当前，3D打印正以其增材制造的独特工艺属性成为解决复杂加工的重要手段，过去10年全球3D打印行业呈现快速发展态势，据AM Reference援引《Wohlers Report 2023》数据，2022年全球3D打印市场规模达180亿美元，年增长率达18.3%，相较于2012年的22.88亿美元增长近8倍。根据华曙高科招股说明数据，到2025年增材制造行业规模将较2020年将增长2倍，达到298亿美元，到2030年将增长5.6倍，达到853亿美元。
3D打印相较传统打印方式，具备多种应用场景的使用优势，它可快速加工成形结构复杂的零件，使产品研发周期缩短，材料利用率提高，制造模式得以优化。当前已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域，并将逐渐被尝试应用于更多的领域中。
以下我们将对3D打印行业展开具体论述，从行业概况、市场现状出发，对当下行业的政策环境、产业限制与突破进行具体分析，同时对产业链情况、相关企业、市场格局与行业壁垒进行细致梳理，并以此为基础，对行业的进一步发展走向进行展望，希望对大家了解该行业有所启发。
增材制造，又称“3D打印”，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。
国标《增材制造术语》根据增材制造技术的成形原理，将增材制造工艺分成粉末床熔融（Powder Bed Fusion）、定向能量沉积（Directed Energy Deposition）、立体光固化（VAT Photopoly merization）、粘结剂喷射（Binder Jetting）、材料挤出（Material Extrusion）、材料喷射 （Material Jetting）和薄材叠层(Sheet Lamination）七种类型。其中，选区激光熔融（SLM）和选区激光烧结（SLS）工艺以激光作为能量源，技术成熟度高，具有取材范围广、制备产品力学及机械性能优良、成形精度高、材料利用率高、可成形结构复杂程度高等显著优势。
随着工艺、材料和装备的日益成熟，增材制造技术的应用范围由模型和原型制造进入产品快速制造阶段，在航空航天等高端制造领域得到规模应用。根据资料，增材制造行业发展历程大体可以分为四个阶段：
思想萌芽阶段（1940-1998年）：1940年，Perera提出了切割硬纸板并逐层粘结成三维地形图的方法，直到20世纪80年代末，3D打印制造技术实现了根本性发展。
技术诞生阶段（1986-1993年）：光固化技术（SLA）、分层实体制造技术（LOM）、粉末激光烧结技术（SLS）、熔融沉积制造技术（FDM）、喷头打印技术（3DP）等技术先后面世。
大规模应用阶段（2002年至今）：2002年德国成功研制了选择性激光熔化增材制造装备（SLM），同时电子束熔化（EBM）、激光工程净成形（LENS）等一系列新技术与装备纷纷涌现。
增材制造使用材料逐步累加形成需要产品，和传统制造拥有本质区别。增材制造与传统制造的最大差别在于传统制造使用车、铣、刨、磨、钻等工具依靠机械外力实现多余材料去除，或者直接使用铸造和锻造工艺实现产品制造与加工，而增材制造则是使材料逐层累加形成需要的形状。原理上的本质差异使得增材制造和传统制造在原料使用、技术设备、应用领域方面均有一定差异。
3D打印在特定条件下可实现降本提效，优势显著。增材制造和传统制造的本质区别决定了增材制造在部分领域拥有一定优势。整体来看，增材制造软件建模、快速成形、逐层堆积等特点决定了增材制造拥有以下优势：
生产结构复杂的高性能产品，依托轻量化降低全生命周期成本。增材制造可以实现复杂零部件一次成型，同时也能够优化零部件结构，实现轻量化，进而实现降本。以波音公司生产的787梦想客机为例，由于波音787采用了金属纤维机身和机翼，因此需要较多的合金。每架约花费2.65亿美元的波音787中，钛合金部件的成本大概在1700万美元，而通过Norsk Titanium的3D金属打印技术，这一部分的成本将有所降低。据Norsk Titanium估计，3D打印钛合金部件可以为每架飞机节省200-300万美元制造成本，以及后续轻量化带来油耗降低。
高原材料利用率，降低核心零部件制造成本。不同原材料价格差异较大。某些应用领域的原材料价格昂贵。比如钛合金，传统钛基材料达到了9.8万元/吨，价格已是高昂；而根据Wohlers，2021年3D打印的钛基材料达到了36.3万元/吨，同比增长200%以上。3D打印逐层堆叠的特点可以减少原材料的浪费，较大程度提升了原料利用率，从而降低核心零部件的制造成本。
增材制造可以缩短“设计-验证-生产”全流程周期，提高产品制造效率。传统制造模式中产品设计验证需要经历大量的定型前产品试制，不断对产品进行改进，最终实现定型。增材制造技术能够使用建模软件进行产品的优化设计，并且可以实现产品的快速制造，以钛排气装置为例，根据3D Systems，增材制造可以实现装置的整合式设计与制作，产品设计时间从6周缩短到6天，零部件数量从20个降低到1个，此外生产时间也仅为之前的1/4，大大缩短了流程周期，提高制造效率。
根据Wohlers数据，2021年全球增材制造产值（包括产品和服务）152.44亿美元，同比+19.50%，其中增材制造相关产品（包括增材制造设备销售及升级、增材制造原材料、专用软件、激光器等）产值为62.29亿美元，同比+17.50%，其中设备销售收入31.74亿美元；增材制造相关服务（包括增材制造零部件打印、增材制造设备维护、技术服务及人员培训、增材制造相关咨询服务等）产值为90.15亿美元，同比+20.90%。
2022年国内3D打印市场规模达320亿元，设备与打印服务为主要细分领域。当前国内3D打印行业政策分为支持类和规范类，鼓励企业进入行业的同时也抬高了行业标准，2017-2022年市场规模稳步爬坡上扬，期间CAGR为26.7%；亿渡数据预计26年国内3D打印行业市场规模将达1101.9亿元，22-26年CAGR为36.22%，仍将保持高速增长趋势。
行业规模全球占比17%，仍处成长上升期：2021年全球增材制造市场规模达到152.44亿美元，中国占比约为17%；当前全球3D打印头部企业主要集中在美国，我国3D打印行业仍处于成长早期，多项专利通过申请但未投入具体应用，核心技术与尖端人才是制约我国当前3D打印产业发展的关键因素。
凭借我国相关政策驱动，以及政策指引下企业端、研发端、资本端等齐力发展，推动3D打印行业迎热潮大发展。2021年国内以增材制造为主营业务的上市公司已有22家，实力较为雄厚的有铂力特、先临三维、华曙高科等。
我国3D打印区域特点为：京津冀全国领先，长三角地区凭借良好的经济发展优势、区位条件基础，已初步形成全3D打印产业链发展形式；而华中部地区以研发为主，以陕西、湖北为核心建立产业培育重地；珠三角地区则为3D打印应用服务的高地，主要分布在广州、深圳等地。
当前国内3D打印行业的投融资项目主要集中在A、B轮次，多数企业处于成长早期、潜在空间较大。总体上看，资本市场与投资者认为3D打印行业具有较大潜力空间，近年来投融资总金额逐步增加，2021年国内3D打印行业投融资项目/投融资总金额达34个/48亿元，2022年国内3D打印行业投融资需求超70亿元。由2021年国内3D打印行业融资轮次资料显示，融资项目主要集中在A轮（12个）、B轮（10个），这意味着现阶段大部分企业仍处于成长早期，具有较大成长空间。
早在2012年，美国国防部、能源部、宇航局、商务部等政府部门与企业、学校、非营利组织共同出资成立了国家增材制造创新研究所。而欧盟早在上世纪80年代就开始为3D打印项目提供资金，并在2004年组建了欧洲3D打印技术平台。总体来看，增材制造在多国被列为国家级重大战略，政策扶持力度大。
2017年发改委发布《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018~2020年)》，提出“发展重大技术装备整机和成套设备，加强重大技术装备研发和产业化能力建设”。2021年，增材制造相关技术被列入《“十四五”智能制造发展规划》。但总体而言，增材制造领域尚无专门国家战略级政策文件，相比美国，政策支持力度有待进一步提高。
美国目前已建立从“General Top-level”、“Category”到“Specialized”三层标准体系，覆盖设计、测试、安全、数据传输等诸多领域，标准体系完备。而根据国标委等六部委发布的《增材制造标准领航行动计划（2020-2022年）》，我国增材制造仍存在标准缺失、国际标准跟踪转化滞后、市场主体参与国内国际标准化工作程度不高等问题。近年来，我国增材制造标准化工作快速推进，一批增材指标标准陆续推出。
多种限制因素，阻碍增材产业化发展。虽然在发展历程中技术不断迭代，但增材制造的本质仍是对材料进行不同方式的熔融后逐层堆积形成产品，这个过程实际上对原材料、设备都提出了不同于传统制造的各种要求，包括：
增材制造方案整体成本较高，目前以低价格敏感度领域为主。增材制造作为新兴行业，市场化历程短暂，设备相对传统设备结构复杂，原材料、生产工艺等相对传统制造也要求更高，所以增材制造方案整体成本相对较高，下游客户也主要集中在各应用领域实力雄厚的头部厂商。故目前仍以低价格敏感度的航空航天、医疗等领域为主。
原材料种类有限，限制产品生产范围。为了保证原材料能够完成较好的熔融烧结并逐层堆积，3D打印使用的粉末有特殊性质要求，粉末的含氧量、流动性、粒度等都有不同要求，使得新材料的研发成本较高，原材料范围有限。整体来看，在产业化发展起步时期，增材制造的新型材料应用周期较长，限制了3D打印技术在部分细分领域/场景的应用。
打印尺寸受技术限制，微型/大型零件制造难度较高。通常3D打印最大一次性成型尺寸取决于打印机的打印空间大小，而最小尺寸则取决于可打印的最小壁厚。当前3D打印设备的尺寸通常处于毫米级到米级，尺寸局限相对传统制造较大。
前期抑制因素有所改善，产业化有望加速。受制于上述因素，前期3D打印的可应用领域相对较窄，下游客户需求较低，通用化进程较慢。但随着技术持续突破和产业政策引导，前期因素得到改善，3D打印产业化有望加速。
随着美欧的3D打印底层技术专利在2009-2015年陆续到期，我国增材制造产业在研发领域障碍消除，研发投入得以提升。叠加部分领域对零件制造的工艺精度、技术难度和全流程成本要求的提高，增材制造快速成型、提升生产效率的特点不断被发掘，增材制造产业化深入，中下游厂商开始向上拓展。GE、HP等下游应用公司纷纷布局3D打印产业，巴斯夫、杜邦等企业进入原材料领域，研发投入和市场规模效应显现使得产业链各环节降本显著。
随着增材制造产业化的推进，原材料和中下游的紧密联系，使得中游设备制造厂商和下游应用厂商均开始布局原材料领域。增材制造原料供应商逐年增长，2017年到2021年从98家增长到230家，4年CAGR29%。而随着供应商增加和研发投入增长，原材料种类也愈发丰富。2021年全球增材制造原材料种类超过2800种，四年CAGR达38%。
随着工业技术的不断进步和在增材制造技术产业化领域的不断投入，3D打印的设备性能不断提。
