原文信息：

Caroline Freund, Alen Mulabdic, & Michele Ruta.(2022). Is 3D printing a threat to global trade? The trade effects you didn't hear about. Journal of International Economics, Volume 138,2022,103646,ISSN 0022-1996.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jinteco.2022.103646.

来源：百度

01

研究背景

随着3D打印技术的兴起，其是否会扰乱世界贸易成为人们关注的焦点。随着这项新技术的出现，人们预测，商品生产将向本地化印刷转移，全球供应链将缩短，国际贸易将显著减少。然而，早期的证据表明，生产工艺的改进常常降低生产成本或提升产品质量，进而推动国际贸易的发展。工业革命为最佳例证，技术和管理方式的转变带来了巨大的生产力提升、产量增长以及贸易扩张。尽管3D打印技术允许产品定制，但在大规模生产简单物品方面，并未超越传统制造技术的竞争力。即使对于最高效的专业产品，采用3D打印技术生产也未导致分散化生产，虽然生产过程发生了改变，但供应链依然保持完整，国际贸易得以增加。因此，3D打印技术对世界贸易的影响仍然是一个需要实证研究的问题。

3D打印作为一项创新技术广泛应用于各类商品的制造，涵盖了跑鞋、牙齿、假肢等多个领域。然而，其中最为普遍的应用是在助听器领域。世界上几乎100%的助听器都采用了3D打印技术进行生产（Banker，2013；Wohlers Associates，2015）。3D打印技术在2005年前后的短时间内对助听器行业产生了巨大影响，从而使得助听器成为评估该技术对贸易影响的独特自然实验对象。本文以助听器为例，旨在研究3D打印技术对国际贸易的影响，并研究随着生产技术转变，贸易模式的变化情况。除助听器外，作者还研究了3D打印技术对其他产品国际贸易的影响。

本文为有关新技术如何影响国际贸易的文献做出了贡献。尽管此前已有专业媒体对该主题进行了讨论，但据作者所知，这是第一篇研究3D打印技术对贸易影响的实证论文。

数据

02

（一）助听器行业及其采用3D打印的时间

首先，作者对助听器行业的市场结构进行了分析。根据表1的数据，助听器行业由六家公司主导。这些公司全部采用了3D打印技术，并且仍然在行业中扮演着重要的角色（Sandstr?m，2016）。随着新技术的引入，该行业变得更加稳固。在2005年至2012年期间，这六家公司的市场份额从92%增加到98%。其中，Phonak公司（于2007年开始使用3D打印技术）的市场份额从17%增加到24%；Oticon公司（于2003年开始使用3D打印技术）的市场份额从18%增加到24%。相比之下，Siemens公司的市场份额从23%下降到17%，而Starkey公司（是最晚采用3D打印技术的公司）的市场份额从11%下降到9%。

其次，作者通过审查每家公司的财务报表和公开信息，总结出它们在全球各地的生产设施位置表。

最后，为了确定每家公司采用3D打印技术的确切时间，作者利用谷歌专利来查找公司与3D打印相关的专利申请信息，并通过Factiva来寻找助听器制造商与3D打印相关的公共文件和新闻稿。将生产工厂的存在信息与公司采用3D打印的时间相结合，表3展示了每家企业最早采用3D打印技术生产助听器的时间点。

（二）初步的数据描绘证据

在正式做双重差分回归模型之前，作者通过图形的方式初步展示了3D打印技术对国际贸易的影响。如图2所示，商品代码为HS902140的助听器产品的贸易（物品总价值或物品总贸易量）增长速度大幅超过了Chapter90（光学、摄影、电影摄影、测量、检查、医疗或外科仪器和器械；零件和配件）中其他商品的平均贸易量和贸易金额。从图中可以明显观察到，在2005年左右，随着3D打印技术的采用，该产品的贸易增长速度急剧上升，并在2007年左右达到顶峰，这也正是主要生产商采用该新技术的时期。随后，这一增长速度大致保持不变，形成了一系列趋势。

03

理论研究

就国际贸易的影响而言，如果各国开始将进口商品转向国内的3D打印产品，那么3D打印技术将减少贸易量。当各国的相对生产成本几乎相同，国内生产将具有经济意义。此外，如果新技术能够降低并改变实际生产成本，它将支持贸易，但同时也会破坏贸易模式。在标准的Heckscher-Ohlin框架中，引入3D打印技术可能会降低生产的劳动强度，导致出口转向资本更丰富的国家。规模回报也可能发挥一定作用，如果规模回报很重要，那么先发优势可能会存在。以助听器为例，企业集中度的增加和出口商集中度的降低表明企业层面的规模经济很重要（也许是因为知识产权阻止技术扩散）。

如果技术不能轻易在企业和国家之间传播，那么贸易也更有可能扩大，这可能是由于产品的复杂性或知识产权的原因，小型和轻型产品的贸易成本不太可能大幅上升。总之，贸易理论表明3D打印可能会增加早期采用该技术国家的出口。对于更复杂、重量更小的商品，这种影响预计会更显著。

实证策略

04

（一）3D打印对助听器国际贸易的影响

本文首先使用双重差分法以及合成控制法研究了3D打印对助听器国际贸易的影响。

（1）双重差分法

作者通过将助听器出口与其他产品出口进行比较来确定3D打印对贸易的动态影响。通过考虑不同生产商采用新技术的时间差异，确定了3D打印对贸易的影响。基本假设是，在没有3D打印技术的情况下，考虑到贸易的其他决定因素，助听器的贸易量与其他产品的贸易量应该是随时间呈现平行发展的趋势。而采用3D打印技术之后处理组助听器出口的差异都可归因于3D打印。

为了正式研究3D打印与贸易之间的关系，作者使用了类似于Fajgelbaum等人（2020）的事件研究框架，并估计了以下方程：

其中，Xiktp是指国家i在第t年HS 6位编码产品（属于P类）k出口量的自然对数。如果国家i在第t年采用3D打印技术，则事件指标变量取值为1，即I（eventit=j）=1，而如果国家i生产的产品k是助听器，则变量Hik取值为1。γik、δik、wik分别是国家产品、国家年份以及产品年份的固定效应。

方程（1）的结果如下图所示。图4显示了不同事件年份的交互项系数。本文发现，在采用3D打印技术的几年后，无论采用何组对照组，助听器的贸易与其他产品的贸易存在显著差异。并且在随后的几年中，这些系数仍然是正且显著的。这一结果表明，随着时间的推移，3D打印技术可以降低成本并提高产品质量，从而增加销售额。在以高科技产品、Chapter90中规定的产品或9021子目录下的产品作为对照组时，结果都具有稳健性。

最后，在面板F中，作者对方程（1）进行了基准回归的修正。通过比较采用3D打印技术的国家与未采用该技术的国家之间助听器出口情况，同时控制国家固定效应以及时间固定效应，结果依然稳健。

在最初的基准回归中，本文将助听器的贸易与Chapter90中规定的产品进行比较。这些产品在研发和技术强度上具有相似性，可能会受到与助听器类似的需求和供应冲击的影响。根据该规范中的系数，作者发现使用3D打印技术后，助听器的平均出口值相对于之前增加了约80%。

总之，双重差分法为3D打印技术对贸易的积极影响提供了初步证据。研究结果表明，该技术使生产商能够提高其出口竞争力。尽管本文的识别策略利用了不同国家在不同时间采用新技术的差异，但人们可能仍然对未观察到的因素是否会影响计量经济结果产生兴趣。因此，在下一节中，本文通过合成控制方法来处理数据中可能存在的前期趋势。

（2）合成控制法

根据Cavallo等（2013）提供的方法，本文将处理组采用3D技术后的显著性水平（p值）定义为

图5显示了11个连续出口助听器的生产商的平均效应。助听器与合成控制组之间的差异可直接与图4中报告的系数进行比较，因为两者都反映了对出口量进行对数转换的处理效应。首先，作者发现在采用3D打印技术五年后，助听器的出口量增加了一倍，其影响程度与使用双重差分法估计的影响程度几乎相同。其次，合成控制组在采用新技术之前的阶段很好地模拟了助听器的交易情况。p值表明，在采用该技术两年后，这种影响在统计学上变得显著。因此，这种方法进一步证实了3D打印技术与助听器出口激增之间的因果关系。

（二）其他3D打印行业

其次，本文将双重差分法拓展到研究3D打印行业上。Arvis等人（2017）确定了在中短期内可进行3D打印或目前可进行3D打印的4位编码的SITC子组（完整清单见原文附录的表A3）。通过分析新技术对这些行业的贸易影响，可以研究前文讨论的结果在很大程度上是否具有普遍性，而非仅针对助听器。然而，使用此清单有两个主要限制，首先4位编码的SITC分组包括大量具有不同特征的产品。其次在可3D打印和不可3D打印产品之间没有明确的区别，这使得识别3D打印对贸易的影响变得复杂，因为本文假设每个行业以同样的方式在同一年受到3D打印技术的影响。

（1）3D可打印行业

假设3D打印技术于2007年问世，与主要助听器生产商采用该技术的年份相对应。估计以下方程：

其中Xiktp是国家i在第t年HS 6位编码产品k（属于P类产品）出口量的自然对数。I（k=3D printable）是一个指标变量，如果该产品是3D可打印的，则取值为1；如果t≥2007，则I（t≥2007）取值为1。

表4列出了回归的结果。第1列显示了在样本中假设所有国家的处理组在2007年采用新技术时，助听器出口的系数。这一结果证实了前文所讨论的3D打印技术对助听器出口的积极影响。第2列显示，这种影响也适用于进口，这表明创新使消费者受益。第3列和第4列报告了3D打印对其他3D打印产品的出口和进口的影响系数。在这两种情况下，作者发现新技术对贸易产生的积极影响。然而，第3列和第4列中的系数比第1列和第2列中报告的系数小得多。这种差异可能是因为目前只有少数可打印行业采用了3D打印技术。

（2）产品特征

接着，作者利用产品层面的特征来确定3D打印对贸易的异质性影响。这使得本文可以探究前文中3D打印对贸易的影响在多大程度上取决于助听器产品的特性。首先，本文研究产品的复杂性是否在生产的地理分散中起作用，而地理分散又决定了3D打印对贸易的影响。其次，产品的重量也可以决定是将生产放在离消费者更近的地方，还是将生产集中在一个地方。

为了正式测试3D打印对以产品复杂度或重量为条件的贸易的不同影响，作者用I（k=3D printable）和产品k产品复杂度的对数以及重量对数之间的交互项来扩充方程（1）。产品k的复杂化由PRODY指数（Hausmann等人，2007）来表示，该指数定义为：

结果如图6所示。面板A显示，随着产品复杂程度的增加，3D打印技术对出口的影响也增加。面板B显示，在使用进口数据时，这些结果依然成立。这一证据支持这样一种观点，即产品的复杂程度是决定3D打印技术如何影响国际贸易流动的重要因素。

图7显示了3D打印对产品重量进出口影响的结果。面板A显示，随着产品重量的增加，3D打印对出口的影响减弱。具体而言，较轻的产品，如眼镜等，在该技术问世后出口增长最为显著，而对较重的产品，如飞机和航天器零件等，影响变得微不足道。面板B的结果表明，随着产品重量的增加，3D打印对进口的影响也减弱。然而，另一方面存在证据表明，该技术可以用于为运输成本较高的产品生产更接近消费者的商品。

结论

05

本文使用双重差分法和合成控制法来研究3D打印技术对国际贸易的影响。研究的焦点集中在助听器上，自2005年前后以来，该产品几乎完全采用了3D打印技术进行生产。作者发现，新技术的采用导致了国际贸易的增长。对其他35种在生产中越来越广泛采用3D打印产品的分析也支持这一结论。并表明产品特性如产品重量或产品复杂程度也会影响3D打印与贸易之间的关系。总的来说，研究结果表明，从标准生产转向3D打印的直接效果是刺激贸易，类似于许多其他类型的技术进步。然而，从长远来看，如果某些行业的本地生产商（甚至消费者）更容易使用3D打印技术，那么本文发现的对贸易的正向影响可能会逆转。

Abstract

In the mid-2000s, the production of hearing aids shifted almost entirely to 3D printing. Using difference-in-differences and synthetic control methods, this paper examines the effects of this shift on trade flows. Exploiting variation in the timing of adoption of the new technology by different producers to identify the causal effects of 3D printing, the analysis finds that exports of hearing aids increased by roughly 80% following the introduction of the new technology. There is no evidence of a localization effect, as overall trade in hearing aids expanded by a similar amount. As a robustness check, the paper examines 35 products that are partially 3D printed and finds positive and significant effects on trade. These effects are stronger for more complex and lighter goods. The results counter widespread views that 3D printing will shorten supply chains and reduce trade.

转自：“香樟经济学术圈”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！