瞻觀前沿

人類皮膚擁有1000多個神經末梢，是大腦與外界最大的感官連接，通過觸覺、溫度和壓力提供豐富的反饋。雖然這些復雜的特征使皮膚成為一個重要的器官，但它們也使其成為復制的挑戰(zhàn)。德克薩斯農工大學的研究人員利用具有可調節(jié)電子和熱生物傳感能力的納米工程水凝膠，開發(fā)出了一種3D打印的電子皮膚(E-skin)，它可以像人類皮膚一樣彎曲、拉伸和感知。

生物醫(yī)學工程系教授兼研究主任 Akhilesh Gaharwar 博士表示，復制觸覺并將其集成到各種技術中的能力為人機交互和高級感官體驗開辟了新的可能性，它有可能徹底改變行業(yè)并改善殘疾人的生活質量。開發(fā)電子皮膚的靈感源于在技術、人體和環(huán)境之間創(chuàng)建更先進和多功能界面的愿望。這項研究最令人興奮的方面是它在機器人、假肢、可穿戴技術、運動和健身、安全系統(tǒng)和娛樂設備方面的潛在應用。

使用納米工程水凝膠解決了過程中電子皮膚開發(fā)的一些挑戰(zhàn)，因為水凝膠能夠在電子皮膚創(chuàng)建過程中降低剪切應力下的粘度，從而更容易處理和操作。該團隊表示，這一功能有助于構建復雜的2D和3D電子結構，這是復制人類皮膚多面性的一個重要方面。

研究人員還利用二硫化鉬納米組件中的原子缺陷(一種原子結構中含有缺陷的材料，可實現高導電性)和聚多巴胺納米顆粒來幫助電子皮膚粘附在濕組織上。

圖片來源：INMYWORK Studio

技術價值觀察

3D打印產業(yè)鏈的上游為原材料及基礎配件，原材料分為金屬專用材料及非金屬專用材料兩大類，是基礎配件及3D打印耗材的原材料。中游為3D打印耗材(金屬粉末、光敏樹脂、工程塑料、陶瓷材料、生物材料等)及3D打印設備的研發(fā)制造;下游為3D打印服務及應用，3D打印主要應用場景于航空航天、模具鑄造、生物醫(yī)療、汽車、軍工等領域。

研究人員利用納米工程水凝膠，開發(fā)出了一種3D打印的電子皮膚。因此，從3D打印產業(yè)鏈上看，該技術屬于產業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)，對3D打印耗材產生較大的影響。

 宏觀市場洞察

——全球3D打印技術快速發(fā)展 目前仍處于成長初期

3D打印技術最早可以追溯到1976年噴墨打印機的發(fā)明。20世紀80年代以后，3D打印行業(yè)受到國內外的廣泛關注，各種3D打印技術也在多個行業(yè)應用并發(fā)展，目前已覆蓋了制造、醫(yī)療、教育、航空航天、軍事等多個領域。目前，全球3D數字化和3D打印技術仍處于成長期初期。

——市場規(guī)模及預測：全球3D打印市場未來增速達到20%以上的高水平

根據全球知名3D打印制造平臺3D Hubs數據，2020年全球3D打印產品及服務市場規(guī)模約為126億美元。同時，3D Hubs預測2020-2023年全球3D打印市場增速達到17%;2023-2025年達到最高23.7%;2025-2026年達到20.4%，到2026年，全球3D打印市場規(guī)模將超過370億美元。

——競爭層次：多數企業(yè)的經營規(guī)模偏小

從Top25企業(yè)的經營情況來劃分，泰國的Cal-Comp和日本的Mitsubishi位于第一梯隊，其2020年營業(yè)收入超過10億美元;位于第二梯隊的主要為美國企業(yè)，包括3D Systems、Stratasys和Protlabs等5家企業(yè)，2020年營業(yè)收入在1億-10億美元;第三梯隊以西安鉑力特、永盛新材料、JMC為代表的18家企業(yè)，2020年營收規(guī)模均低于1億美元。

——我國3D打印市場規(guī)模

2017-2020年，我國3D打印產業(yè)規(guī)模逐年增加，增加速度要略快于全球整體增速，以致于我國3D產業(yè)占全球的比重在不斷增加。根據2020年3月賽迪顧問發(fā)布的《2019年全球及中國3D打印行業(yè)數據》，2019年，中國3D打印產業(yè)規(guī)模為157.5億元，同比增加31.1%。經初步統(tǒng)計，2020年中國3D打印規(guī)模突破200億元，約為208億元。

——3D打印設備占比近45%

根據賽迪顧問(CCID)最新發(fā)布的數據顯示，2020年，中國3D打印設備產業(yè)規(guī)模92.54億元，占比最高，達到44.58%;3D打印服務產業(yè)規(guī)模64.46億元，占比31.05%;3D打印材料產業(yè)規(guī)模50.59億元，占比24.37%。

——汽車、工業(yè)機械與航空航天是主要應用領域

3D打印應用的領域廣泛，3D打印在下游應用行業(yè)和具體用途領域的分布反映了這一技術具有的優(yōu)勢和特點，同時也反映了這一技術的局限和在發(fā)展過程中尚需完善的地方。

根據中國增材制造產業(yè)聯盟統(tǒng)計，在應用領域方面，由于工業(yè)機械、汽車制造、航天航空等領域對于構件質量要求、定制化要求較高，因此，我國3D打印應用領域主要集中于工業(yè)機械、汽車制造、航天航空等領域，三者合計占比超過50%，其中工業(yè)領域應用占比20%，航空航天應用占比18.90%，汽車領域應用占比16.00%。

中國3D打印技術賽道熱力圖

根據產業(yè)熱力圖顯示，與3D打印關鍵技術強關聯的城市集群主要集中在華南和華中地區(qū)，并且以廣東、湖南省為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局3D打印技術及其他效果技術的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南、華中地區(qū)優(yōu)先導入，其中可重點關注廣東省廣州市天河區(qū)、廣東省深圳市龍華區(qū)、湖南省長沙市開福區(qū)所處3D打印的相關企業(yè)，以及該地方對于3D打印的產業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

經濟學人APP資訊組

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