全球3D打印技术应用领域分析

目前3D打印仍以工业级为主，但消费级呈爆发态势。近年来，3D打印在工业应用下游行业不断拓展，直接零部件制造的占比也逐年提高；个人消费市场虽起步较晚，但近年来呈现快速爆发趋势。据WohlersAssociates统计，3D打印技术的行业应用主要分布于消费电子、汽车、医疗、航空航天、建筑、科研等领域。扩展阅读：3D工业打印机最新技术与应用专题

图1：3D打印下游工业应用

3D打印技术在消费电子产品开发上优势明显。3D打印技术在电子领域主要应用在产品模具和工具的设计制造以及微电路的封装制造两个方面。3D打印技术在样件设计制造上优势明显，省去模具制造的过程，可大幅提升研发速度，同时降低了研发失败的成本。举例来说，一传统的电子元件加工固定装置传统制造技术需要1个月左右的加工周期，而3D打印工艺仅需48小时，开发周期大大缩短。

3D打印技术未来在微电路的封装上有望逐渐应用。使用3D打印技术制造的铜线电路，由于电路整体的厚度很小，因此，加工时间较短，存在规模制造的可能性。未来3D打印技术有望实现多层电路一次成型的整合制造，速度优势会更加明显。以色列的Camtek公司致力于设计、开发和制造自动光学检测系统，在印制电路板领域也处于领先地位。近来，公司宣称其正在研制的商用电子电路板3D打印机已经接近完成，很可能在2014年年初就投入市场。

3D打印适用于汽车设计制造的原型制造和模具开发等环节。现阶段，3D打印技术在汽车行业的应用主要在三个方面：1）提高产品设计的速度和性能：包括用于功能性测试的样件生产，以及生产过程中应用模具的开发制造；2）在维修环节的零部件直接制造；3）个性化和概念汽车部件的直接制造。在汽车部件的直接制造方面，未来可能较快发展起来的是汽车维修和零部件更换。

LocalMotors是一家基于网站社区平台建立的汽车制造企业。LocalMotors主要面向个性化的小众汽车市场，公司定下的销售上限是每种车型的销售量不会超过2000辆。公司运行方式类似于Shapeways和Kickstarter网站，成品开发完成后会在网上发布，并接受预订，购买者可以更改部分细节以满足自身的个性需求。公司开发并销售的RallyFighter车型，售价75000美元。开发时间仅18个月，开发成本300万美元，远低于传统汽车制造企业。

图2：使用FDM工艺制造的汽车引擎

3D打印技术在航空航天领域空间极大。3D打印技术可主要应用包括：1）无人飞行器的结构件加工；2）生产一些的特殊的加工、组装工具；3）涡轮叶片、挡风窗体框架、旋流器等零部件的加工。波音（Boeing）公司是率先将3D打印技术应用于飞机设计和制造领域国际航空制造公司。2012年一季度，波音公司使用3D打印技术制造的零部件约200件。通用电气（GE）公司前期收购了MorriesTechnologies等3D打印公司，其宣称从2016年起，将开始生产第一个增材组件—燃油喷嘴。西门子（Siemens）宣布从2014年1月起将在发电和维修部门运用三维打印生产备件和汽油涡轮。

3D打印技术适用于个性化需求。在医疗行业，特别是修复性医学领域，个性化需求十分明显。用于治疗个体的产品，基本上都是定制化的，不存在标准的量化生产。而3D打印技术的引入，降低了定制化生产的成本。其主要应用有：1）修复性医学中的人体移植器官制造，假牙、骨骼、肢体等；2）辅助治疗中使用的医疗装置，如齿形矫正器和助听器等；3）手术和其他治疗过程中使用的辅助装置。

最具有想象空间是3D生物打印技术。3D生物打印技术可以生产出功能性的人体器官。它利用干细胞为材料，按3D成型技术进行制造。一旦细胞正确着位，便可以生长成器官，“打印”的新生组织会形成自给的血管和内部结构。在这一领域领军的Organovo公司，已经成功研发打印出心肌组织，肺脏，动静脉血管等。虽然目前这一技术的应用尚处于试验阶段，但未来有望逐步应用于器官移植手术中。

医疗器械，是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品，包括所需要的软件；其用于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手段获得，但是可能有这些手段参与并起一定的辅助作用；其使用旨在达到下列预期目的：（一）对疾病的预防、诊断、治疗、监护、缓解；（二）对损伤或者残疾的诊断、治疗、监护、缓解、补偿；（三）对解剖或者生理过程的研究、替代、调节；（四）妊娠控制。

图表1：医疗器械分类

2004-2012年，我国医疗器械行业收入的复合增速达到27%，远超全球7%-8%的增长，在全球市场中的份额逐年提升；另一方面，根据国家统计局的数据显示，2012年我国医疗器械行业的销售收入为1565亿元，制药行业的销售收入为17950亿元，医疗器械市场规模仅占到医药总市场的8%，而2009年全球医疗器械的市场规模已占到医药总市场的42%，可见我国医疗器械行业仍有巨大的发展前景。

图表2：2004-2012年我国医疗器械市场规模

根据国家统计局的数据显示，2013年前8个月我国医疗器械行业收入为1132亿元，出口交货值为272亿元，出口交货值占收入的比重高达24%，因此我们认为我国医疗器械行业未来发展的驱动力需要分国内市场和海外市场分别加以分析。

图表3：我国医疗器械行业的驱动力分析

医院市场——诊断、监护类等大中型设备：新医改将逐步取消医院的药品加成，医疗服务收费将成为医院收入的主要来源，因此相应医疗设备的采购需求也将增加。

据有关统计，目前全国17.5万家医疗机构的医疗仪器和设备中，有15%左右是20世纪70年代前后的产品，有60%是20世纪80年代中期以前的产品，它们的更新换代有望逐步进行；医疗机构的新增需求。这主要来源于基层就诊量提升催生的设备采购需求以及政府支持社会资本进入医疗服务领域，民营医疗机构建设有望进入高峰期，从而带动相关医疗设备采购需求的爆发。基层医疗机构：随着国家率先在基层医疗机构实现药品零加成，提高基层就诊报销比例等措施的出台，基层医疗机构的就诊人次逐步提高，2008-2011年复合增长率达8.7%，超过医院0.5个百分点。另外《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》中提及，我国将深化基层医疗卫生机构综合改革，健全网络化城乡基层医疗卫生服务运行机制以及完善合理分级诊疗模式。我们预计未来基层就诊人次将逐年加速增长，从而带动基层对于医疗设备的采购需求。

图表4：2008-2011年我国医院和基层医疗卫生机构诊疗人次对比

随着2013年10月《关于促进健康服务业发展的若干意见》和2013年11月《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》的陆续发布，民营医疗机构有望迎来黄金增长期。国家突破性地对社会资本投资医疗服务业采取“非禁即入”的政策，加大财政、土地规划、税收等支持力度，并且允许民营医疗机构纳入医保定点范围。政策的出台将加速社会资本布局医疗服务领域，并带动整个产业链的投资加速。

图表5：2005-2011年我国民营医院和公立医院的数量增长图

这些领域的医疗器械增长主要受人口老龄化、医保覆盖率和报销比例提升、人均可支配收入增加以及自我保健意识提高等因素的驱动。其中人口老龄化是根源。截止2011年年底，我国60岁及以上的老年人口已达1.85亿，占总人口比重的13.7%，预计2040年将增长至4亿以上。

在国内需求加速的背景下，国产医疗器械有望优先受益：首先这是源自国家政策的扶持。《国务院关于促进健康服务业发展的若干意见》中指出，国家将加大政策支持力度，提高具有自主知识产权的医学设备、材料、保健用品的国内市场占有率和国际竞争力。另外2013年起全国高值医用耗材开始实行以省为单位的集中采购，未来不排除延伸至其他医疗器械领域，具有性价比优势的国产器械有望在集中采购中优先受益；其次随着下游医疗服务机构需求的结构性变化，如基层和民营医疗机构加速，具有性价比优势的国产器械也将是首选。

据海关总署的数据显示，2009年起，受欧美经济危机的影响，我国医疗器械的出口增速趋缓，2011年增速仅为7%，但是注意到2012年海外市场的增速已回升至12%，另一方面，根据国家统计局的数据显示，2013年前八个月我国医疗器械行业的出口交货值同比增速达13.1%，海外市场增速已逐步企稳。

海外市场增长的驱动力将来自于国内企业技术突破后，依靠成本优势推动的出口产品结构升级。我们看到2006-2011年，我国出口的医疗器械中诊疗设备的占比从30.78%增长至42.96%，而且诸如X射线扫描仪以及磁共振设备的出口单价都有了较大幅度的提升。

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