3D打印原理、优势、步骤、政策、产业发展与市场规模如何？

战略性新兴产业，市场规模快速增长。

1. 3D 打印是对传统技术的升级革新

3D 打印是以材料逐层堆积为原理的新型工艺。根据艾瑞咨询，3D 打 印又称增材制造，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等 可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。区别于传统减材制造, 3D 打印通过对模型数字化立体扫描、分层处理，借助于类似打印机的数字 化制造设备，将材料不断叠加形成所需的实体模型。3D 打印在中小批量生 产成本控制、个性化生产、生产可预测性，和材料利用率等方面与传统技术 相比都具有明显优势。3D 打印是对传统制造业的补充和增强，借助 3D 打 印技术，企业在产品设计研发，生产复杂产品和开展定制化等方面的能力都 能够有所提升。

3D 打印在制造单位数量较小时容易具备成本优势。根据艾瑞咨询，不 同于传统制造企业通过批量生产单一产品形成规模经济，3D 打印依靠同一 台设备生产多样产品。企业通过增加产品种类降低生产的单位成本，从而达 到范围经济。具体而言，生产的主要成本可分为物料成本，机器折旧，耗材 成本和人工成本几方面。3D 打印无需模具和机械加工，减少开模次数，简 化了生产过程，降低了生产装配成本和耗材成本。同时，增材制造被视为无 人值守的制造过程，需要的人力成本较少，并且一次成型，减少废料，提高 材料利用率，也有助于减少用料成本。相较于传统制造工艺，3D 打印在产 品的小批量生产中能够节省模具成本等前期费用，因此容易具备成本优势。

3D 打印的步骤包括设计、切片、打印及后处理等。根据《增材制造技 术在重点行业的应用及未来发展趋势》（付威铭等，2024），3D 打印的关键 步骤：①设计。使用计算机辅助设计软件设计出所需的三维模型。②切片。 将三维模型转换为二维层。③打印。根据切片生成打印路径，按照路径逐层 叠加材料。④后处理。打印完成后，有些零部件需要进行一些后处理工作， 如进一步对零件进行热处理、抛光和打磨等，以获得零件所要求的硬度、精 度和表面质量等。

3D 打印的技术多样，主要可分为七个大类。根据《增材制造技术国内 外应用与发展趋势》（顾波，2022），ISO/ASTM 52900-15 标准中定义了 7 类 增材制造工艺：材料挤出（Material Extrusion）、光聚合（Photopolymerization）、 粉末床熔合（Powder Bed Fusion）、材料喷射（Material Jetting）、黏结剂喷 射（Binder Jetting）、片材层压（Sheet Lamination）和定向能量沉积（Directed Energy Deposition）。

2. 国内外政策扶持， 3D 打印产业发展日趋健全

作为战略性新兴产业，3D 打印受到国家产业政策重点支持。根据增材 工业公众号，2015 年，在我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领《中 国制造 2025》中，政府明确将增材制造定为中国制造 2025 的重点发展方向 之一，并出台一系列支持政策来推动增材制造技术的应用和研发；2016 年， 3D 打印在国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中被列 入战略性新兴产业；2021 年，3D 打印行业标准被纳入国家企业标准“领跑 者”重点领域；近两年来，国务院、国家发改委、工信部和科技部等多部门 都相继陆续印发了支持、规范 3D 打印行业的发展政策，为 3D 打印技术的 前端研发与终端应用提供了有力的引导与保障。

海外主要国家和地区同样重视 3D 打印行业的发展。根据《欧美 3D 打 印政策措施概况》（张靖，2015）和《工业 4.0 背景下德国应对 3D 打印技术 的法政策学分析—兼论我国对 3D 打印技术的法政策路径选择》（李陶， 2015），随着 3D 打印技术的快速发展，许多欧美国家都推出了促进 3D 打 印和增材制造产业发展的政策和措施。比如 2013 年，美国总统奥巴马在国 情咨文演讲中强调了 3D 打印技术的重要性，希望推动美国 3D 打印业的发展；2013 年，德国提出工业 4.0 概念，3D 打印被视为工业 4.0 的重要组成 部分及补充传统制造业的新兴技术；2007 年，在英国技术战略委员会的推 动下，英国政府计划在 2007～2016 年，投入 9500 万英镑的公共和私人基 金用于 3D 打印合作研发项目；2007～2013 年，欧盟第七框架计划为 60 个 3D 打印联合研究项目提供了支持，总计投资 1.6 亿欧元。

3. 3D 打印市场规模快速增长，中国竞争力不断增强

3D 打印产业链涵盖上游原材料/零部件、中游 3D 打印设备制造以及下 游 3D 打印应用。根据智研咨询，3D 打印产业链主要包括原材料、核心零 部件及辅助运行系统，其中，原材料包括铬铁、钛、塑料、尼龙等；核心零 部件包括光纤激光器、电子束检、光纤振镜系统、主控板等；辅助运行系统 包括 CAD、CAM、CAE、安全软件等。激光器、振镜系统为 3D 打印机的 核心硬件，多数采购自美国、德国等，存在依赖进口的情况。此外，行业内 大部分 3D 打印机制造企业的工业软件系统系向第三方采购，软件性能提升 依赖并受制于软件服务商，限制了设备性能和材料性能的应用，难以快速响 应客户软件方面的需求。但随着国产振镜和激光器的研制成功及性能提升， 以及我国完全自主知识产权工业软件系统的不断开发，已实现部分 3D 打印 机关键零部件的进口替代。产业链中游为 3D 打印机的生产制造；产业链下 游为应用领域，主要包括医疗健康领域、航空航天领域、建筑建材领域、汽 车领域、国防军工领域、文化创意领域等。在国家工业化生产不断改革、信 息化发展速度加快的背景下，下游产业技术提升、智能化生产需求持续上升， 为 3D 打印机的应用提供广阔的空间。

2024 年全球 3D 打印市场规模达到 219 亿美元，未来有望持续快速增 长。根据 Wohlers Associates 数据，2024 年全球 3D 打印市场规模达到 219 亿美元，同比增长 9.1%。从收入构成来看，材料收入为 44 亿美元，打印设 备销售及服务收入为 60 亿美元，打印服务收入为 101 亿美元，软件收入为 14 亿美元。在市场预测方面，Wohlers Associates 给出了 10 年后市场规模 的上下限预测，基于近 5 年较低的市场平均增长率测算得出 2034 年市场规 模下限为 839 亿美元，基于近 10 年较高的市场增长率测算得出 2034 年市 场规模上限为 1452 亿美元。综合市场规模上下限，预计 2034 年全球 3D 打印市场规模将达到 1145 亿美元，未来 10 年复合年增长率为 18%，这显 示出 3D 打印行业有望在未来较长时间内维持快速增长。

2024 年中国 3D 打印市场规模超 500 亿元，增速快于全球。根据工信 微报公众号，2024 年我国 3D 打印行业预计实现营收超 500 亿元，同比增 长约 25%。从数据来看，我国 3D 打印市场规模呈现出比全球市场更快的增 长态势。从产业结构来看，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，根据中国增材制造产业联盟数据，2021 年我国 3D 打印市 场中，设备营收占比 55%，打印服务占比 21%。原材料和零部件分别占比 16%和 7%。

3D 打印应用领域广泛，航空航天占比较高。根据 Wohlers Associates 数 据，2021 年全球 3D 打印下游应用中占比较高的为航空航天、医疗和汽车， 三者合计占比接近 50%。根据艾瑞咨询数据，我国工业级 3D 打印占比达到 65-70%，中国工业级 3D 打印下游应用中占比较高的为航空航天、模型制 造、汽车制造和生物医疗，合计占比达 93%，其中航空航天占比高达 58%。