前言

增材制造技術自20世紀80年代誕生以來，已從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應用，從原型制作延伸至直接生產(chǎn)環(huán)節(jié)，成為全球制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動力之一。相較于傳統(tǒng)減材制造，增材制造通過逐層堆積材料構建三維實體，具備設計自由度高、材料利用率高、生產(chǎn)周期短等顯著優(yōu)勢，尤其適用于復雜結(jié)構件、個性化定制產(chǎn)品及小批量生產(chǎn)場景。

當前，全球增材制造產(chǎn)業(yè)已步入高速增長階段。據(jù)MarketDigits最新研究，2024年全球增材制造市場規(guī)模約為244.1億美元，預計2030年將達746億美元，2025-2030年復合年增長率為20.6%。而Fortune Business Insights的預測更為樂觀，認為2032年市場規(guī)模或突破1017.4億美元，復合年增長率達23.4%。盡管不同機構對技術突破速度和產(chǎn)業(yè)滲透率的預期存在差異，但均指向同一結(jié)論：增材制造正從“可選項”轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)的“必選項”。

在中國，增材制造已被納入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，政策支持力度持續(xù)增強。2024年2月實施的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整指導目錄(2024年本)》明確鼓勵發(fā)展增材制造裝備和專用材料。海關數(shù)據(jù)顯示，2024年前三季度中國3D打印機出口金額已達63.3億元，超過2023年全年總額。根據(jù)中研普華研究院《2025-2030年國內(nèi)外增材制造行業(yè)市場深度調(diào)研與發(fā)展趨勢報告》預測，2025年中國3D打印市場規(guī)模將超過630億元，較2015年實現(xiàn)30倍增長。

市場現(xiàn)狀分析

全球市場格局與區(qū)域分布

全球增材制造產(chǎn)業(yè)已形成“美歐主導、亞洲追趕”的競爭格局。美國作為技術發(fā)源地，擁有最完整的產(chǎn)業(yè)鏈，2021年其工業(yè)級增材制造設備銷量占全球45.5%。歐盟在金屬增材制造領域技術領先，德國憑借SLM Solutions、EOS等龍頭企業(yè)占據(jù)全球28%的市場份額。亞太地區(qū)增長最為迅猛，預計2025-2030年復合年增長率將達28.6%，其中中國貢獻了該地區(qū)76%的增量需求。

從設備裝機量看，北美約占全球35%，歐洲和亞太各占30%左右。美、中、日、德四國累計裝機量排名前列，分別占比33.1%、10.6%、8.9%、8.3%。值得注意的是，中國企業(yè)在大型構件一體化成型領域已取得82項核心技術專利，3米級航天器艙段打印技術完成工程驗證，展現(xiàn)出強勁的技術追趕勢頭。

圖1：

(數(shù)據(jù)來源：中研普華整理)

產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構與細分市場表現(xiàn)

增材制造產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋設備、材料、軟件和服務四大環(huán)節(jié)。2022年全球增材制造產(chǎn)業(yè)中，服務規(guī)模占比最高(40.9%)，其中航空航天應用占16.8%，醫(yī)療領域占15.6%，汽車領域占14.6%。設備銷售占比22.4%，材料占比17.1%，且材料市場增速最快(23.4%)。

從技術類型看，熔融沉積成型(FDM)仍占據(jù)主導地位，71%的企業(yè)使用該技術生產(chǎn)耐用零件。但金屬增材制造增長更為迅猛，2019-2024年復合年增長率預計達27.23%，遠高于行業(yè)平均水平。直接金屬激光燒結(jié)(DMLS/SLM)技術領域預計在預測期內(nèi)將錄得較高復合年增長率，主要應用于航空航天精密部件制造。

在設備類型方面，工業(yè)級3D打印機占據(jù)市場主導，但桌面級打印機增長更快，2024年低端入門級(<2500美元)類別出貨量同比增長65%。中國品牌表現(xiàn)突出，創(chuàng)想三維和拓竹科技在該價格段全球市場份額合計達73%。

中國企業(yè)表現(xiàn)與市場特點

中國增材制造產(chǎn)業(yè)已進入快速成長期，呈現(xiàn)出“技術突破快、應用廣、融合強”三大特征。2024年前三季度，中國3D打印設備產(chǎn)量同比增長25.4%，出口金額達63.3億元，顯示出強勁的國際競爭力。

國內(nèi)頭部企業(yè)如鉑力特、華曙高科訂單激增，正積極擴產(chǎn)。鉑力特全力推進金屬3D打印定制化產(chǎn)品生產(chǎn)線建設;華曙高科啟動投資約6億元的增材制造設備擴產(chǎn)項目。在技術層面，中國已在連續(xù)纖維3D打印、多材料打印、納米級打印等方面實現(xiàn)重大突破，達到世界先進水平。

應用方面，中國企業(yè)在航空航天和醫(yī)療健康領域表現(xiàn)突出。航天航空3D打印技術正向天空探索、衛(wèi)星通信、無人機等細分領域拓展。醫(yī)療領域，碳纖維/PEEK復合材料椎間融合器等創(chuàng)新產(chǎn)品獲得認證，全球骨科定制化植入物市場67%已采用增材制造技術。

值得注意的是，中國增材制造行業(yè)集中度仍偏低，規(guī)模以上企業(yè)近200家，但多為中小企業(yè)，研發(fā)能力相對較弱。如何培育龍頭企業(yè)、構建技術創(chuàng)新體系，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵課題。

影響因素分析

技術驅(qū)動因素

增材制造行業(yè)的快速發(fā)展得益于持續(xù)的技術創(chuàng)新與突破。2024年以來，行業(yè)呈現(xiàn)出多項顯著技術趨勢，將深刻影響未來市場格局。大尺寸增材制造成為明確發(fā)展方向，無論是復合材料打印、激光粉末床熔化(LPBF)、電弧增材制造(WAAM)還是光固化樹脂打印，設備制造商都在追求一次性制造更大零件的能力。國內(nèi)外企業(yè)如Solukon、拓博增材已推出針對大尺寸金屬3D打印的清粉方案，解決了產(chǎn)業(yè)鏈配套問題。

材料創(chuàng)新是另一關鍵驅(qū)動力。鎢等難加工金屬的3D打印取得突破，盡管激光粉末床熔化(LPBF)被認為是可能加工鎢的增材制造工藝之一，但電子束增材制造和激光粉末噴射定向能量沉積等技術也展現(xiàn)出潛力。在復合材料領域，連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料(CFRTP)打印技術已成為主流，占38%市場份額，中國企業(yè)在短切纖維增強技術領域?qū)崿F(xiàn)突破，打印速度較2023年提升2.7倍。新型光固化陶瓷基復合材料年增長率更是高達145%。

工藝融合與智能化趨勢明顯。多種制造工藝的結(jié)合應用日益普遍，F(xiàn)ormnext 2024展會上已出現(xiàn)同一部件內(nèi)結(jié)合兩種增材制造技術的案例。過程監(jiān)控技術進步顯著，約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室(APL)正在開發(fā)能夠在缺陷發(fā)生前識別和預防它們的傳感器。深圳企業(yè)開發(fā)的六軸機器人協(xié)同打印系統(tǒng)實現(xiàn)3D打印與CNC加工的毫秒級切換，使復雜承力構件生產(chǎn)周期縮短至傳統(tǒng)方法的1/9。

生成式人工智能(AI)開始深度融入增材制造流程。英國Ai Build開發(fā)的Aibuild 2.0是一款由AI驅(qū)動的基于云的軟件，可實現(xiàn)工業(yè)級增材制造流程的自動化。Gen-AI技術與打印工具的集成可將設計過程速度提高25%，實現(xiàn)產(chǎn)品大規(guī)模定制。AI算法還能通過遵循各種產(chǎn)品優(yōu)化標準(如強度、材料使用和重量)來自動創(chuàng)建創(chuàng)新設計。

政策與資本因素

政府戰(zhàn)略支持是全球增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推手。美國率先將增材制造產(chǎn)業(yè)上升到國家戰(zhàn)略高度，2018年美國國防部將該技術作為重要能力納入預算。歐盟通過“地平線2020”計劃投資近800億歐元支持創(chuàng)新，其中增材制造是重點領域。中國《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》明確將加快增材制造技術發(fā)展作為推進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要舉措。2024年陜西省發(fā)布的《培育千億級增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群行動計劃》進一步明確了區(qū)域發(fā)展路線圖。

資本投入持續(xù)加碼。2024年中國3D打印領域投融資規(guī)?？傤~已超過15億元，同比增長40%。B輪以上融資中67%集中于工藝仿真軟件和在線檢測系統(tǒng)。2025年上半年全球行業(yè)并購案達23起，涉及金額超50億美元，其中材料-設備縱向整合案例占比61%。中國設立200億元規(guī)模的新材料創(chuàng)投基金，30%額度定向支持復合材料增材關鍵技術攻關。小米、華為等科技巨頭也紛紛進軍3D打印產(chǎn)業(yè)，為行業(yè)注入新活力。

市場需求拉動

航空航天與國防領域是金屬增材制造的主要驅(qū)動力。SpaceX的Raptor 3發(fā)動機充分展示了金屬增材制造在太空探索中的關鍵作用，通過降低成本壁壘和縮短開發(fā)時間，推動了從國家主導項目向私營企業(yè)的轉(zhuǎn)變。波音利用工業(yè)3D打印制造飛機內(nèi)部部件，NASA則用于制造火箭發(fā)動機和衛(wèi)星部件。預計到2030年，全球航空航天領域的金屬增材制造市場規(guī)模將超過300億美元。

醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。3D打印被認為對生產(chǎn)個性化醫(yī)療工具和患者專用假肢至關重要。碳纖維/PEEK復合材料椎間融合器獲得FDA三類認證，孔隙率可精確控制在50-800μm范圍。深圳市西格納生物科技的類器官3D打印設備已投入實驗室試用，未來有望在藥物篩選和器官修復方面發(fā)揮巨大作用。

汽車制造加速采用增材制造技術?？焖倌＞吲c增材制造相結(jié)合已成為許多汽車制造商的首要任務，汽車內(nèi)飾定制是該技術在汽車行業(yè)的另一個主要應用。預計到2030年，汽車領域金屬增材制造市場規(guī)模將超過200億美元。中國新能源汽車電池箱體等部件已開始采用增材制造技術。

半導體和國防成為新興增長點。這兩個垂直領域是增材制造技術應用增長最快的行業(yè)，半導體生產(chǎn)面臨的全球產(chǎn)能不足、交貨期長和供需失衡等問題幾乎都可以通過增材制造解決。國防組織對增材制造的興趣持續(xù)增加，無論在歐洲還是美國，國防組織都將繼續(xù)投資增材制造技術。

未來預測分析

市場規(guī)模與增長預測

綜合多家權威機構數(shù)據(jù)，全球增材制造市場在2025-2030年將保持20%以上的復合年增長率。MarketDigits預測到2030年市場規(guī)模達746億美元，復合年增長率為20.6%;Fortune Business Insights預計2032年達1017.4億美元，復合年增長率為23.4%;而Research Nester的預測最為樂觀，認為2037年市場規(guī)?？赡苓_到3795.2億美元，2025-2037年復合年增長率為23.5%。盡管預測數(shù)值存在差異，但各機構一致認為增材制造產(chǎn)業(yè)已進入高速增長通道。

分區(qū)域看，亞太市場將實現(xiàn)最高增速。MarketDigits預計亞太地區(qū)在預測期內(nèi)將實現(xiàn)最高的收入復合年增長率。中國作為亞太區(qū)核心市場，到2025年3D打印市場規(guī)模預計超過630億元，深圳、長三角和珠三角已形成產(chǎn)業(yè)集群。韓國在消費電子產(chǎn)品生產(chǎn)方面優(yōu)勢明顯，城市化進程推動需求增長。

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)看，金屬增材制造增長最為迅猛。據(jù)統(tǒng)計，2019年全球金屬增材制造市場規(guī)模為33億美元，預計2024年達到110億美元，2019-2024年復合年增長率達27.23%。航空航天領域是主要驅(qū)動力，預計到2030年相關市場規(guī)模將超過300億美元。復合材料增材制造同樣呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢，2025年全球市場規(guī)模突破千億級門檻，其中連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料(CFRTP)打印技術占據(jù)38%份額。

技術發(fā)展趨勢

未來五年，增材制造技術將向更大尺寸、更高效率、更強功能方向發(fā)展。大尺寸增材制造將持續(xù)突破，3米級航天器艙段打印技術已完成工程驗證。多材料混合打印系統(tǒng)裝機量預計將同比增長210%，智能化后處理單元滲透率突破40%。六軸機器人協(xié)同打印系統(tǒng)等創(chuàng)新解決方案將進一步提升制造效率。

材料體系多元化將成為顯著特征。熱固性樹脂基復合材料占比將下降至29%，而新型光固化陶瓷基復合材料年增長率達145%。難加工金屬如鎢的3D打印技術將更成熟，激光粉末床熔化(LPBF)、電子束增材制造等技術并行發(fā)展。納米纖維素增強體等新型材料將逐步商業(yè)化。

數(shù)字孿生與AI深度融合將重構制造流程。生成式AI支持的3D打印流程可實現(xiàn)增材制造操作自動化，設計過程速度提升25%。智能算法將優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構，實現(xiàn)強度、重量和材料使用的最佳平衡。分布式制造網(wǎng)絡和數(shù)字孿生服務平臺等新型商業(yè)模式將興起。

應用領域拓展

航空航天仍將是高端應用主戰(zhàn)場。增材制造技術已經(jīng)從“可選項”過渡到了“必選項”。發(fā)動機制造商正在探索增材制造用于熱端部件生產(chǎn)，衛(wèi)星構型優(yōu)化案例不斷增加。SpaceX的實踐表明，金屬增材制造可減少勞動和檢查步驟，提高安全性，并大幅優(yōu)化設計。

醫(yī)療健康領域?qū)⒊霈F(xiàn)更多顛覆性應用。除骨科植入物外，生物3D打印技術正探索組織和器官創(chuàng)建，為醫(yī)學研究和移植領域帶來重大進步機會。NMPA在2025年Q2發(fā)布的《復合材料醫(yī)療器械增材制造質(zhì)量控制指南》將推動行業(yè)標準化進程。

新能源汽車與能源領域潛力巨大。3D打印技術可生產(chǎn)輕量化汽車零部件，滿足電動汽車對減重的迫切需求。電池箱體、電機部件等已開始采用增材制造。在能源領域，3D打印可用于制造燃氣輪機部件、核電站零件等高價值產(chǎn)品。

建筑與基礎設施將成為新興增長點。印度水泥公司與建筑3D打印初創(chuàng)公司Tvasta合作，促進建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。加拿大已撥款6億美元用于3D打印建造更便宜、更可持續(xù)的房屋。中國企業(yè)在大型建筑構件打印技術上也取得進展。

行業(yè)挑戰(zhàn)與瓶頸

盡管前景廣闊，增材制造行業(yè)仍面臨多重挑戰(zhàn)。材料限制是首要瓶頸，高性能材料種類相對有限，且金屬粉末價格較高。打印速度在大規(guī)模生產(chǎn)場景下仍顯不足，需要進一步提升設備性能。行業(yè)標準與認證體系尚不健全，尤其在航空航天和醫(yī)療等關鍵領域。

初始投資高也制約了技術普及。建立3D系統(tǒng)所需的資金和資源比傳統(tǒng)方法更加昂貴，包括硬件、軟件、材料、認證、增材制造教育以及員工培訓等投入。雖然桌面級打印機降低了入門門檻，但工業(yè)級設備投資仍然可觀。

技術人才短缺是普遍問題。增材制造涉及多學科交叉，需要具備機械工程、材料科學、軟件編程等復合型人才。高校培養(yǎng)體系與企業(yè)需求存在脫節(jié)，全球范圍內(nèi)都面臨人才供給不足的挑戰(zhàn)。