报告发布方：中金企信国际咨询《2024-2030年3D打印市场竞争力分析及投资战略预测研发报告-中金企信发布》

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1、3D打印概述

（1）3D打印定义：根据国标《增材制造术语》（GB/T35351-2017），增材制造（AdditiveManufacturing；AM）是指以三维模型数据为基础，通过材料堆积的方式制造零件或实物的工艺。三维打印（3Dprinting）是指利用打印头、喷嘴或其他打印技术，通过材料堆积的方式来制造零件或实物的工艺，此术语通常作为增材制造的同义词，又称“3D打印”。不同于传统制造业通过切削等机械加工方式对材料去除从而成形的“减”材制造，3D打印通过对材料自下而上逐层叠加的方式，将三维实体变为若干个二维平面，大幅降低了制造的复杂度。

（2）增材制造技术工艺：增材制造技术包含多种工艺类型，国标《增材制造术语》（GB∕T35351-2017）根据增材制造技术的成形原理，将增材制造工艺分成七种基本类别，具体分类情况如下：粉末床熔融（PowderBedFusion）、定向能量沉积（DirectedEnergyDeposition）、立体光固化（VATPhotopolymerization）、粘结剂喷射（BinderJetting）、材料挤出（MaterialExtrusion）、材料喷射（MaterialJetting）和薄材叠层(SheetLamination）。

增材制造技术发展至今，其各主要工艺及技术因具备不同的特点，在不同的产业应用中具备独特的技术价值和发展空间，在航空航天、汽车、医疗、消费及电子产品等领域取得了长足的发展，形成了多种技术路线共存的局面。

随着科技和增材制造行业的发展，增材制造技术的应用场景由早期的零件原型的快速制备，拓展到能够直接制造终端零件应用至使用场景当中，实现由“快速原型”向“快速制造”的转变。增材制造的终端零件性能高度依赖于其制备的设备类型和工艺参数，粉末床熔融工艺因其特定的加工方式而使得零件具备良好的力学性能和尺寸精度，成为工业应用领域中主流的增材制造技术。其中，以激光作为能量源的选区激光熔融（SLM）和选区激光烧结（SLS）工艺因稳定性和技术成熟度较高，在直接制造终端零件的应用场景中具备较突出的价值和优势。

1）选区激光熔融（SLM）：选区激光熔融（SLM）技术使用金属粉末，可选择金属材料范围广泛，包括钛合金、铝合金、高温合金、铜合金、钴铬合金、不锈钢、高强钢、模具钢、难熔金属等，所成型零件表面质量好，内部金相组织致密度高，具有快速凝固的组织特征，具备强韧的机械性能，性能超过铸件接近锻件水平，甚至部分性能可超过锻件水平，能够实现较高的打印精度和极端复杂结构的制造，能够很好地满足终端功能件使用要求。

同时该成形技术可实现复杂产品的敏捷制造，加大程度缩短产品研发制造周期，材料利用率高，设计自由度更高，可实现集成化设计、拓扑优化设计、点阵设计等先进设计手段，综上特点使该技术成为近年来工业级金属增材制造领域的主流技术之一，广泛应用于航空航天、模具、汽车、医疗、科研教育等领域。

2）选区激光烧结（SLS）：选区激光烧结（SLS）技术的优势在于在成形过程中，无需考虑支撑系统，成形结构复杂程度高，能够直接成形高性能的尼龙、TPU等高性能工程塑料，甚至是特殊属性的特种塑料，材料利用率高，成品用途广泛。成型零件具有较好的机械性能、耐热性能等，能够根据工程应用需求直接使用于终端产品。制造效率高，小批量快速制造优势显著。

随着技术的不断发展，选区激光烧结（SLS）技术的成形效率和成形尺寸持续提升，成本稳步下降，特别是Flight等突破性技术的问世，使得选区激光烧结（SLS）技术规模化的生产应用场景得以不断延伸和拓展。

总体而言，选区激光熔融（SLM）与选区激光烧结（SLS）工艺，技术成熟度高，具有取材范围广、制备产品力学及机械性能优良、成形精度高、材料利用率高、可成形结构复杂程度高等显著优势，与工业领域终端产品直接制造及批量产业化生产的需求契合度高，是工业领域主流的增材制造技术之一。

（3）3D打印技术与传统精密加工技术的关系：增材制造技术和传统精密加工技术均是制造业的重要组成部分，目前增材制造加工与传统精密加工相比还存在加工精度、表面粗糙度和可加工材料等方面的差距，但增材制造其全新的技术原理和特点，在多种应用场景具备使用优势：

1）可快速加工成形结构复杂的零件。3D打印的原理是将三维工件切片以获得二维的轮廓信息，通过叠层的方式实现产品成形。这种加工方式基本不受零件形状的限制，特别在制造内部结构复杂的、传统加工无法完成一体制造的产品方面，具备突出优势。3D打印能够贴合“设计引导制造”的创意驱动，生产出符合特定消费者需求的产品，从而实现“自由制造”。

2）缩短产品研发周期。3D打印无需传统工具夹具和多重处理，可在单个设备上快速制造出所需零件，加速产品研发迭代。

3）材料利用率高。传统加工切割的过程会产生大量废料，存在不完整的余料价值折损，材料利用率低，3D打印根据二维轮廓信息逐层添加材料，按需耗材，材料利用率显著高于传统加工模式，是一种新型环保的绿色制造方式。

4）制造模式优化。3D打印技术免去了提前制造模具、雇佣众多生产人员，使用庞大机床和复杂的锻造工艺等步骤，便可直接从计算机图形数据中生成复杂结构的产品，具有“去模具、减废料、降库存”的特点。在生产上能够优化结构、节省材料和能源，大幅提高生产效率，降低生产成本，助力实现无人化工厂。

目前，3D打印在工业制造领域取得了长足的进展，在航空航天、汽车、医疗等领域都有丰富的应用场景，但在大批量制造方面，传统精密加工技术相比3D打印在效率和成本上更具优势。3D打印与传统加工方式将长期并存，共同为制造行业提供精细化、自动化、高效化的加工方案。

2、行业上下游关系

3D打印行业上游为原材料及零件，包括3D打印原材料、核心硬件和软件等，中游为设备制造和打印服务，下游则包括航空航天、汽车、医疗、消费及电子产品等应用领域。

（1）行业上游

1）3D打印原材料：3D打印原材料是影响3D打印产品质量的重要因素之一，是3D打印技术发展的物质基础。3D打印原材料目前主要可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及生物材料等几类。

其中，粉末床熔融工艺相关的3D打印原材料包括金属粉末材料和高分子粉末材料等，基本情况如下：

①金属粉末材料：金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低，目前应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、高温合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等。目前国内的金属3D打印材料已基本满足国产设备及国内下游增材制造需要，设备生产厂商一般与第三方材料厂商合作研究开发各类金属材料熔融工艺，少量3D打印服务的厂商会同时自主生产金属3D打印材料。

②高分子粉末材料：SLS工艺技术目前使用最广泛的原材料为PA粉末类材料。近年来，行业内出现多种新型高分子增材制造粉末材料，各类材料在成形质量和稳定性等方面的表现各有差异。

2）核心硬件：增材制造所使用的核心硬件包括振镜和激光器等。目前，该等核心硬件多数采购自美国、德国等，存在依赖进口的情况，但随着国产振镜和激光器的研制成功及性能提升，目前已实现部分进口替代。

3）软件：3D打印相关软件包括3D打印设备工业软件系统以及应用软件。应用软件可由产业链上中下游主体及专业软件供应商基于技术应用需求开发提供，如辅助设计软件、工程处理软件、仿真模拟软件、智能处理软件等。设备工业软件系统是指控制3D打印设备制造运行全环节的整体控制系统，是整个3D打印设备的核心中枢。

目前，行业内大部分3D打印设备制造企业的3D打印设备工业软件系统系向第三方采购，软件性能提升依赖并受制于软件服务商，限制了设备性能和材料性能的应用，难以快速响应客户软件方面的需求。因此，拥有完全自主知识产权3D打印设备工业软件系统将有助于设备制造企业提升行业竞争力。

（2）行业中游：增材制造行业中游包括3D打印设备及设备技术服务。其中3D打印设备是中游、也是整个产业链的核心主体。参与主体包括增材制造设备制造商、增材制造服务提供商、各类代理商等。增材制造设备制造商研发、生产3D打印设备供下游用户使用，并根据下游用户反馈不断进行技术的创新与更新迭代，并同步向上游传递创新与市场需求，不断推动着整个产业链的水平提升。增材制造服务提供商主要通过3D打印设备为客户提供打印服务及其他各类衍生技术服务。

（3）行业下游：增材制造目前已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域，并逐渐被尝试应用于更多的领域中。根据中金企信报告显示，2021年增材制造主要应用于航空航天、汽车、消费及电子产品、医疗/牙科、学术科研等领域，占比情况如下：

数据整理：中金企信国际咨询

3、行业发展现状

（1）全球3D打印行业发展现状

①全球增材制造产值情况：3D打印起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。其中选区激光烧结技术（SLS）由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard教授提出，于1986年申请美国专利（US4863538A），并授权给DTM公司推出全球第一台商品化的SLS设备；德国弗劳恩霍夫激光技术研究所提出了选区激光熔化技术（SLM），并于1996年申请了德国专利（DE19649865C1），后由德国EOS公司商业化。随后的三十年里，增材制造技术不断创新，应用领域持续拓展，产业规模不断扩大。

根据中金企信统计数据显示，2020年受疫情影响，全球增材制造产值127.58亿美元（其中产品收入53.03亿美元，3D打印服务市场规模74.54亿美元），同比2019年增长7.51%，受疫情影响增速有所放缓。2021年全球增材制造产值（包括产品和服务）152.44亿美元，同比2020年增长19.50%，其中增材制造相关产品（包括增材制造设备销售及升级、增材制造原材料、专用软件、激光器等）产值为62.29亿美元，同比增长17.50%，其中设备销售收入31.74亿美元；增材制造相关服务（包括增材制造零部件打印、增材制造设备维护、技术服务及人员培训、增材制造相关咨询服务等）产值为90.15亿美元，同比增长20.90%。

经过30多年发展，增材制造产业正从起步期迈入成长期，整体来看近年来呈现快速增长趋势。根据中金企信预测，到2025年增材制造收入规模较2020年将增长2倍，达到298亿美元，到2030年将增长5.6倍，达到853亿美元。

近年来，随着增材制造技术的发展，应用领域越来越广，增材制造行业进入快速成长期。新产品的研发制造驱动着市场增长，越来越多领域正转变成增材制造生产，如航空航天、医疗器械、以及消费（如眼镜、鞋）等领域。随着这些领域使用增材制造比例的增加，将推动增材制造市场走上新的台阶，航空航天、医疗健康、消费品、汽车等行业将是增材制造未来增长的主要领域，将给增材制造市场提供巨大的发展空间。根据中金企信报告显示，从2015年到2025年，全球汽车行业、垂直医疗设备的3D打印收入将分别以34%和23%的复合增速增长，假设2020到2029年全球汽车行业、垂直医疗设备的3D打印收入仍保持同样的增长速度，则预计未来十年全球汽车行业、垂直医疗设备的3D打印市场价值将分别到达991.75亿美元和480.22亿美元，年均99.18亿美元和48.02亿美元。

②全球工业级增材制造设备情况：根据中金企信统计数据显示，全球工业级增材制造设备销量（指面向工业且销售售价在5,000美元或更高的机器）从2012年的6千余台增长至2021年的2.6万余台，年复合增长率14.45%。工业级增材制造可广泛运用于传统产业转型升级和战略性新兴产业发展，随着增材制造技术的逐渐成熟和成本的不断降低，市场需求和发展潜力巨大。

③全球金属增材制造设备情况：根据中金企信统计数据显示，全球金属增材制造设备的销售量从2012年的200余台增长至2021年的2,300余台，十年来增长1,086.63%，年复合增长率31.63%。整体来看，得益于金属增材制造技术的成熟和金属增材制造设备的普及，近年来全球工业级金属增材制造设备销量稳步增长。

（2）中国3D打印行业发展现状：中国增材制造行业相对欧美国家起步较晚，在经历了初期产业链分离、原材料不成熟、技术标准不统一与不完善及成本昂贵等问题后，当前中国增材制造已日趋成熟，市场呈现快速增长趋势。经过多年的发展，我国增材制造技术与世界先进水平已基本同步，在高性能复杂大型金属承力构件增材制造等部分技术领域已达到国际先进水平，成功研制出光固化、选区激光烧结、选区激光熔融、激光近净成形、熔融沉积成形、电子束熔化成形等工艺设备。

根据中金企信统计数据显示，截至2021年末中国工业增材制造设备安装量市场占比10.60%，为全球仅次于美国的第二大市场。

我国高度重视增材制造产业发展，近年来，中国3D打印市场应用程度不断深化，在各行业均得到了越来越广泛的应用。2017-2020年，中国3D打印产业规模呈逐年增长趋势，2020年中国3D打印产业规模为208亿元，同比增长32.06%。根据中金企信预测，到2025年我国3D打印市场规模将超过630亿元，2021-2025年复合年均增速20%以上。

随着关键技术的不断突破及设备、工艺水平的显著提升，我国增材制造在航空航天、汽车、医疗等下游领域的应用水平和规模都在快速提升，为增材制造的发展提供了巨大空间。以航空航天领域为例，根据中金企信分析，2014年至2019年中国航空制造业（包括飞机制造、飞机零部件制造、维修服务等）年均复合增速为9.8%，2019年中国航空制造业市场价值约698亿美元（约合4,886亿元人民币），预测未来十年（2020年~2029年）中国航空制造业的价值年均复合增速为10%，则未来十年中国航空制造业市场价值约9.05万亿元，年均9,054.33亿元，假设未来十年增材制造在航空制造业占据的份额提升至1%，据此可计算出未来十年中国航空制造业为3D打印带来的市场价值约905.43亿元，年均约90.54亿元。

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