2024年3D打印行业：市场扩增与国产化发展分析报告

1.3D打印助力制造业降本增效，全球市场由欧美主导、中国设备制造商后来居上

1.1增材制造为制造业提供降本增效的可替代方案

增材制造是新质生产力的重要组成部分。增材制造又称“3D打印”，是基于三维模型数据，采用与传统减材制造技术（对原材料去除、切削、组装的加工模式）完全相反的逐层叠加材料的方式，直接制造与相应数字模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法，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，集合了信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术，是新质生产力的重要组成部分。增材制造将复杂的零部件结构离散为简单的二维平面加工，解决同类型零部件难以加工难题，增材制造工艺具有成本低、效率高、精度高等优势。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。

1.1.1增材制造与传统加工方式（CNC加工、注塑成型）各有优势增材制造与传统加工方式各有优势，将长期并存。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。增材制造可快速加工成形结构复杂的零件，能够缩短产品研发周期，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，增材制造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增材制造在效率和成本上更具优势，其中3D打印和CNC加工通常被认为具有一定的可替代性。增材制造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。

3D打印通常适合复杂结构的小批量生产。综合考虑零件的生产数量和结构复杂性，3D打印、CNC加工和注塑成型等制造方式具有不同的适用场景。当终端零件结构复杂、生产批量较小时，通常选择3D打印；当终端零件结构相对简单、生产批量中等（250-500个）时，通常选择CNC加工；当制造金属零件时，CNC加工即使在较低的批量下也具有价格竞争力，但需要考虑结构的限制；当生产大批量（＞500个）时，可以考虑注塑成型和熔模铸造等，或者3D打印、CNC加工和等材制造工艺的混合使用。

3D打印vsCNC加工：消费级原型件使用3D打印具备成本优势，工业级组件需考虑结构复杂性和材料稀缺性。消费电子产品在开始规模量产前，通常会为其塑料外壳制作一个快速原型件，为了加快开发时间，原型件具有交期短、成本低的需求。在不考虑尺寸精度的情况下，FDM桌面3D打印符合原型件基本要求；如果对原型件有较高的精度需求，CNC加工和SLS工艺需要更高的成本和更长的交期。金属支架和机构件需要更好的材料性能和尺寸精度，故整体成本相对较高。当组件结构简单时，CNC加工在精度、成本和机械性能方面均为优选；但实际应用中，如果遇到极端复杂结构的制造或不常见的材料时，金属3D打印也可以提供更高的设计自由度和材料利用率。

3D打印vs注塑成型：降低制造成本是增材制造技术实现规模化应用的关键要素。增材制造技术受制于加工方式，工业级增材制造设备和使用材料的高昂价格，在涉及到规模化生产时，零部件的制造成本较高，仍需依靠传统的铸造、锻造、机加等工艺。3D打印与注塑成型都是生产精密终端零部件的优秀制造方式，两种工艺各自具有独特的优势，最佳选择取决于对成本与产量的综合考虑。在模具制造的单位成本方面，注塑成型的单位成本随着数量的增加快速下降，而3D打印的单位成本整体波动较小。除了链轮模具，像运动相机手柄、遥控器、汽车把手和工艺品这类结构较为复杂的模具产品，选择注塑成型和3D打印的单位成本在400-500件时基本一致，在500-1000件的批量生产时，注塑成型工艺更具成本优势。

1.1.23D打印的应用实例：航空航天、消费品领域3D打印制造效率高，小批量快速制造优势显著。在航空航天领域，GE航空长期采用3D打印技术，该公司的每台LEAP发动机上安装有18或19个燃油喷嘴，发动机的燃油效率相比与CFM56发动机提高了15%，这款发动机为空客A320neo、波音737MAX和中国商飞C919提供动力。与传统燃油喷嘴相比，3D打印的燃油喷嘴从原先的20个部件变成了一个精密整体，简化了组装过程。同上一代相比，3D打印的新喷嘴整体重量减轻了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%。截至2021年8月，GE航空已发货第十万个喷嘴，这是航空航天领域大批量3D打印的重要里程碑。在汽车领域，特斯拉一体压铸2.0的技术中应用到3D打印技术，可以将汽车零部件研发周期从45天缩短至1-7天，比如，德国FraunhoferIAPT研究机构成功打印出一种车门铰链，比同类铣削产品重量减轻35%，成本降低50%。

在消费品领域，联合利华和塑料包装制造商Serioplast合作使用3D打印技术快速制造模具。SLA3D打印工艺使Serioplast能够在两天内构建树脂模具，与传统的机加工金属模具相比节省了大量时间，使用印刷模具生产200个瓶子样品的交货时间仅为2周，而使用传统模具需要6到8周。与金属模具相比，打印模具可将模具成本降低90%。具体来说，印刷模具的制造成本为500至1,000美元，而机加工金属模具的制造成本为2,500至10,000美元。

1.2全球3D打印行业处于成长中期，行业发展潜力大

依托行业不同生命阶段关键因素的发展特征，目前全球3D打印行业处在成长中期。3D打印起源于19世纪末的美国，由美国研究的照相雕塑和地貌成型技术开创了3D打印的核心思想，1986年，世界上第一家生产3D打印设备的公司3DSystems成立，自此，美国开始涌现出多家3D打印公司。3D打印自诞生30多年以来，该领域包括设备、材料和服务在内的全球收入平均年增长率为26.1%，并有23年以两位数的速度增长，3D打印行业具有庞大的潜力尚待开发。从技术角度看，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，符合成长期的特征。在未来还将有一段较长的成长期，最终过渡到成熟期，达到最高的产值和利润总量。

3D打印行业发展主要依靠材料和技术的困境突破，和政策扶持下商业模式的逐步成熟。国外3D打印技术应用落地时间整体早于我国，初期以航空航天、生物医学为先发应用，随后不断渗透至C端桌面级3D打印应用领域（应用普及率高），形成B、C两端同步发展，逐步实现规模化、精细化、创新研发范围广的特点。国内3D打印技术发展于21世纪初期，凭借国家的多项政策支持，主要以B端工业级（航空航天、汽车制造、生物医疗）应用为主，未来将不断优化技术和材料，实现工业级应用的进一步成熟。消费生活领域中则需要从用户需求出发，由B端带头实现规模量产，并不断提升产品的良率和稳定性，同时降低成本，多方开拓市场空间，实现3D打印行业的可持续发展。

1.3未来全球3D打印市场规模将超千亿美元，中国市场下游细分领域拓展前景广阔

2032年全球3D打印行业收入规模将超千亿美元，目前打印服务占比过半。根据《WohlersReport2024》数据显示，2023年，全球3D打印市场销售额达到200.35亿美元，同比增长11.1%。从产业结构来看，根据华经产业研究院数据，2021年全球3D打印服务的收入约90.15亿美元，占比达59.1%；全球3D打印设备实现销售额31.74亿美元，占比达20.8%；全球3D打印材料销售额为30.55亿美元，占比为20.0%，相比2020年提升了3.5pcts。从应用领域来看，全球3D打印应用行业分布占比前三的分别为汽车工业、消费电子和航空航天，2022年占比分别为15.8%、14.5%和13.9%。经过30多年发展，3D打印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《WohlersReport2023》预测，到2026年全球3D打印行业收入规模较2022年将增长超2倍，达到362亿美元，到2032年增材制造收入规模将较2022年增长5.7倍，达到1,027亿美元。

2024年中国3D打印市场规模将达415亿元，目前打印设备占比过半。受3D打印产品逐步规模化应用和部分积压的3D打印设备需求释放的带动，中商产业研究院数据显示，2023年中国3D打印市场规模将达367亿元，同比增长14.7%，据预测，2024年市场规模将达415亿元。从产业结构来看，2022年我国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176亿元，占比55%，打印服务营收67.2亿元，占比21%；原材料和零部件分别营收51.2亿元和22.4亿元，占比16%和7%。同全球市场结构相比，目前中国以设备制造为主，未来打印服务领域的发展空间较大。

中国3D打印下游应用以工业级高端制造为主，未来汽车、消费电子等领域应用拓展潜力大。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3D打印行业在航空航天、汽车、医疗等下游领域的应用水平和规模都在快速提升。整体来看，我国3D打印应用市场主要面向需求弹性小、功能敏感性高的工业级高端制造，包含航空航天、模型制造、汽车制造、生物医疗等；消费级应用以桌面用3D打印机为主，国内产业链成熟，凭借价格优势多出口海外市场。根据中商产业研究院数据，2022年中国3D打印下游应用领域中，航空航天占比最多，达16.7%。其次分别为医疗、汽车领域、消费及电子产品，占比分别为15.5%、14.5%、11.9%。同全球下游应用情况相比，中国市场在汽车、消费电子、医疗等领域的拓展前景仍有待挖掘。以航空航天领域为例，根据IBISWorld分析，预测未来十年（2020-2029年）中国航空制造业市场价值约9.05万亿元，年均复合增速为10%，假设未来十年3D打印在航空制造业占据的份额提升至1%，据此可测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。

1.4全球3D打印市场长期由欧美主导，中国在设备制造环节后来居上

全球3D打印市场由欧美等发达地区的巨头主导，亚洲地区后起追赶。全球3D打印行业目前已建立起较为稳定的产业生态体系和行业竞争格局，呈现出行业整体高速增长，由欧美等发达地区的几家巨头主导，亚洲地区等其他设备制造商后起追赶的发展态势。全球3D打印企业集中在北美、欧洲和亚太地区，这三个地区的3D设备累计装机量占到了全球的95%，其中约35%在北美（美国为主），欧洲和亚太地区各占30%左右。其中美国企业多集中在非金属材料领域，欧洲企业多集中在金属材料领域。

2023年中国的3D打印设备制造商数量反超德国，排名全球第二。根据Wohlers统计显示，近年来，3D打印设备制造商的数量增长迅速，2023年全球有328家制造商生产和销售工业3D打印设备（统计口径价格高于5000美元），较2022年增长14.7%，自2012年以来工业级增材制造商的数量增长约10倍。328个系统制造商分布在世界各地，美国以63家的数量排名第一，中国44家反超德国排名第二，德国40家排名第三，整个亚太地区的设备销售量从2022年的全球占比20.6%上升到2023年的25.9%。2023年有40家公司的工业3D打印系统销量超过了100套。从全球工业级增材制造设备装机量来看，中国占据全球总量的11.5%，依然是仅次于美国的第二大装机国。随着我国自主工业体系建设的推进、设备国产化要求的日益增强、产业转型内生需求的日益迫切，国产自主3D打印产业发展环境良好。从市场容量、市场活跃度、全球竞争力、产业发展能力等方面来看，中国都呈现出明显的快速上升趋势。

目前全球已建立起较为集中的3D打印行业竞争格局。全球范围来看，Stratasys、3DSystem、EOS等老牌3D打印巨头，在早期引领了产业的发展，凭借专利优势拥有数十年的技术积累，具有较高的市场份额和客户认知度；随后GE、HP等公司也快速发展，逐步取得较高市场份额。不过，随着近年来国际3D打印企业并购重组、资源整合进展加速，国内企业具备全产业链布局优势，为国际竞争奠定了良好基础。从全球上市企业来看，2023年营收最高的前三位是Stratasys、3DSystems和Materialise；从国内企业来看，联泰科技、华曙高科、铂力特近年来快速发展，2022年市场占比分别为16.4%、6.6%、4.9%。

2.全球3D打印行业仍以硬件制造为主，国内企业逐步建立自主可控的供应链体系

2.1行业竞争主要集中在设备制造商之间，工业级应用市场潜力大

3D打印行业的竞争主要集中在设备制造企业之间。3D打印经过近40年的发展，已经形成了一条完整的产业链。上游涵盖三维扫描设备、三维软件、原材料类及3D打印设备零部件制造等企业；中游以3D打印设备生产厂商为主，大多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打印行业的竞争主要集中在设备制造企业之间；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。根据应用领域不同，3D打印可分为消费级与工业级。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较大。

2.2原材料：全球3D打印以非金属材料为主，我国金属材料应用规模将持续扩大

预计2024年中国3D打印原材料市场规模达到66亿元。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，主流的粉末床熔融工艺路线相关的3D打印原材料包括金属粉末材料和高分子粉末材料等。3D打印技术的兴起和发展离不开3D打印材料的发展，3D打印原材料是影响3D打印产品质量的重要因素之一。

根据中投产业研究院数据，2022年全球3D打印材料市场规模已达到30亿美元（约为214亿人民币）。预计到2032年，该市场规模将达到240.1亿美元（约为1716亿人民币），预测期内的复合年增长率为26%。根据中商产业研究院数据，2022年中国3D打印原材料市场规模达51.2亿元，若按照原材料营收占比16%测算，则2024年中国3D打印原材料市场规模达到66亿元。

全球3D打印材料目前以非金属材料为主，我国金属材料是研发重点。3D打印的每种打印技术使用的材料各有不同，如SLM技术常用金属材料，SLA通常用光敏树脂，SLS工艺常用尼龙（PA）粉末，FDM适应于工程塑料等。根据QYResearch的数据显示，预计2029年全球3D打印金属粉、尼龙粉末的市场规模将分别达到15.04/5.37亿美元，2022至2029年间的CAGR分别为17.1%/8.0%。在全球3D打印材料细分市场结构中，依据Wohler's数据，目前以非金属材料为主，占比超过80%，其中应用最广泛的为聚合物材料，占3D打印材料市场的比重达59%。目前我国材料结构仍以非金属为主，与金属材料大致形成6：4的格局。我国金属材料的开发潜力较大，对于材料技术的更新创造不断加速，各类复合材料、可降解材料以及更优性能的金属材料是目前研发的重点方向。

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