向智能制造強國邁進，我國3D打印產業全景分析

近日，全球首例借助3D打印技術的人耳移植手術取得成功，讓人們再一次領略了3D打印技術的無窮潛力。雖然距離3D打印技術在醫療行業完全普及還有很長的路要走，但該技術已在制造業中擁有很高的滲透率，應用成本日趨降低，應用范圍顯著擴大，成為當下推動制造方式革新、提升產業競爭力的前沿手段。


與智能機器人、人工智能并稱為實現數字化制造三大關鍵技術的3D打印技術屬于新一代綠色高端制造業，這項技術及其產業構成了新一輪數字化制造浪潮的重要基礎。大力發展增材制造是我國多年來在制造業領域的政策布局，增材制造業的發展是促進高端裝備與新材料產業發展突破、引領中國制造在“十四五”期間實現新跨越的重要舉措。3D打印因其固有的“去模具、減廢料、降庫存”等特點，已經逐漸成為當前制造方式的重要補充。加快3D打印產業發展，符合我國發力增材制造產業的目標，有利于國家在全球科技創新和產業競爭中占領高地，進一步推動我國由“工業大國”向“工業強國”轉變，促進創新型國家建設，加快創造性人才培養。

3D打印產業的上游包括原材料、核心硬件及3D掃描儀、3D打印軟件等；中游為各技術類型的3D打印設備，主流的三大技術為FLM、SLA、SLM；下游應用領域廣泛，覆蓋機械制造、消費電子、汽車行業、航空航天、醫療行業等。

3D打印的原材料取材較為廣泛，我國3D打印產業原材料分為金屬材料和非金屬材料兩種。金屬材料的純凈度、顆粒度、均勻度、球化度、含氧量等指標都對最終的打印產品性能影響極大。目前在3D打印行業得到應用的金屬粉末主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等，此外還有用于打印首飾用的金、銀等貴金屬粉末材料。在我國整個3D打印市場中，鈦合金、鋁合金、不銹鋼分別占20.2%、10.0%、9.1%，合計占比39.3%，其余60.6%均為非金屬材料，包括尼龍、PLA、ABS塑料、樹脂等。

3D產業中游是經銷商等通過對各種技術手段對原材料進行加工，使其成為符合3D打印標準的3D打印材料，并利用3D打印設備，提供3D打印服務等。從產業結構來看，2021年3D打印設備占據近一半市場份額，3D打印材料、3D打印服務分庭抗禮，市場份額分別為24.0%、26.5%。

上面提到的技術手段與3D打印設備的分類緊密相關。其中如FFF（熔融長絲制造）、FDM（熔融沉積成型）、FLM（熔接層建模/制造）和FFM（熔絲成型）等技術，其內在原理都是將各種熱熔性的絲狀材料（如蠟、PLA、ABS和尼龍等）加熱熔化成形。而SLA（光固化成型技術）和SLM（選擇性激光燒結/融化）則以激光作為能量源，通過層面固化或層面掃描等方式產出三維實體。目前熱熔和激光成型是3D打印領域的主流技術，直接決定了3D打印設備的種類。

現階段，3D打印主要應用于航空航天、醫療、汽車等領域，以制造業和醫療領域最為集中。其中機械行業產值占比為17.5%，為3D打印行業下游的主要應用領域；消費電子產值占比為16.6%，排名第二；汽車下游應用產值占比為16.1,%排名第三，僅次于消費電子的應用需求。未來，隨著電子和汽車工業的發展，兩個領域的產值規模有望進一步提升。

3D打印技術作為新一輪產業革命的代表性技術之一，關系到我國許多行業健康發展。近年來，我國多部門相繼出臺3D打印產業政策。2015年工信部、發改委和財政部三部委聯合發布《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-2016年）》，3D打印產業發展上升到國家戰略層面。2021年3D打印企業標準列入“領跑者”重點領域。今年，立足國情、對接國際的增材制造新型標準體系基本建立，江蘇、廣東等3D打印產業核心區域不斷推出區域發展規劃和政策措施，有力推動了我國3D打印產業鏈進一步完善。

除政策層面推動外，中國制造企業近年來積極引進3D打印技術，代替或改進企業原有生產方式，提高企業生產智能化水平。2019年我國3D打印產業規模157.5億元，2021年增至261.5億元，預計2022年產業規模將達到330億元，2024年有望突破500億元。

未來十年，全球3D打印產業將仍處于高速增長期，而中國在航空航天、汽車、航海、核工業以及醫療器械領域對金屬3D打印的需求旺盛，應用端呈現快速擴展趨勢。未來，3D打印技術的應用已經從簡單的概念模型向功能部件直接制造方向發展。更具針對性和應用價值的3D打印設備的制造和普及，將成為我國3D打印產業下一步發力重點。