3D打印助力制造业降本增效

一、行业概况

3D打印设备，又称增材制造设备，与传统的减材制造(如切削加工)不同，它基于离散-堆积原理，依据三维模型数据，通过将材料逐层堆积的方式制造物体。其工作过程通常是先利用计算机辅助设计(CAD)软件创建三维模型，然后将模型切片处理，转化为打印机可识别的指令，最后由3D打印设备按照指令，将材料一层一层地堆积起来，最终形成三维实体。

3D打印技术的起源可追溯到20世纪80年代。1986年，查尔斯.W.赫尔(CharlesW.Hull)发明了立体光固化成型法(SLA)，并获得专利，这被视为现代3D打印技术的开端。此后，3D打印技术不断发展，出现了多种成型工艺，如熔融沉积成型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)等。每种工艺都有其独特的特点和适用材料，FDM工艺常用的材料有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)等塑料，成本较低，适合桌面级3D打印机，常用于创意设计、教育等领域;SLS和SLM工艺则主要用于金属材料的打印，能够制造出复杂的金属零部件，在航空航天、汽车制造等高端制造业中应用广泛。

3D打印设备按应用领域可分为工业级3D打印设备和消费级3D打印设备。工业级3D打印设备通常具备高精度、高稳定性和大尺寸打印能力，能够满足工业生产对零部件制造的严格要求，价格较高，一般在数万到数百万不等;消费级3D打印设备则侧重于个人创意、教育和小型产品制造，价格相对亲民，通常在几百到数千元之间，操作简单，适合普通消费者和教育机构使用。

二、市场现状

根据中研普华产业研究院撰写的《“十四五”3D打印设备行业发展形势研究及“十五五”规划期内企业投资趋势预测》显示：

目前，全球3D打印设备市场呈现出快速增长的态势。全球3D打印设备的市场规模在2023年达到76.3亿美元，同比增长4.66%;2023年全球3D打印服务的市场规模为124亿美元，同比增长为15.56%。得益于制造业对3D打印技术的认可度不断提高，以及3D打印技术在医疗、建筑、文化创意等领域的应用不断拓展，预计未来3D打印设备市场规模持续扩大。

图表：全球3D打印服务与设备市场规模

数据来源：Wohlers，中研普华产业研究院整理

从市场竞争格局来看，全球3D打印设备市场竞争激烈，呈现出多元化的竞争态势。国际上，3DSystems、Stratasys等企业凭借其先进的技术、丰富的行业经验和强大的品牌影响力，在高端市场占据领先地位。3DSystems公司拥有多种3D打印技术和广泛的材料选择，能够为客户提供全面的3D打印解决方案，在航空航天、医疗等领域拥有众多客户;Stratasys则在FDM工艺和聚合物材料打印方面具有优势，其产品广泛应用于汽车、电子、消费品等行业。国内企业如联泰科技、先临三维、铂力特等近年来发展迅速，在中低端市场具有一定的竞争力。联泰科技在光固化3D打印设备领域技术领先，产品性能优良;先临三维专注于3D数字化及3D打印设备，在齿科、教育等领域市场份额较高;铂力特则在金属3D打印设备方面表现突出，为航空航天等领域提供定制化的打印服务。

在应用领域方面，工业制造是3D打印设备最大的应用市场之一。在航空航天领域，3D打印技术能够制造出复杂的轻量化零部件，如发动机叶片、支架等，减轻飞机重量，提高燃油效率;在汽车制造领域，3D打印可用于制造汽车原型、模具以及个性化零部件，缩短产品研发周期，降低生产成本。医疗领域也是3D打印设备的重要应用场景，通过3D打印可以制造出个性化的医疗器械，如义齿、假肢、植入物等，满足患者的特殊需求;在建筑领域，3D打印技术可用于打印建筑模型、建筑构件，甚至整座房屋，提高建筑施工效率，降低劳动强度。此外，3D打印设备在教育、文化创意、珠宝设计等领域也有广泛应用，为这些行业带来了新的发展机遇。

图表：全球3D打印市场的重要应用领域分布(2023)

数据来源：Wohlers Report 2024，中研普华产业研究院整理

三、行业发展趋势

技术创新与突破：未来，3D打印设备将在技术方面不断创新和突破。在打印精度上，随着光学、机械和控制技术的发展，3D打印设备将能够实现更高的精度，满足对微小零部件制造的需求;在打印速度上，通过优化打印算法和设备结构，提高材料堆积速度，缩短打印时间。同时，新的打印工艺和材料也将不断涌现。例如，多材料3D打印技术将得到进一步发展，使打印设备能够同时使用多种不同材料进行打印，制造出具有多种功能的复杂物体;生物3D打印技术将在医疗领域取得更大突破，能够打印出具有生物活性的组织和器官，为医学研究和临床治疗带来革命性变化。

智能化与自动化：随着人工智能、物联网等技术的发展，3D打印设备将朝着智能化和自动化方向发展。智能化的3D打印设备能够实现自动校准、故障诊断、远程监控等功能，提高设备的稳定性和可靠性。通过物联网技术，3D打印设备可以与其他设备和系统进行连接，实现数据共享和协同工作，构建智能化的生产制造体系。例如，在工业生产中，3D打印设备可以与自动化生产线无缝对接，根据生产需求自动打印零部件，提高生产效率和灵活性。

应用领域拓展：3D打印设备的应用领域将进一步拓展。除了现有的工业制造、医疗、建筑等领域，3D打印技术还将在新能源、农业、国防等领域发挥重要作用。在新能源领域，3D打印可用于制造电池电极、燃料电池部件等，提高能源转换效率;在农业领域，可打印农业机械零部件、灌溉系统等，促进农业现代化发展;在国防领域，3D打印能够实现零部件的快速制造和维修，提高军事装备的保障能力。此外，随着3D打印技术的普及和成本降低，个人消费市场也将成为新的增长点，如个性化的家居用品、玩具、艺术品等都可以通过3D打印实现。

产业生态完善：未来，3D打印设备行业将构建更加完善的产业生态。一方面，设备制造商将加强与材料供应商、软件开发商、应用服务商等的合作，形成完整的产业链，共同推动3D打印技术的发展和应用。例如，材料供应商将根据3D打印设备的需求，开发更多高性能、多样化的打印材料;软件开发商将不断优化3D建模和切片软件，提高操作的便捷性和打印效果。另一方面，行业标准和规范将逐步完善，促进市场的健康发展。随着3D打印技术在各个领域的广泛应用，制定统一的行业标准和规范，对于保证产品质量、保障用户安全、促进市场竞争具有重要意义。

欲了解更多行业的市场数据及未来行业投资前景，请点击查看中研普华产业研究院报告《“十四五”3D打印设备行业发展形势研究及“十五五”规划期内企业投资趋势预测》。