2025-07-13
3D打印行业概述:从“增材制造”到产业革命
技术定义与本质变革
3D打印(增材制造)颠覆了传统“减材制造”的生产逻辑,其核心原理是通过数字模型驱动材料逐层堆积成形,如同“堆雪人”般自下而上构建物体。与传统机加工(如切削、磨削等“刻冰雕”式去除材料)相比,3D打印在材料利用率上提升至95%以上,且能实现复杂内构的一体化成型。这种技术变革被浙商证券称为“制造业的数字化革命”,其技术对比详见下表:
3D打印技术起源可追溯至1986年3DSystems公司推出的首台商业设备SLA-250,而1995年德国SLM技术的出现标志着金属增材制造进入产业化阶段。我国行业发展虽起步较晚,但在2009年后随着国际专利到期迎来快速追赶期,2020年首次实现太空3D打印,2023年消费电子领域(如苹果、荣耀产品)的钛合金部件应用推动技术普及。从专利数据看,2014-2024年我国3D打印设备相关专利授权量从61项增至2300项,年均增速达38%。
技术体系与核心优势:复杂结构制造的破局之道
主流技术分类与工艺特点
当前工业级应用以粉末床熔融(PBF)和定向能量沉积(DED)为主,两者技术对比如下:
代表工艺:选区激光熔融(SLM)、选区激光烧结(SLS)
工作原理:通过激光选择性熔化粉末层,逐层堆积成形(见图1)。以华曙高科FS350M设备为例,双向铺粉技术较传统工艺效率提升38%。
优势:尺寸精度高(±0.1mm),适合复杂薄壁件制造,航空航天领域应用占比超58%。
代表工艺:激光近净成形(LENS)
工作原理:通过喷嘴同步送粉并利用激光熔化沉积(见图2),铂力特BLT-A450设备采用六激光配置,较四激光方案效率提升30%。
优势:材料适应性广,可实现梯度功能材料制造,适合大型构件修复与制造。
图1:PBF技术通过逐层铺粉与激光熔化实现高精度成形
图2:DED技术通过同步送粉与激光沉积实现大尺寸制造
应用场景与市场格局:航空航天引领,多领域加速渗透
下游应用领域深度解析
该领域占国内工业级增材制造应用的58%,需求集中于轻量化、集成化部件。例如,空客已生产超1000个3D打印飞机零部件,我国C919大飞机也大量应用该技术。从市场规模看,若按我国军机发动机价值量25%、3D打印渗透率20%测算,仅军机领域市场规模就超千亿元。
消费电子:钛合金应用开启增量空间
2023年荣耀MagicV2首次在铰链轴盖采用3D打印钛合金部件,苹果WatchUltra2的数字表冠等零件也采用该技术。钛合金高强度、轻量化特性完美适配3C产品需求,预计2025年国内消费电子3D打印市场规模将突破50亿元。
在义齿打印领域,南京铖联科技已部署超1000台设备,日生产金属牙冠10万颗;骨科植入物方面,3D打印多孔钛合金髋臼杯可促进骨细胞生长,术后愈合效率提升40%。
全球市场:2024年规模达219亿美元,预计2025年增至300亿美元,2032年突破千亿美元,十年复合增长率19%。
中国市场:2024年规模约415亿元,预计2025年超600亿元,增速高于全球5-8个百分点,航空航天、汽车、医疗为三大支柱领域(见图3)。
图3:中国市场规模占比
资料来源:互联网,恒旭资本整理
产业链剖析与竞争格局:核心环节的技术壁垒
全产业链价值分布
图4:3D打印产业链
资料来源:前瞻产业研究院
发展驱动力与未来趋势:技术迭代与场景扩容双轮驱动
投资观点
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Jan. 29, 2024