1. 3D 打印—第三次工業(yè)革命的先行者

3D 打印技術(shù)（Three Dimensional print）即三維快速成型打印技術(shù)，是一種新型增材制 造方式。區(qū)別于傳統(tǒng)的“減材制造技術(shù)”3D 打印通過數(shù)字化模型離散目標(biāo)實(shí)體模型，再 通過材料層層堆疊方法，逐漸累積出一個(gè)目標(biāo)三維實(shí)體的技術(shù)。該技術(shù)在不使用傳統(tǒng)復(fù)雜 的刀具或模具的情況下，使用熔融材料堆疊成具有復(fù)雜的傳統(tǒng)工藝難以實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，相較 于傳統(tǒng)切削加工鑄造技術(shù)，具有節(jié)約材料、耗時(shí)短、提高設(shè)計(jì)自由度等優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為“第 三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)之一。 3D 打印機(jī)是 3D 打印的核心設(shè)備，在 3D 打印過程中起到實(shí)體模型獲取、3D 打印數(shù)據(jù)資 料生成、控制 3D 打印材料堆疊等作用。具體工作流程是：①通過計(jì)算機(jī)三維建模或三維 掃描技術(shù)獲取實(shí)體模型；②使用計(jì)算機(jī)分層軟件將實(shí)體模型分層產(chǎn)生數(shù)據(jù)資料，再將數(shù)據(jù) 文件傳輸 3D 打印機(jī)；③打印機(jī)根據(jù)指令驅(qū)動(dòng)打印噴頭/激光器按照預(yù)定預(yù)設(shè)路徑進(jìn)行擠出 材料/激光燒結(jié)，形成固化平面層，如此循環(huán)往復(fù)，逐漸堆疊成目標(biāo)實(shí)體。

1.1. 3D 打印技術(shù)持續(xù)迭代+應(yīng)用持續(xù)拓展+產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)逐步延伸至批量化

1980 -1990 年為技術(shù)孵化期：光固化成型 SLA 技術(shù)，分層實(shí)體 LOM 技術(shù)、熔融沉積 成型 FDM 技術(shù)、選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)等技術(shù)的出現(xiàn)奠定了 3D 打印行業(yè)發(fā)展技術(shù)基 礎(chǔ)，后續(xù)成為 3D 打印行業(yè)主流加工工藝，代表性 3D 打印公司（3D Systems、EOS、 Stratasys）在這一階段成立。

1990-2000 年為商業(yè)化起步階段：主流技術(shù)工藝（FDM、SLS）等第一代 3D 打印設(shè) 備陸續(xù)推出，行業(yè)市場以銷售設(shè)備作為起點(diǎn)開始逐步建立。與此同時(shí)，3D 打印技術(shù) 仍持續(xù)推陳出新，LENS 激光凈成形技術(shù)和 SLM 技術(shù)均在此時(shí)期誕生。

2000-2012 年為商業(yè)化應(yīng)用逐步滲透+桌面 3D 打印機(jī)快速流行+商業(yè)模式探索創(chuàng)新 階段：1）商業(yè)化應(yīng)用逐步滲透+第一代 3D 打印設(shè)備基本進(jìn)入升級(jí)周期；2）桌面 3D 打印機(jī)流行：2005 年創(chuàng)立的開源 3D 打印機(jī)項(xiàng)目 RepRap 帶動(dòng)了桌面 3D 打印機(jī)的流 行，也誕生了優(yōu)秀的桌面級(jí) 3D 打印公司如 Makerbot 和 Ultimaker 等；3）商業(yè)模式 探索創(chuàng)新：3D 打印交易平臺(tái) Shapeways 成立。

2013-2015年行業(yè)先后進(jìn)入短期投資過熱+投入冷靜期+兼并整合期：2012 年英國《經(jīng) 濟(jì)學(xué)人》提出 3D 打印將會(huì)推動(dòng)第三次工業(yè)革命，同時(shí) 3D 打印核心技術(shù) FDM 部分原 始專利進(jìn)入失效期降低了企業(yè)進(jìn)入 3D 打印門檻，大量桌面級(jí) 3D 打印設(shè)備進(jìn)入市場， 2013 年開始的短期投資過熱后行業(yè)開始進(jìn)入投入冷靜期+兼并收購整合期。

2016 年至今為發(fā)展快車道時(shí)期：1）下游應(yīng)用不斷拓寬與深入，主要包括航空航天、 醫(yī)療、汽車、食品等行業(yè)，不斷取得新突破；2）龍頭企業(yè)兼并收購+以惠普為代表的 新進(jìn)入者入場競爭，市場日趨多元化；3）終端零部件加工應(yīng)用逐步滲透：3D 打印逐 步由原型制造走向中小規(guī)模批量化生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。

1.2. 3D 打印技術(shù)多向開花，不同材料+技術(shù)予成品差異化特性

3D 打印技術(shù)多向開花，材料+技術(shù)工藝決定產(chǎn)品性能+應(yīng)用。3D 打印經(jīng)過了 40 多年的發(fā) 展歷程，目前涵蓋多種材料+技術(shù)工藝類型，能夠適配不同行業(yè)及終端產(chǎn)品應(yīng)用需求。 3D 打印材料是 3D 打印技術(shù)重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要分為金屬和非金屬兩類。3D 打印材料 的性能在很大程度上決定了成形零件的綜合性能。3D 打印發(fā)展至今，其材料種類已然高 度豐富，從材料類別來看，3D 打印材料可以分為金屬與非金屬兩大類。一般而言，使用 金屬材料的成品強(qiáng)度高、延展性良好、制備成本高，能夠廣泛用于航空航天、模具制造、 汽車等領(lǐng)域。而非金屬材料主要包括光敏樹脂、陶瓷材料等，其中工程塑料以成本低廉的 特性廣泛應(yīng)用于消費(fèi)端產(chǎn)品，光敏樹脂材料則是以成品精度高的特性而廣泛應(yīng)用于精細(xì)零 件的生產(chǎn)。

3D 打印材料+下游應(yīng)用需求差異化背景下，多種加工技術(shù)工藝路線并存，金屬打印 SLS&SLM 和非金屬打印 FDM&SLA 為主流工藝路線。目前，國內(nèi)外 3D 打印領(lǐng)域的工藝 系統(tǒng)，其中應(yīng)用最典型與成熟的有金屬打印的 SLS 和 SLM，非金屬打印的 FDM 和 SLA。 SLS 是目前研究較多的碳化物和氮化物的 3D 打印方法，DTM 公司和 EOS 也在 SLS 工藝領(lǐng) 域投入大量研究工作。SLM 工藝的出現(xiàn)克服了 SLS 技術(shù)制造金屬零件工藝過程復(fù)雜的問題， 不僅成本較低，而且具有較強(qiáng)的生產(chǎn)靈活性，能夠更好地適配航空航天、醫(yī)療等行業(yè)苛刻 的性能要求。FDM 則憑借成本低廉的工程塑膠+無需激光器等重要零部件，是消費(fèi)級(jí) 3D 打印常用的工藝。SLA 是目前 3D 打印技術(shù)中發(fā)展和推廣最快的技術(shù)，制件精度高、表面 質(zhì)量及性能較好。

1.3. VS 傳統(tǒng)精密加工：在復(fù)雜度、靈活性、小批量制造優(yōu)勢(shì)顯著

傳統(tǒng)精密加工與增材制造技術(shù)將長期共存。二者均是制造業(yè)的重要組成部分，兩種技術(shù)各 有所長，能夠互補(bǔ)地為制造業(yè)提供精細(xì)化、自動(dòng)化、高效化的加工方案。增材制造行業(yè)整 體發(fā)展時(shí)間較短，技術(shù)成熟度仍不能和傳統(tǒng)精密加工技術(shù)相比，在可加工材料、加工精度、 表面粗糙度、加工效率、加工批量等方面仍與傳統(tǒng)精密加工技術(shù)存在差距。同時(shí)由于單臺(tái) 設(shè)備價(jià)格和耗材單價(jià)售價(jià)較高，應(yīng)用范圍不如傳統(tǒng)精密加工技術(shù)廣泛，仍處于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 的初步階段。但根據(jù)思瀚產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告，增材制造也憑借其特殊的技術(shù)原理和特點(diǎn)，有 著無可比擬的優(yōu)勢(shì)：①縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期，無需傳統(tǒng)工具夾具，可在單個(gè)設(shè)備上快速生 產(chǎn)，加速產(chǎn)品研發(fā)迭代；②能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，通過疊層制造突破傳統(tǒng)加工的形狀 局限性；③實(shí)現(xiàn)一體化、輕量化設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化零部件的結(jié)構(gòu)起到減重的效果；④減少不 完整的余料價(jià)值折損，提高材料利用率，減少用料成本；⑤基于 3D 打印快速凝固的工藝 特點(diǎn)，使得內(nèi)部組織為細(xì)小亞結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的力學(xué)性能。

2. 3D 打印技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：關(guān)注成本&速率&質(zhì)量優(yōu)化

在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，傳統(tǒng)制造業(yè)正在經(jīng)歷快速轉(zhuǎn)型，增材制造從發(fā)展初期的 原型和模具制造擴(kuò)展到終端零部件生產(chǎn)，拓寬下游應(yīng)用邊界，在復(fù)雜化、一體化、個(gè)性化 批量制造方面顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)，技術(shù)工藝、材料不斷突破與完善，行業(yè)生態(tài)日趨成熟。

2.1. 金屬 3D 打印發(fā)展勢(shì)頭略強(qiáng)于非金屬，未來均往更廣適用性發(fā)展

金屬 3D 打印憑借其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)與性能，有望成為增材制造領(lǐng)域增長最快的技術(shù)。盡管當(dāng) 前金屬耗材占比仍略低于應(yīng)用最廣的塑料，但金屬 3D 打印憑借其更高的打印效率、更佳 的產(chǎn)品性能、更緊迫的工業(yè)轉(zhuǎn)型需求而處于行業(yè)擴(kuò)張階段，SmarTech 預(yù)計(jì)到 2031 年，金 屬 3D 打印技術(shù)每年將生產(chǎn)超過 750 億美元的組件。從技術(shù)/設(shè)備端看，使用金屬材料的 3D 打印設(shè)備需求漸長，2022 年在聚合物 3D 打印設(shè)備出貨量降低的情況下仍逆勢(shì)上升，成為 設(shè)備市場增長的貢獻(xiàn)力量；對(duì)于這種新興技術(shù)而言，金屬 3D 打印仍面臨科學(xué)、技術(shù)上的 各種挑戰(zhàn)，比如金屬 3D 打印中存在不同的加工條件和復(fù)雜的熱循環(huán)、微觀結(jié)構(gòu)的特征和 缺陷或?qū)⒂绊懗善返膶傩约靶阅堋⒔饘?3D 打印設(shè)備對(duì)零件幾何形狀的限制、后期處理的 研究仍處于初級(jí)階段等。未來，為了能夠充分發(fā)揮金屬 3D 打印技術(shù)的作用，將在制造工 藝、設(shè)備、材料、優(yōu)化設(shè)計(jì)等全領(lǐng)域發(fā)力，金屬增材制造技術(shù)將往高性能、高精度、高效 率、低成本、更大的加工尺寸范圍和更廣泛的材料適用性方向發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)金屬 3D 打印 在更多條件下的應(yīng)用。

2.2. 新技術(shù)突破，平價(jià)化+高速化帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)延伸

關(guān)注點(diǎn)加工?面加工打印模式的切換帶動(dòng)的批量化生產(chǎn)應(yīng)用。3D 打印技術(shù)原理在 2000 年 以前基本奠定，但是整體行業(yè)應(yīng)用受限于成本&速率&質(zhì)量的限制沒有進(jìn)入批量生產(chǎn)環(huán)節(jié)， 多用于原型制造、模具等小批量個(gè)性化加工環(huán)節(jié)，其中重要的限制因素在于 3D 打印技術(shù) 主要采用逐體素點(diǎn)加工的方式實(shí)現(xiàn)，點(diǎn)加工的方式極大程度上限制了加工速度，使得批量 化零件生產(chǎn)應(yīng)用受限，同時(shí)點(diǎn)加工的生產(chǎn)模式使得高加工精度和高加工速度無法同時(shí)滿足。 我們認(rèn)為應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)加工模式?面加工模式的切換，如 LCD 光固化方式等，看好技 術(shù)創(chuàng)新帶動(dòng)的打印模式變化驅(qū)動(dòng)的 3D 打印批量化應(yīng)用。

2.3. 3D 打印 ? 4D 打印

4D 打印采用能夠響應(yīng)外部環(huán)境(即電場、磁場、溫度、濕度、PH 等)變化的智能材料，或 者采用特定的打印工藝，使打印部件對(duì)外界刺激做出響應(yīng)并使其幾何尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生 變化。4D 打印可以通過自身智能結(jié)構(gòu)的直接制造簡化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性降低結(jié)構(gòu)的重量。 4D 打印的核心是智能材料。智能材料就是指具有感知環(huán)境（包括外環(huán)境和內(nèi)環(huán)境）刺激， 對(duì)之進(jìn)行分析、處理、判斷，并采取一定的措施并進(jìn)行適度響應(yīng)的智能特征的材料。智能 材料的主要特點(diǎn)是：1）具有感知功能：能夠檢測(cè)并識(shí)別刺激強(qiáng)度，這些刺激包括光、電、 應(yīng)力、熱、化學(xué)、應(yīng)變、核輻射等；2）能夠響應(yīng)外界變化：具有自驅(qū)動(dòng)功能且反應(yīng)比較 靈敏；3）能夠按照預(yù)設(shè)定的方式選擇并且控制響應(yīng)過程。

3. 產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)逐步走向批量化，應(yīng)用領(lǐng)域逐步多元化

3.1. 技術(shù)+應(yīng)用持續(xù)拓展，2030 年市場有望達(dá)到 883 億美元

2030 年市場規(guī)模全球 3D 打印市場空間有望達(dá)到 883 億美元。根據(jù) Wholers 數(shù)據(jù)，3D 打 印自誕生 30 多年以來，該領(lǐng)域包括產(chǎn)品和服務(wù)在內(nèi)的全球收入 1994-2023 年復(fù)合增長率 約為 17%。根據(jù)從事增材制造行業(yè)研究的機(jī)構(gòu) Wohlers Associates 統(tǒng)計(jì)顯示，全球增材制 造產(chǎn)值（產(chǎn)品和服務(wù)）從 2015 年的 51.65 億美元增長到 2023 年的 200 億美元左右， 2015-2023 年 3D 打印市場規(guī)模 CAGR 約為 18.46%。按需數(shù)字制造提供商 Protolabs 預(yù)測(cè)， 2030 年全球 3D 打印市場空間有望達(dá)到 883 億美元。就國內(nèi)市場而言，增材制造業(yè)的市場 規(guī)模不斷擴(kuò)大，2023 年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到 367 億元，同比增長 14.69%，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計(jì)2024-2029 年中國 3D 打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模將持續(xù)高速增長，但規(guī)模增速將有所回落，預(yù)計(jì) 2029 年中國 3D 打印設(shè)備市場規(guī)模將超 1200 億元，2024-2029 年 CAGR 約為 19.5%。

3.2. 產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)：逐步由原型制造走向小批量定制化生產(chǎn)

3D 打印最初主要用于原型制造，小規(guī)模定制生產(chǎn)應(yīng)用程度逐步加深。3D 打印技術(shù)由于可 以高效的生產(chǎn)樣件，因此早期主要被用于原型制造，然而隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，打印速度 越來越快、打印尺寸越來越大、成本越來越低，3D 打印技術(shù)開始走上了小規(guī)模定制生產(chǎn) 的道路。

3.2.1. 原型制作

原型制作是 3D 打印最早的應(yīng)用，能夠極大程度上簡化傳統(tǒng)工藝的“設(shè)計(jì)-模具-生產(chǎn)”流 程，直接從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)，能夠快速呈現(xiàn)設(shè)計(jì)構(gòu)思，并及時(shí)反饋結(jié)果，大大縮短研發(fā)周期。

3.2.2. 快速模具

3D 打印快速模具制作可與注射成型、真空成型或硅膠成型等傳統(tǒng)制造工藝相結(jié)合，助力 改進(jìn)生產(chǎn)流程，從而提高生產(chǎn)流程的靈活性、敏捷性、可擴(kuò)展性和成本效益。傳統(tǒng)模具設(shè) 備制造流程：模具圖紙—工藝分析—加工設(shè)計(jì)-機(jī)床選擇—仿真加工—修改—機(jī)床加工。 傳統(tǒng)模具制造體現(xiàn)一定的局限性：1）傳統(tǒng)模具設(shè)備對(duì)技術(shù)人員的知識(shí)與技能要求較高， 人工操作工藝流程較繁瑣，且不同規(guī)格零部件設(shè)計(jì)復(fù)雜，越繁瑣的工藝流程和零部件越難 以操作；2）傳統(tǒng)模具設(shè)備技術(shù)功能類別單一，多個(gè)工序流程才能完成一個(gè)零部件的設(shè)計(jì)， 且改動(dòng)零部件模型便會(huì)導(dǎo)致一系列輔助工序跟著變化，耗材甚多；3）傳統(tǒng)模具設(shè)備大多是減材制造技術(shù)為主，材料利用率較低。3D 打印模具具體工藝流程：模具 CAD 設(shè)計(jì)—添 加支撐—確定工藝參數(shù)—3D 打印—取件—去除支撐—機(jī)械加工及其它處理。3D 打印模具 技術(shù)中，三維數(shù)字模型在計(jì)算機(jī)輔助軟件內(nèi)可轉(zhuǎn)化為實(shí)物造型，迅捷、便利且精確，可以 打印復(fù)雜的模具型腔。對(duì)操作人員的技術(shù)要求較低，節(jié)省了大量冗雜的中間制造環(huán)節(jié)，在 縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)還提升了工作效率。因此將 3D 打印快速模具制作整合到開發(fā)流程中， 加快產(chǎn)品開發(fā)速度，實(shí)現(xiàn)快速迭代，并提高上市產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2.3. 終端部件

目前主要用于中大規(guī)模定制&小批量高端制造，后續(xù)關(guān)注有結(jié)構(gòu)一體化應(yīng)用需求+原材料 成本高&加工難度大+有定制化需求的終端部件中 3D 打印的應(yīng)用拓展。3D 打印在成本、 速率上的限制極大程度上限制了其在終端零部件批量化生產(chǎn)的應(yīng)用。目前 3D 打印在大規(guī) 模定制上應(yīng)用已經(jīng)具有一定優(yōu)勢(shì)，我們認(rèn)為 3D 打印后續(xù)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注：1）零部件結(jié)構(gòu)復(fù) 雜度高，用傳統(tǒng)加工方式加工工序多或者需要多零部件組裝，3D 打印可以實(shí)現(xiàn)一體化應(yīng) 用；2）原材料成本高+傳統(tǒng)加工制造難度大，3D 打印減少的原材料成本能夠覆蓋增加的 制造成本；3）定制化需求高，不同產(chǎn)品之間存在一定差異性。

從加工技術(shù)工藝類型看，我們重點(diǎn)關(guān)注 MJF 等具備面加工屬性的 3D 打印技術(shù)應(yīng)用。低成 本、高效率的生產(chǎn)是 3D 打印應(yīng)用于零部件大規(guī)模批量化生產(chǎn)的前提，惠普推出的 MJF 技 術(shù)通過 3D 打印材料的平鋪+熔合劑&細(xì)節(jié)劑打印&固化實(shí)現(xiàn)面加工，相比于傳統(tǒng)的 SLA 等 3D 打印技術(shù)有明顯的打印速率優(yōu)勢(shì)。惠普 MJF 技術(shù)應(yīng)用于汽車行業(yè)多家龍頭企業(yè)（大眾、 福特、通用、日產(chǎn)）的零部件生產(chǎn)，2021 年 9 月 14 日，惠普宣布全球的惠普 3D 打印機(jī) 已經(jīng)累計(jì)經(jīng)生產(chǎn)了 1 億個(gè)零件。目前 MJF 技術(shù)僅支持尼龍等材料的 3D 打印，后續(xù) 3D 打印材料&熔合劑&細(xì)節(jié)劑的拓展有望支持更多的零部件批量化打印生產(chǎn)的應(yīng)用。

3.3. 下游：多下游應(yīng)用程度加深，關(guān)注中小批量應(yīng)用進(jìn)度領(lǐng)先的下游應(yīng)用

增材制造目前已被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域，并且不斷拓寬應(yīng)用邊界。根 據(jù) Wohlers Report 2024 報(bào)告顯示，2023 年全球 3D 打印主流應(yīng)用領(lǐng)域前三有汽車領(lǐng)域 （14.4%）、消費(fèi)品（14.0%）、醫(yī)療/牙科（13.7%）。

3.3.1. 消費(fèi)電子：3D 打印在折疊屏鉸鏈上的應(yīng)用標(biāo)志著消費(fèi)電子制造進(jìn)入“精密增材時(shí)代”

3D 打印在消費(fèi)電子的開發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)優(yōu)勢(shì)明顯。消費(fèi)電子指的是供消費(fèi)者日常使用的電子 設(shè)備，近年在技術(shù)不斷創(chuàng)新、市場競爭激烈等因素推動(dòng)下，全球消費(fèi)電子產(chǎn)品創(chuàng)新層出不 窮，滲透率不斷提升，消費(fèi)電子已然形成龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，根據(jù) Statista 的數(shù)據(jù)，2021 年 全球消費(fèi)電子市場規(guī)模約為 1.11 萬億美元，其中涉及 3D 打印應(yīng)用的 17.99 億美元，滲透 率約為 0.1%，3D 打印的應(yīng)用仍有一定的上升空間。目前 3D 打印在消費(fèi)電子行業(yè)主要應(yīng)用 集中在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)環(huán)節(jié)，即原型制造與模具開發(fā)。在這方面，3D 打印的優(yōu)勢(shì)在于： ①3D 打印為消費(fèi)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供更大的可行性，消費(fèi)電子產(chǎn)品追求設(shè)計(jì)創(chuàng)新，產(chǎn)品外 觀造型要求較高，使用傳統(tǒng)技術(shù)制作往往會(huì)限制設(shè)計(jì)空間，3D 打印則可以滿足設(shè)計(jì)師對(duì) 復(fù)雜結(jié)構(gòu)和性能應(yīng)用的要求，可以完成功能測(cè)試驗(yàn)證及最終制造。②3D 打印使得開發(fā)環(huán) 節(jié)更為經(jīng)濟(jì)高效，3D打印可以提供多種不同性能的材料，搭配不同3D打印工藝加工制作， 通過 3D 模型的快速成型技術(shù)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)多樣化產(chǎn)品細(xì)節(jié)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建 模可以同步進(jìn)行，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，滿足消費(fèi)電子行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)需求。③3D 打印可以實(shí)現(xiàn)原型/功能驗(yàn)證，通過生產(chǎn)出與成品相同材料制造出來的原型，進(jìn)行產(chǎn)品的功能 測(cè)試。

3D 打印在深耕電子產(chǎn)品原型制造環(huán)節(jié)的同時(shí)，或?qū)⑻郊案嘟K端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)乃至制造。 目前在終端產(chǎn)品環(huán)節(jié)，3D 打印仍然無法取代傳統(tǒng)的制造模式，這主要是由于消費(fèi)電子具 有標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)，3D 打印技術(shù)在零件制造部分尚無法滿足加工速度和經(jīng)濟(jì) 性的要求。但是未來隨著 3D 打印能夠復(fù)雜產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)釋放（幾何特征+多材料結(jié)合），3D 打印或能將智能感應(yīng)器“植入”打印過程中，形成智能化產(chǎn)品，這將是 3D 打印滲透消費(fèi) 電子終端產(chǎn)品制造的一條發(fā)展路徑。以 Optomec 的 3D 電子打印機(jī)為例，利用其專有的氣 溶膠噴射工藝，通過將這些 3D 結(jié)構(gòu)直接噴印在天線、傳感器、半導(dǎo)體芯片、醫(yī)療設(shè)備或 工業(yè)零部件等結(jié)構(gòu)上，在一臺(tái)設(shè)備上即可制造出功能性 3D 電子組件，這種直接的數(shù)字方 法優(yōu)化了制造工藝，減少了生產(chǎn)步驟和材料用量，有望在經(jīng)濟(jì)性上與傳統(tǒng)批量生產(chǎn)縮小差 距。 榮耀和 OPPO 等廠商在折疊屏鉸鏈中對(duì) 3D 打印技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)了 3D 打印技術(shù)在消費(fèi) 電子領(lǐng)域的發(fā)展。3D 打印鉸鏈有著許多的優(yōu)點(diǎn)，首先是材料因素，鈦合金的強(qiáng)度是普通 不銹鋼的兩倍，而其密度僅為鋼的 60%，非常符合折疊屏手機(jī)對(duì)“輕量化+高強(qiáng)度”的需 求。其次，3D 打印能夠制造傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的異形結(jié)構(gòu)，如中空翼板，這不僅優(yōu)化了 鉸鏈的力學(xué)性能，還能減少零件數(shù)量，降低組裝復(fù)雜度。最后，成本下降也是一個(gè)關(guān)鍵因 素，鈦合金粉末的價(jià)格已經(jīng)降至 0.3-0.4 元/g，同時(shí)生產(chǎn)過程中的良率得到了顯著提升， 這使得 3D 打印鈦合金鉸鏈的商業(yè)化變得更加可行。2023 年，榮耀 Magic V2 首次將鈦合 金 3D 打印鉸鏈技術(shù)引入折疊屏手機(jī)領(lǐng)域，通過軸蓋部件的輕量化設(shè)計(jì)，推動(dòng)機(jī)身閉合厚 度降至 9.9mm，成為當(dāng)時(shí)最薄折疊旗艦。2025 年，OPPO Find N5 進(jìn)一步突破，采用全球 最薄 0.15mm 鈦合金 3D 打印鉸鏈，實(shí)現(xiàn)機(jī)身厚度僅 8.93mm 的行業(yè)新紀(jì)錄，成為可折疊 手機(jī)領(lǐng)域的新“最薄之王”。傳統(tǒng)鉸鏈制造工藝無法滿足 Find N5 對(duì)薄度與精度的嚴(yán)格要 求，而 3D 打印鈦合金技術(shù)能夠以最小單位精確構(gòu)建鈦合金結(jié)構(gòu)。除榮耀與 OPPO 外，多 個(gè)廠商也在加速布局鈦合金 3D 打印技術(shù)。蘋果在發(fā)布的第二代 Apple Watch Ultra 中，部 分鈦金屬機(jī)械部件采用了 3D 打印。三星和華為也正在測(cè)試鈦合金鉸鏈技術(shù)，預(yù)計(jì)將在 2025 至 2026 年間將其應(yīng)用于產(chǎn)品。

2024 年 12 月，蘋果公司發(fā)布了招聘“模型制作者-3D 打印專家”和“模型制作者-金屬 3D 打印專家”的信息。 模型制作者-3D 打印專家：面向有一定經(jīng)驗(yàn)的入門級(jí) 3D 打印專家，主要負(fù)責(zé) 3D 打 印模型的準(zhǔn)備、打印、后處理以及 3D 打印設(shè)備的日常維護(hù)和故障排除。蘋果對(duì)有 SLA （光固化立體印刷）和 SLS（選擇性激光燒結(jié)）3D 打印經(jīng)驗(yàn)的候選人更加青睞，并希 望應(yīng)聘者有一定的 3D Sprint 和 NETfabb 編程經(jīng)驗(yàn)。 模型制作者-金屬 3D 打印專家：面向已經(jīng)具備金屬增材 3D 打印技術(shù)的專家，核心職 責(zé)是運(yùn)用激光粉末床熔融（LPBF）和金屬粘結(jié)劑噴射（MBJ）等技術(shù)，開發(fā)、優(yōu)化并 擴(kuò)展金屬增材制造工藝。蘋果希望候選人擁有至少 2 年的金屬增材 3D 打印經(jīng)驗(yàn)，并 且熟悉西門子 NX CAD、nTopology 等軟件，以進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化。

3.3.2. 航空航天：占比最高的下游應(yīng)用

航天航空長期為 3D打印市場的重點(diǎn)領(lǐng)域，2023年全球市場份額為 13.3%。根據(jù)QYResearch 的數(shù)據(jù)，2023 年全球航空航天 3D 打印市場銷售額達(dá)到了 8.65 億美元，預(yù)計(jì)到 2030 年將 達(dá)到 24.9 億美元，年復(fù)合增長率(CAGR)為 16.6%。 航空航天領(lǐng)域用于 3D 打印的材料主要包括高性能金屬材料和高分子材料。高性能金屬材 料中鈦合金、鋁合金和鎳基高溫合金的應(yīng)用最為廣泛，主要應(yīng)用于高強(qiáng)度、輕量化結(jié)構(gòu)部 件，通常以粉末床熔融技術(shù)和定向能量沉積技術(shù)為主進(jìn)行加工，常見包括 SLM、LENS。高 分子材料主要應(yīng)用于耐沖擊、耐熱、阻燃性和抗老性要求的部件，常用 SLS 進(jìn)行加工。目 前，增材制造的構(gòu)件以安全性和可靠性已在國內(nèi)外火箭、商用飛機(jī)、軍機(jī)中有廣泛應(yīng)用， 如 GE 航空打印超 10 萬個(gè)噴嘴頭以及 Norsk Titanium 為波音公司提供經(jīng)過 FAA 認(rèn)證的科 技零件，這些應(yīng)用既包括復(fù)雜結(jié)構(gòu)也涉及大尺寸零件，未來增材制造航空航天零部件也將 持續(xù)往復(fù)雜化、批量化和整體化發(fā)展，滿足空天零件對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越精細(xì)微妙的要求。

增材制造行業(yè)在航空航天領(lǐng)域能較早實(shí)現(xiàn)落地，得益于其行業(yè)屬性的適配性。由于航空航 天領(lǐng)域零部件形態(tài)復(fù)雜、傳統(tǒng)工藝加工成本高及輕量化要求等特點(diǎn)， 3D 打印技術(shù)具有如 下優(yōu)點(diǎn)：①可以優(yōu)化復(fù)雜零部件的結(jié)構(gòu)，起到減重效果，顯著降低飛機(jī)重量，提升燃油經(jīng) 濟(jì)性；②可以融合加工高熔點(diǎn)、高硬度的高溫合金、鈦合金等材料，強(qiáng)化零件的機(jī)械性能 和耐腐蝕性，適配航空航天對(duì)材料的嚴(yán)苛要求；③可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的制造，同時(shí)通過 3D 打印工藝實(shí)現(xiàn)單一零件中材料成分的實(shí)時(shí)連續(xù)變化，大幅提高航空航天業(yè)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力；④航空航天對(duì) 3D 打印價(jià)格敏感度低，功能敏感性高，能夠較好覆蓋前期投入成本； ⑤航空航天的材料都很貴，采用 3D 打印方式節(jié)省的材料成本可以覆蓋增加的制造成本。

3.3.3. 汽車：覆蓋功能性零部件與整車制造，汽車領(lǐng)域成為 3D 打印新藍(lán)海

汽車是 3D 打印第三大下游應(yīng)用市場，主要覆蓋汽車零部件&整車制造環(huán)節(jié)。根據(jù) Wohlers 數(shù)據(jù)顯示，2021 年的 3D 打印在汽車工業(yè)的應(yīng)用市場規(guī)模占比 14.6%，為第三大市場。 目前 3D 打印汽車零部件主要應(yīng)用于動(dòng)力部件、汽車內(nèi)飾、汽車后市場。目前已有傳統(tǒng)廠 商使用 3D 打印生產(chǎn)汽車零部件，包括車身內(nèi)飾、座椅、輪圈等，未來在新能源汽車領(lǐng)域 將有更多涉及動(dòng)力系統(tǒng)、電子部件等對(duì)材料、形狀有復(fù)雜要求的零部件，這給 3D 打印提 供切入的重要契機(jī)。根據(jù) Precedence Research 的最新報(bào)告顯示，2024 年全球汽車 3D 打 印市場規(guī)模預(yù)計(jì)為33.6 億美元，將在2034 年突破256.1 億美元，復(fù)合年增長率高達(dá)22.53%。 這種迅猛增長主要?dú)w因于對(duì)輕量化、個(gè)性化汽車零部件需求的激增，以及行業(yè)對(duì)可持續(xù)制 造技術(shù)的日益關(guān)注。 對(duì)于汽車零部件領(lǐng)域而言，3D 打印技術(shù)有著明顯優(yōu)勢(shì)：①維修配件的靈活性：對(duì)于某汽 車部件需要及時(shí)更換，可以迅速利用 3D 打印機(jī)打印汽車零配件，有效解決尤其是進(jìn)口設(shè) 備的維修問題；②滿足日益增長的個(gè)性化定制：車主可以根據(jù)需求改變組件的顏色、尺寸 和光滑度；③縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期：隨著汽車零部件形狀的日益復(fù)雜化，傳統(tǒng)工藝的模具 制造周期長和耗費(fèi)高，3D 打印可以滿足模具生產(chǎn)中的復(fù)雜型腔和型芯，如汽車空調(diào)外殼 的生產(chǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本、工期的雙重減少。

結(jié)構(gòu)復(fù)雜+更新頻繁使得 3D 打印有望滲透汽車工裝市場大展身手。汽車工裝為汽車整車 生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的輔助工具，如輔助后操舵室的組裝、汽車門封條裝配夾具等。一般而言新 車型的工裝數(shù)量約為兩千件，其中 80%為復(fù)雜的大型工裝，同時(shí)跟隨車型變化進(jìn)行更改， 因此主機(jī)廠和零部件供應(yīng)商需要在工裝上年均耗資百億人民幣。結(jié)構(gòu)復(fù)雜性+更新頻繁性+ 生產(chǎn)維護(hù)成本高昂性使得 3D 打印的引入變得富有競爭力，以通用汽車為例，公司購買 17 臺(tái) Stratasys FDM 技術(shù)的打印設(shè)備以及碳纖維尼龍用于工裝的生產(chǎn)，依托其工藝實(shí)現(xiàn)保護(hù)精密電子設(shè)備、降低傳統(tǒng)金屬工裝的重量和制作時(shí)間、工序節(jié)約成本約 2 萬美元。

3.3.4. 醫(yī)療：個(gè)性化為 3D 打印切入醫(yī)療行業(yè)的重要契機(jī)，牙科滲透率領(lǐng)先

“個(gè)性化”為 3D 打印技術(shù)與醫(yī)療行業(yè)搭建了深度綁定的橋梁。2023 年，全球醫(yī)療 3D 打 印市場規(guī)模約為 32.6 億美元。基于人體存在個(gè)體差異而傳統(tǒng)制造醫(yī)療器械多為標(biāo)準(zhǔn)樣式或 尺寸的現(xiàn)狀，3D 打印憑借可個(gè)性化定制的特點(diǎn)在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用逐步廣泛，按照類型可 以分為醫(yī)療模具、外科/口腔植入物、人體組織器官等醫(yī)療器械。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院初步估 算，2024 年全球醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達(dá)到 6176 億美元，隨著未來經(jīng)濟(jì)水平和精準(zhǔn)醫(yī) 療要求的不斷提升，3D 打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展將擁有較大空間。 牙科 3D 打印的熱度正在飛速上升。根據(jù) GLOBE NEWSWIRE 數(shù)據(jù)，全球牙科 3D 打印設(shè)備 市場預(yù)計(jì)將從 2024 年的 105 億美元增長至 2033 年的 501 億美元，在 2025-2033 年的預(yù) 測(cè)期內(nèi)，復(fù)合年增長率為 19.0%。牙科 3D 打印的熱度正在飛速上升，這主要得益于口腔 3D 打印顛覆了臨床制取印模、翻制石膏模型等傳統(tǒng)操作流程，既可以通過 3D 打印設(shè)備與 CBCT 等影像設(shè)備、掃描設(shè)備、設(shè)計(jì)軟件之間無縫集成，也可以在矯正器、種植牙、可摘 義齒和牙科模型上定制化地介入制作。相比起傳統(tǒng)形式，3D 打印技術(shù)能夠憑借個(gè)性化定 制、快速制作以及降低成本的優(yōu)勢(shì)，嵌入口腔市場的持續(xù)繁榮當(dāng)中，同時(shí)該應(yīng)用領(lǐng)域也將 推動(dòng) 3D 打印探索新的專用打印材料和技藝以加快切入齒科市場，加快與數(shù)字化影像地融 合以實(shí)現(xiàn)齒科數(shù)字化閉環(huán)。

3.3.5. 機(jī)器人：3D 打印市場規(guī)模迅速擴(kuò)大，機(jī)器人零部件制造發(fā)揮重要作用

3D 打印在機(jī)器人制造的市場規(guī)模快速上升。根據(jù) Market Research Future 的研究，2022 年 3D 打印機(jī)器人市場規(guī)模預(yù)計(jì)為 10.6 億美元，而該市場預(yù)計(jì)將從 2023 年的 13.6 億美元 增長至 2032 年的 130 億美元。

3D 打印的優(yōu)勢(shì)與機(jī)器人制造的需求相契合。①原型快速制作。工程師和研究人員能夠迅 速地將設(shè)計(jì)的機(jī)器人部件從數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為實(shí)體物件，并立即進(jìn)行性能測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié) 果，他們能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)，這不僅大幅加快了開發(fā)流程，還顯著降低了研發(fā)成本。 ②復(fù)雜結(jié)構(gòu)打印。3D 打印技術(shù)可以生產(chǎn)具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部件，這些部件可以一步完成， 而無需額外成本。③輕量化設(shè)計(jì)。人形機(jī)器人的體重需要嚴(yán)格把控，若體重過重，則會(huì)加 重伺服電機(jī)的扭矩負(fù)擔(dān)，難以滿足驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行動(dòng)的要求。通過 3D 打印技術(shù)制造的蜂窩 狀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了材料的輕量化。例如，可以將拓?fù)渚Ц裨O(shè)計(jì)和多尺度結(jié)構(gòu)集成到組件中以 減輕重量，從而提高機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性并降低能耗。

3D 打印使柔性機(jī)器人成為現(xiàn)實(shí)。3D 打印技術(shù)以前僅限于快速固化塑料，但新研究下也可 用于慢速固化塑料。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和一家美國初創(chuàng)公司的研究人員使用最新激 光掃描技術(shù)，首次成功打印出一只機(jī)械手，其中包含由不同聚合物制成的骨骼、韌帶和肌 腱。這項(xiàng)新技術(shù)使一次性 3D 打印具有彈性的特種塑料成為可能，為柔性機(jī)器人結(jié)構(gòu)的生 產(chǎn)開辟了全新路徑。

3.3.6. 能源：3D 打印在能源領(lǐng)域有望快速“走紅”

零部件和設(shè)備的現(xiàn)場打印+量身定制助力能源行業(yè)將成為 3D打印下一個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用的行業(yè)。 2021 年 3D 打印在能源領(lǐng)域的市場規(guī)模占比為 7%，正在處于技術(shù)滲透的初期，根據(jù) Proto Labs 的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，83%的油氣公司正在考慮使用 3D 打印的按需制造業(yè)務(wù)支持其運(yùn)營，世 界經(jīng)濟(jì)論壇預(yù)估 3D 打印技術(shù)將憑借其現(xiàn)場作業(yè)+按需生產(chǎn)為油氣行業(yè)節(jié)省近 300 億美元 的成本。目前，由能源巨頭如殼牌、英國石油公司、通用等牽頭嘗試進(jìn)行跨界融合，殼牌使用 3D 打印成功為墨西哥灣的 Stones 油氣鉆探站制作了浮標(biāo)原型，將傳統(tǒng)制造的數(shù)月工 期縮短至一個(gè)月；BP 在石油開采現(xiàn)場使用 3D 打印技術(shù)，在現(xiàn)場快速交付零件；GE 可再 生能源公司在其風(fēng)電場現(xiàn)場打印風(fēng)力渦輪機(jī)塔的底部，能夠大大降低運(yùn)輸成本；此外 3D 打印廠商也在積極拓展能源的垂直領(lǐng)域應(yīng)用，如 Orthogonal 在蘇格蘭阿伯丁設(shè)立辦事處， 以便與在北海作業(yè)的油氣公司開展 3D 打印合作，幫助其減少關(guān)鍵部件破損導(dǎo)致的停工時(shí) 間和碳足跡；Victrex 與油氣商 Magma Global 合作打印出 Peek 管道用于數(shù)千米深海底的 石油運(yùn)輸，有助于減少海底石油和天然氣系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。

整體來看，3D 打印能夠?yàn)槟茉搭I(lǐng)域提供快速原型制造服務(wù)以及關(guān)鍵零件/設(shè)備的現(xiàn)場作業(yè) 服務(wù)，優(yōu)勢(shì)在于①零件交付時(shí)間短，能夠避免長時(shí)間且成本高昂的停產(chǎn)，以確保能源供應(yīng) 的穩(wěn)定與降低運(yùn)營成本，同時(shí)該行業(yè)的工廠往往位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，現(xiàn)場部署 3D 打印機(jī)能夠 有效減少供應(yīng)鏈的整體碳足跡，削減運(yùn)輸成本；②制造更高效、性能更高的復(fù)雜零件，3D 打印可用于制造使用傳統(tǒng)加工技術(shù)無法制造的復(fù)雜零件，幫助能源設(shè)備獲得更好的性能。 未來 3D 打印將在能源高效利用上發(fā)力。盡管 3D 打印技術(shù)潛力巨大，但由于能源行業(yè)特 殊性，仍面臨不少挑戰(zhàn)，如油氣行業(yè)所需設(shè)備或組件尺寸較大，油氣生產(chǎn)環(huán)境中的高壓條 件，對(duì) 3D 打印設(shè)備和現(xiàn)場機(jī)械零配件硬度和強(qiáng)度要求都比較高，對(duì)打印成品的精確度和 可靠性有較高的要求。3D 打印在能源領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)上升發(fā)展趨勢(shì)，未來有望繼續(xù)擴(kuò)大 在能源領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，如助力清潔高效能源的發(fā)展，目前國外有相關(guān)實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行研究， 如利用 3D 打印結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，使得發(fā)電機(jī)械設(shè)備的燃油噴嘴內(nèi)能夠形成迷宮一般復(fù)雜的流 道將燃油與空氣高效混合，解放傳統(tǒng)工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的限制，進(jìn)一步提高零件的性能以及發(fā)電 的效率。

3.3.7. 建筑：3D 打印為建筑行業(yè)帶來新的可能性

3D 打印技術(shù)的引入，將傳統(tǒng)建筑業(yè)帶入一個(gè)全新領(lǐng)域。3D 打印建筑技術(shù)最早是由美國學(xué) 者 Joseph Pegna 提出，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的建筑模型和程序，用特制的打印“油墨”—建筑材 料—通過機(jī)器設(shè)備智能“打印”出來并逐層累加，從而達(dá)到建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)且具有實(shí)用功能 的建筑的技術(shù)。根據(jù) Global Market Insights 的數(shù)據(jù)，全球 3D 打印建筑市場預(yù)計(jì)從 2023 年的 15 億美元增長至 2032 年的 1039 億美元，復(fù)合年增長率高達(dá) 59.6%。從建筑設(shè)計(jì)方式 來看，3D 打印可以分為裝配式打印和整體式打印。與傳統(tǒng)建筑工藝相比，3D 打印技術(shù)能 夠滿足復(fù)雜的多樣化建筑外形，充分釋放建筑家對(duì)外觀與室內(nèi)裝飾的想象空間；同時(shí) 3D 打印能夠降低建筑垃圾對(duì)城市的環(huán)境污染，通過回收建筑廢料以及開發(fā)“油墨”研發(fā)，提 高建筑材料的利用率；最后 3D 打印具有施工周期短、施工安全、節(jié)約勞動(dòng)力等明顯優(yōu)勢(shì)。

未來 3D打印建筑將通過硬件+軟件結(jié)合提高普及率。目前3D打印建筑在技術(shù)上仍有欠缺， 主要體現(xiàn)在 3D 打印建筑的整體性和抗震性，未來仍需要通過創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新型材料的 研發(fā)方向拓展。同時(shí)，探索由若干個(gè)小機(jī)器人打印機(jī)在三維模型中協(xié)調(diào)執(zhí)行復(fù)雜、龐大建 筑的打印任務(wù)，也是未來重點(diǎn)發(fā)展方向之一，這對(duì)提高打印精度有著強(qiáng)力的推動(dòng)作用。在 技術(shù)的突破上推動(dòng)行業(yè)評(píng)價(jià)體系和建筑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的建立，有助于 3D 打印建筑的市場化進(jìn) 一步落地。

4. 3D 打印上下游產(chǎn)業(yè)鏈

在 3D 打印產(chǎn)業(yè)鏈中，上游為 3D 打印設(shè)備所需的零部件以及打印過程中所使用的原材料， 中游為各技術(shù)類型的 3D 打印設(shè)備，是競爭最為激烈的環(huán)節(jié)，下游為 3D 打印的廣泛行業(yè)運(yùn) 用，其中在工業(yè)制造、航空航天、汽車、建筑、醫(yī)療健康等領(lǐng)域最為廣泛。

4.1. 上游：國產(chǎn)替代化正當(dāng)時(shí)

行業(yè)上游主要包括 3D 打印原材料、核心硬件以及軟件。首先，3D 打印原材料是 3D 打印 材料技術(shù)重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，它的性能很大程度上決定了成形零件的綜合性能，種類可以分 為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料以及生物材料。其次，3D 打印所使用的 核心硬件包括振鏡和激光器等，目前主要由國外廠商供應(yīng)，國產(chǎn)振鏡和激光器正在不斷完 善性能，有望實(shí)現(xiàn)部分進(jìn)口替代。最后，3D 打印相關(guān)軟件包括 3D 打印設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng) 以及應(yīng)用軟件，一般由第三方軟件服務(wù)商供應(yīng)，存在軟硬件發(fā)展匹配欠缺的問題。

4.1.1. 材料：新型材料不斷面世，金屬材料為國內(nèi)大勢(shì)所趨

增材制造材料市場保持增長態(tài)勢(shì)，所需的材料多樣。在 2023 年，用于增材制造行業(yè)的原材料市場規(guī)模達(dá)到 36.47 億美元，同比增長 11.87%，2016-2023 年全球增材制造原材料市 場規(guī)模年復(fù)合增長率為 22.07%。從原材料占比的情況來看，聚合物粉材、光敏樹脂、聚合 物絲材和金屬材料為主要原材料，分別占比 37.8%、20.0%、20.5%和 19.7%。 我國 2021 年的增材制造原材料市場規(guī)模為 64.4 億元，同比增長 31.37%，2017-2021 增材 制造原材料市場年復(fù)合增長率為 24.4%。其中，鈦合金、PLA 和尼龍是我國占比最高的使用 材料，分別占比 20.2%、15.2%和 14.1%。金屬原材料市場規(guī)模同步增加，占比維持在 40%， 這主要系我國下游工業(yè)級(jí) 3D 打印對(duì)金屬增材制造的需求持續(xù)保持旺盛增長趨勢(shì)，未來金 屬材料的使用比例有望持續(xù)擴(kuò)大。

3D 打印材料市場格局分散，金屬材料參與者主要為國外廠商。3D 打印材料是 3D 打印得 以實(shí)現(xiàn)的核心，細(xì)分類別廣泛，吸引國內(nèi)外材料供應(yīng)商深耕特定材料市場，除專供材料的 廠商外，不乏如 3D Systems、鉑力特等 3D 打印設(shè)備廠商也布局材料市場。形成國內(nèi)外廠 商百花齊放的市場競爭格局。國際供應(yīng)商包括 AP&C、德國 EOS、瑞典赫格納斯、瑞典山 特維克、索爾維 Solvay 等，國內(nèi)的廠商也正奮起直追，如中航邁特、威拉里。當(dāng)前國內(nèi)使 用的金屬材料多為國外進(jìn)口，主要供應(yīng)商包括加拿大粉末制造商泰克納、美國 Praxair Surface Technologies（高溫合金金屬粉末）、EOS 等。我國仍然存在專用材料市場上金屬 粉末材料仍然處于材料種類偏少、品質(zhì)較低、專用化程度不高、供給不足的弊端，與國外 水平仍存在差異，在金屬粉末質(zhì)量、一致性、波動(dòng)性、粒徑上仍有進(jìn)步空間，導(dǎo)致金屬 3D 打印專用材料目前仍依賴海外進(jìn)口。非金屬 3D 打印設(shè)備既包括工業(yè)級(jí)，也包括消費(fèi)級(jí)/桌 面級(jí)，通常價(jià)值量低、設(shè)備及服務(wù)銷售毛利率低于金屬設(shè)備，但出貨量和公司整體營收較 高，代表企業(yè)有美國的 Stratasys、美國的 3D Systems（消費(fèi)級(jí)/桌面級(jí)）、比利時(shí)的 Materialise、 中國的創(chuàng)想三維（消費(fèi)級(jí)/桌面級(jí)）等。

打印材料作為 3D 打印成型產(chǎn)品質(zhì)量的核心，未來持續(xù)多元化發(fā)展。目前，全球增材制造 專用材料已達(dá)幾百種，Stratasys，3D Systems，EOS，惠普等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)以及巴斯夫、 杜邦等材料企業(yè)紛紛布局專用材料領(lǐng)域，研發(fā)生產(chǎn)出新型高分子復(fù)合材料、高性能合金材 料、生物活性材料、陶瓷材料等專用材料，這是由于材料是激發(fā)增材制造技術(shù)潛能的關(guān)鍵 因素，是實(shí)現(xiàn)增材制造設(shè)計(jì)復(fù)雜性的基石。

4.1.2. 核心零部件：激光器+振鏡成本成本占比~30%，國產(chǎn)替代空間大

3D 打印設(shè)備的核心硬件依賴進(jìn)口。3D 打印設(shè)備中的激光器、振鏡為通用型硬件產(chǎn)品，具 有專屬技術(shù)與廣泛市場領(lǐng)域，通常為第三方專業(yè)供應(yīng)商生產(chǎn)。 從激光器來看，3D 打印設(shè)備上所配置的激光器主要為 3D 打印過程中提供熱源。根據(jù)華曙 高科提供的公開數(shù)據(jù)推測(cè)，19/20/21 年采購的進(jìn)口激光器占激光器采購總額比例分別為 82.88%、88.01%和 86.08%，這取決于設(shè)備配置的激光器個(gè)數(shù)與采購價(jià)格波動(dòng)。中國的光纖 激光器市場最早是美國 IPG 和英國SPI聯(lián)合壟斷的市場，在2003 美國 IPG 公司進(jìn)入中國后， 其與英國的 SPI 公司把控了國內(nèi) 90%以上的光纖激光器市場。直到 2008 與 2013 年，武漢 科銳與深圳杰普特陸續(xù)推出了國產(chǎn)光纖激光器才打破了壟斷的局面。截至到 2023 年，銳 科激光在國內(nèi)光纖激光器行業(yè)的市占率已經(jīng)達(dá)到了 27%，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì) IPG 光子的超越1。

振鏡為 3D 打印設(shè)備中另一核心元件，主要是用于控制激光按照規(guī)劃的路徑與工藝參數(shù)進(jìn) 行掃描。19/20/21 年 3D 打印機(jī)中的振鏡成本占比約為 14.25%/13.57%/14.99%，當(dāng)前我國高 端振鏡的國產(chǎn)率僅為 15%，市場主要由 Scanlab、Scaps 等國際廠商占領(lǐng)2，這主要是由于當(dāng) 前國內(nèi)企業(yè)在 3D 振鏡聯(lián)動(dòng)加工、激光熔覆等技術(shù)方面仍與國際先進(jìn)水平存在一定差距。 金橙子、八思量等國內(nèi)企業(yè)正在積極突破振鏡的技術(shù)瓶頸，金橙子推出的 INVINSCAN3D 振鏡能夠在技術(shù)性能上基本達(dá)到 Scanlab 相關(guān)產(chǎn)品的水平，隨著后期在產(chǎn)品系列、市場資 源上的擴(kuò)大投入，有望逐步打破海外廠商在 3D 打印設(shè)備振鏡領(lǐng)域的壟斷。

4.1.3. 軟件：呈現(xiàn)綜合發(fā)展趨勢(shì)，國內(nèi)市場發(fā)展?jié)摿Υ?/strong>

3D 打印軟件作為必備工序，緊跟 3D 打印潮流得以發(fā)展。3D 打印相關(guān)軟件包括 3D 打印 設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（CAD），輔以計(jì)算機(jī)輔助工 程方針 CAE、計(jì)算機(jī)輔助制造處理 CAM，制造工作流程&安全軟件等（MES/ERP/PLM 等）， 為成品的精細(xì)化保駕護(hù)航。根據(jù) Smartech 的數(shù)據(jù)，全球 3D 打印軟件市場規(guī)模將從 2022 年的 12 億美元攀升至 2031 年的 62 億美元。

在行業(yè)競爭格局上，若干關(guān)鍵技術(shù)由海外廠商長期壟斷： 1） CAD：電腦輔助設(shè)計(jì)（CAD）是指運(yùn)用電腦軟件制作并模擬實(shí)物設(shè)計(jì)，展現(xiàn)新開發(fā)商 品的外型、結(jié)構(gòu)、彩色、質(zhì)感等特色的過程。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展電腦輔助設(shè)計(jì)不僅 僅適用于工業(yè)，還被廣泛運(yùn)用于平面印刷出版等諸多領(lǐng)域。它同時(shí)涉及到軟件和專用 的硬件。全球 CAD 市場規(guī)模的 60%由四巨頭，法國達(dá)索系統(tǒng)公司、美國 Autodesk、德 國西門子公司和美國參數(shù)技術(shù)公司四家占領(lǐng)。 2） CAE：CAE 指工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)輔助工程，指用計(jì)算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn) 品的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能等，把工程（生產(chǎn)）的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地組織起 來，其關(guān)鍵就是將有關(guān)的信息集成，使其產(chǎn)生并存在于工程（產(chǎn)品）的整個(gè)生命周期。 而 CAE 軟件可作靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，動(dòng)態(tài)分析；研究線性、非線性問題；分析結(jié)構(gòu)（固體）、 流體、電磁等。目前我國 CAE 市場仍由國外廠商占主導(dǎo)地位。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，Ansys、 西門子和達(dá)索系統(tǒng)在 2022 年中國 CAE 軟件市場排名前三，市場份額分別為 16.81%、 14.68%、7.88%，其他典型服務(wù)商包括澳汰爾、上海索辰、云道智造、中船奧藍(lán)托、英 特仿真、前沿動(dòng)力、安懷信、天洑、霍萊沃、云廬科技、中望軟件等，也有不俗的市 場表現(xiàn)。

3D 打印軟件朝著功能集成化、一體化的方向發(fā)展。在不斷提升核心 CAD 軟件技術(shù)性能的 同時(shí)，一方面開發(fā)更多集 CAD、CAE、CAM 等輔助軟件于一體的綜合軟件，另一方面將持 續(xù)將打印準(zhǔn)備軟件集成到 3D 打印軟件鏈的其他區(qū)域中，整合從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的工作流程中 所涉及的各種功能。

4.2. 中游：3D 打印產(chǎn)業(yè)的核心橋梁，設(shè)備先行，服務(wù)打開遠(yuǎn)期增量市場

3D 打印行業(yè)中游是產(chǎn)業(yè)鏈的重要橋梁，以產(chǎn)品技術(shù)迭代響應(yīng)下游反饋與傳遞上游需求。 3D 打印行業(yè)中游包括 3D 打印設(shè)備及設(shè)備技術(shù)服務(wù)，3D 設(shè)備廠商、3D 打印服務(wù)提供商是 主要參與者。作為產(chǎn)業(yè)鏈的核心主體，設(shè)備廠商自主研發(fā)和銷售+代理銷售 3D 打印設(shè)備， 打印服務(wù)提供商涵蓋業(yè)務(wù)較廣，其中包含快速原型制造和 3D 打印制造工廠等增材制造服 務(wù)，還有零件設(shè)計(jì)服務(wù)、流程優(yōu)化服務(wù)、數(shù)字化軟件定制服務(wù)等。 3D 打印設(shè)備與服務(wù)市場是行業(yè)的重心，是行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈營收的主要來源。從市場規(guī)模上看， 全球 3D 打印設(shè)備的市場規(guī)模在 2023 年達(dá)到 76.3 億美元，同比增長 4.66%；中國 3D 打印 設(shè)備的市場規(guī)模在 2023 年為 201.85 億元，同比增長 34.43%，勢(shì)頭更為迅猛。2023 年全球 3D 打印服務(wù)的市場規(guī)模為 124 億美元，同比增長為 15.56%，2023 年我國 3D 打印服務(wù)的 市場規(guī)模為 77.07 億元，同比-12.86%，我國 3D 打印服務(wù)市場仍然具有較大發(fā)展?jié)摿Α?應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看，全球 3D 打印市場服務(wù)類占比較高，2023 年全球 3D 打印服務(wù)類市場比例 為 61.91%，國內(nèi) 3D 打印設(shè)備類占比較高，2023 年中國 3D 打印設(shè)備類市場比例為 72.37%。

4.2.1. 3D 打印設(shè)備—商業(yè)化應(yīng)用落地的關(guān)鍵

4.2.1.1. 主要技術(shù)路線 3D 打印設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

1） SLA 設(shè)備：SLA 設(shè)備使用光敏樹脂和紫外激光來構(gòu)建零部件，激光束在液態(tài)樹脂表面 構(gòu)建圖形并將其粘結(jié)到下面的圖層上。構(gòu)建完成后打印的部件使用溶液進(jìn)行清洗以去 除殘留濕樹脂，然后將其放在 UV 干燥爐中完成固化流程。

非金屬光固化反應(yīng)技術(shù)迭代路徑：SLA?DLP?LCD： ①SLA：采用激光固化樹脂，對(duì)于打印尺寸限制很少，但是打印速度、精度和細(xì)節(jié)， 不如 DLP 和 LCD 好，通常適合尺寸比較大、大規(guī)模生產(chǎn)的場景，核心零部件為激光光 源和振鏡； ②DLP：利用 UV 投影器將產(chǎn)品截面圖形投影到液體光敏樹脂表面，使被照射的樹脂逐 層感光固化，相比于 SLA 采用點(diǎn)曝光的方式，DLP 采用面曝光的方式，可以提高打印 速度，同時(shí)在精度和表面質(zhì)量上也會(huì)優(yōu)于 SLA，DLP 方式核心零部件是 DMD（被美國 TI 德州儀器壟斷）； ③LCD：使用 LCD 液晶的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生圖像，精度和表面質(zhì)量優(yōu)于 DLP，但是受制于功率 打印速度較慢。

2） SLS 設(shè)備：SLS 采用逐層構(gòu)建構(gòu)造零件的方式，通過激光束融合掃描固定的形狀。具體 工作流程是：1）打印：將 3D 打印材料平鋪在成一個(gè)薄層，將粉末預(yù)熱，激光掃描 3D 模型的一個(gè)橫截面，將粉末加熱到材料的熔點(diǎn)從而使得粉末顆粒機(jī)械得以融合在一起， 完成一層的掃描后將平臺(tái)下降一層的高度（50~200um）繼續(xù)重復(fù)橫截面的掃描直至 零件的完成；2）冷卻：3D 打印完成后，零件需要在打印機(jī)內(nèi)部稍微冷卻然后在打印 機(jī)外部冷卻從而確保零件有最佳的機(jī)械性能并且避免變形；3）后處理：去除零件分離 清除多余的粉末。

3） FDM 設(shè)備：FDM 設(shè)備是將熔化的絲材逐層沉積在構(gòu)建平臺(tái)上制備 3D 零件。具體工作 流程是將一卷熱塑性長絲材料裝入打印機(jī)，一旦噴嘴達(dá)到設(shè)定溫度打印機(jī)就會(huì)通過擠 出頭和噴嘴將細(xì)絲送入，擠壓頭連接到一個(gè)三軸系統(tǒng)（允許 XYZ 三個(gè)方向移動(dòng)），打 印機(jī)將熔化的材料擠成細(xì)絲沿著設(shè)計(jì)確定的路線逐層沉積，一旦沉積材料會(huì)冷卻固化， 當(dāng)打印機(jī)完成一層時(shí)，構(gòu)建平臺(tái)下降繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行新一層的打印直至整個(gè)零件的完成。

4） MJF 設(shè)備：HP MJF 3D 打印機(jī)采用逐層構(gòu)造零件的方式。打印機(jī)有兩個(gè)垂直方向的 打印頭，一個(gè)用于涂覆 3D 打印材料，一個(gè)用于印刷功能劑并且熔合打印區(qū)域。具體 工作流程是 1）在工作區(qū)域涂覆上 3D 打印材料薄層；2）施加能量控制 3D 打印材料 薄層的溫度；3）選擇性地打印熔合劑，將顆粒融合在一起；4）選擇性地打印細(xì)節(jié)劑， 從而調(diào)節(jié)邊緣細(xì)節(jié)處的融合作用；5）對(duì) 3D 打印材料薄層施加能量將選擇的區(qū)域進(jìn)行 融合。惠普展示了 3 分鐘以內(nèi)不同原理制作齒輪的時(shí)間，相同時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的齒輪個(gè)數(shù) 分別為：FDM（30 個(gè)）、激光燒結(jié)（70 個(gè)）、MJF（1000 個(gè)），相比于激光燒結(jié)技 術(shù)（SLS）和 FDM 技術(shù)，惠普的 MJF 技術(shù)在打印速度方面優(yōu)勢(shì)明顯。

4.2.1.2. 3D 打印設(shè)備市場情況

按照用途劃分，3D 打印設(shè)備可以分為工業(yè)級(jí) 3D 打印和消費(fèi)級(jí) 3D 打印設(shè)備（桌面 3D 打 印機(jī)器）。

1） 工業(yè)級(jí) 3D 打印設(shè)備

① 量：根據(jù) wohlers 2024 年報(bào)告，2023 年全球共出售了 25642 臺(tái)工業(yè)級(jí) 3D 打印設(shè)備/ 系統(tǒng)，同比 22 年減少 12.90%，1990-2023 年銷量復(fù)合增速為 17.83%，整體呈現(xiàn)相對(duì) 快速增長。

② 價(jià)：根據(jù) wohlers 2022 年報(bào)告，2021 年全球工業(yè)級(jí) 3D 打印設(shè)備/系統(tǒng)均價(jià)為 93404 美元，與 20 年基本持平。從歷史價(jià)格趨勢(shì)來看，工業(yè)級(jí) 3D 打印設(shè)備價(jià)格經(jīng)歷先下降 后上升的趨勢(shì)。2001-2010 年價(jià)格呈現(xiàn)下滑趨勢(shì)，2010 年之后平均售價(jià)開始反彈，主 要是由于用于高端制造的金屬 3D 打印設(shè)備占比提升（工業(yè)級(jí)金屬打印設(shè)備售價(jià)明顯 高于非金屬 3D 打印）+售價(jià)低的工業(yè)級(jí) 3D 打印設(shè)備被消費(fèi)級(jí) 3D 打印設(shè)備替代。

③ 競爭格局：全球 3D 打印機(jī)設(shè)備競爭激烈，老牌廠商 Stratasys、3D Systems 等巨頭憑 借早期的專利優(yōu)勢(shì)和技術(shù)積累，擁有較高的市場份額和客戶認(rèn)知度，同時(shí)仍有不少新 進(jìn)入者在迅速崛起。國內(nèi)設(shè)備廠商逐步從代理走向自產(chǎn)，通過技術(shù)提升與客戶積累， 聯(lián)泰科技、華曙高科、鉑力特等國產(chǎn)廠商在國內(nèi)市場份額相對(duì)靠前。

2） 桌面 3D 打印機(jī)：受益于起源于英國巴斯大學(xué)的 Reprap3D 行動(dòng)，硬件軟件開源屬性 帶動(dòng)了桌面 3D 打印機(jī)（消費(fèi)級(jí) 3D 打印機(jī)）的流行。根據(jù) KBV Research 數(shù)據(jù)，2022 年全球消費(fèi)級(jí) 3D 打印機(jī)市場規(guī)模達(dá)到 25.03 億美元，到 2028 年預(yù)計(jì)達(dá) 71 億美元， 年復(fù)合增長率 19.2%。

國內(nèi) 3D 打印裝備等進(jìn)出口情況

2024 年我國 3D 打印進(jìn)出口總值達(dá) 98.24 億元，創(chuàng)下年度歷史新高，同比增長 30.31%，繼 續(xù)保持強(qiáng)勁的市場競爭力。其中，出口總值為 93.71 億元，增長了 35.40%；進(jìn)口總值為 4.53 億元，下降 26.70%。海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2024 年中國 3D 打印設(shè)備的出口總金額為 81.63 億元， 同比增長 32.75%；總出口數(shù)量達(dá)到 377.77 萬臺(tái)，同比增長 7.88%。同時(shí)，設(shè)備進(jìn)口總金額 為 2.88 億元，同比下降 37.80%；進(jìn)口設(shè)備總數(shù)量為 4600 臺(tái)，同比下降 28.76%。此外，3D 打印零件的出口總額為 12.08 億元，同比增長 56.48%；進(jìn)口總額為 1.65 億元，同比增長 6.45%。

從進(jìn)出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看： 出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：2024 年，“使用塑料或橡膠材料的增材制造設(shè)備”的出口金額最大， 達(dá)到 76.03 億元，占總出口額的 81.13%。出口第二多的設(shè)備是“使用金屬材料的增材 制造設(shè)備”，其總出口額為 3.71 億元；出口數(shù)量為 6449 臺(tái)，低于 2023 年的 9648 臺(tái)。 這一趨勢(shì)也與 CONTEXT 的報(bào)告相吻合，顯示工業(yè)級(jí) 3D 打印機(jī)在 2024 年處于低迷狀 態(tài)。 進(jìn)口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：2024 年“用塑料或橡膠材料的增材制造設(shè)備”進(jìn)口金額為 1.67 億元， 占總進(jìn)口額的 36.87%，進(jìn)口機(jī)器數(shù)量為 4425 臺(tái)。而“用金屬材料的增材制造設(shè)備”的進(jìn)口總額為 0.72 億元，進(jìn)口機(jī)器數(shù)量為 36 臺(tái)。

4.2.2. 服務(wù)：應(yīng)用多元潛力較大，長期增量空間有望打開

3D 打印服務(wù)長期以來是行業(yè)增長的主要驅(qū)動(dòng)力。目前全球主要 3D 打印服務(wù)可以根據(jù)業(yè)務(wù) 內(nèi)容分為：原型設(shè)計(jì)服務(wù)提供商、3D 打印批量生產(chǎn)廠商、3D 打印硬件服務(wù)商、3D 打印服 務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供商等。從市場格局來看，全球 3D 打印服務(wù)市場較為成熟與多元，2023 年獨(dú)立 提供 3D 打印服務(wù)的提供商收入占比為 73.4%（即不包括綜合服務(wù)商，綜合服務(wù)商為包含 2 個(gè)以上業(yè)務(wù)的廠商）。從競爭格局來看，2021 年全球 3D 打印服務(wù)收入前三的企業(yè)分別是 美國的 Stratasys、比利時(shí)的 Materialise、美國的 Quickparts 等，其中 Stratasys 的服務(wù)收入 達(dá)到 1.89 億美元。

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