2023年3D打印行業(yè)市場與技術(shù)分析報(bào)告

2023年3D打印行業(yè)市場與技術(shù)分析報(bào)告目錄一、市場篇 PAGEREFToc373587872\h31、市場規(guī)模22億美元，工業(yè)級(jí)設(shè)備占主流 PAGEREFToc373587873\h32、增材制造需與制造工藝密切結(jié)合，產(chǎn)業(yè)鏈體系龐雜 PAGEREFToc373587874\h43、與傳統(tǒng)制造方法相比，增材制造的核心優(yōu)勢領(lǐng)域 PAGEREFToc373587875\h64、增材制造的發(fā)展空間、動(dòng)力與阻力 PAGEREFToc373587876\h7二、技術(shù)篇 PAGEREFToc373587877\h101、七類增材制造技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)劣勢比較 PAGEREFToc373587878\h10（1）材料擠出：代表技術(shù)FDM（FusedDepositionModeling熔融沉積） PAGEREFToc373587879\h12（2）光固化SL（StereoLithography立體光刻）和材料噴射PolyJet PAGEREFToc373587880\h12（3）粘結(jié)劑噴射：代表技術(shù)3DP（3DimensionPrinting） PAGEREFToc373587881\h14（4）粉末床熔化：代表技術(shù)EOS公司的DMLS（DirectMetalLaserSintering直接金屬激光燒結(jié)） PAGEREFToc373587882\h15（5）直接能量沉積：代表技術(shù)LENS（LaserEngeeringNetShape激光凈成形） PAGEREFToc373587883\h16（6）片材實(shí)體成型：代表技術(shù)LOM（Laminatedobjectmanufacturing） PAGEREFToc373587884\h172、各技術(shù)間價(jià)格差異10倍 PAGEREFToc373587885\h173、材料性能、精細(xì)度、色彩、構(gòu)建尺寸、價(jià)格等指標(biāo)決定適用領(lǐng)域 PAGEREFToc373587886\h184、光固化占當(dāng)前最大市場銷售額，看好粉末床熔化（激光燒結(jié)）前景 PAGEREFToc373587887\h195、主要技術(shù)的詳細(xì)介紹 PAGEREFToc373587888\h20（1）材料擠出（Materialextrusion） PAGEREFToc373587889\h20（2）材料噴射（Materialjetting） PAGEREFToc373587890\h21（3）粘結(jié)劑噴射（Binderjetting） PAGEREFToc373587891\h22（4）片材實(shí)體成型（Sheetlamination） PAGEREFToc373587892\h23（5）光固化（Vatphotopolymerization） PAGEREFToc373587893\h24（6）粉末床熔化（Powderbedfusion） PAGEREFToc373587894\h26（7）直接能量沉積（Directedenergydeposition） PAGEREFToc373587895\h27一、市場篇“3D打印”是一種更便于大眾理解的通俗稱謂，在工業(yè)專業(yè)術(shù)語中，“3D打印”被稱為“增材制造”——它與傳統(tǒng)“減材制造”相對(duì)應(yīng)，借助三維數(shù)字模型設(shè)計(jì)，使用各種打印技術(shù)來實(shí)現(xiàn)材料層層疊加，最終形成三維物體的一種制造方式。1、市場規(guī)模22億美元，工業(yè)級(jí)設(shè)備占主流2023年，全球增材制造市場規(guī)模達(dá)22.04億美元。2023年之前的15年發(fā)展歷程中，平均增速約13%，而2023~2023年進(jìn)入快速發(fā)展期，三年復(fù)合增速達(dá)27%。WohlersAssociates預(yù)測，未來幾年，該市場仍會(huì)保持近20%的增長，到2023年，行業(yè)規(guī)模或達(dá)108億美元，為目前的5倍。整個(gè)增材制造市場可按價(jià)值鏈劃分為設(shè)備、材料和服務(wù)三個(gè)大類。設(shè)備市場6.2億美元，占比并不大，約構(gòu)成市場容量的28%，包括設(shè)備硬件、軟件、系統(tǒng)更新、售后支持等；材料4.2億美元，占19%；服務(wù)則占54%，主要來自服務(wù)供應(yīng)商利用設(shè)備材料加工的零部件收入。以上產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)不包括衍生市場，即增材制造的中間產(chǎn)品（如模具及鑄件）及其他服務(wù)（如模型設(shè)計(jì)），2023年衍生市場產(chǎn)值估計(jì)為11.9億美元。此外，增材制造設(shè)備可按照應(yīng)用劃分為工業(yè)機(jī)和個(gè)人機(jī)，一般將5000美元以上歸屬為工業(yè)級(jí)，5000美元以下屬于個(gè)人桌面級(jí)產(chǎn)品。2023年，工業(yè)級(jí)設(shè)備銷售了7771臺(tái)，占據(jù)市場價(jià)值量的94%；而媒體關(guān)注較多的個(gè)人3D打印機(jī)市場雖銷量達(dá)3.5萬臺(tái)，但因單價(jià)低，價(jià)值量僅4000萬美元，僅占6%。本文除非特別指出是個(gè)人3D打印機(jī)，一般文字主要針對(duì)工業(yè)級(jí)應(yīng)用。2、增材制造需與制造工藝密切結(jié)合，產(chǎn)業(yè)鏈體系龐雜增材制造的整個(gè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模雖仍不大，但其縱向長度和橫向?qū)挾确秶枷喈?dāng)廣闊。從產(chǎn)業(yè)鏈縱向角度，包括上游的打印材料、中游的打印設(shè)備制造，及下游的打印服務(wù)。從產(chǎn)業(yè)鏈橫向角度進(jìn)一步細(xì)分，上游材料可分為塑料、金屬兩大類，以及蠟、石膏、砂等其他各種材料；中游設(shè)備若從應(yīng)用的維度劃分包括個(gè)人桌面級(jí)應(yīng)用、工業(yè)級(jí)應(yīng)用兩大類，以及建筑、食品、藝術(shù)等細(xì)分應(yīng)用，若從技術(shù)的維度又可劃分為FDM、LS、SL、3DP等多種技術(shù)路線，每種技術(shù)路線有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適合的領(lǐng)域；下游服務(wù)則包括結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)、模型優(yōu)化、制造成型服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)交易平臺(tái)等多種方式和商業(yè)模式。正是由于每一個(gè)非常細(xì)分的應(yīng)用場景都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)適合的材料、設(shè)備和工藝，令“增材制造”事實(shí)上是一個(gè)相當(dāng)龐雜的制造體系。不僅材料種類數(shù)以百計(jì)，設(shè)備價(jià)格從幾百美元跨度到幾百萬美元不等，產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)公司的生態(tài)模式也非常多樣。這令描述清楚整個(gè)產(chǎn)業(yè)的全貌并不容易。3、與傳統(tǒng)制造方法相比，增材制造的核心優(yōu)勢領(lǐng)域業(yè)界普遍認(rèn)為，增材制造并不會(huì)取代傳統(tǒng)減材制造，而是一種補(bǔ)充。增材制造的優(yōu)勢在兩個(gè)領(lǐng)域最為突出：第一，是傳統(tǒng)方法難以制造的高復(fù)雜性產(chǎn)品；第二，是傳統(tǒng)制造缺乏經(jīng)濟(jì)性和快速反應(yīng)能力的極小批量制造。因而，目前最適用于增材制造的領(lǐng)域，主要包括航空航天（高復(fù)雜度結(jié)構(gòu)、極小批量）、醫(yī)療（生物特征、個(gè)性化需求）、工業(yè)品的原型制作（極小批量、對(duì)導(dǎo)入快速性要求高）、模具（極小批量、提升新品開發(fā)速度）、個(gè)性化產(chǎn)品（如古董復(fù)制、定制消費(fèi)品）。此外，未來增材制造還將在下列方面具有潛力：第一，設(shè)計(jì)理念革新帶來制造流程優(yōu)化，比如用增材制造方式設(shè)計(jì)生產(chǎn)，可減少零件個(gè)數(shù)，從而可降低庫存、減少裝配人工、降低管理復(fù)雜度，從而提升生產(chǎn)效率；第二，設(shè)計(jì)優(yōu)化帶來材料節(jié)省及性能增強(qiáng)，比如在關(guān)鍵受力部位加強(qiáng)材料布臵，在非受力點(diǎn)采用中空等傳統(tǒng)制造較難實(shí)現(xiàn)的方式，可在保證強(qiáng)度的情況下顯著節(jié)省原材料，降低產(chǎn)品重量。——這已經(jīng)在航天器、飛機(jī)、頂級(jí)賽車的部分零件上取得成功應(yīng)用。另外還有在熱交換器等部件設(shè)計(jì)上提升熱效率。4、增材制造的發(fā)展空間、動(dòng)力與阻力全球整個(gè)工業(yè)制造體量的數(shù)量級(jí)應(yīng)當(dāng)以幾十萬億美元計(jì)，而目前增材制造的整個(gè)體量約幾十億美元，差距萬倍。增材制造市場的增速的確很快，但要達(dá)到傳統(tǒng)工業(yè)制造的百分之一甚至千分之一，都仍有非常漫長的道路要走。當(dāng)然，即便是最終僅達(dá)到傳統(tǒng)工業(yè)的千分之一份額，也意味著增材制造還有10倍的成長空間。增材制造近年來的增長動(dòng)力來自于兩個(gè)方面：一方面，下游應(yīng)用層面對(duì)增材制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)理解逐步加深，工藝上的know-how普及促進(jìn)了技術(shù)推廣。另一方面，增材制造技術(shù)自身日新月異，其能力范圍不斷擴(kuò)張，例如材料種類拓展；設(shè)備性能提高；使用方便程度改善等。在上述動(dòng)力推動(dòng)下，增材制造在原型試制、樣品展示、模具、個(gè)性化消費(fèi)等應(yīng)用上取得飛速發(fā)展，但這些應(yīng)用的產(chǎn)量都極小，因此可預(yù)見長期市場容量的天花板并不高。未來，增材制造能否取得10倍的增長，關(guān)鍵還是看它能否實(shí)現(xiàn)零件的直接大批量制造。在近十年的發(fā)展中，直接部件制造的應(yīng)用比例快速提升，但2023年市場規(guī)模仍僅有6億美元，且主要局限于高復(fù)雜性、極小批量領(lǐng)域。增材制造應(yīng)用于直接大批量制造的主要瓶頸在于：第一，符合工業(yè)要求的材料種類仍然缺乏：工業(yè)應(yīng)用對(duì)材料的拉伸強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、耐高低溫提出更多更高要求；第二，設(shè)備的穩(wěn)定性和加工過程的可重復(fù)性有待進(jìn)一步加強(qiáng)，如電壓穩(wěn)定性、粉末均勻性一致性等細(xì)節(jié)都可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問題，如何有效檢測出問題產(chǎn)品亦需要研究；第三，材料成本高：如增材制造中常用的PLA和ABS塑料價(jià)格在100~250美元/kg，是普通材料的十倍以上；第四，制造時(shí)間長：如各種增材制造技術(shù)中，以速度見長的粘結(jié)劑噴射方法亦僅能實(shí)現(xiàn)每小時(shí)3cm高度的建造，在其他技術(shù)中，一個(gè)中型零件制造時(shí)間以天計(jì)算并不罕見，且制造完成后仍需經(jīng)過后處理才能成為成品；第五，尺寸受限：單一方向最大尺寸超過50cm的設(shè)備價(jià)格基本都超過50萬美元，更大尺寸加工對(duì)于精度和成本的考驗(yàn)幾何級(jí)放大。因而，對(duì)于大批量的普通零部件生產(chǎn)，傳統(tǒng)制造方式仍具有無可替代的效率和成本優(yōu)勢。增材制造技術(shù)也將在上述方面逐步縮短與傳統(tǒng)制造的差距當(dāng)中，逐步擴(kuò)大其適用范圍。需要補(bǔ)充的是，去年，在航空航天領(lǐng)域，零件直接批量制造出現(xiàn)令人振奮的突破：2023年11月，美國GE航空收購增材制造服務(wù)商Morris，后者被收購前為GE航空的外包供應(yīng)商，與激光燒結(jié)領(lǐng)域領(lǐng)先的設(shè)備供應(yīng)商德國EOS合作研發(fā)。GE航空同時(shí)宣布，新一代的LEAP航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴將用增材制造技術(shù)生產(chǎn)。由于每年LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量將達(dá)1700臺(tái)且每臺(tái)有19個(gè)燃油噴嘴，這意味著每年將有32023個(gè)高復(fù)雜性零件將由增材制造技術(shù)生產(chǎn)。這將顯著拉動(dòng)設(shè)備需求，2023年EOS全球設(shè)備銷售總量約140臺(tái)，但僅此一個(gè)項(xiàng)目，估計(jì)將需要EOS設(shè)備量超過50臺(tái)，考慮到EOS設(shè)備單價(jià)超過100萬美金，那么這一項(xiàng)目的設(shè)備市場容量估計(jì)為5000萬美元。這標(biāo)志著在航空領(lǐng)域高復(fù)雜性零件直接制造上，增材制造工藝的成熟度獲得了主流生產(chǎn)商的認(rèn)可。二、技術(shù)篇增材制造的核心理念是材料的逐層疊加，實(shí)現(xiàn)方式多樣，每一種主流技術(shù)都找到了各自適合的應(yīng)用領(lǐng)域，彼此間既有重疊亦各有所長，暫時(shí)看不到某一種或兩種將成為絕對(duì)的趨勢。行業(yè)龍頭公司Stratasys和3DSystems利用收購，令自己的產(chǎn)品和技術(shù)多元化，從而適應(yīng)豐富多樣的細(xì)分市場需求。而EOS、ExOne、Envisiontec等眾多專注于某一類別技術(shù)的公司也憑借專業(yè)性，擁有各自的成長空間。1、七類增材制造技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)劣勢比較自1987年采用SL技術(shù)的第一臺(tái)商用3D打印機(jī)問世以來，3D打印技術(shù)種類不斷增加，且逐漸完善。根據(jù)ASTM“增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語”，“增材制造”的成型技術(shù)可分為七種（表3）。目前市場上盛行的諸多打印技術(shù)，如FDM、SL、3DP、LENS、SLS等，均是在這七種成型技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。為便于介紹清楚，我們將依次介紹使用半液態(tài)熱塑性材料的FDM、使用液態(tài)光敏聚合物的SL和PolyJet、用固態(tài)粉末的3DP、DMLS、LENS、用片材的LOM。不同材料決定了不同的應(yīng)用領(lǐng)域和屬性。（1）材料擠出：代表技術(shù)FDM（FusedDepositionModeling熔融沉積）成型過程：將絲狀材料加熱至熔融狀態(tài)，然后從噴頭擠壓出并移動(dòng)堆積。其原理決定只能用熱塑性材料，且噴頭絲材直徑相較其他工藝較大（0.5~1mm），因而制品層厚高，表面粗糙，呈現(xiàn)條紋。但由于使用液化器而非激光，設(shè)備價(jià)格低，且運(yùn)行過程無污染，易于操作，因而適合在家庭、學(xué)校、辦公室等場所使用。熱塑性材料具有一定耐溫性和強(qiáng)度，可用于制造精度要求不高的概念模型、功能測試原型。Stratasys公司是該技術(shù)的發(fā)明者，目前依然領(lǐng)導(dǎo)該領(lǐng)域，其開發(fā)的支撐材料可通過溶解液自動(dòng)溶解，減輕了后處理工作量。由于FDM單價(jià)較低，簡單易用，從數(shù)量而言，F(xiàn)DM是目前出貨量最大的增材制造設(shè)備。（2）光固化SL（StereoLithography立體光刻）和材料噴射PolyJet兩者都使用液態(tài)光敏聚合物作為材料。光敏聚合物材料的特點(diǎn)是固化過程無熱反應(yīng)，因而其精細(xì)度是所有工藝中最高的。下圖展示了FDM和光固化技術(shù)制品的差異，在未經(jīng)處理前，F(xiàn)DM技術(shù)制品存在明顯的層疊紋路，而光固化技術(shù)制品光潔細(xì)膩。光固化方式下，激光光斑可控制在極小尺寸，能實(shí)現(xiàn)25um（平均100um）精度；材料噴射PolyJet方式下，噴墨打印頭分辨率更高，可實(shí)現(xiàn)16um的業(yè)界最高精細(xì)度。因而這兩種技術(shù)都特別適用于對(duì)精細(xì)度有較高要求的場景，如澆鑄模具或其他高硬度模具的母模；也可用在成品生產(chǎn)出之前的印刷和宣傳片需要。但是，光敏聚合物的缺點(diǎn)也很突出。第一，材料有毒，需要配通風(fēng)系統(tǒng)及防護(hù)手套等，并不適用于家庭和學(xué)校；第二，強(qiáng)度、剛度、耐熱性有限，難以用作耐久性、耐熱性等功能測試，也不易長期保存。如FDM中用的ABS材料可耐受100攝氏度，SL中用的光敏樹脂材料只能耐受50攝氏度。光固化與材料噴射兩者因原材料屬性類似而應(yīng)用重合度較高。由于光固化技術(shù)商業(yè)化較早，目前安裝量顯著大于材料噴射，但我們認(rèn)為，材料噴射技術(shù)的增速可能會(huì)高于光固化，尤其在中高端領(lǐng)域。原因一：Objet公司（現(xiàn)被Stratasys收購）開發(fā)的PolyJet設(shè)備使用的支撐材料可用高壓水槍去除，而3DSystems公司的SLA設(shè)備需要較多的手工打磨處理；原因二：Objet公司的高端產(chǎn)品Connex設(shè)備可同時(shí)噴射兩種不同材料，這是各種增材制造工藝中唯一能在一次作業(yè)中實(shí)現(xiàn)兩種材料結(jié)合的技術(shù)，這令其可創(chuàng)造出特殊材料，例如可以建模那些同時(shí)含有橡膠握把和硬質(zhì)部件的產(chǎn)品，如牙刷、剃須刀等。（3）粘結(jié)劑噴射：代表技術(shù)3DP（3DimensionPrinting）這一技術(shù)也采用噴墨打印頭，通過噴出液態(tài)粘結(jié)體將鋪有粉末的各層固化，實(shí)現(xiàn)成型。由于材料是粉末狀，選擇范圍較上述工藝更廣泛，塑料、陶瓷、石膏、砂都可用。該技術(shù)最大特色在于：1）可在粘結(jié)體中添加顏料，從而實(shí)現(xiàn)圖片全彩打印，特別適合于彩色消費(fèi)品外觀展示、游戲人物造型等需要用色彩傳遞信息的場景；2）成型速度快，可達(dá)其他技術(shù)5~10倍。3DP的缺點(diǎn)在于層厚較高，表面粗糙；另外成型強(qiáng)度有限，但可以通過滲樹脂等后處理手段加強(qiáng)。:（4）粉末床熔化：代表技術(shù)EOS公司的DMLS（DirectMetalLaserSintering直接金屬激光燒結(jié)）DMLS用高能量激光束或電子束照射鋪好的粉末材料，將其熔化同時(shí)層層燒結(jié)固化。由于也是采用粉末材料，其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，尤其在難熔、難加工材料有突出用途，包括鈦，不銹鋼，鈷鉻合金，工具鋼等，制品能實(shí)現(xiàn)高度復(fù)雜性并達(dá)到高強(qiáng)度機(jī)械性能。這令DMLS被認(rèn)為是未來最有可能實(shí)現(xiàn)工業(yè)零件直接制作的技術(shù)。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用包括GE航空新一代發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴、可注塑10萬件塑料的金屬模具、醫(yī)療種植體如膝蓋、脊柱種植體、牙齒修復(fù)等等。在對(duì)增材制造服務(wù)商的調(diào)研中，EOS位居最想購買的設(shè)備的首位，如果加上同類別的Arcam和ConceptLaser，多達(dá)38%的服務(wù)商愿意新添臵粉末床熔化設(shè)備。由于材料成本、聚合物粉末的回收以及惰性氣體與安全性對(duì)設(shè)備要求，粉末床熔化相對(duì)較為昂貴。設(shè)備價(jià)格遠(yuǎn)高于前幾種技術(shù)。EOS公司年銷量約150臺(tái)，遠(yuǎn)低于StratasysFDM設(shè)備3000多臺(tái)銷量，也低于3DSystems光固化設(shè)備1000多臺(tái)銷量，但其收入規(guī)模估計(jì)達(dá)后面兩家公司的三分之二。（5）直接能量沉積：代表技術(shù)LENS（LaserEngeeringNetShape激光凈成形）如果形象地說粉末床熔化是“鋪粉燒結(jié)”，那么LENS是“噴粉燒結(jié)”，即在材料從噴嘴輸出時(shí)，用高能量激光同步熔化材料，凝固后形成實(shí)體層。LENS與粉末床熔化一樣適用于難熔、難加工材料，不同點(diǎn)在于噴粉方式的成型精度較低，但成型空間不受限制，因而常用于制作大型金屬零件精密毛坯。:此外，由于構(gòu)建過程不再限于連續(xù)水平層，并可以同時(shí)使用多種材料，使LENS技術(shù)具有在現(xiàn)有零部件中添加材料、增加結(jié)構(gòu)（如在平板上制造加強(qiáng)筋）、快速修復(fù)金屬零件的獨(dú)特功能，在軍工、航空航天、高速列車等領(lǐng)域有良好應(yīng)用前景。我國在其他增材制造技術(shù)上落后于國外，但在LENS技術(shù)上的部分領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。我國北京航空航天大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)以及西北工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)都取得杰出成就。（6）片材實(shí)體成型：代表技術(shù)LOM（Laminatedobjectmanufacturing）:LOM是將材料薄片（如紙、塑料）用外力切出，經(jīng)多層壓制而成。由于材料浪費(fèi)嚴(yán)重、成型件表面粗糙及強(qiáng)度差等原因，片材實(shí)體成型技術(shù)有漸趨淘汰之勢。2、各技術(shù)間價(jià)格差異10倍不同技術(shù)典型設(shè)備的價(jià)格差異非常巨大。在相同建造尺寸的設(shè)備間進(jìn)行比較，越低的價(jià)格往往意味著用于更易加工的材料，這些材料在強(qiáng)度、性能上較弱，更適合于制作原型，作為外觀、功能驗(yàn)證用途；而越高的價(jià)格往往用于更難加工的材料，盡管成本大幅上升，但可能會(huì)適用于直接制造工業(yè)用零件。3、材料性能、精細(xì)度、色彩、構(gòu)建尺寸、價(jià)格等指標(biāo)決定適用領(lǐng)域不同技術(shù)由于各自的特點(diǎn)和局限性，在不同領(lǐng)域的應(yīng)用也有所差別。一般來說，材料擠出由于其成本較低，在價(jià)格導(dǎo)向的個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域有較多應(yīng)用。在原型制作領(lǐng)域，根據(jù)原材料的不同采用的技術(shù)也有所差異，如熱塑性材料采用材料擠出，光敏性材料則多采用材料噴射或光固化。粉末床熔化和直接能量沉積則主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。上表僅僅列出特色的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)際上，隨著新材料的推出和工藝的進(jìn)步，更多的應(yīng)用領(lǐng)域日益涌現(xiàn)，互相之間的重疊度也在加大。4、光固化占當(dāng)前最大市場銷售額，看好粉末床熔化（激光燒結(jié)）前景各類技術(shù)若按照設(shè)備的銷售量劃分（僅指5000美元以上的工業(yè)級(jí)設(shè)備），材料擠出占比最大41%，其次是光固化25%和材料噴射19%，這意味著從用戶使用的廣泛程度而言，這三種居前。但由于設(shè)備價(jià)格差異巨大，銷量無法正確反映市場容量。因而我們根據(jù)各公司的單價(jià)水平估計(jì)了每類設(shè)備的銷售額，以此推算的占比則是光固化最大31%，材料擠出22%，粉末床熔化21%。未來何種技術(shù)最受關(guān)注？根據(jù)WohlersAssociates對(duì)增材制造服務(wù)供應(yīng)商的調(diào)查，目前盈利性最佳的是3DSystems公司的光固化設(shè)備，其次是EOS的粉末床熔化，Stratasys公司基于材料擠出的FDM，列第三。但從未來增材制造服務(wù)商最想購買的設(shè)備來看，則依次是EOS的粉末床熔化、Stratasys的FDM和3DSystems的粉末床熔化。若按技術(shù)類別，粉末床熔化的需求量超過了50%。由于粉末床熔化能夠處理難加工金屬和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，是未來直接制造零件的理想選擇，因而該技術(shù)在未來將可能獲得更大的成長空間。而目前盈利性最佳且市場銷售額最大的光固化技術(shù)則可能面臨增速放緩。5、主要技術(shù)的詳細(xì)介紹（1）材料擠出（Materialextrusion）材料擠出是通過擠壓頭擠出原材料，將原材料有選擇性地沉積為層的一種成型原理。它依靠擠壓頭或工作臺(tái)的移動(dòng)將截面堆積成型，且要求具有支撐結(jié)構(gòu)。一般而言，材料擠出使用的是熱塑性絲狀材料。在所有的“增材制造”設(shè)備中，材料擠出技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。由于不需要激光器，它所制造的設(shè)備也是相對(duì)較為便宜的。它主要有以下兩種典型的發(fā)展方向：Stratasys的FDM。FDM使用雙線軸材料，分別用于建造材料與支撐材料。1989年Stratasys申請(qǐng)了FDM技術(shù)專利，并于1991年成功研發(fā)了全球首款基于FDM的3D打印機(jī)。公司產(chǎn)品售價(jià)為0.95-50萬美元，之所以部分FDM設(shè)備較為昂貴，主要因?yàn)樗鼈兡軕?yīng)用更多的材料，且能制作更大尺寸的零件。由于FDM具有一些顯著優(yōu)點(diǎn)，該工藝發(fā)展極為迅速，目前FDM系統(tǒng)在全球已安裝快速成形系統(tǒng)中的份額大約為30％。售價(jià)為500-4000美元的低成本個(gè)人3D打印機(jī)。2023年，Stratasys的FDM相關(guān)專利技術(shù)到期，在Reprap開源運(yùn)動(dòng)下相關(guān)軟件源碼可免費(fèi)獲得，從而個(gè)人3D打印機(jī)售價(jià)降低，銷量快速爆發(fā)。同時(shí)，全球也迅速誕生了許多生產(chǎn)銷售低價(jià)個(gè)人3D打印機(jī)的公司。（2）材料噴射（Materialjetting）材料噴射是通過噴墨打印頭有選擇性地噴射建造材料液滴，并將其堆積成型的一種技術(shù)。一般而言，材料噴射使用的是光敏聚合物或是能用作鑄造模型的蠟質(zhì)材料。為了打印多種材料及提高成型速度，材料噴射系統(tǒng)能夠同時(shí)使用多個(gè)打印頭。因此一個(gè)單獨(dú)作業(yè)能夠使用多種材料，分別用于創(chuàng)建支撐結(jié)構(gòu)與建造材料。材料噴射系統(tǒng)也可以打印多維材料及有梯度級(jí)別的材料零部件。它主要的發(fā)展技術(shù)如下：Stratasys的Connex設(shè)備通過同時(shí)噴射兩種不同材料創(chuàng)造出了“數(shù)字材料”，且搭配不同比例材料生產(chǎn)出的零部件具有不同的材料特性。數(shù)字材料是一種沉積時(shí)借助UV（紫外線）將其固化的光聚合物。Stratasys單一建造材料的材料噴射系統(tǒng)價(jià)格為2-17.3萬美元，而Connex系統(tǒng)則需花費(fèi)16-60萬美元。3DSystems提供了一種被稱為多噴墨建模的材料噴射技術(shù)。該技術(shù)屬于3DSystemsProJet系列系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包含其他三種技術(shù)工藝。ProJet系列材料噴射系統(tǒng)價(jià)格為6-16萬美元。Solidscape提供的產(chǎn)品能夠生產(chǎn)用來鑄造金屬小部件的蠟?zāi)?，即小型高精度蠟成型。這個(gè)技術(shù)同時(shí)結(jié)合了專有熱塑性的噴墨技術(shù)及每一層的高精度銑削，其價(jià)格為2.6-4.6萬美元。瑞典H?gan?s公司開發(fā)了一個(gè)專注于不銹鋼的金屬陶瓷材料噴射系統(tǒng)，其零部件在構(gòu)建后必須經(jīng)過熱處理。（3）粘結(jié)劑噴射（Binderjetting）粘結(jié)劑噴射是通過噴墨打印頭將液體粘結(jié)劑擠到材料粉末中的一種成型技術(shù)。該技術(shù)噴射的材料與材料噴射幾乎一樣。但是，不同之處在于，該技術(shù)噴射的不是建造材料，而是一種使粉末保持所需形狀的液體，即液體粘結(jié)劑。粘結(jié)劑噴射技術(shù)起源于MIT，也被稱為3DP（三維打?。?。20世紀(jì)80年代，MIT的學(xué)生保羅〃威廉姆斯和他的導(dǎo)師伊萊〃薩克斯教授發(fā)明了3DP。由于當(dāng)時(shí)的“增材制造”設(shè)備操作復(fù)雜且價(jià)格昂貴，3DP成為了受歡迎的替代品。MIT將3DP相關(guān)技術(shù)申請(qǐng)了專利并授權(quán)給了ZCorp.、ExOne、Voxeljet等公司。隨后該技術(shù)的發(fā)展主要如下：最初ZCorp.進(jìn)行商業(yè)化的ZPrinter系統(tǒng)，目前作為3DSystemsPROJETX60系列在售，該系統(tǒng)使用的是石膏粉末及水溶性粘合劑，且部分機(jī)型還能夠?qū)崿F(xiàn)全彩打印。ProJetx60系列是辦公兼容3D打印機(jī)，它能提供一系列料倉、成型速度以及色彩選項(xiàng)，價(jià)格為1.65-11.39萬美元。ExOne開發(fā)出將液體粘結(jié)劑噴射到金屬粉末床或砂粉床的技術(shù)。金屬零部件由粘結(jié)劑噴射生產(chǎn)出來后，必須與金屬進(jìn)行再次燒結(jié)和滲透。ExOne設(shè)備為砂粉和金屬材料提供料倉。雖然對(duì)于金屬零部件，還要考慮燒結(jié)和滲透耗費(fèi)的額外時(shí)間，但是，這些設(shè)備仍能以相對(duì)較高的速度構(gòu)建零部件。ExOne系統(tǒng)因?yàn)閾碛写笮蜆?gòu)建盒，所以較為昂貴，價(jià)格為12.5-140萬美元。Voxeljet提供的是帶有寬幅打印頭的大型系統(tǒng)，使用的粉末材料包括丙烯酸類聚合物和鑄造砂。粘結(jié)劑在室溫條件下發(fā)生反應(yīng)，但是在零部件移動(dòng)之前，粘結(jié)劑必須在粉床中經(jīng)過數(shù)小時(shí)的固化。Voxeljet系統(tǒng)擁有大型料倉，所以與其他高分子材料“增材制造”系統(tǒng)相比較為昂貴，價(jià)格為12-140萬歐元。（4）片材實(shí)體成型（Sheetlamination）片材實(shí)體成型是將多層材料薄片壓成一個(gè)單獨(dú)的三維實(shí)體的一種成型原理。它通過刀具或激光束將實(shí)體的外形輪廓從紙、塑料或金屬的材料薄片中切出（想象將一個(gè)杯子放在一張紙片上，沿著杯底的形狀切出輪廓），當(dāng)切片全部完成后，再將這些切片層按壓融合為一個(gè)三維實(shí)體。它主要的發(fā)展技術(shù)如下：LOM由來自美國Helisys公司的MichaelFeygin于1986年研制成功，是首個(gè)商業(yè)化的片材實(shí)體成型技術(shù)，它使用的主要是一面涂有熱熔膠的牛皮紙和一個(gè)用來連續(xù)壓層的熱壓輥。因?yàn)長OM工藝材料僅限于紙，性能一直沒有提高，以逐漸走入沒落，大部分廠家已經(jīng)或準(zhǔn)備放棄該工藝。McorTechnologies的3D打印機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)紙張層為建造材料，該設(shè)備使用A4或信紙大小的辦公用紙，選擇性地將水溶性膠粘劑分散到紙張層，且借助鎢硬質(zhì)合金刀片在每一層中切割以形成輪廓。該技術(shù)的材料成本是業(yè)內(nèi)最低的，設(shè)備價(jià)格范圍從Matrix300+的3.64萬美元到全彩色光圈模型的4.76萬美元。Fabrisonic的UAM也是一種片材實(shí)體成型技術(shù)，它的工作原理是使用超聲波焊接技術(shù)將金屬薄片疊加成堅(jiān)固的金屬物體。Fabrisonic提供結(jié)合了UAM和全數(shù)控加工能力的SonicLayer?系列三個(gè)系統(tǒng)。（5）光固化（Vatphotopolymerization）光固化是使用光聚合在定向區(qū)域內(nèi)固化液體光敏樹脂的一種成型技術(shù)。立體光固化成型（SL）由3DSystems創(chuàng)始人CharlesW.Hull于1984年開發(fā)并申請(qǐng)專利。SL使用UV激光和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的X-Y掃描鏡逐層在液體光聚合物的表面循著所打印形狀的輪廓和橫截面進(jìn)行掃描。1986年3DSystems推出商品化樣機(jī)SLA-1，這是世界上第一臺(tái)快速原形系統(tǒng)。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，SL設(shè)備銷量逐漸下降，但3DSystems仍生產(chǎn)該設(shè)備，其SLA系統(tǒng)相對(duì)較為昂貴，價(jià)格為18.5-80萬美元。隨后該技術(shù)的發(fā)展主要如下：Envisiontec使用DLP來固化光敏樹脂。DLP使用高分辨率的數(shù)字光處理器投影儀來逐層固化液態(tài)光聚合物，從而快速精準(zhǔn)的完成模型的制造。DLP的發(fā)展帶來了高分辨率和精細(xì)化的部件。該公司的Perfactory系統(tǒng)通過一個(gè)透明建成區(qū)來固化光敏樹脂，且自上向下地構(gòu)建部件。根據(jù)成型速度、容量等特性的差異，Envisiontec系統(tǒng)的價(jià)格區(qū)間為1.3-24萬歐元。DWS是一個(gè)光固化系統(tǒng)的意大利制造商。與Envisiontec的Perfactory相似，DWS的零部件也是自上而下的構(gòu)建，但它是通過一個(gè)透明容器使用固態(tài)激光器來固化光敏樹脂。根據(jù)成型速度、容量等特性的不同，DWS三個(gè)模型的價(jià)格位于1萬歐元到30萬歐元之間。Lithoz的CeraFab7500使用LED光源來固化陶瓷光聚合物，其最低價(jià)為22萬歐元；Asiga使用DLP與LED技術(shù)的Pico，售價(jià)為9,000美元；InnovationMediTechGmbH提供了價(jià)格為24-35萬歐元的三種“掃描LED技術(shù)”系統(tǒng)；2023年RapidShapeGmbH開始銷售LED/DLP光聚合系統(tǒng)，售價(jià)1-7萬歐元；2023年Formlabs發(fā)布了價(jià)值3,300美元的Form1，且于2023年5月開始出貨。薄膜光固化是將帶有一層薄光聚合物的透明膜拉到整個(gè)曝光區(qū)域來接觸前層表面，接而通過這個(gè)透明膜形成一個(gè)完整層的技術(shù)。3DSystems將這種技術(shù)稱為薄膜傳遞成型，且在ProJet1000和1500系統(tǒng)中運(yùn)用了該技術(shù)，其定價(jià)以1.09萬美元為基礎(chǔ)。此外，韓國公司Carima也在MasterPlus中采用這項(xiàng)技術(shù)，其價(jià)格為3.3萬美元。（6）粉末床熔化（Powderbedfusion）粉末床熔化技術(shù)使用熱能在粉末床表面掃描，該熱能大多源于激光或電子束，被熱能照射到的粉末材料融化并冷卻后就形成了固體形態(tài)。一般而言，聚合物和金屬材料都適用于該技術(shù)。對(duì)于聚合物而言，如果部件周圍的粉末沒有熔化，就能夠?qū)⑵洚?dāng)作物件的內(nèi)部支撐，因而通常不需要額外的支撐結(jié)構(gòu)，也就減少了對(duì)其他支撐材料的需求。而對(duì)于金屬材料來說，一般則需要錨來連接部件與基礎(chǔ)底板，以及支撐向下的表層。這是因?yàn)榻饘俜勰┑娜埸c(diǎn)較高，如果不使用錨的話，構(gòu)建室中的熱梯度升高就會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力和變形。粉末床熔化是高溫過程，所以由熱引起的變形、應(yīng)力及失真都是所有材料潛在的問題。激光系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品，其表面光潔度和精細(xì)度通常會(huì)比電子束系統(tǒng)生產(chǎn)的更好，且激光系統(tǒng)在某種程度上相對(duì)便宜。但電子束系統(tǒng)的運(yùn)行速度更快，同時(shí)，電子束系統(tǒng)對(duì)零部件產(chǎn)生較少的殘余應(yīng)力，從而導(dǎo)致更少的失真，且不需要錨和支撐結(jié)構(gòu)。與其他技術(shù)相比，由于材料成本、聚合物粉末的回收以及惰性氣體與安全性對(duì)設(shè)備要求，粉末床熔化相對(duì)較為昂貴，特別是生產(chǎn)金屬的設(shè)備價(jià)格達(dá)到12-140萬歐元。該技術(shù)的主要發(fā)展如下：SLS由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。多年前，3DSystems就已經(jīng)供應(yīng)選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)，目前SLS系統(tǒng)的生產(chǎn)線就是sPro系列產(chǎn)品，售價(jià)在35萬美元到85萬美元之間。EOS也較早提供激光燒結(jié)技術(shù)，它的系統(tǒng)主要采用塑料、金屬和鑄造砂。其中，F(xiàn)ormigaP和EOSINTP采用塑料粉末，EOSINTM采用金屬粉末，EOSINTS則使用樹脂涂層的鑄造砂。EOS系統(tǒng)價(jià)格為12.9-90.5萬歐元，其鑄造砂系統(tǒng)則以69萬歐元起步。EOS將該技術(shù)稱為直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）技術(shù)，它是目前公認(rèn)的最為流行的直接金屬制造技術(shù)；SLMSolutionsGmbH與ReaLizerGmbH提供被稱為選擇性激光燒結(jié)（SLM）的系統(tǒng)；PhenixSystems提供了四個(gè)基于粉末床熔化技術(shù)的系統(tǒng)；ArcamAB采用通過高真空環(huán)境下電子束將融化的金屬粉末層層疊加的電子束熔煉（EBM）積層制造技術(shù)；日本公司Matsuura提供了LumexAvance-25，這是一種結(jié)合粉末床熔化技術(shù)與數(shù)控銑床的混合系統(tǒng)。目前，全球還有許多其他公司提供粉末床熔化技術(shù)，包括日本的Aspect及一些國內(nèi)公司如北京隆源、陜西恒通等。Blueprinter是一家丹麥公司，它提供一種獨(dú)特的名叫選擇性熱燒結(jié)的粉末床熔化技術(shù)，其聚合粉末的能量來源不是激光，而是熱打印頭。目前，粉末床熔化設(shè)備生產(chǎn)的零部件越來越多地被用于最終產(chǎn)品，因此，為了確保技術(shù)質(zhì)量和可重復(fù)性，許多制造商提供的設(shè)備都已經(jīng)開始配臵技術(shù)控制功能。（7）直接能量沉積（Directedenergydeposition）在直接能量沉積技術(shù)中，由打印頭吹出粉末材料，粉末一旦遇到熱能焦點(diǎn)就會(huì)立即熔化并逐漸融合形成金屬部件。一般情況下，直接能量沉積的能量來源于激光，且所使用的原材料為金屬粉末。直接能量沉積系統(tǒng)具有獨(dú)特的功能，它可以同時(shí)沉積一種以上的材料，能夠升級(jí)零部件的功能。同時(shí)，多數(shù)直接能量沉積系統(tǒng)使用4軸或5軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，又或是機(jī)械臂來安裝打印頭，因此其建造過程不再限于平行面上的連續(xù)水平層。這一特點(diǎn)使得該技術(shù)能夠在現(xiàn)存零部件中添加材料，比如修復(fù)磨損的零件或工具。由于金屬材料加工、多種材料選擇、多軸運(yùn)動(dòng)以及技術(shù)控制都導(dǎo)致了直接能量沉積系統(tǒng)價(jià)格昂貴，其售價(jià)為35-150萬美元。該技術(shù)的主要發(fā)展如下：Optomec激光工程化凈成形（LENS）是一種直接能量沉積技術(shù)，該技術(shù)將金屬粉末吹入高功率激光束產(chǎn)生的熔融金屬池中。POMGroup過去生產(chǎn)的是直接金屬沉積（DMD）系統(tǒng)，但是該公司在2023年被AM3D收購，目前只出售零部件。DMD是使用二氧化碳激光器和一個(gè)同心粉末噴嘴來熔化引入熔化池粉末的一項(xiàng)直接能量沉積技術(shù)。Accufusion提供的是一種被稱為激光整合（LC）的直接能量沉積技術(shù)，但它幾乎沒有獲得商業(yè)上的成功。目前，加拿大國家研究委員會(huì)（NationalResearchCouncilofCanada）仍然在研究開發(fā)LC技術(shù)。HoneywellAerospace提供了一種名叫離子融合成型的生產(chǎn)金屬部件的非激光方法。該技術(shù)采用等離子焊槍來熔化電線或粉末原料，且使得金屬在熱氬氣離子作用下被驅(qū)使到工件上。為了生產(chǎn)金屬零部件，等離子流還生成了一個(gè)熔融材料池。SciakyInc.提供的是一種稱作直接制造（DM）的直接能量沉積技術(shù)。直接制造的能量源是電子束，它的材料引入則由送絲（wirefeed）代替粉末沉積頭。直接制造電子束焊接系統(tǒng)運(yùn)行速度快，但是由它生產(chǎn)出的零部件的表面非常粗糙，生成后仍然需要廣泛的精加工。

2023年胰島素行業(yè)分析報(bào)告目錄TOC\o"1-4"\h\z\u一、胰島素是人體血糖控制的關(guān)鍵 PAGEREFToc368763251\h41、胰島素是人體內(nèi)唯一能夠降低血糖的激素 PAGEREFToc368763252\h42、胰島素分泌異常會(huì)導(dǎo)致糖尿病 PAGEREFToc368763253\h53、我國糖尿病發(fā)病率快速提升 PAGEREFToc368763254\h54、胰島素產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到第三代 PAGEREFToc368763255\h75、不同胰島素生產(chǎn)工藝差別較大 PAGEREFToc368763256\h8二、醫(yī)生在處方胰島素的時(shí)候考慮的問題 PAGEREFToc368763257\h91、隨著病程的推進(jìn)，胰島素使用量逐步加大 PAGEREFToc368763258\h92、胰島素的注射模擬體內(nèi)分泌過程 PAGEREFToc368763259\h103、胰島素一般采用筆式注射，注射部位有講究 PAGEREFToc368763260\h13三、市場容量能夠支撐胰島素的快速增長 PAGEREFToc368763261\h141、使用胰島素的患者群體龐大 PAGEREFToc368763262\h152、胰島素的使用費(fèi)用 PAGEREFToc368763263\h163、胰島素國內(nèi)市場容量超過200億 PAGEREFToc368763264\h17四、基層需求推動(dòng)二代胰島素放量 PAGEREFToc368763265\h181、二、三代胰島素聚焦市場不同 PAGEREFToc368763266\h182、二代胰島素在定價(jià)和醫(yī)保報(bào)銷方面具備優(yōu)勢 PAGEREFToc368763267\h193、價(jià)格合理使得國產(chǎn)二代胰島素進(jìn)入多省基藥增補(bǔ)目錄 PAGEREFToc368763268\h204、基層放量，提前布局是關(guān)鍵 PAGEREFToc368763269\h21一、胰島素是人體血糖控制的關(guān)鍵1、胰島素是人體內(nèi)唯一能夠降低血糖的激素血糖是人體血液中所含的葡萄糖，人體細(xì)胞從血液中攝取糖分用以提供能量，血糖是人體最為直接的能量供應(yīng)物質(zhì)。血糖的含量過高和過低都會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利影響，過高的血糖含量會(huì)引起心血管疾病以及視網(wǎng)膜等組織的病變，而過低的血糖含量則會(huì)使人體能量供應(yīng)不足，產(chǎn)生暈厥等癥狀。胰島是人體內(nèi)調(diào)節(jié)血糖濃度的關(guān)鍵臟器，其分泌胰高血糖素用于提升血糖濃度，分泌胰島素用于降低血糖濃度，兩者相互制約達(dá)到體內(nèi)血糖濃度的平衡。糖尿病患者就是胰島素的分泌出現(xiàn)異常，使得體內(nèi)血糖濃度過高。2、胰島素分泌異常會(huì)導(dǎo)致糖尿病糖尿病是由于胰腺分泌功能缺陷或胰島素作用缺陷引起的，以血糖升高為特征的代謝性疾病。糖尿病主要分為I型和II型兩種，I型糖尿病主要是自身胰島細(xì)胞受損引起，占比較小約為5%；II型糖尿病主要是由于胰島素分泌不足引起，與生活習(xí)慣聯(lián)系緊密，占比較高，在90%以上。3、我國糖尿病發(fā)病率快速提升我國居民生活水平提升較快，但保健意識(shí)未相應(yīng)跟上，這直接導(dǎo)致我國糖尿病發(fā)病率急劇提升。目前我國已經(jīng)超越印度成為全球糖尿病患者數(shù)量最多的國家，糖尿病患者人群已達(dá)9,000萬。巨大的患者人群也為糖尿病治療產(chǎn)品提供了廣闊的市場空間。我國糖尿病發(fā)病率隨著年齡的增長而迅速提升，國內(nèi)人口結(jié)構(gòu)的老齡化也將推升糖尿病發(fā)病率。從糖尿病發(fā)病的絕對(duì)人口數(shù)量來看，目前我國城市人口發(fā)病數(shù)量較農(nóng)村略多；但是從潛在人口來看，農(nóng)村患前驅(qū)糖尿?。ㄆ咸烟谴x異常）的人口遠(yuǎn)多過城市，農(nóng)村的糖尿病治療市場蘊(yùn)含著巨大的增長潛力。4、胰島素產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到第三代胰島素最初是從豬和牛等動(dòng)物臟器中獲取，但是動(dòng)物源性胰島素注射到人體內(nèi)之后會(huì)引起較強(qiáng)的排異反應(yīng)，效果較差，這是第一代胰島素。隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展，到20世紀(jì)80年代，丹麥諾和諾德公司率先體外合成人胰島素，由于與人自身胰島素結(jié)構(gòu)類似，人工合成胰島素逐步替代動(dòng)物源性胰島素，這是第二代胰島素。到2023年的時(shí)候，人們發(fā)現(xiàn)通過改變體外合成胰島素的結(jié)構(gòu)，能夠控制其在體內(nèi)發(fā)揮效果的時(shí)間，效果能夠得到更好的控制，胰島素衍生物應(yīng)運(yùn)而生，這是第三代胰島素。那么在國內(nèi)這三代胰島素的使用情況如何？第一代動(dòng)物源性的胰島素由于療效問題在國際上基本已經(jīng)被淘汰，在國內(nèi)僅在農(nóng)村地區(qū)使用；第二代胰島素由于療效穩(wěn)定，價(jià)格相對(duì)便宜，性價(jià)比較高，是目前國內(nèi)使用的主力品種；第三代胰島素目前正在國內(nèi)推廣，但由于價(jià)格相對(duì)較高，目前主要在一線城市使用。5、不同胰島素生產(chǎn)工藝差別較大第一代胰島素來自于動(dòng)物，主要從屠宰場豬和牛胰腺中獲取。從第二代胰島素開始，人們首次通過基因工程在微生物中體外合成胰島素，目前主要以大腸桿菌和酵母兩種菌類為載體合成，通化東寶和禮來通過大腸桿菌培養(yǎng)體系合成，諾和諾德通過酵母合成。第三代胰島素同樣以微生物為載體合成，在第二代胰島素的基礎(chǔ)上做了一些基因修飾，即基因片段與人體內(nèi)合成胰島素的基因片段不完全一致，具備不同的功效，所以也叫胰島素類似物。二、醫(yī)生在處方胰島素的時(shí)候考慮的問題1、隨著病程的推進(jìn)，胰島素使用量逐步加大對(duì)于胰島素依賴型的I型糖尿病患者，只能通過終生胰島素的注射來治療。對(duì)于占患者大多數(shù)的非胰島素依賴型的II型糖尿病患者，在初次診療的時(shí)候一般會(huì)選用口服降糖藥來進(jìn)行治療，在治療后期機(jī)體對(duì)于口服降糖藥不敏感的時(shí)候才轉(zhuǎn)為胰島素治療。我們首先來了解一下幾類口服降糖藥的機(jī)理，目前口服降糖藥主要分為三大類，分別是：促胰島素分泌藥、胰島素增敏藥、a-葡萄糖苷酶抑制劑，它們分別從增加胰島素分泌，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)胰島素敏感性、降低營養(yǎng)物質(zhì)吸收等方面來降低血糖。機(jī)體對(duì)于口服降糖藥有一個(gè)耐受的過程，胰島β細(xì)胞在藥品刺激下超負(fù)荷運(yùn)分泌胰島素，時(shí)間長了之后可能會(huì)逐步喪失功能，一旦體內(nèi)無法分泌正常所需胰島素，就需要外源注射胰島素來補(bǔ)充，這個(gè)時(shí)候就需要口服降糖藥和胰島素的聯(lián)合治療，如果控制效果仍不夠理想，需要逐步加大胰島素的使用量，直至完全使用胰島素。隨著病程的推移，大部分糖尿病人在病程的中后期都會(huì)開始使用胰島素，從下圖中我們可以看到國內(nèi)使用胰島素病人的比例處于提升的過程之中。2、胰島素的注射模擬體內(nèi)分泌過程胰島素的使用需要模擬體內(nèi)分泌的過程，因此臨床胰島素的分為基礎(chǔ)胰島素和短效胰島素?；A(chǔ)胰島素主要用于保持體內(nèi)胰島素含量穩(wěn)定，而短效胰島素主要用于進(jìn)餐后血糖濃度快速升高的時(shí)候，迅速降低血糖。從下圖我們可以很清晰看到，體內(nèi)胰島素的分泌與進(jìn)餐時(shí)間幾乎同步，因此注射胰島素的時(shí)候也應(yīng)模擬體內(nèi)分泌的過程，在進(jìn)餐時(shí)注射起效快短效胰島素，而用長效胰島素維持基礎(chǔ)濃度，理論上凌晨3-4點(diǎn)應(yīng)該是體內(nèi)胰島素含量最低的時(shí)候。根據(jù)上圖我們大概可以將外源注射的胰島素分為兩類，一類是在餐后快速控制血糖的短效胰島素，一類是用于維系體內(nèi)胰島素濃度的長效胰島素。對(duì)于短效胰島素，要求是注射后能夠迅速吸收，使血液中胰島素的濃度在短期類達(dá)到波峰，用于降低餐后體內(nèi)迅速上升的血糖，而在血糖波峰過后，又能夠快速代謝掉，避免出現(xiàn)低血糖風(fēng)險(xiǎn)；而對(duì)于長效胰島素，要求是注射后能夠在體內(nèi)穩(wěn)定的釋放，不出現(xiàn)明顯的波峰與波谷。那么胰島素類藥品為什么會(huì)有長效和短效之分呢？我們需要了解一下胰島素在體內(nèi)吸收的過程。體外合成的重組人胰島素在溶液中會(huì)以六聚體的形式存在，在體內(nèi)逐步分解為單體后發(fā)揮作用。超短效胰島素就是通過改變胰島素部分結(jié)構(gòu)，但保留有效部位，這樣生產(chǎn)的胰島素類似物會(huì)以二聚體的形式存在，進(jìn)入體內(nèi)后迅速分解為單體發(fā)揮作用，較短效的六聚體更快。后面科研人員又發(fā)現(xiàn)胰島素與大分子的魚精蛋白結(jié)合能夠大大延緩體內(nèi)釋放速度，由此便形成了長效的魚精蛋白鋅胰島素，這是在二代胰島素的基礎(chǔ)上添加大分子蛋白形成聚合物從而達(dá)到緩釋的目的。在三代胰島素類似物中，科研人員通過改變胰島素結(jié)構(gòu)使得其釋方速度變慢，形成了長效產(chǎn)品，詳細(xì)原理請(qǐng)見下面表格。3、胰島素一般采用筆式注射，注射部位有講究目前胰島素的注射分為胰島素注射筆和胰島素注射器兩種，胰島素注射器相對(duì)便宜一些，但攜帶不太方便，并且每次注射前需要抽取胰島素，會(huì)造成一定不便，所以逐步被淘汰。各廠家生產(chǎn)的胰島素注射筆基本區(qū)別不大，胰島素注射筆上標(biāo)有劑量刻度，每次使用能夠較為精準(zhǔn)的定量，其使用的注射筆用針頭非常細(xì)小，因此能減少注射時(shí)的痛苦和患者的精神負(fù)擔(dān)。此外，胰島素注射筆使用方便，便于攜帶。由于胰島素在脂肪組織中吸收較快，而在肌肉組織中不易吸收，所以胰島素一般需要注射至皮下脂肪組織。由于腹部脂肪較多，所以一般使用短效或與中效混合的胰島素的時(shí)候優(yōu)先考慮腹部；而使用長效胰島素的時(shí)候，由于希望胰島素緩慢的釋放，合適的注射部位是脂肪組織相對(duì)較少的上臂，臀部或大腿。三、市場容量能夠支撐胰島素的快速增長接下來我們會(huì)對(duì)胰島素的市場容量做一個(gè)測算，以便使得投資者有一個(gè)定性的認(rèn)識(shí)。在測算之前我們首先得弄清楚胰島素在什么情況下使用，使用胰島素的病人群體有多大，使用胰島素的費(fèi)用有多高。1、使用胰島素的患者群體龐大目前糖尿病主要分為I型和II型，I型糖尿病人需要終生使用胰島素，約占患者數(shù)量的5%，按照9200萬的患者數(shù)量來計(jì)算，I型糖尿病患者數(shù)量大概在460萬人。II型糖尿又稱非胰島素依賴型糖尿病，病患者約占患者數(shù)量的90%，約為8,200萬人，部分II型糖尿病人需使用胰島素，具體用量要根據(jù)患者病情而定，一般會(huì)在口服胰島素逐步失效的情況下，開始加用胰島素。具體使用胰島素的II型糖尿病人比例目前還沒有精確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們?cè)谧咴L臨床醫(yī)生的過程中了解到了一些經(jīng)驗(yàn)性的數(shù)據(jù)，大多數(shù)臨床醫(yī)生認(rèn)為接診的II型糖尿病患者中約有20%需要使用胰島素進(jìn)行治療，如果按照上面我們測算的II型糖尿病患者8,200萬人，那么需要使用胰島素進(jìn)行治療的II型糖尿病患者數(shù)量約為1,600萬人。合并以后，我們認(rèn)為國內(nèi)需要使用胰島素糖尿病患者的數(shù)量約為2,000萬。2、胰島素的使用費(fèi)用前面我們已經(jīng)談到目前市場上胰島素分為三代，每一代之間的價(jià)格差別比較大，并且國產(chǎn)胰島素與進(jìn)口胰島素之間也有價(jià)格差別。我們選取最具代表性的兩家企業(yè)來進(jìn)行價(jià)格的比較，國產(chǎn)選取通化東寶（二代胰島素為主），進(jìn)口選取諾和諾德（占據(jù)國內(nèi)胰島素市場70%以上的市場份額）。通過以上表格我們對(duì)不同類型胰島素的價(jià)格有了一個(gè)大致的了解，那么一個(gè)糖尿病人一天應(yīng)該使用多少胰島素呢？在臨床上醫(yī)生對(duì)糖尿病人胰島素用量的方法比較復(fù)雜，個(gè)體差別較大，為了便于計(jì)算，我們采用簡易的計(jì)算方式——按病人體重來測算。對(duì)于病情較輕的糖尿病人胰島素的使用量為0.4-0.5IU/kg，對(duì)于病情較重的糖尿病人胰島素的使用量為0.5-0.8IU/kg，我們擇中選取0.6IU/kg，假設(shè)糖尿病人的平均體重為65kg（男性，女性患者體重平均數(shù)值），一個(gè)糖尿病人每天