2025-2030全球增材制造市場全景透視：技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)格局深度研判

前言

增材制造技術(shù)自20世紀(jì)80年代誕生以來，已從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，從原型制作延伸至直接生產(chǎn)環(huán)節(jié)，成為全球制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動力之一。相較于傳統(tǒng)減材制造，增材制造通過逐層堆積材料構(gòu)建三維實體，具備設(shè)計自由度高、材料利用率高、生產(chǎn)周期短等顯著優(yōu)勢，尤其適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、個性化定制產(chǎn)品及小批量生產(chǎn)場景。

當(dāng)前，全球增材制造產(chǎn)業(yè)已步入高速增長階段。據(jù)MarketDigits最新研究，2024年全球增材制造市場規(guī)模約為244.1億美元，預(yù)計2030年將達(dá)746億美元，2025-2030年復(fù)合年增長率為20.6%。而Fortune Business Insights的預(yù)測更為樂觀，認(rèn)為2032年市場規(guī)模或突破1017.4億美元，復(fù)合年增長率達(dá)23.4%。盡管不同機構(gòu)對技術(shù)突破速度和產(chǎn)業(yè)滲透率的預(yù)期存在差異，但均指向同一結(jié)論：增材制造正從“可選項”轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)的“必選項”。

在中國，增材制造已被納入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，政策支持力度持續(xù)增強。2024年2月實施的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2024年本)》明確鼓勵發(fā)展增材制造裝備和專用材料。海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2024年前三季度中國3D打印機出口金額已達(dá)63.3億元，超過2023年全年總額。根據(jù)中研普華研究院《2025-2030年國內(nèi)外增材制造行業(yè)市場深度調(diào)研與發(fā)展趨勢報告》預(yù)測，2025年中國3D打印市場規(guī)模將超過630億元，較2015年實現(xiàn)30倍增長。

市場現(xiàn)狀分析

全球市場格局與區(qū)域分布

全球增材制造產(chǎn)業(yè)已形成“美歐主導(dǎo)、亞洲追趕”的競爭格局。美國作為技術(shù)發(fā)源地，擁有最完整的產(chǎn)業(yè)鏈，2021年其工業(yè)級增材制造設(shè)備銷量占全球45.5%。歐盟在金屬增材制造領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先，德國憑借SLM Solutions、EOS等龍頭企業(yè)占據(jù)全球28%的市場份額。亞太地區(qū)增長最為迅猛，預(yù)計2025-2030年復(fù)合年增長率將達(dá)28.6%，其中中國貢獻(xiàn)了該地區(qū)76%的增量需求。

從設(shè)備裝機量看，北美約占全球35%，歐洲和亞太各占30%左右。美、中、日、德四國累計裝機量排名前列，分別占比33.1%、10.6%、8.9%、8.3%。值得注意的是，中國企業(yè)在大型構(gòu)件一體化成型領(lǐng)域已取得82項核心技術(shù)專利，3米級航天器艙段打印技術(shù)完成工程驗證，展現(xiàn)出強勁的技術(shù)追趕勢頭。

圖1：

(數(shù)據(jù)來源：中研普華整理)

產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與細(xì)分市場表現(xiàn)

增材制造產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋設(shè)備、材料、軟件和服務(wù)四大環(huán)節(jié)。2022年全球增材制造產(chǎn)業(yè)中，服務(wù)規(guī)模占比最高(40.9%)，其中航空航天應(yīng)用占16.8%，醫(yī)療領(lǐng)域占15.6%，汽車領(lǐng)域占14.6%。設(shè)備銷售占比22.4%，材料占比17.1%，且材料市場增速最快(23.4%)。

從技術(shù)類型看，熔融沉積成型(FDM)仍占據(jù)主導(dǎo)地位，71%的企業(yè)使用該技術(shù)生產(chǎn)耐用零件。但金屬增材制造增長更為迅猛，2019-2024年復(fù)合年增長率預(yù)計達(dá)27.23%，遠(yuǎn)高于行業(yè)平均水平。直接金屬激光燒結(jié)(DMLS/SLM)技術(shù)領(lǐng)域預(yù)計在預(yù)測期內(nèi)將錄得較高復(fù)合年增長率，主要應(yīng)用于航空航天精密部件制造。

在設(shè)備類型方面，工業(yè)級3D打印機占據(jù)市場主導(dǎo)，但桌面級打印機增長更快，2024年低端入門級(<2500美元)類別出貨量同比增長65%。中國品牌表現(xiàn)突出，創(chuàng)想三維和拓竹科技在該價格段全球市場份額合計達(dá)73%。

中國企業(yè)表現(xiàn)與市場特點

中國增材制造產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入快速成長期，呈現(xiàn)出“技術(shù)突破快、應(yīng)用廣、融合強”三大特征。2024年前三季度，中國3D打印設(shè)備產(chǎn)量同比增長25.4%，出口金額達(dá)63.3億元，顯示出強勁的國際競爭力。

國內(nèi)頭部企業(yè)如鉑力特、華曙高科訂單激增，正積極擴(kuò)產(chǎn)。鉑力特全力推進(jìn)金屬3D打印定制化產(chǎn)品生產(chǎn)線建設(shè);華曙高科啟動投資約6億元的增材制造設(shè)備擴(kuò)產(chǎn)項目。在技術(shù)層面，中國已在連續(xù)纖維3D打印、多材料打印、納米級打印等方面實現(xiàn)重大突破，達(dá)到世界先進(jìn)水平。

應(yīng)用方面，中國企業(yè)在航空航天和醫(yī)療健康領(lǐng)域表現(xiàn)突出。航天航空3D打印技術(shù)正向天空探索、衛(wèi)星通信、無人機等細(xì)分領(lǐng)域拓展。醫(yī)療領(lǐng)域，碳纖維/PEEK復(fù)合材料椎間融合器等創(chuàng)新產(chǎn)品獲得認(rèn)證，全球骨科定制化植入物市場67%已采用增材制造技術(shù)。

值得注意的是，中國增材制造行業(yè)集中度仍偏低，規(guī)模以上企業(yè)近200家，但多為中小企業(yè)，研發(fā)能力相對較弱。如何培育龍頭企業(yè)、構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新體系，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵課題。

影響因素分析

技術(shù)驅(qū)動因素

增材制造行業(yè)的快速發(fā)展得益于持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新與突破。2024年以來，行業(yè)呈現(xiàn)出多項顯著技術(shù)趨勢，將深刻影響未來市場格局。大尺寸增材制造成為明確發(fā)展方向，無論是復(fù)合材料打印、激光粉末床熔化(LPBF)、電弧增材制造(WAAM)還是光固化樹脂打印，設(shè)備制造商都在追求一次性制造更大零件的能力。國內(nèi)外企業(yè)如Solukon、拓博增材已推出針對大尺寸金屬3D打印的清粉方案，解決了產(chǎn)業(yè)鏈配套問題。

材料創(chuàng)新是另一關(guān)鍵驅(qū)動力。鎢等難加工金屬的3D打印取得突破，盡管激光粉末床熔化(LPBF)被認(rèn)為是可能加工鎢的增材制造工藝之一，但電子束增材制造和激光粉末噴射定向能量沉積等技術(shù)也展現(xiàn)出潛力。在復(fù)合材料領(lǐng)域，連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料(CFRTP)打印技術(shù)已成為主流，占38%市場份額，中國企業(yè)在短切纖維增強技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，打印速度較2023年提升2.7倍。新型光固化陶瓷基復(fù)合材料年增長率更是高達(dá)145%。

工藝融合與智能化趨勢明顯。多種制造工藝的結(jié)合應(yīng)用日益普遍，F(xiàn)ormnext 2024展會上已出現(xiàn)同一部件內(nèi)結(jié)合兩種增材制造技術(shù)的案例。過程監(jiān)控技術(shù)進(jìn)步顯著，約翰斯·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室(APL)正在開發(fā)能夠在缺陷發(fā)生前識別和預(yù)防它們的傳感器。深圳企業(yè)開發(fā)的六軸機器人協(xié)同打印系統(tǒng)實現(xiàn)3D打印與CNC加工的毫秒級切換，使復(fù)雜承力構(gòu)件生產(chǎn)周期縮短至傳統(tǒng)方法的1/9。

生成式人工智能(AI)開始深度融入增材制造流程。英國Ai Build開發(fā)的Aibuild 2.0是一款由AI驅(qū)動的基于云的軟件，可實現(xiàn)工業(yè)級增材制造流程的自動化。Gen-AI技術(shù)與打印工具的集成可將設(shè)計過程速度提高25%，實現(xiàn)產(chǎn)品大規(guī)模定制。AI算法還能通過遵循各種產(chǎn)品優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)(如強度、材料使用和重量)來自動創(chuàng)建創(chuàng)新設(shè)計。

政策與資本因素

政府戰(zhàn)略支持是全球增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推手。美國率先將增材制造產(chǎn)業(yè)上升到國家戰(zhàn)略高度，2018年美國國防部將該技術(shù)作為重要能力納入預(yù)算。歐盟通過“地平線2020”計劃投資近800億歐元支持創(chuàng)新，其中增材制造是重點領(lǐng)域。中國《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計劃(2015-2016年)》明確將加快增材制造技術(shù)發(fā)展作為推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要舉措。2024年陜西省發(fā)布的《培育千億級增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群行動計劃》進(jìn)一步明確了區(qū)域發(fā)展路線圖。

資本投入持續(xù)加碼。2024年中國3D打印領(lǐng)域投融資規(guī)模總額已超過15億元，同比增長40%。B輪以上融資中67%集中于工藝仿真軟件和在線檢測系統(tǒng)。2025年上半年全球行業(yè)并購案達(dá)23起，涉及金額超50億美元，其中材料-設(shè)備縱向整合案例占比61%。中國設(shè)立200億元規(guī)模的新材料創(chuàng)投基金，30%額度定向支持復(fù)合材料增材關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。小米、華為等科技巨頭也紛紛進(jìn)軍3D打印產(chǎn)業(yè)，為行業(yè)注入新活力。

市場需求拉動

航空航天與國防領(lǐng)域是金屬增材制造的主要驅(qū)動力。SpaceX的Raptor 3發(fā)動機充分展示了金屬增材制造在太空探索中的關(guān)鍵作用，通過降低成本壁壘和縮短開發(fā)時間，推動了從國家主導(dǎo)項目向私營企業(yè)的轉(zhuǎn)變。波音利用工業(yè)3D打印制造飛機內(nèi)部部件，NASA則用于制造火箭發(fā)動機和衛(wèi)星部件。預(yù)計到2030年，全球航空航天領(lǐng)域的金屬增材制造市場規(guī)模將超過300億美元。

醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。3D打印被認(rèn)為對生產(chǎn)個性化醫(yī)療工具和患者專用假肢至關(guān)重要。碳纖維/PEEK復(fù)合材料椎間融合器獲得FDA三類認(rèn)證，孔隙率可精確控制在50-800μm范圍。深圳市西格納生物科技的類器官3D打印設(shè)備已投入實驗室試用，未來有望在藥物篩選和器官修復(fù)方面發(fā)揮巨大作用。

汽車制造加速采用增材制造技術(shù)。快速模具與增材制造相結(jié)合已成為許多汽車制造商的首要任務(wù)，汽車內(nèi)飾定制是該技術(shù)在汽車行業(yè)的另一個主要應(yīng)用。預(yù)計到2030年，汽車領(lǐng)域金屬增材制造市場規(guī)模將超過200億美元。中國新能源汽車電池箱體等部件已開始采用增材制造技術(shù)。

半導(dǎo)體和國防成為新興增長點。這兩個垂直領(lǐng)域是增材制造技術(shù)應(yīng)用增長最快的行業(yè)，半導(dǎo)體生產(chǎn)面臨的全球產(chǎn)能不足、交貨期長和供需失衡等問題幾乎都可以通過增材制造解決。國防組織對增材制造的興趣持續(xù)增加，無論在歐洲還是美國，國防組織都將繼續(xù)投資增材制造技術(shù)。

未來預(yù)測分析

市場規(guī)模與增長預(yù)測

綜合多家權(quán)威機構(gòu)數(shù)據(jù)，全球增材制造市場在2025-2030年將保持20%以上的復(fù)合年增長率。MarketDigits預(yù)測到2030年市場規(guī)模達(dá)746億美元，復(fù)合年增長率為20.6%;Fortune Business Insights預(yù)計2032年達(dá)1017.4億美元，復(fù)合年增長率為23.4%;而Research Nester的預(yù)測最為樂觀，認(rèn)為2037年市場規(guī)模可能達(dá)到3795.2億美元，2025-2037年復(fù)合年增長率為23.5%。盡管預(yù)測數(shù)值存在差異，但各機構(gòu)一致認(rèn)為增材制造產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入高速增長通道。

分區(qū)域看，亞太市場將實現(xiàn)最高增速。MarketDigits預(yù)計亞太地區(qū)在預(yù)測期內(nèi)將實現(xiàn)最高的收入復(fù)合年增長率。中國作為亞太區(qū)核心市場，到2025年3D打印市場規(guī)模預(yù)計超過630億元，深圳、長三角和珠三角已形成產(chǎn)業(yè)集群。韓國在消費電子產(chǎn)品生產(chǎn)方面優(yōu)勢明顯，城市化進(jìn)程推動需求增長。

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)看，金屬增材制造增長最為迅猛。據(jù)統(tǒng)計，2019年全球金屬增材制造市場規(guī)模為33億美元，預(yù)計2024年達(dá)到110億美元，2019-2024年復(fù)合年增長率達(dá)27.23%。航空航天領(lǐng)域是主要驅(qū)動力，預(yù)計到2030年相關(guān)市場規(guī)模將超過300億美元。復(fù)合材料增材制造同樣呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢，2025年全球市場規(guī)模突破千億級門檻，其中連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料(CFRTP)打印技術(shù)占據(jù)38%份額。

技術(shù)發(fā)展趨勢

未來五年，增材制造技術(shù)將向更大尺寸、更高效率、更強功能方向發(fā)展。大尺寸增材制造將持續(xù)突破，3米級航天器艙段打印技術(shù)已完成工程驗證。多材料混合打印系統(tǒng)裝機量預(yù)計將同比增長210%，智能化后處理單元滲透率突破40%。六軸機器人協(xié)同打印系統(tǒng)等創(chuàng)新解決方案將進(jìn)一步提升制造效率。

材料體系多元化將成為顯著特征。熱固性樹脂基復(fù)合材料占比將下降至29%，而新型光固化陶瓷基復(fù)合材料年增長率達(dá)145%。難加工金屬如鎢的3D打印技術(shù)將更成熟，激光粉末床熔化(LPBF)、電子束增材制造等技術(shù)并行發(fā)展。納米纖維素增強體等新型材料將逐步商業(yè)化。

數(shù)字孿生與AI深度融合將重構(gòu)制造流程。生成式AI支持的3D打印流程可實現(xiàn)增材制造操作自動化，設(shè)計過程速度提升25%。智能算法將優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)強度、重量和材料使用的最佳平衡。分布式制造網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字孿生服務(wù)平臺等新型商業(yè)模式將興起。

應(yīng)用領(lǐng)域拓展

航空航天仍將是高端應(yīng)用主戰(zhàn)場。增材制造技術(shù)已經(jīng)從“可選項”過渡到了“必選項”。發(fā)動機制造商正在探索增材制造用于熱端部件生產(chǎn)，衛(wèi)星構(gòu)型優(yōu)化案例不斷增加。SpaceX的實踐表明，金屬增材制造可減少勞動和檢查步驟，提高安全性，并大幅優(yōu)化設(shè)計。

醫(yī)療健康領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)更多顛覆性應(yīng)用。除骨科植入物外，生物3D打印技術(shù)正探索組織和器官創(chuàng)建，為醫(yī)學(xué)研究和移植領(lǐng)域帶來重大進(jìn)步機會。NMPA在2025年Q2發(fā)布的《復(fù)合材料醫(yī)療器械增材制造質(zhì)量控制指南》將推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

新能源汽車與能源領(lǐng)域潛力巨大。3D打印技術(shù)可生產(chǎn)輕量化汽車零部件，滿足電動汽車對減重的迫切需求。電池箱體、電機部件等已開始采用增材制造。在能源領(lǐng)域，3D打印可用于制造燃?xì)廨啓C部件、核電站零件等高價值產(chǎn)品。

建筑與基礎(chǔ)設(shè)施將成為新興增長點。印度水泥公司與建筑3D打印初創(chuàng)公司Tvasta合作，促進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。加拿大已撥款6億美元用于3D打印建造更便宜、更可持續(xù)的房屋。中國企業(yè)在大型建筑構(gòu)件打印技術(shù)上也取得進(jìn)展。

行業(yè)挑戰(zhàn)與瓶頸

盡管前景廣闊，增材制造行業(yè)仍面臨多重挑戰(zhàn)。材料限制是首要瓶頸，高性能材料種類相對有限，且金屬粉末價格較高。打印速度在大規(guī)模生產(chǎn)場景下仍顯不足，需要進(jìn)一步提升設(shè)備性能。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證體系尚不健全，尤其在航空航天和醫(yī)療等關(guān)鍵領(lǐng)域。

初始投資高也制約了技術(shù)普及。建立3D系統(tǒng)所需的資金和資源比傳統(tǒng)方法更加昂貴，包括硬件、軟件、材料、認(rèn)證、增材制造教育以及員工培訓(xùn)等投入。雖然桌面級打印機降低了入門門檻，但工業(yè)級設(shè)備投資仍然可觀。

技術(shù)人才短缺是普遍問題。增材制造涉及多學(xué)科交叉，需要具備機械工程、材料科學(xué)、軟件編程等復(fù)合型人才。高校培養(yǎng)體系與企業(yè)需求存在脫節(jié)，全球范圍內(nèi)都面臨人才供給不足的挑戰(zhàn)。

如需了解更多增材制造行業(yè)報告的具體情況分析，可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2025-2030年國內(nèi)外增材制造行業(yè)市場深度調(diào)研與發(fā)展趨勢報告》。