从“减材”到“增材”， 3D打印行业长坡厚雪

3D打印，又称“增材制造”（AdditiveManufacturing；AM），是指以三维模型数据为基础，通过材料堆积的方式制造零件或实物的工艺。不同于传统制造业通过切削等机械加工方式对材料去除从而成形的“减”材制造，3D打印通过对材料自下而上逐层叠加的方式，将三维实体变为若干个二维平面，大幅降低了制造的复杂度。3D打印改变了产品的设计制造过程，被视为诸多领域科技创新的“加速器”，对传统制造业起到较大推动和变革，将助力航空航天、国防、汽车、生物医疗等领域核心技术的突破和跨越式发展。

3D打印可快速加工成形结构复杂的零件，实现“自由制造”。“化繁为简”是3D打印的优势之一，尤其在复杂、大型结构加工工艺方面具有明显的优势。3D打印的原理是将三维工件切片以获得二维的轮廓信息，通过层层叠加的方式实现产品成形，是一种“自下而上”的工艺方式，这种方式基本不受零件形状的限制，特别在制造内部结构复杂的、传统加工无法完成一体制造的产品方面，具备突出优势，因此，3D打印能够生产出符合特定需求的复杂产品，从而实现“自由制造”。

3D打印相较于传统制造可具有成本低、研发周期短等优势。成本端：传统机械制造通常是通过批量生产单一产品来降低成本，生产的主要成本可分为物料成本，开模成本、机器折旧，耗材成本和人工成本几方面，而3D打印则是通过一台设备生产多种类产品，通过生产多种类产品来降低生产成本，简化了生产过程，降低了生产装配成本和耗材成本。效率端：3D打印无需开模、无需传统机械多重处理，可在单个设备上快速制造出所需零件，加速产品研发迭代，提高效率。

由于我国3D打印起步较晚，在2010年之前的3D打印专利申请数量较少，2010年之后随着各大科研院所和高校积极参与研究、各大公司积极布局3D打印业务，专利申请数量增长较快，虽然2020年以来，我国3D打印行业专利授权数量有所下降，但是绝对指标数量仍较大。

3D打印仍只是传统制造业的重要补充，短期内并不足以颠覆传统制造业。3D打印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3D打印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，但是3D打印优势也非常明显，是传统机械制造的有力补充，3D打印和传统机械加工方式将长期并存，但3D打印因其全新的技术原理、独特的工艺特点，在多种应用场景具备明显的优势，3D打印工艺渗透率有望稳步提升。

国家对3D打印支持力度大，助力制造业转型升级。我国相关部门发布了许多有关3D打印方面的政策以引导行业发展。2017年，国家发改委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》将3D打印列为战略性新兴产业重点产品和服务。2020年，国家标准化管理委员会、工信部、科学技术部、教育部、国家药品监督管理局、中国工程院六部门联合印发了《增材制造标准领航行动计划（2020-2022年）》。近些年，国家相关部门又发布了《“十四五”智能制造发展规划》、《“十四五”国家重点研发计划重点专项2022年度项目申报指南》等政策文件支持行业发展。

目前3D打印主要集中于小规模、定制化的B2B商业模式。不同于常见的2D打印商业模式，3D打印的应用目前集中在B端，而直面C端的投资较大且较分散，因而成本较大，大规模铺开还需要技术迭代、降低成本，应用场景也需要进一步挖掘。在B端方面，3D打印在航空航天、医疗、模具等领域已处于初步产业化阶段，工业级应用范围较广且在持续渗透，未来的前景可期、市场空间大。

3D打印设备工艺主要分为金属材料和非金属材料制造工艺。3D打印设备位于产业链中游，也是产业链的核心主体，制造商研发生产3D打印设备供下游各领域客户使用，并根据下游客户的反馈信息，不断更新优化迭代，同时也会将信息传递给上游厂商，共同促进3D打印行业的迭代升级。

我国3D打印设备安装量提升空间大，竞争格局较分散。根据WohlersAssociates，2020年我国3D打印产业市场规模占比10.80%，为仅次于美国的全球第二大市场。我国3D打印行业经过30余年的发展，技术不断创新，规模稳步增长，技术体系和产业链条不断完善，目前已建立起较为稳定的3D打印产业生态体系和行业竞争格局，呈现出行业整体高速增长，由几家巨头主导，其他设备制造商后起追赶的发展态势。2021年，我国3D打印设备市场占比前五为分别为联泰、Stratasys、EOS、GE及3DSystems，其中国外厂商占比高达45.9%，国内3D打印上市领先企业铂力特占比仅4.9%，华曙高科占比仅6.6%。

目前工艺技术呈现百花齐放的格局，SLM/SLS工艺技术占比较大。SLM工艺技术是目前3D打印行业最主流的工艺，很多工艺是在SLM工艺的基础上，根据不同的工况进行改造而来。工业级金属和非金属3D打印方面，产品普遍具有较好的力学性能、高精度和高密度等特征，可用于航空航天、生物医疗等严苛环境。桌面级非金属3D打印方面，产品的力学性能相对弱一些，精度和密度方面会低一些，在创新创意方面应用较多。目前我国3D打印设备主要以SLS\SLM和非金属的FDM为主，前两者占比约32%，FDM大约占整体比例的15%，分别对应主要应用于工业级和桌面级。

我国3D打印企业整体呈现“多而不大”的格局。国内营收规模较大的深圳创想三维、深圳纵维立方等3D企业，其业务范围偏消费级3D打印。深耕工业级3D打印的铂力特和华曙高科，尽管整体营收规模较小，但增长迅速。成因主要系：一是，时间因素：我国3D打印起步较晚，3D打印应用亟待拓展及渗透；二是，需求端呈“多样化和个性化”：不同应用场景的需求和标准不一样；三是，供给端难以全覆盖：由于需求端的多样性，造成很多3D打印企业一般深耕一两个或某几个细分赛道，很难全领域覆盖。

预计2025年全球3D打印行业市场规模达298亿美元。根据华经产业研究院数据，从全球市场规模来看，2015-2021年，3D打印市场规模从51.65亿美元增长至152.44亿美元，CAGR为19.80%。预计2021-2025年，全球市场规模将从152.44亿美元增长至298亿美元，复合增长率为18.24%。

2012-2021年工业级3D打印设备增长较快。工业级3D打印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3D打印技术的逐渐成熟和成本的不断降低，市场需求和发展潜力巨大。根据WohlersAssociates，全球工业级3D打印设备销量（指面向工业且销售售价在5,000美元或更高的机器）从2012年的6千余台增长至2021年的2.6万余台，年复合增长率14.45%。全球金属3D打印设备的销售量从2012年的200余台增长至2021年的2,300余台，复合增长率31.63%。主要系得益于金属增材制造技术的成熟和金属增材制造设备的普及。

预计2024年我国3D打印市场规模将达500亿元。我国经过多年发展，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。根据华经产业研究院数据，预计2021-2024年市场规模将从262亿元增长到500亿元，复合增长率为24.04%，高于全球3D打印行业增速，同时也说明我国3D打印行业发展迅速，国产替代需求强烈，未来增长空间较大。