementum • Taulman3D • Atomizing Systems Ltd. • Cooksongold Atomizing Systems Ltd. Cooksongold VBN Components Recreus Industries 3R3D Poligraf CRP Technology • Dreve ProDiMed • BASF • Schmelzmetall • Diamond Plastics • BellandTechnology • Heraeus • 19 法国 芬兰 捷克 中国 智利 加拿大 来源：公开信息整理 Erasteel UPM Fillamentum Esun/ 光华伟业 Copper3D Tekna 软件公司（备注：全球范围内部分代表性企业，并未穷尽） 国家 公司 软件 德国 Additive Works Amphyon 美国 Adobe Photoshop CC 美国 Altair Engineering Inspire 美国 Altair Engineering SIMSOLID 美国 Altair Engineering Inspire Print3D 美国 美国 法国 Autodesk Autodesk Dassault Systèmes Project Shapeshifter Within Medical Tosca Structure 20 美国 丹麦 瑞典 美国 英国 美国 美国 美国 德国 比利时 来源：公开信息整理 Desktop Metal DTU e-Xstream GeonX GravitySketch MSC ParaMatters Inc. PTC Siemens Materialise Live Parts TopOpt Digimat Virfac GravitySketch Simufact CogniCAD 2.0 GENERATE NX Materialise Magics 结语：增材制造技术的改进和规模化应用，必将掀起一场制 造业革命 国外增材制造上市公司、巨头和 NASA 等对增材制造技术的应用、改进、突破，已经印 证了其在智能制造中的潜能和效用。增材制造产业在材料、设备方面的深入研发，在大 尺寸、高精度工艺方面的持续研发，对于整个制造业来说都将具有里程碑式的意义。 21 分散制造是一个即将到来的变化，可以帮助制造商处理零件订单的需求。在订购上千个 实体零件之前，设计师可以使用 3D 打印来查看未来产品的外观。 分布式或分散式制造采用与之相协调的地理位置分散的设施网络。零件订单，尤其是制 造中小型零件（如 3D 打印零件）的订单，可以使用分布式制造平台大规模完成。 例如 Xometry 公司允许用户简单地上传一个 3D 文件，并获得关于铣削、3D 打印甚至零 件注塑成型的报价。该公司还致力于 CAD 集成，以简化订购过程。为了满足所有这些按 需定单，公司与 3000 多家不同的材料供应商合作。2019 年，Xometry 从戴尔、宝马和 通用电气（GE）等公司筹集了 5000 万美元。 类似的，位于阿姆斯特丹的 3D Hubs 承诺能够在“不到 5 分钟”内获得零件报价并投入 生产。2018 年，3D Hubs 从最初的社区 3D 打印机商业模式转变为专注于高端塑料、金 属和注塑成型制造业务。 其次，轻量级消费产品和人机融合带来的 3D 打印也是两个可预见的趋势。例如比利时 Materialise NV 正在与近 30 个品牌合作，生产消费者可佩戴的眼镜。HP 也在利用 3D 打印技术开启眼镜定制化新阶段。康奈尔大学的一位研究人员最近展示了在 3D 打印时 使用 AR/VR 绘制草图的能力。最终，人机界面可以做到无缝，三维模型可以实时雕刻。 22 免责申明： 本报告信息来源于 CB Insights、已公开资料和访谈，报告所载数据和观点仅反映 CB Insights 中国分析师于发出此报告日期当日的判断。CB Insights 中国对报告所载数据和观 点的准确性、完整性或可靠性不作任何保证，对该报告的数据和观点不承担法律责任。 不同时期，CB Insights 中国可能会发布其它与本报告所载资料、结论不一致的报告。同 时，CB Insights 中国对本报告所载信息，可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应 自行关注相对修改。 版权声明： 本报告版权归 CB Insights 中国所有，未经许可，请勿擅用。 关于 CB Insights 中国 ： CB Insights 成立于 2008 年，通过将机器学习、数据科学、数据可视化和预测分析工具 相结合，为私募股权和风险投资机构、媒体、跨国企业、初创公司创建了一个技术市场 情报平台。该平台通过使用具有自然语言处理功能的数据分析引擎，来挖掘大量的非结 构化文档，例如专利文档、新闻、网站、社交媒体等，为用户呈现可视化的数据。通过 23 包括 AI 100、Future Unicorns、Digital Health 150 等榜单评选，形成对产业趋势和其中 重要玩家的深刻理解，CB Insights 也因此被产业界称为“独角兽捕手”。 2019 年 12 月，CB Insights 与 DeepTech 合作落地在中国，并以 CB Insights 中国 为主 体在中国进行并提供企业研究、市场动向跟踪、趋势预测、数据平台等内容及服务，以 加深对中国市场的理解。 关于 DEEPTECH： DeepTech 是领先的科技数据智能分析和服务引擎，专注于全球新兴科技产业服务。旗 下拥有全球顶级科技商业智库《麻省理工科技评论中国》和领先的科技市场情报数据平 台 CB Insights 中国 两大品牌。通过科技数据库、行业咨询、科技市场研究和投融资顾 问为企业、政府和投资机构等提供服务。 24 25