摘要：進入二十一世紀，特別是2012年以來，全球掀起了3D打印技術熱潮，各類3D打印材料及設備逐步完善，工程應用范圍逐步拓寬，3D打印機發(fā)展迅猛。伴隨著3D打印機的快速發(fā)展，其市場化應用覆蓋了航空、航天、醫(yī)療、汽車、機械、化工、能源等眾多領域，可制造的材料從非金屬、鈦合金、鋁合金、鋼、金屬間化合物到高溫合金，甚至拓展至陶瓷材料和復合材料。目前，我國在高性能復雜大型金屬承力構件增材制造等部分技術領域已達到國際先進水平，成功研制出光固化、選區(qū)激光燒結、選區(qū)激光熔融、激光近凈成形、熔融沉積成形、電子束熔化成形等適用于多種場景的3D打印機，市場應用領域有望進一步擴大。

一、定義及分類

3D打印機指利用打印頭、噴嘴或其他打印技術，通過逐層堆積材料來制造三維物體，被廣泛應用于產(chǎn)品設計、原型制作、零件制造等領域，具有高效、靈活、精確等優(yōu)點。常見的3D打印機按材料及成型方式不同可分為選擇性激光燒結（SLS）3D打印機、立體平板印刷（SLA）3D打印機、熔融沉積式（FDM）3D打印機、三維印刷(3DP) 3D打印機、數(shù)字光處理（DLP）3D打印機等五種類型。

二、商業(yè)模式

1、采購模式

3D打印機企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營采購的物料包括設備所需零部件、外協(xié)結構件或機加工件、高分子粉末所需原材料、3D打印金屬粉末等，原材料種類復雜且更新迭代速度較快，因此企業(yè)主要采用“以產(chǎn)定購+合理庫存”的采購模式。同時，為保障原材料品質及穩(wěn)定供應，企業(yè)通常根據(jù)物料采購計劃，優(yōu)先在已合作的合格供應商名錄中選擇供應商開展詢價，并擇優(yōu)擬定最終合作對象。

2、生產(chǎn)模式

3D打印機企業(yè)主要采取“以銷定產(chǎn)+安全庫存”的生產(chǎn)模式，即以具體的銷售訂單、銷售預測以及企業(yè)內部的生產(chǎn)需求制定生產(chǎn)計劃。此外，3D打印設備產(chǎn)品涉及的結構件或機加工件較多，且屬于非標產(chǎn)品，企業(yè)基于經(jīng)濟效益考慮，通常將部分結構件或機加工件委托給外協(xié)單位完成。外協(xié)生產(chǎn)模式下，由企業(yè)負責提供結構件或機加工件的加工圖紙，由外協(xié)受托方進行加工并負責生產(chǎn)加工所需原材料。

3、銷售模式

3D打印機企業(yè)通常采取直銷與經(jīng)銷相結合的銷售模式。直銷模式主要聚焦航空航天、汽車、醫(yī)療、模具、教育等產(chǎn)業(yè)化大客戶，承接大批量銷售訂單并提供行業(yè)解決方案，實現(xiàn)重點行業(yè)的高市場占有率。經(jīng)銷模式下，企業(yè)與合格經(jīng)銷商簽訂經(jīng)銷合同，由經(jīng)銷商牽頭與科研院所、制造創(chuàng)新企業(yè)等機構達成合作，進行充分的市場覆蓋。此外，部分企業(yè)還通過經(jīng)銷模式打開國際市場，為全球客戶提供專業(yè)化、本地化的專業(yè)設備以及技術支持。

三、行業(yè)政策

1、主管部門和監(jiān)管體制

我國對3D打印機采取政府宏觀調控和行業(yè)自律管理相結合的管理體制，政府部門及行業(yè)協(xié)會對3D打印機進行宏觀管理和政策指導，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營和具體業(yè)務管理以市場化方式進行。3D打印機行政主管部門主要為國家工業(yè)和信息化部及國家發(fā)展與改革委員會，行業(yè)協(xié)會主要包括全國增材制造標準化技術委員會、全國特種加工機床標準化技術委員會、中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以及地方性增材制造協(xié)會等。

2、行業(yè)相關政策

3D打印機融合了信息網(wǎng)絡技術、先進材料技術、數(shù)字制造技術，顛覆了傳統(tǒng)的思維方式和制造模式，對傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響，催生大量新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，成為我國搶占科技創(chuàng)新與先進制造業(yè)發(fā)展制高點的重要競爭力之一。我國高度重視3D打印機的發(fā)展，為貫徹落實《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》，2021年，工信部會同國家發(fā)改委、教育部、科技部、財政部等部門印發(fā)《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，提出開發(fā)應用增材制造、超精密加工等先進工藝技術，推動先進工藝、信息技術與制造裝備深度融合，帶動激光/電子束高效選區(qū)熔化裝備、激光選區(qū)燒結成形裝備等通用智能制造裝備加速研制和迭代升級。隨著我國自主工業(yè)體系建設的推進、設備國產(chǎn)化要求的日益增強，國產(chǎn)3D打印機生產(chǎn)技術得到有效改進。

四、發(fā)展歷程

1859年，法國雕塑家弗朗索瓦·威廉姆申請了多照相機實體雕塑專利，首次設計出一種多角度成像的方法來獲取物體三維圖像，3D打印核心制造思想被首次提出，隨后步入漫長的理論建立階段，直至20世紀80年代得以發(fā)展和推廣。1980年，日本名古屋市工業(yè)研究所的久田秀夫發(fā)明了利用大桶光敏聚合物成型的三維模型增材制造方法，并于1980年5月申請了與該技術有關的第一項專利，但未將該技術實現(xiàn)商業(yè)化。1986年，美國研發(fā)出LOM分層實體制造技術。同年，美國成立了世界上第一家生產(chǎn)3D打印設備的公司，所采用的技術在當時被稱為“立體光刻”，3D打印機正式進入工業(yè)化生產(chǎn)時代。1993年，中國第一家3D打印公司正式成立，推動國內3D打印機高速發(fā)展。進入21世紀，3D打印機進入批量生產(chǎn)以及創(chuàng)新研發(fā)階段，生產(chǎn)成本、產(chǎn)品售價開始下降。2016年，我國成立了全國增材制造標準化技術委員會，在國家層面上開展3D打印技術標準化工作，推進產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展。2020年5月，我國成功完成首次“太空3D打印”，也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強復合材料的3D打印實驗，推動國內3D打印機走向新的發(fā)展階段。

五、行業(yè)壁壘

1、設備及技術壁壘

3D打印機屬于先進制造設備，涉及高精度、高穩(wěn)定性的打印技術、各種特殊材料、以及高度優(yōu)化的打印算法，對生產(chǎn)設備的強度、精密性、耐腐蝕性、耐高溫等均有較高的要求。同時，還要求企業(yè)掌握從原材料到成品制造的完整技術體系，從而形成較高的技術壁壘。新進入行業(yè)的企業(yè)生產(chǎn)設備使用以及技術成熟度較低，遠跟不上3D打印機更新速度，難以在短時間內達成規(guī)模生產(chǎn)。

2、市場壁壘

我國3D打印機起步相較于發(fā)達國家較晚，規(guī)?；圃旒夹g以及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不夠完善，國際知名企業(yè)依托品牌及技術優(yōu)勢，迅速拓展中國市場，搶占中高端市場份額。隨著國產(chǎn)品牌日益崛起，國內3D打印機市場進一步擴大，吸引眾多中小企業(yè)進入，占據(jù)大部分市場份額。新進入企業(yè)無論是資金規(guī)模還是品牌影響力均不及成熟企業(yè)，僅憑借壓縮成本及價格優(yōu)勢無法立足市場。

3、客戶準入壁壘

3D打印機下游應用領域涵蓋航空航天、醫(yī)療器械、電子信息等高技術行業(yè)，其對供應商技術水平、產(chǎn)品質量以及服務水平要求較高，3D打印機生產(chǎn)企業(yè)通常需要經(jīng)過嚴格的產(chǎn)品檢驗、試用環(huán)節(jié)才能被客戶認可。且因打印設備技術水平較高，下游客戶更傾向于選擇市場知名度較高的3D打印機品牌。目前，行業(yè)內成熟企業(yè)與客戶建立了穩(wěn)定的合作關系，對于行業(yè)新進入者來說，難以在短時間內取得下游客戶的充分信任。

六、產(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

3D打印機產(chǎn)業(yè)鏈上游為設備生產(chǎn)所需零部件、應用軟件以及各類打印原材料，包括激光器、振鏡系統(tǒng)、工業(yè)軟件、增材制造材料等。激光器、振鏡系統(tǒng)為3D打印機的核心硬件，多數(shù)采購自美國、德國等，存在依賴進口的情況。此外，行業(yè)內大部分3D打印機制造企業(yè)的工業(yè)軟件系統(tǒng)系向第三方采購，軟件性能提升依賴并受制于軟件服務商，限制了設備性能和材料性能的應用，難以快速響應客戶軟件方面的需求。但隨著國產(chǎn)振鏡和激光器的研制成功及性能提升，以及我國完全自主知識產(chǎn)權工業(yè)軟件系統(tǒng)的不斷開發(fā)，目前已實現(xiàn)部分3D打印機關鍵零部件的進口替代。

產(chǎn)業(yè)鏈下游涵蓋航空航天、汽車、電子設備、醫(yī)療、教育等領域。下游產(chǎn)業(yè)大多具備設計復雜、加工成本高等特點，3D打印的制造方式極大縮短模型設計以及產(chǎn)品制作周期，從而提升生產(chǎn)效率，為高新技術產(chǎn)業(yè)帶來便利。在國家工業(yè)化生產(chǎn)不斷改革、信息化發(fā)展速度加快的背景下，下游產(chǎn)業(yè)技術提升、智能化生產(chǎn)需求持續(xù)上升，為3D打印機的應用提供廣闊的空間。中國3D打印機行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈如下圖所示：

3D打印機行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

激光器

大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司

珠海光庫科技股份有限公司

武漢金運激光股份有限公司

深圳市創(chuàng)鑫激光股份有限公司

振鏡系統(tǒng)

金海創(chuàng)科技有限公司

北京金橙子科技股份有限公司

深圳市大族思特科技有限公司

深圳市天傳奇電子科技有限公司

增材制造材料

中航邁特粉冶科技（北京）有限公司

蘇州英納特納米科技有限公司

西安賽隆金屬材料有限責任公司

廣東銀禧科技股份有限公司

上游

西安鉑力特增材技術股份有限公司

深圳市極光創(chuàng)新科技股份有限公司

上海聯(lián)泰科技股份有限公司

飛而康快速制造科技有限責任公司

中游

航空航天

汽車

電子設備

醫(yī)療

下游

2、行業(yè)領先企業(yè)分析

（1）西安鉑力特增材技術股份有限公司

西安鉑力特增材技術股份有限公司成立于2011年，一家專注于工業(yè)級金屬增材制造（3D打?。┑膰壹壐咝录夹g企業(yè)，為客戶提供金屬增材制造全套解決方案，業(yè)務涵蓋金屬3D打印設備的研發(fā)及生產(chǎn)、金屬3D打印定制化產(chǎn)品制造、金屬3D打印原材料的研發(fā)及生產(chǎn)、金屬3D打印結構優(yōu)化設計開發(fā)及工藝技術服務等，構建了較為完整的金屬3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，整體實力在國內外金屬增材制造領域處于領先地位。2023年企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模擴大，并持續(xù)開拓新的市場和應用領域，3D打印定制化產(chǎn)品和自研3D打印設備的營業(yè)收入均實現(xiàn)增長。2023年前三季度，企業(yè)營業(yè)收入7.42億元，同比增長42.5%。

2020-2023年前三季度鉑力特營業(yè)收入

（2）深圳市極光創(chuàng)新科技股份有限公司

深圳市極光創(chuàng)新科技股份有限公司成立于2009年，是中國首批3D打印機研發(fā)及制造企業(yè)。主要產(chǎn)品包括桌面級FDM系列3D打印機、工業(yè)級SLA系列3D打印機、LCD光固化系列3D打印機、SLM金屬3D打印機、3D打印耗材、以及3D打印一體化服務等多樣化3D打印數(shù)字服務體系，綜合實力始終處于業(yè)界領先水平，是中國3D打印行業(yè)最具影響力的創(chuàng)新型高科技企業(yè)之一。2023年極光創(chuàng)新推出了新的工業(yè)級3D打印設備，實現(xiàn)了工業(yè)級激光線成型、工業(yè)級金屬技術的突破，面向航空航天航海、汽車制造、工業(yè)手板等領域全面發(fā)展。2023年上半年，企業(yè)3D打印機收入為762.45萬元，毛利率為15.86%。

2021-2023年上半年極光創(chuàng)新3D打印機收入及毛利率

七、行業(yè)現(xiàn)狀

進入二十一世紀，特別是2012年以來，全球掀起了3D打印技術熱潮，各類3D打印材料及設備逐步完善，工程應用范圍逐步拓寬，3D打印機發(fā)展迅猛。目前，伴隨著3D打印機的快速發(fā)展，其市場化應用覆蓋了航空、航天、醫(yī)療、汽車、機械、化工、能源等眾多領域，可制造的材料從非金屬、鈦合金、鋁合金、鋼、金屬間化合物到高溫合金，甚至拓展至陶瓷材料和復合材料。其中，航空航天、汽車、消費及電子產(chǎn)品仍是3D打印機的主要應用領域，2022年分別占比16.8%、15.6%、14.6%。3D打印機商業(yè)化應用發(fā)展較晚，我國在經(jīng)歷了初期產(chǎn)業(yè)鏈分離、原材料不成熟、技術標準不統(tǒng)一與不完善及成本昂貴等一系列問題后，3D打印機市場呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢。同時，我國在高性能復雜大型金屬承力構件增材制造等部分技術領域已達到國際先進水平，成功研制出光固化、選區(qū)激光燒結、選區(qū)激光熔融、激光近凈成形、熔融沉積成形、電子束熔化成形等適用于多種場景的3D打印機，市場應用領域有望進一步擴大。

八、發(fā)展因素

1、有利因素

（1）行業(yè)生態(tài)體系加速成型

隨著行業(yè)的發(fā)展和應用的深入，圍繞3D打印設備、軟件、材料、工藝等相關方向逐步形成了行業(yè)生態(tài)體系，包含3D打印機的研發(fā)、生產(chǎn)，材料的研發(fā)、制備，以及去除、回收等工藝及裝備，后續(xù)加工、精加工、熱處理等后處理，與傳統(tǒng)加工技術及裝備的結合，輔助設計軟件、工程處理軟件、仿真模擬軟件、智能處理軟件、云管理平臺以及工業(yè)化生產(chǎn)和調度的制造執(zhí)行系統(tǒng)等，各方面充分協(xié)同，形成了更系統(tǒng)化的解決方案，推動產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展。

（2）潛在市場需求持續(xù)釋放

近年來，3D打印機的應用已在航空航天、汽車、醫(yī)療、模具等多個行業(yè)領域內取得了重大進展，并逐步擴展到個性化穿戴、服裝等與個體聯(lián)系緊密的領域，3D打印機的應用場景仍具有巨大潛力。未來，隨著3D打印機產(chǎn)品在更多領域進一步深度普及，潛在需求被進一步釋放，行業(yè)將獲得更廣闊的增量市場。

（3）行業(yè)應用不斷深化

不同于傳統(tǒng)制造業(yè)通過切削等機械加工方式對材料去除從而成形的“減”材制造，3D打印通過對材料自下而上逐層疊加的方式，將三維實體變?yōu)槿舾蓚€二維平面，大幅降低了制造的復雜度。隨著3D打印機技術的進步，行業(yè)開始擺脫應用難、成本高的限制，成為現(xiàn)代制造的重要工藝。此外，部分工業(yè)領域開始采用多臺3D打印機作為生產(chǎn)工具來提供批量化的生產(chǎn)服務，與傳統(tǒng)制造融為一體，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

2、不利因素

（1）規(guī)?；a(chǎn)制造成本較高

3D打印技術具有制造復雜結構、一體化、輕量化等優(yōu)勢，但受制于產(chǎn)品生產(chǎn)原材料價格昂貴以及國際生產(chǎn)技術壟斷，使得3D打印機生產(chǎn)成本居高不下。我國3D 打印機企業(yè)規(guī)模相對較小，在資金實力、知名度、業(yè)務體量等方面有所欠缺，無法承擔批量化生產(chǎn)的成本消耗，導致國內企業(yè)產(chǎn)能提速受限，行業(yè)規(guī)模效應尚不突出。

（2）市場集中度較低

相對于北美和歐洲等發(fā)達地區(qū)，我國3D打印機企業(yè)相對分散，且普遍存在創(chuàng)新能力低、研發(fā)投入少等問題，導致國內企業(yè)仍以“價格戰(zhàn)”搶占市場份額，低端市場競爭日益激烈，高端市場存在空白，難以形成產(chǎn)業(yè)集群效應。市場集中度低、惡性競爭循環(huán)、企業(yè)高質量發(fā)展意識淡薄使我國3D打印機市場優(yōu)質資源流失，行業(yè)技術瓶頸難以突破，對行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。

（3）原材料供應限制

盡管國內工業(yè)生產(chǎn)技術得到有效提升，機械設備零部件生產(chǎn)已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。但3D打印機產(chǎn)品屬于新興產(chǎn)業(yè)，所使用的核心零部件激光器、振鏡目前多采購自美國、德國等發(fā)達國家，且零部件高端市場被少數(shù)國外企業(yè)壟斷，零部件供應易受到國際形勢變化的影響。此外，我國現(xiàn)有的3D打印材料大多為塑料、樹脂、金屬粉末等，而對于一些高性能材料，如陶瓷、玻璃、復合材料等的應用仍不成熟，從而限制了3D打印機在某些特定領域的應用。

九、競爭格局

3D打印機發(fā)展歷程相對較短，全球技術體系和產(chǎn)業(yè)鏈條尚處于完善階段，產(chǎn)業(yè)發(fā)展由幾家國際巨頭主導，包括EOS、SLM Solutions和3D Systems，這些企業(yè)擁有較強的技術實力和品牌影響力，依托技術創(chuàng)新、高知名度等優(yōu)勢在市場中占據(jù)較大份額。目前，我國3D打印機企業(yè)已有萬余家，不同企業(yè)在3D打印技術方面擁有不同的專利和技術優(yōu)勢，形成了差異化競爭格局。一些企業(yè)專注于特定的應用領域或特定的打印材料，具有較強的市場競爭力，如西安鉑力特增材技術股份有限公司、深圳市極光創(chuàng)新科技股份有限公司、湖南華曙高科技股份有限公司等，屬于行業(yè)發(fā)展第一梯隊。部分企業(yè)地域性特征突出，依托其所在區(qū)域知名度以及營銷網(wǎng)絡優(yōu)勢實現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營，包括上海聯(lián)泰科技股份有限公司、飛而康快速制造科技有限責任公司、廣東智維立體成型科技有限公司等企業(yè)。

中國3D打印機行業(yè)競爭梯隊

十、發(fā)展趨勢

在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，全球創(chuàng)新版圖正在重構，傳統(tǒng)制造業(yè)正處于轉型階段。3D打印機已經(jīng)從發(fā)展初期的原型和模具制造擴展到終端零部件生產(chǎn)，在零部件創(chuàng)新設計、一體化制造、異型復雜結構件制造、個性化批量制造方面顯現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。未來，各類關鍵技術不斷突破、生態(tài)體系日趨完善，3D打印機的應用也逐步從試驗驗證階段走向大規(guī)模應用推廣階段。3D打印技術作為融合了信息網(wǎng)絡技術、先進材料技術、數(shù)字制造技術的一項全新智能制造技術，隨著光固化、金屬粉末燒結等新的打印技術被開發(fā)出來，未來將向更高效率、更高質量、更低成本、更智能化方向發(fā)展。