3D打印又称增材制造业，是基于三维模型数据，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，采用逐层叠加材料（逐层打印）的方式，直接制造与相应数字模型完全一致的实体或零件，拥有省材、设计灵活、生产效率高、个性化定制等特点。全球3D打印市场正处于高速发展期，市场潜力空间巨大，预计2025年将达到298亿美元，2030年达到853亿美元。2023年我国3D打印设备出口352.5万台，同比劲增88%，成为我国出口增长最快的产品之一。我国3D打印行业正处在快速发展中，但也存在专业化服务能力弱、金属粉末材料和高端核心光学器件竞争力不强、进口依存度高等问题。为此，要强化增材制造专业化服务市场培育，从供给和需求两方面入手，推动行业发展；在金属粉末技术和光学核心器件等“卡脖子”技术方面，要鼓励技术创新、产业链协同合作等，争取早日获得突破；并围绕重大装备需求开展专项技术攻关，推动行业迈向高端化。
3D打印行业产业链分析
1、3D打印行业产业链条长
上游主要包括3D打印原材料和零部件设备等，主要有金属材料、非金属材料、主板、DLP光引擎、振镜系统、激光器、扫描仪、CAD建模软件和切片控制软件等。中游以3D打印设备及打印服务厂商为主，大多数设备提供商亦提供打印服务业务及原材料供应，在整个产业链中占据主导地位。3D打印设备可分为桌面级打印机（消费级）和工业打印机。主流3D打印技术包括熔融挤出成型技术（FDM)、光固化成型技术(SLA)和烧结/粘接成型技术(SLS)等。下游应用领域已覆盖航天航空、汽车工业、医疗及消费品行业领域。
2、3D打印行业应用领域范围广
一方面，应用消费级的桌面设备，可进行个性化定制化的创意制造，如个性化消费品：消费者可以通过3D打印技术为自己量身定做运动鞋、眼镜、按摩头等，以满足个人品味和偏好；学术和教育：3D打印机作为新型教育装备，应用于STEAM教育和创客教育，帮助学生获得更丰富的学习体验；文化创意产品：3D打印技术可用于制作动漫手办、玩具、模型等，满足消费者对外观设计的定制化需求。另一方面，工业级的设备已应用于航天航空、汽车工业、医疗、核工业、模具、船舶等行业领域（下文将具体展开）。
图1 增材制造产业链全景图
图片来源：《3D打印：颠覆性技术，有望从1到100撬动千亿产业链》
我国3D打印行业发展的现状特征
1、市场规模快速扩大
过去10年，3D打印产业规模CAGR达41.42%。据工信部装备工业发展中心《增材制造十年发展及展望》数据，在 2012-2022年间我国增材制造产业规模自10亿元增至320亿元；并有望于2023年超过 400 亿元、于2027年超过千亿。我国增材制造全产业链相关企业数量超过1000余家，2022年以增材制造为主营业务的上市公司数量22家（含新三板），规模以上企业数量近200家，其中规模过亿的企业数量42家。我国增材制造装备实现从进口为主到自主生产转变。我国高精度桌面级光固化增材制造装备、多材料熔融沉积增材制造装备持续保持领跑并畅销海外；米级多激光器激光选区熔化装备、多电子枪电子束熔化装备、大幅面砂型增材制造装备等自主开发装备相关核心指标达到国际先进水平；超高速激光熔覆头、电子枪等十多类关键部件取得攻关突破和自主生产，其稳定性、可靠性得到不断改善。增材制造技术应用实现从原型制造向直接制造发展。由快速制造原型样件逐步向直接制造最终产品质变，已应用于航空航天、医药、汽车等国民经济39个行业大类、89个中类，覆盖产品结构设计、原型制造、批量生产、工装制作、保障修复等全寿命周期。
2、以消费级3D打印设备为主，出口“狂飙”式增长
随着国外桌面级打印机相关专利保护到期，技术壁垒下降，国内桌面级打印机厂家数量快速增长，市场规模迅速扩大，价格竞争也日趋激烈。市场上涌现出了众多品牌，为消费者提供了丰富的选择。例如，一些主流的FDM打印机，如拓竹3D打印机P1S、创想三维K1打印机、ELEGOO爱乐酷海王星4Pro和纵维立方Kobra2等，它们在打印精度、速度上表现出色，同时价格也非常亲民。2022年，我国消费级3D打印设备产销分别达到350.2万台和135.18万台，销售均价从2017年的0.38万元/台下降至2022年的0.22万元/台。成为2023年我国出口增长最快的产品。海关数据显示，2023年我国增材设备制造产品出口额9.85亿美元，同比上升60.4%。2024年上半年，增材制造设备出口总量达182.90万台，同比增长40.29%；出口金额达42.67亿元，同比增长77.18%。
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3、工业级3D打印行业应用也不断深化
增材制造技术在航空航天、医疗器械、汽车工业等高端制造领域得到规模化应用，同时在民用领域的工业级应用前景广阔，如汽车构造轻量化、消费电子等，行业应用日渐深化，应用场景拓展。在航空航天领域，新一代战机、国产大飞机、新型火箭发动机、火星探测器等重点装备的关键核心零部件大量应用增材制造技术，解决了许多过去难以制造的复杂结构零件的成形问题，实现产品结构轻量化。在医疗领域，髋臼杯、脊柱椎间融合器等14款增材制造医疗植入物已获得NMPA认证，实现临床应用，拓展疾病治疗解决方案；时代天使运用增材制造技术实现口腔正畸牙模批量定制生产，解决传统机加工制造复杂的问题，满足患者个性化需求，全面提高中国口腔医疗水平。在铸造领域，宁夏银川建成世界**万吨级铸造3D打印工厂，将增材制造技术应用于砂型铸造、熔模铸造等铸造工艺中，大大减少铸造加工流程,提升产品制造效率，实现对传统铸造的替代。在其他领域，大规模混合桥体、房屋等增材制造建筑在各地落成，**手办、轻量化鞋品等深受消费者欢迎。
4、代表性企业加快涌现
中国增材制造企业数量持续增加，部分企业已在全球占据一定地位，未来有更大的发展空间。铂力特、先临三维、华曙高科等以增材制造为主营业务的上市公司涌现，数量从2013年的1家增长至2022年的22家（含新三板），规模以上企业数量由2016年的20余家增至2022年的100余家，其中规模过亿的企业数量由2012年的3家增至2022年的42家。在非金属材料领域，国内重点企业有斯科瑞（山东临沂，3D打印高分子材料）、苏州聚复科技（3D打印高分子材料）、嘉兴饶稷科技（陶瓷材料）、山东创瑞激光科技（烟台）等。在3D打印设备领域，上海联泰在3D打印行业中市场占比**，达16.4%，铂力特也是市场的主流品牌。随着国内3D打印企业技术的不断积累，与国外先进水平的差距快速缩小，在大尺寸成型等部分领域甚至实现了反超。在核心光学硬件领域，金橙子（A股）振镜产品相关核心性能指标与德国Scanlab的同类型产品相近，具备与国际厂商竞争的水平和实力。大族激光也在拓展增材制造领域的光纤激光器和振镜产品。
我国3D打印行业面临的瓶颈问题
1、我国增材制造以设备生产为主，专业化服务占比低
从产业结构来看，我国3D打印行业中，打印设备和打印服务的营收占主要部分，目前设备营收占比55%，打印服务占比21%，原材料和零部件分别占比16%和7%，而国外打印服务占比一般超过50%。国外增材制造服务商提供的主要内容包括快速原型制造、定制化产品生产、按需制造、分布式制造以及提供全产业链的3D打印解决方案。服务商通常拥有先进的3D打印设备和技术，能够满足不同行业客户的需求，如航空航天、汽车、医疗和消费品等。一些知名的国际3D打印服务企业包括3D Systems、Stratasys、Materialise、HP等，不仅提供3D打印设备和材料，还提供专业的打印服务和技术支持。例如，3D Systems通过其Quickparts服务，提供从设计到生产的一站式服务，支持多种CAD数据和文件格式，并建立了全球性的工厂式网络来处理用户所需的原型和最终部件。另外，一些服务商如3D Hubs采用分布式制造模式，将3D打印机拥有者纳入其服务网络，通过平台匹配订单和设备资源，实现快速的本地化生产。还有如Fast Radius这样的服务商，与SAP和UPS合作，整合供应链解决方案和物流网络，提供快速、按需的3D打印服务。
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2、金属材料粉末竞争力不足
金属材料粉末是金属3D打印的基础，面临基础研究滞后、材料种类少、性能不达标、进口依赖度高、产业发展不成熟等问题。国内对3D打印材料的研究起步较晚，目前仍处于产业发展的初始阶段。尽管部分技术处于****水平，但金属打印材料有90%来源于进口，这导致3D打印产品成本较高，影响了其产业化进程。目前3D打印金属粉体材料以欧美厂商为主，国内金属粉末制备存在氧含量高、球形度差和粒径分布不均匀等问题。
3、核心光学器件竞争力不足
核心光学器件是3D打印设备中不可或缺的部分，尤其在光固化3D打印技术中，光学器件的性能直接影响打印质量和效率。但目前我国在精密光学器件领域的产业化程度相对较低。增材制造设备所需核心元器件包括扫描振镜、激光器。增材制造用的高功率激光器主要从美国、德国进口，市场基本被德国Trumpf、美国IPG等3-4家国外企业占有。目前低功率光纤激光器基本完成国产替代，中功率光纤激光器国产化率保持稳定且多保持在60%上下，实现了大部分的国产化替代。扫描振镜主要从德国进口。扫描振镜系统在全球范围内主要的供应商为德国ScanLab公司、美国CTI公司、美国GSI公司，其中德国ScanLab公司占据了金属3D打印设备市场的主要份额，市场占有率达到80%左右，根据其官网披露信息，德国 ScanLab公司扫描振镜系统年产超过3.5万套。经过近年来国内供应商的快速发展，在中低端振镜控制系统领域已经基本实现国产化；在高端应用领域，目前主要由德国Scaps、德国ScanLab等国际厂商主导，国产化率仅15%左右。
对策建议
1、强化增材制造专业化服务市场培育，从供给和需求两方面入手，推动行业发展。一是提升供给能力。鼓励增材制造企业加大研发投入，开发新技术和新材料，提高产品和服务的技术水平和附加值。同时，政府可以通过提供税收优惠、财政补贴、研发资助等政策支持，降低企业的研发成本，激励企业进行技术创新和设备升级。二是加大人才培养和引进力度。增材制造行业的发展离不开高水平的人才。企业应加强与高校和研究机构的合作，培养和引进掌握增材制造核心技术的专业人才。三是拓展应用领域。拓展增材制造技术的应用领域，不仅能够推动技术本身的创新与发展，还能为各行各业带来革命性的变革。推动增材制造技术在航空航天、汽车、医疗、建筑等领域的深度应用，开发新的应用场景和解决方案，拓宽市场需求。四是促进行业合作。促进增材制造行业的合作，实现企业间优势互补、资源共享的深度融合，推动整个产业链的竞争力提升，实现共赢发展。鼓励增材制造企业之间以及与上下游产业链企业之间的合作，建立产业联盟，整合各方资源，形成创新转化和生产制造的紧密协作。鼓励企业间通过共享设备、技术服务清单以及技术需求清单等方式，更好地对接各自的需求和优势，推动技术合作和创新。
2、在金属粉末技术和光学核心器件等“卡脖子”技术方面，要鼓励技术创新、产业链协同合作等，争取早日获得突破。一是加大研发投入和技术创新。支持高校和国家增材制造创新中心等研究机构加强增材制造基础理论和关键技术的研究，提升原始创新能力。增材制造技术的发展需要从基础科学问题入手，加强新问题的研究，包括金属成形中的强非平衡态凝固学、极端条件下增材制造新机理、梯度材料和结构的增材制造机理等。二是推动产业链协同发展。建立产业链上下游协同机制，加强原材料、关键零部件、装备制造等各环节的协同创新，提升产业链整体竞争力。通过抓产业链链长制、产业集群、产业链布局和产业生态，进一步提升产业基础**化和产业链现代化水平。
3、围绕重大装备需求开展专项技术攻关，推动行业迈向高端化。设立增材制造工艺变革科技专项，建设用户牵头、多元主体参与的协同机制并形成“产学研用”联合体。加大对国家增材制造创新中心等行业研发国家队支持，围绕行业共性关键问题持续投入。破解增材制造产业链的技术瓶颈环节，为重大装备制造提供配套技术支撑。
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