增材制造市场规模及驱动力在哪？

两大驱动力推动市场空间扩容。

1、2025 年国内市场规模有望突破 600 亿元，增速高于全球 水平

预计 2026 年全球增材制造市场规模达 362 亿美元，CAGR 为 19.0%。经过多年 发展，增材制造产业进入加速成长期，近五年增材制造行业在全球范围内整体呈 现增长态势。2020 年全球增材制造产业的行业增长率有所放缓，但 2021 年增材 制造行业恢复快速增长态势。根据《Wohlers Report 2024》报告显示，2023 年 全球增材制造市场规模（包括产品和服务）达到 200.35 亿美元，同比增长 11.1%。 根据《Wohlers Report 2023》预测，到 2026 年增材制造收入规模较 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 1027 亿美元。 预计 2025 年国内增材制造市场规模达 600 亿元，增速高于全球水平。根据前瞻 产业研究院预测，随着增材制造市场应用程度不断深化，在各行业应用越来越广 泛，未来几年增材制造市场将保持快速增长态势，预计到 2025 年我国 3D 打印市 场规模将超过 630 亿元，2021-2025 年复合年均增速 20%以上。

2、驱动力一：原型制造转向批量生产，增材制造在单一领 域渗透率有望提升

成本降低叠加生产效率提升，增材制造进入批量生产的转型期。根据前文增材制 造的特点，其规模经济效应相较传统制造方式存在阈值，在技术条件等保持不变 的前提下，随着生产规模的增加，增材制造的边际成本下降相对传统制造方式更 缓慢。相较传统制造方式，增材制造规模经济效应相对受限是目前普遍的认知， 但目前增材制造正在 1）一方面通过降低设备单价、增加单台设备激光器数量等 方式降低单位固定成本；2）另一方面通过降低粉末材料成本、加装粉末循环系统 等方式降低单位可变成本。两方面叠加推动增材制造规模经济效应曲线向下移动， 不断提高最大生产规模阈值，进而促进增材制造打破原型制造的局限，步入批量 生产的“增材制造 2.0”时代。 根据《Wohlers Report 2023》显示，2022 年，零部件直接制造的产值为 26.8 亿 美元，同比增长 22.1%，近六年增长率均超过 20%。

航空航天、医疗牙科、模型制造等领域已经开始批量应用，单一领域渗透率提升 成为关注重点。根据艾瑞咨询，2021 年国内工业级增材制造（占整体应用领域的 65%-70%）主要的应用领域集中于航空航天、模型制造、汽车制造及生物医疗， 合计占比达到 93%，并以金属类增材制造为主，其中航空航天占比达到 58%，是 目前国内增材制造应用的主要领域。

（1）航空航天&国防领域：成为技术迭代、规模扩张的基石领域。航空航天领域是当前增材制造需求落地最成功产业之一。随着产品型号的不断迭 代和技术的突破，航空航天领域对零部件提出了轻量化、集成化、缩短研发周期 以及复杂结构一体化成形等需求，这些需求和特性均与前文提到的增材制造的特 点完美契合。同时，航空航天领域相对其他行业对零部件的功能敏感性更高，价 格敏感性低，这为增材制造的优先落地奠定了基础。 根据《Wohlers Report 2022》显示，航空航天行业对增材制造技术的应用逐年增 长，是应用最广泛的行业，2021年全球航空航天增材制造规模达到25.61亿美元， 但相对于航空航天产业整体占比较小，随着金属 3D 打印技术的持续推广应用， 具有较大的增长潜力。

航空航天领域成为增材制造技术迭代、规模扩张的基石领域。目前，增材制造在 航空航天装备领域主要应用于飞机、发动机、导弹、火箭、卫星等精密零部件的 设计与制造等方向，应用零部件范围和品种逐步拓展，渗透率呈现提升态势。同 时，在扩展航空航天领域应用的过程中，下游客户不断对零部件的高可靠性、大 型化、轻量化、复杂构件制造以及成本降低和效率提高不断提出新的需求，反推 增材制造进行技术迭代和升级，对增材制造面对的多激光一致性、搭接稳定性以 及成本偏高等问题开展研究解决，促进了设备的升级换代和材料成本的下降，进 而迎合下游需求，推动增材制造在该领域的产值规模扩张。

（2）汽车制造：从设计端走向批量生产，模具制造打开新市场。1）原型制造。快速原型制造、轻量化等关键特点推动增材制造在汽车行业顺利切入。1）车企 研发周期不断缩短：在汽车“新四化”时代，为满足消费者对产品快速迭代的需 求，车企投放新车型的节奏越来越快。特别是在车市加速“内卷”的当下，车企 产品推出的速度在很大程度上影响着销量表现。根据第一财经报道，传统车企的 一个开发项目周期一般在 2 年左右，日企客户甚至长达 4~5 年。而为了抢占市场 先机，目前中国车企对供应商的开发周期要求普遍在 9 个月。2）汽车轻量化趋 势显著：随着碳排放标准日益趋严，汽车轻量化已成为全球汽车工业的一致目标。 根据欧洲汽车工业协会的研究，汽车质量每下降100公斤，百公里油耗可下降0.4L， 碳排放大约可以减少 1 公斤。新能源汽车每减重 10%，续航里程可提升 5-6%。 汽车制造的研发周期不断缩短和轻量化的需求，切实贴合了增材制造的优势所在。 增材制造通过三维模型的直接落地去除了繁琐的开模等工序，实现了快速原型制 造能力；并能够从设计端通过拓扑优化等方式实现轻量化。从设计端更好解决车 企的痛点和需求，增材制造实现了汽车行业的顺利切入。 比如，福特在德国默克尼希设立了快速技术中心，以便利用多种 3D 打印技术快 速制造原型。仅仅只需要数小时，工程师和设计师就能拿到设计成果，而使用传 统方法则需要等待几个星期。

2）零部件批量生产局限逐步突破，汽车零部件增材制造的批量生产有望从高端车型向下铺开。观察 目前汽车行业增材制造的相对成批量应用案例，更多的集中在价格敏感度更低、 小批量生。产的高端车型上，如宝马 M850i 夜空特别版的 3D 打印刹车卡钳，以及 宝马最强 6 缸发动机 S58 的 3D 打印零件等。而随着增材制造规模经济效益曲线 的不断下移，其小批量的局限有望逐步突破，批量生产也将从高端车型向下逐渐 铺开。 当前，通过整理公开资料可以发现，下游国内外车企均已对增材制造开展较大规 模布局，其中宝马汽车公司的“增材制造工业化和数字化”（IDAM）项目搭建的两条生产线已经能够实现年产 5 万零件的产能，并且同时运行，几乎不需要人工 介入。

根据 3dpbm 汽车行业增材制造白皮书，预计 2030 年增材制造汽车零部件市场 空间将达到 203.5 亿美元。根据 3dpbm2021 年发布的一份汽车行业增材制造白皮书，2020 年增材制造用于汽车零部件生产的收入为 26.78 亿美元，预计 2026 年为 129.74 亿美元，2030 年达到 203.5 亿美元（其中 25%是与电动汽车零部件 相关的生产）。同时，其对汽车零部件的主要应用四个部分：车身、电子附件、内 饰和动力部件以及后市场的增材制造应用空间进行更加细分的预测，其中动力部 件 2030 年的应用空间将达到 70 亿，在整体市场中占比最高。

3）模具制造。另外，随着增材制造在汽车领域的应用推进，模具制造或将打开新市场。 传统金属模具设计过程花费巨大。根据 3D 打印技术参考，一旦制作出大型金属 测试模具，设计过程中的机加工调整一次可能会花费 10 万美元，或者完全重做 模具可能会花费 150 万美元。另一位人士表示，大型金属模具的整个设计过程 通常需要花费约 400 万美元。 3D 打印砂型模具，助力一体化压铸降本增效。2023 年 9 月，根据路透社，特斯 拉 (TSLA.O) 结合了一系列创新技术，取得了技术突破，通过这项技术，特斯拉 可将电动汽车几乎所有复杂车身底部零件压铸成一个整体，而非仅压铸约 400 个 零部件。该技术将令特斯拉生产成本减半，或改变传统的电动汽车制造方式。为 此，特斯拉使用 3D 打印机用工业砂制作测试模具。通过粘结剂喷射技术，打印 设备将液体粘合剂沉积到薄薄的沙层上，并逐层构建可以压铸熔融合金的模具。 根据南极熊 3D 打印网，砂型铸造的设计验证过程的成本（即使有多个版本）也 是最低的——仅为金属原型的 3%；设计验证周期仅需两到三个月，而金属模具 原型则需要六个月到一年。这意味着特斯拉可以根据需要多次调整原型，使用 Desktop Metal (DM.N)及其子公司 ExOne、德国公司 voxeljet 以及其他几家国 产公司的机器在几小时内重新打印出一个新原型。 据上海证券报 2023 年 9 月 27 日报道，上海浦东临港的特斯拉超级工厂生产的特 斯拉 Model Y 车型的后底板总成系统，已经成功采用一体化压铸技术实现快速铸 型。相比传统方式，车身系统节省重量超 10%。另外，成本也有非常明显的优势， 得益于优化的结构设计以及材料回收利用成果，车的后底板总成系统采用一体压 铸方式后，成本降低了 40%。

（3）医疗&牙科领域：需求个性化带来批量应用。需求个性化带来增材制造的批量应用。基于人体存在个体差异而传统制造医疗器 械多为标准化样式或尺寸的现状，增材制造凭借可个性化定制的特点在医疗领域 内应用逐步广泛，主要应用方向包括制造医疗模型、手术导板、外科/口腔科植入 物、康复器械等（主要材料包括塑料、树脂、金属、高分子复合材料等），以及生 物增材制造人体组织、器官等。 增材制造技术在口腔医学中已逐渐成熟应用于义齿打印、矫正器制作、预演手术 模型制作、手术导板制作等，有助于提高精度和效率，降低手术风险。增材制造 技术在骨科植入方面也发展迅速，目前开始采用金属增材制造技术生产全膝关节 植入物、髋臼杯、脊柱植入物等，金属增材制造技术有利于模拟人体骨骼的层状 结构，通过多孔设计可以更好地与人体组织融合，促进骨骼生长，此外增材制造 技术亦为植入物设计带来了更高设计自由度。

随着未来经济水平和精准医疗要求的不断提升，增材制造技术在医疗行业的发展 将拥有巨大空间。据 Acumen Research and Consulting 发布的报告称，2022 年 全球医疗 3D 打印应用市场规模为 28 亿美元，到 2032 年将达到 110 亿美元，复 合年增长率为 16.6%。

驱动力二：颠覆各行业制造方式，下游应用领域不断开 拓

（1）消费电子领域：钛合金增材制造引领变革，有望打开行业天花板。荣耀、苹果领衔，3D 打印钛合金部件首次在消费电子领域大规模使用。。根据荣耀 CEO 赵明发布的“明哥答网友问”视频，华为荣耀 Magic V2 搭载的 “鲁班钛合金铰链”的轴盖首次采用了 3D 打印技术，卷轴的轴盖是影响折叠屏 厚度的关键，钛合金技术可以让轴盖变得更轻更薄，相比铝合金材质的强度提 升了 150%，铰链宽度降低 27%，而且更韧、更耐腐蚀，带动折叠屏整体厚度 和重量的下降。2023 年 10 月 12 日，荣耀正式发布的荣耀 Magic Vs2 同样采 用钛合金 3D 打印技术制成的荣耀鲁班钛金铰链。

钛合金加工难度大，增材制造具备材料利用率高的优势。钛合金具有弹性模量低、 弹性变形大、切削温度高、导热系数低、高温时化学活性高等特点，相较铝合金 的加工难度更大，加工过程中容易出现加工硬化、刀具磨损等现象，采取传统机 加和减材制造的方式效率偏低，材料利用率低。而钛合金的增材制造则能够实现 较高的材料利用率，并随着近年设备的效率的提升和成本的下降，加工优势逐渐 显现。

（2）人形机器人领域：轻量化需求和复杂结构繁多，增材制造带来效 率提升。人形机器人目前处于研发的快速迭代期，而增材制造具备大大缩短研发周期、快 速原型制造能力、轻量化等特点，在研发和小批量阶段具备显著优势，能够实现 研发端切入。

人形机器人具备复杂结构繁多、轻量化需求等特点，处于研发的快速迭代期， 对制造方式提出更高需求。1）缩短研发周期需求：当前，人形机器人处于产业 发展前期，研发需要不断迭代，并根据未来应用场景不断在设计端调整和试验。 在产业发展前期，一家企业若能够快速推出稳定、适合下游需求并能够量产的 产品，将迅速实现占据市场的优势。因此，人形机器人对研发周期的缩短和快 速原型制造能力提出较高需求。2）轻量化需求：人形机器人要实现类似人的灵 活性，对其结构和制造的轻量化提出了更高的需求。3）复杂结构制造需求：人 形机器人内外部结构复杂，通过传统制造方式将带来较大的供应链管理压力， 对复杂结构件的一体化制造提出了更高的需求。

增材制造的快速原型制造能力、轻量化等特点以及复杂结构件制造的独特优势， 决定了其在人形机器人将具备优势。根据 3D 打印技术参考，波士顿动力的 Atlas 人形机器人使用 3D 打印技术来帮助减重、提高空间利用率并提升效率，其使用 3D 打印开展以下优化：1）3D 打印定制非标部件（如伺服阀）；2）3D 打印优 化结构设计，减轻机器人肢体惯性；3）3D 打印液压动力单元（HPU）实现更 高效率。

（3）核能领域：直击需求痛点，有望打开广阔市场。核能设备复杂件完美适配增材制造工艺，实现高效率生产与替换。随着我国核电 事业的快速发展，部分核能设备的设计变得更加精密复杂，此等复杂件若采取传 统制造方式生产存在生产周期长、制造工序繁杂、产业链条冗长等问题。而采取 增材制造能够实现一体化、快速成型，并大大降低零部件重量和体积，实现复杂 精密构件的生产。 增材制造能够发挥显著制造和设计优势。根据中国核动力研究院何戈宁主任的《增 材制造赋能，核创共进》主题演讲，中国核动力研究院的 3D 打印模块化高效换 热设备项目采取选取熔化技术，打印的换热设备与传统的换热设备相比，重量、 体积、零部件数量、制造周期均减小 90%以上，因为重量、体积的减少，制造成本降低 50%以上。

国内外研究及应用逐渐增加，未来有望打开能源市场。国外橡树岭实验室、西屋 电气公司、法马通公司等核电巨头都在积极研发增材制造技术，中国中核北方核 燃料元件有限公司、中国核动力研究设计院等也在致力于该技术的核工业应用。 随着国内外研究及应用探索的逐渐增加，未来增材制造在能源领域的渗透预计将 不断提升，成为下一个潜在爆发点。

（4）模具领域：3D 打印随行水路贴合产业需求，鞋模领域商业化取 得较快发展。增材制造随行水路设计贴合产业需求，鞋模领域商业化取得较快发展。随形水路 又名随型水路，是一种基于 3D 打印技术的新型模具冷却水路。因其加工特性， 随形水路可以很好的贴合产品形状，且水路截面可以做圆形以外的其他任意截面。 注塑时塑胶产品的冷却主要靠模具冷却水路来完成，而传统冷却水路是通过铣床 等机加工工艺制造，水路形状有局限性，且距离模仁表面更远，导致冷却效率低、 注塑周期长、冷却不均匀、产品变形量大、良品率低等。而增材制造随形水路可 以使水路根据零件形状均匀排布，在积热区域可以增加水路密度，从而使型腔温 度均衡、提升产品良率，有效降低冷却周期，提高生产效率。根据毅速 3D 打印， 相比传统水路，随形水路可根据注塑件形状均匀排布，从而降低冷却时间 20%~80%，减少变形量 15%~90%；虽然模具成本略有增加，但综合注塑产能、 良品率等因素，最终整体效益大幅提高。目前随形水路主要采用选区激光熔融 （SLM）3D 打印技术与扩散焊技术来进行加工，由于 SLM 3D 打印技术可做出 更为复杂与圆滑的水路形状且成本更低，因此 SLM 3D 打印技术在随形水路上应 用更为广泛。

鞋模赛道进展较快，多家企业与头部增材制造设备商开展合作。鞋模制造作为传 统加工行业之一，其完整工序包括设计、木模制造、铸造、模具制作、咬花、喷 砂、电镀/喷铁氟龙防护处理等工序。整个加工过程非常复杂，周期长，成本高， 需要耗费大量的人工及满足严格的绿色环保要求。而增材制造在鞋企的应用大大 简化了鞋模的生产流程，大大提高了生产效率，不断提高产品更新速度。SLM 技 术直接金属 3D 打印成型，可免去木模、铸造和咬花等工序，实现更快的产品交 付、更有立体感的花纹呈现效果和更环保的制造方式。金属 3D 打印成为各大鞋 模厂商关注的焦点，纷纷加入了解、测试，并积极应用推广，金属 3D 打印技术 势必掀起鞋模行业的革命和创新。根据汉邦科技，若采用汉邦科技 HBD-350T 设 备打印 39 小时，综合打印成本已经降至约 1500 元/公斤（自用设备情况下），并 可在 5~7 天完成整套模具交付，对比传统加工方式效率得以明显提升，可以实现 更加复杂、带防伪纹路的鞋模，并且对于精密铸造和 CNC 现场管理、节约人工 等具有优势。

合作案例： 2022 年 6 月，中科丰阳（福建）科技有限公司与铂力特达成合作。中科丰阳作 为“鞋都”的海滨城市泉州（全国最大的鞋业生产、加工、贸易基地之一）的 科技型鞋模生产企业将通过铂力特引入金属 3D 打印技术和高端设备，将其与自 主研发技术结合，广泛应用于各类专业运动鞋底模具的制造中。 2023 年 7 月 21 日，西安铂力特增材技术股份有限公司与永京集团签署战略合 作协议。本次签约展示出双方对建立长久、稳固、深入战略合作的信心，双方 将充分发挥各自的优势，在模具设计优化、工艺迭代、材料研制和新应用开发 等领域精诚合作。根据华曙高科公告，2021 年华曙高科公司前五大直销客户中第五大客户为东莞 市站胜模具有限公司，双方达成深度合作。销售的型号包括 FS273M、FS421M 和 FS721M。