近年来，增材制造产业在“中国制造”引导下迎来高速发展契机。我国高度重视增材制造产业，将其作为《中国制造2025》的发展重点之一。2020年国家标准委制定了《增材制造标准领航行动计划(2020-2022 年)》，明确“到2022年，增材制造专用材料、工艺、设备、软件、测试方法、服务等领域领航”标准数量达到80-100项，形成一大批具有竞争力、引领性的团体标准。推动2-3项我国优势增材制造技术和标准制定为国际标准，增材制造国际标准转化率达到90%。

在各国政府和市场的共同推动下，增材制造热点应用争相出现、前沿技术研发速度不断加快。我国一系列产业政策描绘了增材制造行业的发展路线图，并在各个地区相继成立了基于企业、科研机构及高等院校合作的研究中心和技术联盟，有力地促进了这一技术在各领域的应用。

由于增材制造技术能快速制造出各种形态的结构，对传统的产品设计、工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，成为了制造业最具代表性和最受关注的颠覆性技术之一。#3D打印#

什么3D打印？

增材制造（Additive Manufacturing, AM）又称3D打印，是一种通过简单的二维逐层增加材料的方式直接成型三维复杂结构的数字制造技术。将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，是制造业有代表性的颠覆性技术，集合了信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术，是先进制造业的重要组成部分。

3D打印本质是增材制造（AM）技术，依托计算机辅助设计（CAD）、大数据、云计算、计算机辅助制造（CAM）、物联网、虚拟现实（VR）等技术支撑，将数字化或电脑模型，通过逐层堆积的方式而直接形成3D物体的制造工艺。

与传统制造技术（减材制造、等材制造）相比，3D打印（增材制造）不需要事先制造模具，不必在制造过程中去除大量的材料，也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品，具有“去模具、减废料、降库存”的特点。在生产上可以优化结构、节约材料和节省能源，极大地提升了制造效率，同时实现“设计引导制造”理念。

传统的减材制造是通过车床、铣床等各种加工设备从一块材料上去除所有不需要的部分，直至所需的零件成型，而增材制造则是从零开始，通过一层层材料的叠加，最终堆叠出完整的零件。

该技术适用于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造、模具的设计与制造等，同时也适用于难加工材料的制造、外形设计检查、装配检验和快速反求工程。

国际标准化组织辖下增材制造技术委员会发布ISO/ASTM 52900：2015标准将增材技术分为7大类，分别是：立体光固化（SLA）、粘结剂喷射(3DP)、定向能量沉积(DED)、薄材叠层（LOM）、材料挤出(FDM)、材料喷射（PloyJet）、粉末床熔融（SLM、SLS、EBM）。

目前3D打印技术已经广泛应用到航空航天、医疗器械、建筑、汽车、能源、珠宝设计等领域，英国《经济学人》杂志认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”，改变未来生产与生活模式，改变制造商品的方式，并改变世界的经济格局，进而改变人类的生活。

3D打印历史沿革

3D打印技术应用最早可追溯到1986年由美国Charles Hull开发的立体光固化(SLA)技术。随后又发展出选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）、微喷射粘结技术（3DP）等技术。

经历30多年的发展，立体光固化(SLA)、选择性激光烧结（SLS）等技术已经相对成熟。在高温金属材料、设备研发制造方面相对完善。

进入21世纪以来，3D打印技术有了新的突破与发展，在大类技术的细分下催生出许多满足特定行业需求的小类技术。如SLA技术：数字光处理（DLP）、多头喷射技术(PloyJet)，SLM技术：直接金属激光烧结（DMLS）。

3D打印技术自上个世纪九十年代传入我国，首先在各高校、科研机构展开初步研究。清华大学激光快速成形中心、西安交通大学先进制造技术研究所、华中科技大学快速制造中心等科研机构在增材制造技术的成型设备、工艺原理、数据处理软件、分层算法、扫描路径及加工材料等方面取得了重大进展。

进入2000年，我国自研3D打印技术相对成熟后，初步实现3D打印设备的工业化。在国家和地方的支持下，全国建立了20多个增材制造服务中心。

3D打印各技术发明时间及主要使用公司：

资料来源：3D Hubs

3D打印市场规模：千亿蓝海市场空间巨大

据Wohlers Report 2021的统计，受全球疫情影响，2020年3D打印市场发展虽然放缓，但仍然保持了正向的小幅增长，全球3D打印市场规模达到127.58亿美元，比2019年增长了7.5%,与之前十年27.4%的平均增速相比，2020年增速有所下滑主要是受席卷全球的新冠疫情影响。

长期来看行业高增长的趋势并没有改变，预计到2029年全球3D打印行业规模将达到1175亿美元。

3D打印产业链解析

3D打印产业主要由3D打印设备、3D打印材料和3D打印服务三大细分行业构成。根据沃勒斯全球3D打印细分产业调查结果显示，3D打印设备占比最高，达到44.3%；3D打印服务占比31.6%；3D打印材料占比24.1%。

从产业链整体来看，3D打印上游涵盖激光器、振镜、三维扫描设备、3D打印软件、粉末原材料等；中游以3D打印设备生产厂商为主，部分也同时提供打印服务及原材料供应，在整个产业链中占据主导地位；下游行业应用已覆盖航天航空、汽车工业、船舶制造、能源动力、轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意、建筑等各领域。

资料来源：中航证券

3D打印产业链上游：原材料

3D打印产业链上游主要包括原材料和3D建模工具。

原材料

增材制造原材料主要包括金属增材制造材料、无机非金属增材制造材料、有机高分子增材制造材料以及生物增材制造材料四大类。专用材料的品类和品质决定增材制造产品及服务的质量。

金属增材制造技术一般运用在航天航空领域，而非金属增材制造技术用途更加广泛，主要运用在工业工艺设计的其他领域：如汽车家电、医学器械、文创用品等。

3D打印技术分类：

资料来源：铂力特招股书, 德邦研究所

目前，全球增材制造专用材料已达几百种，Stratasys、3DSystems、EOS、惠普等行业领军企业以及巴斯夫、杜邦等材料企业纷纷布局专用材料领域，研发生产出新型高分子复合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等专用材料。

SLM作为当今应用最为广泛的金属3D打印技术，制件尺寸精度较高，可以打印传统技术无法制造的复杂结构，但其也存在打印效率稍低、难以打印大尺寸（米级）零件等缺点。

使用SLM技术的代表公司包括德国EOS公司、美国GE增材、德国SLM solutions、铂力特、华曙高科等。

根据下游领域制件品的特性，金属、复合材料需求空间大，有望成为3D打印材料的“引爆点”。但是随着金属3D打印零件生产量的增加，市场上金属粉末材料种类偏少、专用化程度不够、供给不足的弊端也日益显现，其潜在的缺乏高品质、无缺陷的金属粉末问题也更加突出。

3D打印产业链全景梳理：

资料来源：浙商证券

工业级3D打印设备占据主导

根据应用场景不同，可以分为工业级和桌面级（消费级）两类。

由于桌面级3D打印设备技术门槛不高，竞争激烈且毛利率水平较低，铂力特等国内3D打印巨头大都专注于金属工业级3D打印应用。

另外，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急剧增长，新进企业增多，加大了国内桌面级增材制造市场的竞争程度。

与桌面级打印机市场相比，工业级打印机技术壁垒高，资本投入大，一直以来发展较为缓慢，但当前工业级增材制造产业受到国家政策大力支持，整个市场目前已开始呈现快速增长形势。

3D建模工具

3D建模工具包括3D建模软件、3D建模扫描仪和3D模型数据平台。与此相对应，聚集在产业链上游的企业包括三维软件开发商以及耗材生产商等。

3D打印中游：增材制造设备是核心领域

从产业细分结构来看，根据CCID数据显示，我国的3D打印设备市场规模最大，2020年产值达到92.54亿元，这主要是因为设备单价高、部分依赖进口导致。

由于大部分工业零部件存在唯一适配性，许多公司为客户提供定制化服务。

目前规模第二大的是3D打印服务市场，2020年的产值为64.46亿元。而由于我国对3D打印材料研发水平较为局限，加上3D打印材料整体单价相对较低，因此目前规模最小、增速最慢，在2020年总产值为50.59亿元。

目前3D打印行业内部的竞争主要集中在设备厂商之间，这些设备厂商同时也提供3D打印的相关服务。

在2019年，Stratasys、Markforged、3DSystem三家公司所占市场份额近40%，Stratasys销售了3660台工业3D打印机，占比为16.6%；值得注意的，“其他”的占比从2018年的30.3%上升到34.3%，这表明有更多的公司进入到这个领域。

3D打印产业链下游：航天航空有望成为最重要应用

从下游应用行业来看，目前工业中使用3D打印最多的行业是汽车工业，占比为16.4%。消费领域/电子领域和航空航天则紧随其后，分别为15.4%和14.7%。

航天航空有望成为金属3D打印应用的重要领域。“轻量化”、“高强度”、“高性能”及“复杂零件集成化”一直是航空航天零部件制造和研发的主要目标。3D打印技术所制造出来的零件能够很好的迎合这些要求，具有不可替代的应用优势。

值得注意的是，当前航空航天零部件产业产值规模超过1500亿美元，但3D打印应用在其中的份额尚不足1%，未来市场空间广阔。

3D打印在航空航天的当前应用水平与未来可能性均较高：

资料来源：EY

从汽车工业领域来看，3D打印不仅可以直接制造汽车零部件，甚至可以颠覆传统的整车设计理念和制造方式，用于整车制造。

目前已有大量体内外实验证实3D打印金属基生物材料在实践应用中的可行性，为推进个性化医学提供了前所未有的可能性。目前，3D打印金属基生物材料主要用于口腔科、组织修复、骨科植入及心血管设备的应用。联泰科技SLA技术的隐形正畸市场已经占据30%以上市场应用份额，DLP技术也占到市场的近20%。

3D打印市场格局

近年来，3D打印行业整合加剧，通过并购3D打印软件公司、材料公司、服务提供商等，设备生产企业转变为综合方案提供商，加强了对产业链的整体掌控能力。

3D打印的核心专利大多被设备厂商掌握，因此在整个产业链中占据主导地位，这些设备生产厂商大多也提供打印服务业务。

当前，全球3D打印市场主要集中在北美、欧洲和亚太地区三个地区。全球3D打印产业区域结构占比显示，目前美国以40.40%的比例占据3D打印行业的主导地位，第二位为德国，占22.5%的市场份额。中国在全球3D打印产业中占18.6%，大约是美国的一半。日本和英国占据全球3D打印市场的比例大于5%，位居中国之后。

我国的增材技术标准建立起步较晚，主要是在《十三五规划》的推动下，于2016年4月成立全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC 562)，随后由该组织逐步建立和完善的相关标准体系。

截至目前，关于增材制造的标准（含起草、批准和已发布）共计50余项，现行标准共计15项，主要是从技术、原材料、专业术语层面进行基本规范。

中国3D打印市场AMC模型：

资料来源：易观智库

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，优秀企业不断涌现，以铂力特、华曙高科、联泰科技等为代表，综合实力雄厚，属于行业领军企业。

国内3D打印产业链重点企业梳理：

资料来源：德邦研究所

从技术的角度来看，3D打印经历过产品新、质量差，专攻研发与技术改进的“负盈利”导入期，目前部分技术较为成熟、销量开始攀升、市场份额不断扩大、竞争者不断涌入。

当前行业收购对象涵盖包括服务商、软件公司、材料和设备厂商在内的3D打印生产链企业。

在中国，资本主要流向金属3D打印技术，对微米级电板3D打印、生物医疗3D打印的投资也比较多。

在国外，化工材料巨头加大对3D打印复合材料的投资；此外还有一些创新性的3D打印技术得到种子轮、A轮资本支持；针对3D打印的生产管理、后处理等产业配套方向，逐渐成长出优质创业公司。

2020年中国3D打印收购、大型融资事件：

随着3D打印行业从导入期逐渐过渡至成长初期，资源抢占、行业整合加剧，最终将过渡到成熟期，达到最高的产值和利润总量。

中国是全球最大的工业生产国，未来3D打印将在中国工业生产制造中扮演重要角色。随着国家政策的扶持和企业需求的扩大，随着政策的持续引导以及行业标准制定工作的进一步推进，3D打印在我国应用的广度和深度将加速拓展。