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金属3d打印定义及分类

增材制造技术，亦称为3D打印，融合了数字三维建模、计算机辅助设计以及材料加工和成形特性，利用各类金属、非金属甚至医用生物材料，依照层叠堆砌、分层制造的方式，迅速构建复杂零部件。作为一种全新的增量式制造策略，与传统的材料切除工艺不同，其属于自底部向上的材料累积过程。美国材料与试验学会（ASTM）F42国际委员会对该技术进行了权威定义——依据三维模型数据来连接堆积材料形成物体，它区别于传统的减法制造，通常采取逐层累加的细腻操作手法。

3D 打印始于 1940 年代美国人 Peral 的创新，将硬纸板切割和堆叠以塑造三维地形图。1986 年，全球首个 3D 打印公司 3D Systems 的诞生。之后，粉状激光烧结（SLS）、熔融沉积（FDM）及喷射打印（3DP）等多样化技术相继出现。最初，3D 打印侧重于模型与原型制作领域的应用。但在 2000 年后，金属 3D 打印技术如激光近净成型（LENS）、激光选区融化（SLM）等得以突破和进步，成功解决了传统制造的难题，开启了 3D 打印进入大规模产业化试验到实际应用的新篇章。

金属3D打印即通过金属粉末直接制作零件的技术，亦称金属粉末烧结（SLM），涵盖电子束熔化成形、选区激光熔融成形以及其衍生工艺如、电弧增材制造电子束自由成形和激光熔化沉积成形等。

相较于传统制造方式，金属3D打印具备诸多优点：

图表：金属3d打印优势

资料来源：智研瞻产业研究院整理

金属3d打印行业政策

在最近数年间，为推进金属3D打印技术行业的进步与繁荣，我国政府颁布了一系列重要政策及法规。其中，2023年由中华人民共和国工业和信息化部、中华人民共和国国家市场监督管理总局以及中国国家标准化管理委员会三部门联合颁发的名为《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》中明确指出，我们需要全力以赴地建立和完善研发设计、3D打印服务、试验验证、热处理、电镀、检验检测、喷涂、仓储物流、融资、固废处理、人才培训等各个环节的产业集群公共服务体系建设。

图表：金属3d打印行业政策

资料来源：智研瞻产业研究院整理

金属3d打印行业发展现状

金属三维打印机的应用范畴涵盖了众多领域之中，其中尤其以医疗保健、航空航天、能源行业及机械工程与汽车制作等产业最为突出，展现出了无比宽广的发展潜力和前景。

在此举一些具体例证，当我们把视野投向制造业的相关领域之时，便不难发现金属3D打印技术已经被成功地运用于诸如汽车零配件、飞机零组件乃至各类机械零部件等等的批量生产过程中。除此之外，该技术在制造某些结构复杂之零部件时也能展现其独特之优势，如同齿轮、减速器等有着精密要求的设备零件。

在医学界科研领域，金属三维立体印刷术被成功运用于假肢制作、牙科整形以及植入体开发等众多方面。相较于传统的制造工艺，金属三维立体印刷术更能精准应对病患个体化的实际需要，表现出高度的灵活性与适应性。

在航空及航天工业领域，金属三维立体印刷术同样具有广泛的应用空间，诸如制造各种精密的构造部件、高效的燃油喷射装置以及高效的涡轮叶片等诸多组件。与传统加工方法相比，金属三维立体印刷术更能够精确把控产品的品质，从而显著提升产品的精度水平，为用户带来高可靠性的产品。

在房地产业界，增材制造之金属3D打印技术已然成为构建建筑物结构部件和门窗等物品的主流方式之一。相较于传统的制造业手段，金属3D打印技术在满足客户独具特色的特殊要求方面展现出极大的优越性，且能显著地缩减产品上市所需用时。

在航空航天领域中，金属 3D 打印具有明显优势，如减少加工周期、提升材料利用率以及给予更自由的设计空间，适应了航空零件结构日益复杂化、整体化的趋势。因此，该技术在航空制造方面得到了广泛运用，尤其在新型航空飞行器的研发中至关重要。不久前，在公元2023 年 5 月 28 日，我国自主研发并制造的C919 型民航客机成功地完成了首次预定的商业飞行任务。值得一提的是，该款飞机广泛地采用了诸多通过先进的3D 打印技术制造出来的零部件，如位于机体头部的主要风挡窗框、引擎内用于燃料喷射的喷嘴以及各个舱室的门窗组件等。这些零部件不仅在强度和重量上有较大改进，提升了飞机性能和燃油效率，还极大地降低了制造成本。

近年来，国内经济持续稳健增长，消费者结构逐步提升，旅游、交通等服务需求迅速攀升，支线航空作为特定领域的重要运输工具，其独特的功能已超越其他运输模式。鉴于此，预计未来民用航空市场仍将稳步增长，不仅推动商业机会的丰富，更增强了对各类金属 3D 打印机需求量。

身为金属 3D 打印的另一关键应用领域，汽车产业对其依赖已深入到全产业链中，包罗研发、生产及使用各阶段。当前，3D 打印技术在汽车领域的主要用途在于研究开发中的试验模型与功能性原型制作，对于生产及使用环节的介入尚显不足。但伴随着技术进步、车企理解加深以及汽车产业发展需求日益强烈，3D 打印在汽车产业的应用前景会更为广阔。

值得关注的是，自从进入2021年后，随着国内和国际范围内对新冠病毒肺炎疫情的防控措施逐渐步入常态化阶段，以及国家实行的车辆购置税减免政策及地方政府出台的促进汽车消费的相关策略共同作用于市场，使得我国汽车行业消费领域呈现出了持续复苏的态势，从而带动了整个产销量的攀升。展望未来，伴随我国国民经济的稳健发展，居民收入水平的稳步提升，以及与之相配套的基础设施逐步趋于完备，再加上各类产业政策的强力支撑，可以预见中国汽车市场产销量仍将保持在一个相对较高的水平。

金属3d打印行业市场规模

统计数据显示，2018年中国金属3d打印行业市场规模18.56亿元，2023年中国金属3d打印行业市场规模80.59亿元。2018-2023年中国金属3d打印行业市场规模如下：

图表：2018-2023年中国金属3d打印行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院整理

金属3d打印行业产业链

金属3D打印产业链主要包括原材料供应、设备制造、技术服务、应用领域等环节。其中，原材料供应是基础，直接影响设备的性能和价格；设备制造是产业链的核心，直接影响下游应用领域的发展；技术服务是产业链的延伸，为使用者提供技术支持和解决方案；应用领域是产业链的终端，是金属3D打印技术的主要应用场景。金属3D打印技术的应用领域非常广泛，包括航空航天、汽车制造、医疗设备、科研教学、消费电子等。随着技术的进步和成本的下降，预计未来金属3D打印的应用领域将进一步扩大。

图表：金属3d打印行业产业链

资料来源：智研瞻产业研究院整理

金属3d打印行业发展机遇

在这个充满挑战与机遇并存的时代，新工艺的广泛运用是推动产品进步及技术革新的关键所在。究其原因，这主要源于产品不断迭代更新所产生的周期性需求，从而引发了对新型材料以及创新型构造的迫切追求。

（一）纵观民用市场，伴随着各类产品逐渐迈入升级周期，新材料在尖端产品领域中的渗透程度也在稳步提升。举个例子，在消费类电子设备向着更高性能和更多样化的应用发展的过程中，拥有强韧度、轻量化以及卓越防腐特性的钛合金已经逐渐成为高端智能设备的首选材料。此类消费电子制品通常具备小型化、轻量化、易于操控以及节能环保等诸多优势特点。随着各种类型消费电子设备的普及范围持续扩大，性能优化和应用升级已然成为整个行业未来发展的关键策略，其中运用新型材料作为主要手段之一更是引人注目。然而，当前电子产品金属结构件主要依赖于不锈钢及铝合金材质，尽管它们各具特色，但在实际使用中仍存在各自的局限性。如不锈钢虽然具备一定的坚度，但是重量较大；相比之下，铝合金则因轻质而著称，可惜其硬度方面尚有不足。钛合金在此基础上，不仅在强度表现上优于不锈钢，而且其自重仅为同体积不锈钢的约一半。因此，得益于其优秀的强度、轻量化以及防腐特性，目前钛合金正在逐步被引入到高端消费电子产品当中。

（二）对于装备性能升级的迫切需求以及复杂程度的显著增长，推动着新工艺成为传统工艺互补方案的重要选项。根据美国国防部官方网站于2022年10月28日公布的最新动态消息，该部门网站发布了一则关于制造技术创新的提案，旨在探索利用增材制造(Additive Manufacturing)技术研发具备卓越环境适应性和性能可靠性的高超音速武器装置和机动车辆设备。

近年来，增材制造的应用已在航空航天、汽车、医疗、模具等多个行业领域内取得了重大进展，并逐步扩展到个性化穿戴等与个体联系紧密的领域。相对传统制造业庞大的应用场景，增材制造的应用场景仍有很大潜力待挖掘，未来随着增材制造在更多领域进行推广并在各行业领域内进一步深度普及，增材制造将获得更广阔的增量市场。