3D打印：成本、效率、新材料 3大因素驱动市场空间逐步打开

什么是3D打印？从“减材”制造走向“增材”制造

“增材”制造 vs“减材”制造。 1）3D打印（增材）：工作原理类似于喷墨打印机。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结构，是一种“自下而上”的制造方法。 2）传统机加（减材）：材料去除的切削加工技术。主要通过去除材料来生产出所需要的零部件。

为什么要用3D打印？成本、效率、定制化需求、异形件

1）适用复杂物体：3D打印的部件是一层一层累加，因此复杂的内部几何结构更容易构建，满足轻量化、一体化成型需求； 2）降低制造成本：无需像减材制造切削掉大量多余材料，3D打印浪费很少、且未被利用的材料也可以重新循环使用； 3）缩短研发周期：当部件设计需要修改时，传统制造需要花费大量成本对产线进行重新装配，3D打印可很方便修改设计文件； 4）满足定制化需求：通过3D建模软件修改设计文件来满足不同的要求，为客户提供更多的需求满足。

产业化的核心驱动因素？制造成本下降、打印效率提升、新材料应用

光学光热类/电子电气类/机械类/金属粉末为3D打印设备主要成本。据华曙高科招股书，2022H1华曙高科直接材料占3D 打印设备及辅 机配件的80.4%，同时2022H1光学热学类/电子电气类/机械类/金属粉末/耗材类/高分子原材料分别占原材料采购成本（剔除外协件） 的37.2%/18.8%/15.3%/ 6.6%/3.3%/1.9%。 其中，振镜、激光器等光学热学类原材料占比达40%。

3D打印材料、设备成本快速下降。据铂力特公司公告，我国金属3D打印粉末价格持续下降，铂力特自制金属3D打印粉末平均售价由 2020年的144.48万元/吨下降至2022年的78.19万元/吨，降幅达45.9%。据前瞻产业研究院，我国激光器价格下降趋势明显，我国 3kW光纤激光器价格从2018年的40万元/台下降至2021年的10万元/台，降幅达75.0%。据中经产业信息研究网， 我国激光振镜平均价 格已由2017年的2225.71元/套下降至2021年的2139.43元/套，下降达3.9%。

3D打印能够有效解决钛合金加工问题。钛合金材料存在加工难度大、良率低等问题，从而使得制造成本过高。通过3D打 印技术，尤其是金属粉末激光熔化技术，能够有效地解决钛合金材料成型的问题，大大降低了生产成本。

未来市场潜力在哪？3C钛合金、人形机器人打开市场空间

荣耀、苹果有望引入钛合金3D打印技术，引领行业技术迭代。据界面新闻与证券日报，2023年7月，荣耀发布的折叠屏手机Magic V2，第 一次大规模使用钛合金3D打印技术，该技术主要用于铰链的轴盖部分，这是3D金属工艺结构件首次在手机上大规模使用。相比此前的不 锈钢和铝合金材质，钛合金能够更好地兼具坚固和轻薄的特点，从而降低手机的厚度和重量，并提高强度。3D打印首次大规模在消费电子 中进行应用，具有里程碑式的战略意义，未来有望打开成长空间。

航天航空：3D打印市场增长的主 要来源，从零部件迈向大部件打印

航天航空：需求持续崛起，刺激金属3D打印技术发展

航空领域需求的强势崛起，将大幅带动选区熔融金属3D打印的需求：根据《中国航天科技活动蓝皮书（2021年）》数据， 2021年中国航天发射次数为55次，超过美国发射次数，国内航空需求持续增加。泰伯智库预测，2023-2028年商业航天产业将 进入发展黄金期，预计2025年市场规模将达2.8万亿元。金属3D技术凭借可缩短研发周期、降低制造成本、突破复杂结构成形 和实现轻量化等优势，将随着航空领域需求增加而持续发展。

航天发展进入黄金期，催生金属3D打印设备向更大更复杂、稳定性更高的方向发展：根据AMPower2023全球工业增材市场报 告，2022年选区熔融金属3D打印直观的发展趋势是对于可满足大尺寸加工的设备（超过600mm加工尺寸）需求上升，尤其是 航天领域。

市场空间：预计2030年达87亿美元，未来8年CAGR=26.1%

市场空间：据Straits Research的分析，全球3D打印在航空航天和国防市场的价值为2021年为13.5亿美元，预计到2030年将达 到86.6亿美元。2022年至2030年期间复合年增长率为26.1%，其中飞机占据最大份额。 分地区看：欧洲为航空航天和国防市场3D打印最大市场，预计未来10年需求CAGR=24.4%。北美作为第二大需求地区，3D打 印的需求增长率最高，未来10年CAGR=25.2%。亚太作为需求的第三大地区，中国对3D打印在航天航空领域投入持续增长。

行业阶段：目前3D打印技术主要用于发动机等航空航天器零部件

目前3D打印技术主要用于发动机等航空航天器零部件。目前航空航天领域正在不断探索使用增材制造生产飞机零件，包括发 动机部件（如带有内部冷却通道的涡轮叶片、燃料喷嘴和压缩机及集成管道系统），以及各种铰链、支架、内部组件、轻量化 机身等。对于发动机而言，飞机和航天器火箭发动机中的静态和旋转部件都受到极端性能要求和恶劣环境的影响，例如高温、 高压、腐蚀等，这些性能通常要求压缩机叶片、涡轮叶片、导流器和叶轮等零部件具备高度复杂的形状并由特殊材料制造，因 此使用3D打印技术可以显著提高航空航天器的性能。

例如，通用电气波音新型777X客机的新GE9X发动机在7个多部件组件中拥有304个3D打印零件，其中228个低压涡轮叶片采用 EBM工艺和TiAl合金制造，其重量为航空用传统镍基合金涡轮叶片的50%，这使得GE9X比前身GE90发动机油耗降低了10%。

3C钛合金：新型材料催生3D打 印迎大规模产业化需求

【3C钛合金】苹果、三星、荣耀等加速导入，顺应消费电子轻量化趋势

2023年起——多款新机开启导入钛合金材料 。1）荣耀-折叠屏Magic V2、Magic Vs2：采用航天的钛合金3D 打印工艺。其中Magic V2折叠最薄厚度9.90mm、展开最薄 4.7mm，催生折叠屏手机进入毫米时代。相比以前以不锈钢和铝 合金为主，钛金属能更好地兼顾硬度和重量，做到又轻又硬。 2）苹果-iPhone 15 Pro/Pro Max：边框加入钛金属材质，带来 更轻机身重量，iPhone 15 Pro 重量仅 187g，15 Pro Max 重量 仅224g，相比 206g 的 14 Pro 和 240g 的 14 Pro Max 更轻。 3）三星S24 Ultra手机：首次在手机上使用钛合金，可提供更好 的耐久性和抗刮擦性能。与苹果不同，三星没有为了减轻重量而 选择钛合金，而是看中其卓越的耐久性和高端的质感。 4）小米14 Pro：钛金版采用航天级99%高纯钛和高强铝合金材 料复合而成的钛金属中框，保护性更高的同时手感也更加出众。

【3D打印钛合金】行业趋势：期待未来在更多品牌+产品类型中加速导入

行业趋势：相比此前的不锈钢和铝合金材质，钛合金能够更好地兼具坚固和轻薄的特点，从而降低手机的厚度和重量，并提 高强度。钛合金开启大规模在手机中进行应用，未来如钛合金材料进一步在各3C消费电子品牌（苹果、荣耀、三星、华为、 小米、VIVO、OPPO等）、及产品类型（手机—手表—Pad—笔记本电脑）中逐步渗透，3D打印成长空间有望持续打开。

【折叠屏市场】国内外市场增速可观，3C行业结构性成长机会

3C行业需求下行，但近年来手机折叠屏增速可观，叠加钛合金导入带来的轻薄优势，有望催生3C行业结构性成长机会。折叠 屏手机作为智能手机和平板电脑的“集合体”，拓展了用户大屏显示的使用场景，刺激了用户换机需求。

全球市场：2022年全球智能手机出货约12亿台，同比下滑11.1%。但折叠屏出货量增速成为市场亮点，据IDC数据，2022年 全球折叠屏手机出货约1420万台，同比增长100%（2018-2022年CAGR=91%），且仅占智能手机份额的1.2%。同时IDC预 计2027年折叠屏手机将达4810万部，占智能手机份额3.5%，未来5年CAGR=27.6%。

人形机器人：3D打印助力轻量 化、复杂结构生产效率提升

【3D打印-零部件】3D打印加速人形机器人零部件研发与制造

在研发方面：3D打印可用于快速制作机器人手板（外壳、内部功能性结构）。据中国机器人网，3D打印可仅用2周即可 完成外壳手板打印的整个产品周期。 在制造方面：由于3D打印能够实现轻量化，生产复杂结构，未来随着3D打印成本下降及接受度提升，3D打印有望在人形 机器人骨骼、肢体等部件制造领域打开市场空间。

【3D打印-PEEK材料】人形机器人轻量化的关键，3D打印助力产业化

PEEK材料：2023年12月，特斯拉展示Optimus-Gen2二代人形机器人，在不牺牲性能的情况（行走速度提高30%）下减重10 公斤，所依靠的是一种轻量化材料——PEEK材料。PEEK是高端工程塑料、比强度大，在满足强度要求的前提下，可以大幅度 减小材料本身的自重，成为实现“轻量化”的解决方案。预计未来PEEK材料将成为人形机器人产业化落地的重要一环。

3D打印：2017年，华曙高科已发布全面覆盖190℃~280℃烧结区域的超高温商用型252P系列，经过6年持续创新，华曙高科于 2023年9月发布面向超高温烧结产业化应用的高分子增材制造系统——UT252P，可实现PEEK等高温材料的稳定高效烧结。

汽车、无人机/飞行汽车：新型 场景应用层出不穷

汽车：未来3D打印有望贯通打通汽车生产全生命周期

目前3D打印主要应用于原型与零部件生产领域。由于3D打印具有快速成型的特点，因此3D打印在汽车原型制作领域发挥着重 要作用。同时，由于3D打印能够实现复杂产品生产，以及轻量化、定制化生产，因此3D打印也被应用于汽车零部件生产领域。 目前奔驰、宝马、大众、福特、本田等车企都在持续推进3D打印技术。由于3D打印在复杂及定制化产品生产方面具备优势， 因此未来3D打印有望在复杂构造产品及定制化产品方面进一步打开市场空间。

未来3D打印有望打通汽车生产全生命周期。目前3D打印主要应用于原型和零部件制造阶段，且还未达到量产阶段。随着技术 进步、成本下降及车企认知度的提高，未来3D打印技术的应用有望贯穿汽车行业全生命周期，进一步从研发走向生产。

无人机/飞行汽车：碳纤维3D打印有望成为未来的主流技术

碳纤维复合材料具有比强度高、比模量高的特性。碳纤维复合材料主是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷、橡胶等基体混合加工成 的碳纤维复合材料，具有比强度高（轻质、高强度）、比模量高（单位密度的弹性模量高）等特性。

无人机/飞行汽车：碳纤维3D打印有望成为未来的主流技术。减重对于无人机/飞行汽车具有重要意义减轻，通过减重可以提高 飞行速度与时长。碳纤维因轻质、高强、高模等特性而备受青睐。采用3D打印技术能够减少碳纤维传统生产的繁复工序，并 实现轻量化。我们认为未来随着技术进步、成本下降，碳纤维3D打印有望成为无人机/飞行汽车的主流技术、

本文来自未来智库。

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