2020 年增材制造行业格局：240 家公司推动数字化制造 [更新]

2020 年 6 月 16 日更新：考虑到我们从 3D 打印社区收到的所有反馈，我们现在更新了 9 家新公司。

自 AMFG 发布以来，增材制造 (AM) 行业发生了很大变化 2019 年首个增材制造格局 。为了记录行业的演变，AMFG 发布了我们年度增材制造前景的第二版。

2020年，3D打印行业继续走向成熟。生态系统正在扩大，新公司和投资者不断进入市场。

在此处下载报告和信息图

到 2019 年底，全球增材制造市场估计价值超过 100 亿美元。许多因素正在推动该行业的发展。一是正在为工业应用开发 3D 打印硬件和材料，因为各行各业的公司都在不断为该技术寻找新的用例。

此外，随着 COVID-19 大流行继续影响业务运营并导致供应链短缺，公司正在采用 3D 打印作为其数字化转型战略的一部分。 3D 打印提供的数字化可为公司提供应对供应链问题和不断变化的客户需求所需的灵活性和敏捷性。

由于影响该行业的因素太多，很难跟踪推动 3D 打印向前发展的公司和趋势。

出于这个原因，我们发布了第二份年度增材制造前景 2020：一个信息图和白皮书，让制造商和行业利益相关者清楚地了解当前的增材制造生态系统和塑造行业的主要趋势。

2020 年的增材制造格局

今年，有 240 家公司和机构被纳入增材制造领域。

虽然我们增加了新的细分市场和参与者，但所有公司都有一个共同的目标：将 3D 打印工业化。

景观分为以下几类：

• 硬件厂商 （聚合物、桌面、金属、复合材料、陶瓷、电子）


• 软件供应商 （设计与仿真、切片器与数据准备、工作流与 MES、安全性）


• 材料供应商 （聚合物和复合材料、金属）


• 后处理系统制造商


• 研究机构

与往常一样，我们的景观范围仅专注于工业 3D 打印。因此，我们只包括为工业应用提供解决方案的公司。主要以消费者 3D 打印为重点的公司不包括在内。

也不包括服务提供商。虽然它们是增材制造领域不可或缺的一部分，但将它们包括在内会增加报告的复杂性。但是，我们发布了一份行业现状调查，重点关注服务提供商 AM 市场的现状，您可以在此处找到。

关键要点

硬件仍然是最大的类别

到 2020 年，硬件类别占 AM 格局的 56%。新的 3D 打印硬件公司的不断进入意味着该细分市场变得更加多样化，因此比以往任何时候都更具竞争力。

在今年的 AM Landscape 中，我们还增加了一个新的硬件部分：复合 3D 打印机。虽然该技术仍然是新技术，并且在许多情况下是小众的，但复合 3D 打印有潜力发展成为一个更大、更有利可图的市场。

金属 3D 打印机是最大的细分市场

金属机械制造商占硬件类别的 40% 和整体格局的 22.5%。

景观中的大多数公司都提供基于激光的金属 3D 打印机，但粘合剂喷射系统和能够打印大型金属部件的 3D 打印机领域也在增长。

初创企业正在加快 3D 打印的创新步伐

我们的大部分景观都以过去五年出现的初创企业为特色。

不出所料，它们也受到了投资者的大量关注。据估计，2019年对77家早期增材制造公司进行了11亿美元的投资，其中最大的资金流向了硬件制造商。

连接正在成为行业内的一个主要主题

AM 市场仍然是一个支离破碎的生态系统，每个关键领域都有不同的解决方案，但不一定是集成的。

市场碎片化表明需要更大的连接性，这是 3D 打印作为数字制造技术的基本要求。

仔细查看每个细分市场

硬件

硬件部分仍然占据了 AM 领域的最大份额。新系统的开发正在进行中，并得到了资金的大力支持。

硬件领域的不断发展催生了更快、更可靠的 3D 打印机，面向生产应用。

聚合物 3D 打印机

就使用而言，聚合物增材制造系统仍然是最受欢迎的技术。 2019 年，72% 的公司使用聚合物 AM 系统，而 49% 的公司使用金属 AM 系统。

虽然聚合物 3D 打印机仍主要用于原型制作，但我们也看到该技术扩展到生产应用，包括工具、备件和最终用途零件。

在 PEEK 和 ULTEM 等高性能热塑性塑料的推出的推动下，对末端聚合物 3D 打印的推动将继续推进，为航空航天、铁路和汽车行业的技术开启新的应用。

桌面3D打印机

桌面 3D 打印机是 AM 领域的另一个重要组成部分。此类机器越来越多地面向工业应用。与此同时，桌面 3D 打印机旨在通过降低进入门槛和创造更人性化的 3D 打印体验来实现 3D 打印的大众化。

截至 2020 年，桌面材料挤压仍然是最大的类别。专业桌面熔丝制造 (FFF) 系统的价格比高端工业机器低得多。与此同时，双挤压和加热构建室等工业功能正成为桌面 FFF 3D 打印机的必备功能。

虽然 Ultimaker 和 Makerbot 等公司仍然是 FFF 桌面领域最知名的品牌，但 BCN3D 和 Roboze 等相对较新的玩家的进入正在创造一个多元化的细分市场。

金属3D打印机

根据这项研究，虽然许多专家指出 2019 年金属 3D 打印机销量略有下降，但这与“汽车市场疲软、制造业普遍脆弱以及亚洲和欧洲经济疲软”有关。然而，从长远来看，该细分市场将复苏。

2020 年，金属粉末床熔融 (PBF) 变体仍然是使用最广泛的系统，尽管我们看到金属粘合剂喷射机的发展有很大的推动力。

金属粘合剂喷射 3D 打印机通常比 PBF 系统更便宜、更快，并且使用更容易获得的材料。

ExOne 是金属粘合剂喷射技术的早期供应商，现在 Digital Metal、GE、Desktop Metal 和 HP 等多家公司加入。

特别是Desktop Metal 和HP，战略性地计划使粘合剂喷射成为一种可以与某些应用的锻造和铸造等传统制造竞争的方法。

与此同时，金属硬件市场最近推出了一个新的紧凑型金属 3D 打印机细分市场。

与 PBF 系统相比，此类机器的占地面积通常更小，它们的价格更便宜，学习曲线更短。紧凑型金属 3D 打印机的关键应用领域包括功能原型制作和小批量生产。

据研究公司 CONTEXT 称，2019 年该细分市场的出货量同比增长 43%。Desktop Metal 和 Markforged 是首批通过紧凑型金属 3D 打印机满足这一需求的公司之一。

复合 3D 打印机

今年的 AM Landscape 引入了一个新领域：复合 3D 打印。截至 2020 年，有 10 家主要行业参与者在开发该技术，包括 Markforged、Fortify 和 Anisoprint。

传统的复合材料制造仍然是一个非常劳动、资源和资本密集型的​​过程，设计周期很长。另一方面，复合 3D 打印可以通过自动化复合部件的生产来简化流程。

越来越多的市场就绪解决方案被商业化用于复合 3D 打印。例如，Desktop Metal 在 2019 年底推出了其复合桌面纤维 3D 打印机。

对于一家之前只专注于金属 3D 打印的公司来说，此举颇为令人惊讶，但这表明它在成熟的复合 3D 打印市场中看到了很多机会。

另一个积极的指标是对复合 3D 打印公司的投资越来越多。在过去的 12 个月中，我们估计超过 150,000,000 美元已投资于复合 3D 打印公司，包括 Markforged、Fortify 和 9T Labs。

3D 打印硬件的挑战

尽管 3D 打印硬件不断发展，但由于 COVID-19 大流行造成的全球不确定性，该细分市场可能会遇到一些挑战。

研究公司 SmarTech Analysis 的研究副总裁兼 AM Landscape 的撰稿人 Scott Dunham 预测，2020 年硬件销售额不太可能大幅增长，尽管材料领域仍有希望：

'硬件销售可能不会有任何进展，因为资本支出无疑会在今年余下时间（至少）吃紧。但我们希望现有机器安装基础的利用率会反弹，从而推动面向最终用途的新材料的材料销售 .’

材料

3D 打印材料的范围不断扩大。

2020 年，Senvol 数据库列出了多达 2,245 种不同的 AM 材料，而 2019 年只有 1,700 多种材料。

虽然聚合物仍然是最受欢迎的材料，但对金属的需求正在迎头赶上。在安永最近的一项调查中，40% 的公司表示他们希望在其增材制造应用中使用标准合金，而 31% 的公司表示使用高性能合金。

尽管 3D 打印材料市场前景乐观，但材料成本仍然是广泛采用 3D 打印的主要障碍。到 2020 年，AM 聚合物和金属仍然比非 AM 材料贵几倍。

软件

3D 打印作为数字制造技术的采用催生了对可以简化从零件设计到工作流程管理的 AM 流程的专业软件的需求。

‘3D 打印并不新鲜，已有近 35 年的历史，但几十年来的大部分关注点都集中在平台和材料上。正在迎头赶上的是更好地预测、纠正和管理打印部件所需的软件。'

Gregory Paulsen，Xometry 应用工程总监

在设计阶段，仿真软件仍然是 3D 打印软件开发的一大重点。这样做的关键原因是有可能减少甚至消除目前用于实现可重复 3D 打印结果的试错方法。

与此同时，拓扑优化和衍生式设计等设计软件工具的复杂程度也在不断提高。我们看到更多拓扑优化部件用于航空发动机部件、汽车部件和医疗植入物等关键应用的示例。

然而，脱节的构建准备工具存在挑战，给 AM 工作流程增加了一层复杂性。

好消息是这个问题正在得到解决：3D 打印软件开发人员专注于集成不同的构建准备工具，以实现更简化的流程。

这种多功能软件使用户能够执行可印刷性检查、在构建时定位零件、优化零件结构以减轻重量、添加支撑和运行模拟分析。

工作流程和 MES 软件

随着增材制造在生产中的应用不断扩大，对能够管理增材制造步骤的软件解决方案的需求也在增长。公司需要其 3D 打印部件的可追溯性以及更有效地控制其 AM 操作的能力。

这些要求促使出现了一个相对较新的制造执行系统 ​​(MES) 软件部分，也称为工作流软件。

目前，市场上有多种 MES 解决方案可用，每种解决方案的成熟度都不同。这意味着选择正确的解决方案最终需要公司考虑多种因素，例如软件的集成能力和支持不断增加的生产量的能力。

IP 和安全软件

当在内部 3D 打印零件或将它们外包给供应商时，知识产权保护成为一个重要的考虑因素。这意味着安全软件在使整个组织能够使用 3D 打印方面发挥着重要作用。

3D 打印涉及大量数据传输，不仅在硬件之间，而且在部门、生产现场和供应商之间。这意味着安全性将成为任何使用 3D 打印进行生产并希望控制其资产并保护其设计文件免遭未经授权访问的公司的主要关注点。

虽然与其他软件类别相比，安全软件仍然很小，但我们预计这种情况会在未来几年内发生重大变化，因为对定制安全解决方案的需求增加。

后处理

随着 3D 打印进入生产阶段，在克服关键的后处理挑战（例如高度手动和耗时的后处理步骤）方面取得了巨大的进步。

此外，3D 打印部件的后处理占整体单件成本的很大一部分。

‘后处理对制造商实现规模化生产的成本目标具有巨大影响 .’

'重点应该放在可完全自动化工作流程的可持续后处理技术上，一旦零件从 3D 打印机中取出，就可以消除劳动密集型手动工作流程的过高成本。只有在达到节省的情况下，才有可能实现规模化生产 .’

Joseph Crabtree，Additive Manufacturing Technologies Ltd. 的首席执行官

市场上出现了许多公司，以通过开发用于零件清洁、去粉、表面处理和染色的自动化解决方案来应对后处理挑战。

其中一些完全专注于 3D 打印行业（例如 Additive Manufacturing Technologies、DyeMansion、PostProcess Technologies），而另一些则是开发 3D 打印解决方案的大型传统公司（例如 Rösler 和 Quintus Technologies）。

2020 年的增材制造：塑造数字制造的未来

从 AMFG 的第一个增材制造领域开始一年后，很明显 3D 打印行业从那时起已经显着成熟。

新公司进入市场，采用新的 3D 打印技术；材料公司正在加速材料开发，并且比以往任何时候都更加关注自动化和连接性。

尽管当前全球存在不确定性，但增材制造行业仍然充满机遇。我们相信，AM 将比以往任何时候都更强大、更稳固地走出全球危机。对此有帮助的一件事是行业内的持续合作——我们已经看到了这种趋势的多个例子。

最终，2020 年看起来将是增材制造在主流中展示其价值的一年，在更广泛的制造业中站稳脚跟。

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