3D打印設(shè)備及配件項(xiàng)目投資計(jì)劃書

3D打印設(shè)備及配件項(xiàng)目

投資計(jì)劃書

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報(bào)告說明

相較于美國及歐洲，我國增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力尚有不足。目前

國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研存在嚴(yán)重脫節(jié)，很多創(chuàng)新性技術(shù)仍滯留在高校院所，很難

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)學(xué)研用密切結(jié)合的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化協(xié)同推進(jìn)機(jī)制尚未有

效形成。高等院校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)各自為戰(zhàn)，技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)重復(fù)

投入，信息、資源不能實(shí)現(xiàn)共享的問題較為突出。與此同時(shí)，國內(nèi)企

業(yè)普遍處于單打獨(dú)斗狀態(tài)，市場用戶企業(yè)壓價(jià)與生產(chǎn)企業(yè)低價(jià)競爭現(xiàn)

象十分普遍，為搶接訂單，部分企業(yè)在招投標(biāo)過程中，惡意低價(jià)競爭

現(xiàn)象較為突出，壓縮了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本期項(xiàng)目總投資包括建設(shè)投資、建設(shè)期利息和流動資金。根據(jù)謹(jǐn)

慎財(cái)務(wù)估算，項(xiàng)目總投資35529.01萬元，其中：建設(shè)投資30534.85

萬元，占項(xiàng)目總投資的85.94%；建設(shè)期利息298.90萬元，占項(xiàng)目總投

資的0.84%；流動資金4695.26萬元，占項(xiàng)目總投資的13.22%。

根據(jù)謹(jǐn)慎財(cái)務(wù)測算，項(xiàng)目正常運(yùn)營每年?duì)I業(yè)收入68900.00萬元，

綜合總成本費(fèi)用55737.41萬元，凈利潤7980.76萬元，財(cái)務(wù)內(nèi)部收益

率14.48%,財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值24n.58萬元，全部投資回收期5.19年。本期

項(xiàng)目具有較強(qiáng)的財(cái)務(wù)盈利能力，其財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值良好，投資回收期合理。

本期項(xiàng)目技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，投資方向正確，資本結(jié)構(gòu)合

理，技術(shù)方案設(shè)計(jì)優(yōu)良。本期項(xiàng)目的投資建設(shè)和實(shí)施無論是經(jīng)濟(jì)效益、

社會效益等方面都是積極可行的。

綜合判斷，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下，我區(qū)發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，機(jī)

遇大于挑戰(zhàn)，發(fā)展形勢總體向好有利，將通過全面的調(diào)整、轉(zhuǎn)型、升

級，步入發(fā)展的新階段。知識經(jīng)濟(jì)、服務(wù)經(jīng)濟(jì)、消費(fèi)經(jīng)濟(jì)將成為經(jīng)濟(jì)

增長的主要特征，中心城區(qū)的集聚、輻射和創(chuàng)新功能不斷強(qiáng)化，產(chǎn)業(yè)

發(fā)展進(jìn)入新階段。

對于初步確立投資意向的項(xiàng)目，該報(bào)告在市場調(diào)查的基礎(chǔ)上，對

市場、投資、政策、企業(yè)等方面進(jìn)行客觀的機(jī)會分析，重點(diǎn)在于投資

環(huán)境的分析及投資前景的判斷，并提供項(xiàng)目提案和投資建議。包括：

對投資環(huán)境的客觀分析（市場分析、產(chǎn)業(yè)政策、稅收政策、金融政策

和財(cái)政政策）；對企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)與戰(zhàn)略分析和內(nèi)外部資源條件分析

（技術(shù)能力、管理能力、外部建設(shè)條件）；項(xiàng)目投資者或承辦者的優(yōu)

劣勢分析等。

本報(bào)告為模板參考范文，不作為投資建議，僅供參考。報(bào)告產(chǎn)業(yè)

背景、市場分析、技術(shù)方案、風(fēng)險(xiǎn)評估等內(nèi)容基于公開信息；項(xiàng)目建

設(shè)方案、投資估算、經(jīng)濟(jì)效益分析等內(nèi)容基于行業(yè)研究模型。本報(bào)告

可用于學(xué)習(xí)交流或模板參考應(yīng)用。

目錄

第一章項(xiàng)目總論

第二章背景、必要性分析

第三章市場前景分析

第四章建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案

第五章選址分析

第六章建筑技術(shù)分析

第七章原輔材料分析

第八章工藝技術(shù)方案

第九章項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)

第十章勞動安全生產(chǎn)分析

第十一章節(jié)能說明

第十二章組織機(jī)構(gòu)管理

第十三章項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃

第十四章項(xiàng)目投資分析

第十五章經(jīng)濟(jì)效益及財(cái)務(wù)分析

第十六章項(xiàng)目招投標(biāo)方案

第十七章風(fēng)險(xiǎn)防范

第十八章總結(jié)

第十九章附表

附表1:主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一覽表

附表2：建設(shè)投資估算一覽表

附表3：建設(shè)期利息估算表

附表4：流動資金估算表

附表5：總投資估算表

附表6：項(xiàng)目總投資計(jì)劃與資金籌措一覽表

附表7：營業(yè)收入、稅金及附加和增值稅估算表

附表8：綜合總成本費(fèi)用估算表

附表9：利潤及利潤分配表

附表10：項(xiàng)目投資現(xiàn)金流量表

附表11：借款還本付息計(jì)劃表

第一章項(xiàng)目總論

一、項(xiàng)目名稱及建設(shè)性質(zhì)

（一）項(xiàng)目名稱

3D打印設(shè)備及配件項(xiàng)目

（二）項(xiàng)目建設(shè)性質(zhì)

本項(xiàng)目屬于新建項(xiàng)目。

二、項(xiàng)目承辦單位

（一）項(xiàng)目承辦單位名稱

XXX（集團(tuán)）有限公司

（二）項(xiàng)目聯(lián)系人

程XX

（三）項(xiàng)目建設(shè)單位概況

面對宏觀經(jīng)濟(jì)增速放緩、結(jié)構(gòu)調(diào)整的新常態(tài)，公司在企業(yè)法人治

理機(jī)構(gòu)、企業(yè)文化、質(zhì)量管理體系等方面著力探索，提升企業(yè)綜合實(shí)

力，配合產(chǎn)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革。同時(shí)，公司注重履行社會責(zé)任所帶來

的發(fā)展機(jī)遇，積極踐行“責(zé)任、人本、和諧、感恩”的核心價(jià)值觀。

多年來，公司一直堅(jiān)持堅(jiān)持以誠信經(jīng)營來贏得信任。

三、項(xiàng)目定位及建設(shè)理由

我國增材制造產(chǎn)業(yè)雖然取得了長足進(jìn)步，目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為全球

產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的20%。但依舊缺少產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、技術(shù)實(shí)力強(qiáng)、知名度高的

國際龍頭企業(yè)。在金屬增材制造領(lǐng)域，受困于“功能優(yōu)先”設(shè)計(jì)理念

等因素的影響，如何進(jìn)一步加快應(yīng)用推廣仍舊還需進(jìn)一步探索。創(chuàng)新

應(yīng)用能力還不夠強(qiáng)，加之工業(yè)級增材制造設(shè)備較高的成本和維護(hù)費(fèi)用,

中小企業(yè)望而卻步，阻礙現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的改造升級，需要進(jìn)行一

定時(shí)間的市場培育。

SLM技術(shù)的代表公司為德國E0S公司、美國GE增材制造、德國

SLMsolutions,南白力特等。德國EOS公司技術(shù)發(fā)展方向重點(diǎn)為在保證

設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和成形質(zhì)量的前提下，努力提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，

而并不急于發(fā)展超大打印尺寸的設(shè)備。其最大幅面SLM設(shè)備為四激光

器的M400-4,打印幅面僅為400mmX400mmX400mmoEOS公司在2018

年推出的M300系列SLM設(shè)備，采用四個(gè)激光器，但打印幅面僅為

300mmX300mmX400mm,結(jié)合其他方面的技術(shù)改進(jìn)，打印效率較原來的

單激光器設(shè)備提升了近10倍。在超大幅面SLM設(shè)備方面，美國GE增

材制造2017年推出的Atlas設(shè)備打印幅面達(dá)到

1100mmX1100mmX300mm,但僅為一個(gè)概念機(jī)并沒有進(jìn)行商業(yè)化交付，

制造大尺寸SLM零件不僅需要大幅面設(shè)備，還需要較高的打印工藝技

術(shù)，主要需要克服由于應(yīng)力積累導(dǎo)致打印件變形甚至開裂等問題。

綜合判斷，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下，我區(qū)發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，機(jī)

遇大于挑戰(zhàn)，發(fā)展形勢總體向好有利，將通過全面的調(diào)整、轉(zhuǎn)型、升

級，步入發(fā)展的新階段。知識經(jīng)濟(jì)、服務(wù)經(jīng)濟(jì)、消費(fèi)經(jīng)濟(jì)將成為經(jīng)濟(jì)

增長的主要特征，中心城區(qū)的集聚、輻射和創(chuàng)新功能不斷強(qiáng)化，產(chǎn)業(yè)

發(fā)展進(jìn)入新階段。

四、報(bào)告編制說明

（-）報(bào)告編制依據(jù)

1、國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的長期規(guī)劃，部門與地區(qū)規(guī)劃，經(jīng)濟(jì)建設(shè)

的指導(dǎo)方針、任務(wù)、產(chǎn)業(yè)政策、投資政策和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策以及國家和

地方法規(guī)等；

2、經(jīng)過批準(zhǔn)的項(xiàng)目建議書和在項(xiàng)目建議書批準(zhǔn)后簽訂的意向性協(xié)

議等；

3、當(dāng)?shù)氐臄M建廠址的自然、經(jīng)濟(jì)、社會等基礎(chǔ)資料；

4、有關(guān)國家、地區(qū)和行業(yè)的工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的法令、法規(guī)、

標(biāo)準(zhǔn)定額資料等；

5、由國家頒布的建設(shè)項(xiàng)目可行性研究及經(jīng)濟(jì)評價(jià)的有關(guān)規(guī)定;

6、相關(guān)市場調(diào)研報(bào)告等。

（二）報(bào)告編制原則

1、嚴(yán)格遵守國家和地方的有關(guān)政策、法規(guī)，認(rèn)真執(zhí)行國家、行業(yè)

和地方的有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；

2、選擇成熟、可靠、略帶前瞻性的工藝技術(shù)路線，提高項(xiàng)目的競

爭力和市場適應(yīng)性；

3、設(shè)備的布置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，合理用地；

4、嚴(yán)格執(zhí)行“三同時(shí)”原則，積極推進(jìn)“安全文明清潔”生產(chǎn)工

藝，做到環(huán)境保護(hù)、勞動安全衛(wèi)生、消防設(shè)施和工程建設(shè)同步規(guī)劃、

同步實(shí)施、同步運(yùn)行，注意可持續(xù)發(fā)展要求，具有可操作彈性；

5、形成以人為本、美觀的生產(chǎn)環(huán)境，體現(xiàn)企業(yè)文化和企業(yè)形象；

6、滿足項(xiàng)目業(yè)主對項(xiàng)目功能、盈利性等投資方面的要求；

7、充分估計(jì)工程各類風(fēng)險(xiǎn)，采取規(guī)避措施，滿足工程可靠性要求。

（二）報(bào)告主要內(nèi)容

投資必要性：主要根據(jù)市場調(diào)查及分析預(yù)測的結(jié)果，以及有關(guān)的

產(chǎn)業(yè)政策等因素，論證項(xiàng)目投資建設(shè)的必要性；

技術(shù)的可行性：主要從事項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)角度，合理設(shè)計(jì)技術(shù)方

案，并進(jìn)行比選和評價(jià);

財(cái)務(wù)可行性：主要從項(xiàng)目及投資者的角度，設(shè)計(jì)合理財(cái)務(wù)方案，從

企業(yè)理財(cái)?shù)慕嵌冗M(jìn)行資本預(yù)算，評價(jià)項(xiàng)目的財(cái)務(wù)盈利能力，進(jìn)行投資

決策，并從融資主體的角度評價(jià)股東投資收益、現(xiàn)金流量計(jì)劃及債務(wù)

清償能力；

組織可行性：制定合理的項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃、設(shè)計(jì)合理組織機(jī)構(gòu)、

選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員、建立良好的協(xié)作關(guān)系、制定合適的培訓(xùn)計(jì)

劃等，保證項(xiàng)目順利執(zhí)行；

經(jīng)濟(jì)可行性：主要是從資源配置的角度衡量項(xiàng)目的價(jià)值，評價(jià)項(xiàng)

目在實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)、有效配置經(jīng)濟(jì)資源、增加供應(yīng)、創(chuàng)造就

業(yè)、改善環(huán)境、提高人民生活等方面的效益；

風(fēng)險(xiǎn)因素及對策：主要是對項(xiàng)目的市場風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、財(cái)務(wù)風(fēng)

險(xiǎn)、組織風(fēng)險(xiǎn)、法律風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)及社會風(fēng)險(xiǎn)等因素進(jìn)行評價(jià)，制定規(guī)

避風(fēng)險(xiǎn)的對策，為項(xiàng)目全過程的風(fēng)險(xiǎn)管理提供依據(jù)。

四、項(xiàng)目建設(shè)選址

本期項(xiàng)目選址位于XX（以選址意見書為準(zhǔn)），占地面積約88.25

畝。項(xiàng)目擬定建設(shè)區(qū)域地理位置優(yōu)越，交通便利，規(guī)劃電力、給排水、

通訊等公用設(shè)施條件完備，非常適宜本期項(xiàng)目建設(shè)。

五、項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模

項(xiàng)目建成后，形成年產(chǎn)3D打印設(shè)備及配件20000臺的生產(chǎn)能力。

六、建筑物建設(shè)規(guī)模

本期項(xiàng)目建筑面積74718.25nf,其中：生產(chǎn)工程39376.52而,

倉儲工程7621.26itf,行政辦公及生活服務(wù)設(shè)施4707.25itf,公共工

2

程23013.22mo

七、項(xiàng)目總投資及資金構(gòu)成

（一）項(xiàng)目總投資構(gòu)成分析

本期項(xiàng)目總投資包括建設(shè)投資、建設(shè)期利息和流動資金。根據(jù)謹(jǐn)

慎財(cái)務(wù)估算，項(xiàng)目總投資35529.01萬元，其中：建設(shè)投資30534.85

萬元，占項(xiàng)目總投資的85.94%；建設(shè)期利息298.90萬元，占項(xiàng)目總投

資的0.84%；流動資金4695.26萬元，占項(xiàng)目總投資的13.22%。

（二）建設(shè)投資構(gòu)成

本期項(xiàng)目建設(shè)投資30534.85萬元，包括工程建設(shè)費(fèi)用、工程建設(shè)

其他費(fèi)用和預(yù)備費(fèi)，其中：工程建設(shè)費(fèi)用26482.44萬元，工程建設(shè)其

他費(fèi)用3295.48萬元，預(yù)備費(fèi)756.93萬元。

八、資金籌措方案

本期項(xiàng)目總投資35529.01萬元，其中申請銀行長期貸款12200.00

萬元，其余部分由企業(yè)自籌。

九、項(xiàng)目預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益規(guī)劃目標(biāo)

（一）經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)值（正常經(jīng)營年份）

1、營業(yè)收入（SP）：68900.00萬元。

2、綜合總成本費(fèi)用（TC）：55737.41萬元。

3、凈利潤（NP）：7980.76萬元。

（二）經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)目標(biāo)

1、全部投資回收期（Pt）：5.19年。

2、財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率：14.48%。

3、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值：24n.58萬元。

十、項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度規(guī)劃

本期項(xiàng)目按照國家基本建設(shè)程序的有關(guān)法規(guī)和實(shí)施指南要求進(jìn)行

建設(shè)，本期項(xiàng)目建設(shè)期限規(guī)劃12個(gè)月。

十一、項(xiàng)目綜合評價(jià)

本項(xiàng)目符合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和行業(yè)技術(shù)進(jìn)步要求，符合市場要

求，受到國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的保護(hù)和扶持，適應(yīng)本地區(qū)及臨近地區(qū)的

相關(guān)產(chǎn)品日益發(fā)展的要求。項(xiàng)目的各項(xiàng)外部條件齊備，交通運(yùn)輸及水

電供應(yīng)均有充分保證，有優(yōu)越的建設(shè)條件。，企業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會效益較

好，能實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。項(xiàng)目建

設(shè)所采用的技術(shù)裝備先進(jìn)，成熟可靠，可以確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一覽表

序號項(xiàng)目單位指標(biāo)備注

1占地面積m258833.27約88.25畝

1.1總建筑面積m274718.25容積率1.27

1.2基底面積m232946.63建筑系數(shù)56.00%

1.3投資強(qiáng)度萬元/畝323.40

1.4基底面積m232946.63

2總投資萬元35529.01

2.1建設(shè)投資萬元30534.85

2.1.1工程費(fèi)用萬元26482.44

2.1.2工程建設(shè)其他費(fèi)用萬元3295.48

2.1.3預(yù)備費(fèi)萬元756.93

2.2建設(shè)期利息萬元298.90

2.3流動資金4695.26

3資金籌措萬元35529.01

3.1自籌資金萬元23329.01

3.2銀行貸款萬元12200.00

4營業(yè)收入萬元68900.00正常運(yùn)營年份

“U

5總成本費(fèi)用萬元55737.41

HN

6利潤總額萬元10641.01

UN

7凈利潤萬元7980.76

HH

8所得稅萬元2660.25

9增值稅萬元2502.02

10稅金及附加萬元2521.58

HH

11納稅總額萬元7683.85

12工業(yè)增加值萬元19399.62

13盈虧平衡點(diǎn)萬元13062.92產(chǎn)值

14回收期年5.19含建設(shè)期12個(gè)月

15財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率14.48%所得稅后

16財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值萬元2411.58所得稅后

第二章背景、必要性分析

一、行業(yè)背景分析

（一）產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，金屬增材制造展現(xiàn)強(qiáng)勢增長勢頭

（1）全球3D打印市場進(jìn)入快速發(fā)展期

經(jīng)過30多年發(fā)展，增材制造產(chǎn)業(yè)正從起步期邁入成長期，呈現(xiàn)出

加速增長的態(tài)勢。根據(jù)從事增材制造行業(yè)研究的美國咨詢機(jī)構(gòu)

WohlersAssociates,Inc.統(tǒng)計(jì)顯示，全球增材制造產(chǎn)值（包括產(chǎn)品和

服務(wù)）從2012年的22.8億美元增長到2017年的73.36億美元，五年

來增長超過300%,年復(fù)合增長率高達(dá)26.20%。2017年，全球增材制造

行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到了73.36億美元，同比增長21.00%,增速較2016年

提高3.6個(gè)百分點(diǎn)。其中增材制造相關(guān)產(chǎn)品（包括增材制造設(shè)備銷售

及升級、增材制造原材料、專用軟件、激光器等）產(chǎn)值為31.33億美

元，同比增長17.4%；增材制造相關(guān)服務(wù)（包括增材制造零部件打印、

增材制造設(shè)備維護(hù)、技術(shù)服務(wù)及人員培訓(xùn)、增材制造相關(guān)咨詢服務(wù)等）

產(chǎn)值為42.02億美元，同比增長23.8%。

預(yù)計(jì)未來十年，全球增材制造產(chǎn)業(yè)仍將處于高速增長期，發(fā)展?jié)?/p>

力巨大。據(jù)IDC預(yù)測，2016—2020年，全球增材制造產(chǎn)業(yè)的年復(fù)合增長

率將保持在22.30%,至2020年全球增材制造產(chǎn)值將達(dá)289億美元。麥

肯錫預(yù)測，到2025年全球增材制造產(chǎn)業(yè)可能產(chǎn)生高達(dá)2,000-5,000億

美元經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)德勤發(fā)布的《2019科技、傳媒和電信行業(yè)預(yù)測》

報(bào)告顯示，2019年大型上市公司的3D打印相關(guān)銷售額將超過27億美

元，至2020年更將高達(dá)30億美元。

(2)中國是全球最具潛力的3D打印市場

中國增材制造行業(yè)相對歐美國家起步較晚，在經(jīng)歷了初期產(chǎn)業(yè)鏈

分離、原材料不成熟、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一與不完善及成本昂貴等問題后,

當(dāng)前中國增材制造已日趨成熟，市場呈現(xiàn)快速增長趨勢。

據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，在2015-2017年的3年間，我國

增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增速超過30%。2017年，我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)

模已超過100億元。據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對35家重點(diǎn)聯(lián)系企業(yè)的

經(jīng)營數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2017年，聯(lián)盟重點(diǎn)聯(lián)系企業(yè)總產(chǎn)值達(dá)32.40億元,

比2016年的23.09億元增加近10億元，同比增長40.3%,增速高于我

國增材制造產(chǎn)業(yè)平均增速15個(gè)百分點(diǎn)，高于全球增速近20個(gè)百分點(diǎn)。

初步預(yù)計(jì)，我國3D打印市場規(guī)模2022年將達(dá)到80億美元左右。

(3)金屬工業(yè)級3D打印產(chǎn)業(yè)是未來3D打印產(chǎn)業(yè)的龍頭

工業(yè)級增材制造可廣泛運(yùn)用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)

業(yè)發(fā)展，隨著增材制造技術(shù)的逐漸成熟和成本的不斷降低，市場需求

和發(fā)展?jié)摿^大，根據(jù)WohlersAssociates,Inc統(tǒng)計(jì)顯示，全球工業(yè)

級增材制造設(shè)備（指面向工業(yè)且銷售售價(jià)在5,000美元或更高的機(jī)器）

銷售量達(dá)到14,736臺，較2016年度增長12.6虬尤其在金屬增材制造

領(lǐng)域，已經(jīng)展現(xiàn)強(qiáng)勢增長勢頭。據(jù)WohlersAssociates報(bào)告顯示，航

空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域?qū)饘僭霾闹圃斓?/p>

需求持續(xù)保持旺盛增長趨勢，應(yīng)用端呈現(xiàn)快速擴(kuò)展態(tài)勢。

根據(jù)德勤發(fā)布的《2019科技、傳媒和電信行業(yè)預(yù)測》報(bào)告顯示，

全球3D打印市場正從塑料打印轉(zhuǎn)向金屬打印。塑料適合用于制作原型

和某些最終零件，但3D打印機(jī)應(yīng)以價(jià)值萬億美元的金屬零件制造市場

為目標(biāo)。2017至2018年間，根據(jù)調(diào)查顯示，盡管塑料仍然是最常見的

物料，但金屬打印將有可能取代塑料打印，且最快于2020年或2021

年占據(jù)過半3D打印市場。

（二）新型材料不斷問世，打印技術(shù)快速發(fā)展

增材制造專用材料的品類和品質(zhì)決定增材制造產(chǎn)品及服務(wù)的質(zhì)量。

現(xiàn)有增材制造專用材料包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子

材料和生物材料四大類。鍥基合金、銅基合金、鎂鋁合金等金屬材料,

壓電陶瓷、硅酸鹽等無機(jī)非金屬材料，熱塑性工程塑料、碳納米管樹

脂等有機(jī)高分子材料的研究均取得突破，水凝膠、可降解聚乳酸等生

物材料領(lǐng)域的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)。目前，全球增材制造專用材料已達(dá)

幾百種，Stratasys.3DSystems.EOS、惠普等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)以及巴斯

夫、杜邦等材料企業(yè)紛紛布局專用材料領(lǐng)域，研發(fā)生產(chǎn)出新型高分子

復(fù)合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等專用材料。

相關(guān)企業(yè)將納米材料、碳纖維材料等與現(xiàn)有材料體系復(fù)合，開發(fā)多功

能納米復(fù)合材料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、無機(jī)填料復(fù)合材料、金屬填料

復(fù)合材料和高分子合金等復(fù)合材料，不僅賦予材料多功能性特點(diǎn)，而

且拓寬了增材制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，使復(fù)合材料成為專用材料發(fā)展趨

勢之一。成形工藝創(chuàng)新領(lǐng)域，多射流熔融制造技術(shù)、復(fù)合增材制造技

術(shù)等低成本、高效率的新型增材制造技術(shù)不斷出現(xiàn)。

同時(shí)，隨著金屬3D打印零件生產(chǎn)量的增加，市場上金屬粉末材料

種類偏少、專用化程度不夠、供給不足的弊端也日益顯現(xiàn)，其潛在的

缺乏高品質(zhì)、無缺陷的金屬粉末問題也更加突出，2017年度，金屬增

材制造原材料銷售金額達(dá)到1.83億美元，較2016年增長44.6%,金屬

增材制造專用材料的研發(fā)日趨活躍。

我國已經(jīng)開發(fā)出鈦合金、高強(qiáng)鋼、尼龍粉末、碳纖維復(fù)合材料、

玻璃微珠復(fù)合材料等近百種牌號專用材料，材料品質(zhì)和性能穩(wěn)定性逐

步提升，種類逐步增多，基本滿足增材制造產(chǎn)業(yè)需要，鈦合金等專用

材料打破國外壟斷，實(shí)現(xiàn)在增材制造技術(shù)中的突破性應(yīng)用。

（三）裝備銷量穩(wěn)步增長，金屬3D打印裝備需求激增

全球工業(yè)級增材制造裝備銷量穩(wěn)步增長，近五年復(fù)合增長率達(dá)到

13.60%,尤其是得益于金屬增材制造技術(shù)的成熟和低價(jià)金屬增材制造

裝備的普及，金屬增材制造裝備銷量大幅提升。根據(jù)

WohlersAssociates,Inc.統(tǒng)計(jì)，2017年度全球金屬增材制造裝備的銷

售量約為1,768臺，比2016年度增長了近80%,增速較2016年提高了

57.9個(gè)百分點(diǎn)，銷售額達(dá)7.21億美元，均價(jià)40.79萬美元，同比下降

25.8%,平均售價(jià)的降低主要由于低成本金屬原材打印機(jī)的普及。此外,

全球有135家公司在2017年生產(chǎn)和銷售工業(yè)增材制造裝備（售價(jià)為

5,000美元或更高的機(jī)器），高于2016年的97家公司。新的增材制造

裝備制造商正進(jìn)入增材制造市場，并帶來如開放材料系統(tǒng)等先進(jìn)的技

術(shù)設(shè)備，以更快的打印速度和更低的價(jià)格，使金屬增材制造變得越來

越易于被市場接受。近年來，市場在不斷探索更大成形尺寸的金屬零

件增材制造方案，幾乎所有的金屬3D打印增材制造設(shè)備廠商都推出了

更大成形尺寸的3D打印機(jī)；同時(shí)較小成形尺寸的3D打印設(shè)備的市場

需求也日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，這些成形尺寸較小的設(shè)備將不只是

用于研究的應(yīng)用，也在小規(guī)模的定制化生產(chǎn)中扮演重要的角色。因此,

未來的金屬增材制造設(shè)備必將會因其使用的場合而更加專業(yè)化。

隨著增材制造創(chuàng)新體系的逐步完善和自主研發(fā)能力的提升，我國

增材制造創(chuàng)新成果不斷出現(xiàn)，一批專用材料、工藝裝備、關(guān)鍵零部件、

軟件系統(tǒng)等新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，供給能力不斷增強(qiáng)，帶動產(chǎn)業(yè)競爭能力

提升。目前，我國的熔融沉積成形、光固化成形、激光選區(qū)燒結(jié)/熔化

等一大批工藝裝備實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，部分增材制造工藝裝備已經(jīng)達(dá)到國際

先進(jìn)水平。

（四）下游應(yīng)用水平持續(xù)提升，直接制造應(yīng)用擴(kuò)大

近年來，增材制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域逐步拓寬，越來越多的企業(yè)將

其作為技術(shù)轉(zhuǎn)型方向，用于突破研發(fā)瓶頸或解決設(shè)計(jì)難題，助力智能

制造、綠色制造等新型制造模式。增材制造目前已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、

航空航天、消費(fèi)電子產(chǎn)品、教育等領(lǐng)域，并逐漸被嘗試應(yīng)用于更多的

領(lǐng)域中，與此同時(shí)，在各自領(lǐng)域中應(yīng)用的深度不斷被拓展。尤其是在

航空航天、汽車、航海、核工業(yè)以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域?qū)饘僭霾闹圃?/p>

的需求持續(xù)保持旺盛增長趨勢，應(yīng)用端呈現(xiàn)快速擴(kuò)展態(tài)勢。

值得一提的是，增材制造應(yīng)用方式正逐步從原型設(shè)計(jì)走向直接制

造。據(jù)Wohlers對全球82家服務(wù)提供商和28家系統(tǒng)制造商統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

顯示，零部件直接制造占其營業(yè)收入的比例逐年提升，近五年復(fù)合增

長率為23.5%。2017年，零部件直接制造的產(chǎn)值為9.18億美元，同比

增長32.4%o

當(dāng)前，我國增材制造行業(yè)應(yīng)用的深度和廣度持續(xù)拓展。增材制造

在航空、航天等重點(diǎn)制造業(yè)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，已經(jīng)成為航空、航天等高

端設(shè)備直接制造及修復(fù)再制造的重要技術(shù)手段。同時(shí)，增材制造初步

成為汽車、船舶、核工業(yè)、模具等領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、快速原型制造

的重要實(shí)現(xiàn)方式。在重點(diǎn)制造領(lǐng)域，增材制造技術(shù)的應(yīng)用已從簡單的

概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向發(fā)展。同時(shí)，在

造型評審、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件、多材料復(fù)合零件、輕量化結(jié)構(gòu)

零件、定制專用工裝、表面修復(fù)、個(gè)性換裝件等方面的應(yīng)用越來越多。

在生物醫(yī)療領(lǐng)域，依據(jù)患者醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)增材制造的生物模型已成為

輔助治療的手段，包括術(shù)前模擬、手術(shù)導(dǎo)板等應(yīng)用，未來或?qū)摹胺?/p>

活體”打印逐步進(jìn)階到“活體”打印。同時(shí)，在文化創(chuàng)意、創(chuàng)新教育

等領(lǐng)域，增材制造正成為個(gè)性化消費(fèi)品定制、創(chuàng)新思維開發(fā)等的重要

手段。

（五）行業(yè)整合加劇，行業(yè)巨頭加速布局增材制造產(chǎn)業(yè)

近年來，以Stratasys、3DSystems,GE公司為代表的行業(yè)巨頭和

用戶企業(yè)通過自主研發(fā)、持續(xù)并購等方式，加速布局增材制造產(chǎn)業(yè)。

行業(yè)巨頭布局方式主要有兩種：一是單一設(shè)備制造商通過產(chǎn)業(yè)鏈整合,

向系統(tǒng)解決方案提供商轉(zhuǎn)變。Stratasys和3DSystems分別通過全球并

購，收購專用材料生產(chǎn)商、軟件開發(fā)商、3D掃描儀制造商、服務(wù)提供

商等數(shù)十家企業(yè)，打造完整產(chǎn)業(yè)鏈。二是大型用戶企業(yè)直接布局增材

制造領(lǐng)域，從用戶向裝備制造商或服務(wù)提供商轉(zhuǎn)變。GE通過全球并購

實(shí)現(xiàn)從增材制造應(yīng)用向增材制造裝備及服務(wù)供應(yīng)商轉(zhuǎn)變。GE公司2010

年開始布局增材制造技術(shù)，通過不斷并購實(shí)現(xiàn)從增材制造用戶方到服

務(wù)提供方的轉(zhuǎn)變。2016年，GE公司成功收購瑞典Arcam公司和德國

ConceptLaser公司，成為金屬增材制造領(lǐng)域的佼佼者，并在航空發(fā)動

機(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了增材制造零部件的規(guī)?；瘧?yīng)用。寶馬集團(tuán)先后投資了

Carbon和金屬增材制造公司DesktopMetal,并于2018年5月斥資

1,000萬歐元打造增材制造工業(yè)園區(qū)。

二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

1、面臨的機(jī)遇

(1)市場需求潛力巨大，工業(yè)級市場處于競爭藍(lán)海

增材制造技術(shù)的進(jìn)步使其應(yīng)用領(lǐng)域大為拓展，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)

用于工業(yè)制造、生物醫(yī)療和文化創(chuàng)意等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的日趨成熟、

成本的下降、產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用將全面深化，同時(shí)，

個(gè)性化消費(fèi)需求預(yù)計(jì)將構(gòu)筑另一廣闊市場，市場需求潛力巨大。在工

業(yè)級市場，主要是國外幾家大的工業(yè)級生產(chǎn)企業(yè)(主要通過代理商進(jìn)

入中國)和我國幾家技術(shù)實(shí)力強(qiáng)勁的企業(yè)在競爭。其中，國外由于研

發(fā)早、技術(shù)成熟，品牌知名度高，占據(jù)一定的優(yōu)勢；國內(nèi)則多數(shù)有高

校背景或國外相關(guān)工作經(jīng)歷或技術(shù)引進(jìn)，在本土應(yīng)用、價(jià)格方面占據(jù)

優(yōu)勢。總體來說，我國工業(yè)級增材制造市場目前還屬于競爭的藍(lán)海。

(2)尚不存在明顯的技術(shù)替代威脅

增材制造是一種基于離散一堆積原理成形實(shí)體物品的新型制造方

式?？v觀人類制造史，隨著生產(chǎn)工具的進(jìn)步，人類制造方式經(jīng)歷了等

材制造、減材制造和增材制造三個(gè)發(fā)展階段的變遷。增材制造作為一

種新興技術(shù)，更多是以“入侵者”的身份搶食傳統(tǒng)制造工藝的蛋糕。

以增材制造為主體，目前來看尚不存在明顯的替代品威脅。

(3)國家政策的高度支持

我國高度重視增材制造產(chǎn)業(yè)，將其作為《中國制造2025》的發(fā)展

重點(diǎn)。2015年，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)了

《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015—2016年）》、《增材制造產(chǎn)

業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃（2017-2020年）》等，通過政策引導(dǎo)，在社會各界共

同努力下，我國增材制造關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，裝備性能顯著提升，應(yīng)

用領(lǐng)域日益拓展，生態(tài)體系初步形成，涌現(xiàn)出一批具有一定競爭力的

骨干企業(yè)，形成了若干產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，增材制造產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。

（4）國內(nèi)增材制造產(chǎn)業(yè)環(huán)境的形成

國內(nèi)對于增材制造的研究起步于20世紀(jì)90年代，相對歐美等發(fā)

達(dá)國家起步較晚，但后發(fā)優(yōu)勢明顯，從國內(nèi)相關(guān)專利數(shù)量來看，2013

年以后，增材制造專利出現(xiàn)快速增長。經(jīng)過30多年發(fā)展，我國增材制

造產(chǎn)業(yè)已從起步期邁入成長期，我國增材制造產(chǎn)業(yè)已初步形成了以環(huán)

渤海地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)為核心，中西部地區(qū)為紐帶的產(chǎn)

業(yè)空間發(fā)展格局。陜西、湖北、湖南等省份是我國增材制造技術(shù)中心

和產(chǎn)業(yè)化重鎮(zhèn)，集聚了一批龍頭企業(yè)。環(huán)渤海地區(qū)增材制造產(chǎn)業(yè)形成

以北京為核心，多地協(xié)同發(fā)展，各具特色的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局；長江三角

洲地區(qū)具備良好經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢、區(qū)位條件和較強(qiáng)的工業(yè)基礎(chǔ)，已初步

形成了包括增材制造設(shè)備研究開發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用服務(wù)及相關(guān)配套設(shè)備

的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈；珠三角地區(qū)，增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展側(cè)重于應(yīng)用服務(wù),

主要分布在廣州、深圳、珠海和東莞等地。

2、面臨的挑戰(zhàn)

(1)增材制造專用材料發(fā)展滯后

原材料作為增材制造技術(shù)的上游行業(yè)，其發(fā)展與增材制造行業(yè)的

發(fā)展息息相關(guān)。現(xiàn)階段，增材制造材料發(fā)展主要面臨的問題如下：現(xiàn)

階段生產(chǎn)的原材料無法滿足增材制造技術(shù)對其性能和適用性的高要求;

可用材料種類偏少，難以滿足增材制造的需求；材料成本較高，限制

了應(yīng)用領(lǐng)域；我國部分增材制造材料依賴進(jìn)口，限制了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

(2)關(guān)鍵核心器件依賴進(jìn)口

我國工業(yè)級增材制造裝備核心器件嚴(yán)重依賴進(jìn)口的問題依然較為

突出。增材制造裝備核心器件，如高光束質(zhì)量激光器及光束整形系統(tǒng)、

高品質(zhì)電子槍及高速掃描系統(tǒng)、大功率激光掃描振鏡、動態(tài)聚焦鏡等

精密光學(xué)器件、陣列式高精度噴嘴/噴頭等嚴(yán)重依賴進(jìn)口，激光器市場

基本被Trumpf、IPG等3-4家國外企業(yè)占有，掃描振鏡市場則主要被

德國Scanlab公司占有。此外，我國絕大部分增材制造軟件市場被國

外企業(yè)占據(jù)，相關(guān)軟件開發(fā)仍處于起步階段。

(3)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不健全

歐美發(fā)達(dá)國家和地區(qū)非常重視增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，早在

2009年，美國就成立了標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會，在增材制造專用術(shù)語、專用

材料、測試方法、過程控制和零件設(shè)計(jì)五個(gè)方面開展了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的制

訂工作。2012年，美國又專門針對金屬增材制造，從材料、工藝設(shè)備、

資質(zhì)和認(rèn)證、建模和仿真等方面制訂了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，雖然

我國已立項(xiàng)4項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，但尚未建立起涵蓋設(shè)計(jì)、材料、工藝設(shè)備、

產(chǎn)品性能、認(rèn)證檢測等在內(nèi)的完整的增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的

缺失，一定程度上制約了增材制造技術(shù)成果的累積、固化和推廣應(yīng)用，

未能架起技術(shù)和產(chǎn)業(yè)銜接的橋梁，減緩了產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。

(4)產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模偏小、應(yīng)用廣度深度有待提高

我國增材制造產(chǎn)業(yè)雖然取得了長足進(jìn)步，目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為全球

產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的20%。但依舊缺少產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、技術(shù)實(shí)力強(qiáng)、知名度高的

國際龍頭企業(yè)。在金屬增材制造領(lǐng)域，受困于“功能優(yōu)先”設(shè)計(jì)理念

等因素的影響，如何進(jìn)一步加快應(yīng)用推廣仍舊還需進(jìn)一步探索。創(chuàng)新

應(yīng)用能力還不夠強(qiáng)，加之工業(yè)級增材制造設(shè)備較高的成本和維護(hù)費(fèi)用，

中小企業(yè)望而卻步，阻礙現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的改造升級，需要進(jìn)行一

定時(shí)間的市場培育。

(5)協(xié)同創(chuàng)新及推進(jìn)機(jī)制有待完善

相較于美國及歐洲，我國增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力尚有不足。目前

國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研存在嚴(yán)重脫節(jié)，很多創(chuàng)新性技術(shù)仍滯留在高校院所，很難

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)學(xué)研用密切結(jié)合的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化協(xié)同推進(jìn)機(jī)制尚未有

效形成。高等院校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)各自為戰(zhàn)，技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)重復(fù)

投入，信息、資源不能實(shí)現(xiàn)共享的問題較為突出。與此同時(shí)，國內(nèi)企

業(yè)普遍處于單打獨(dú)斗狀態(tài)，市場用戶企業(yè)壓價(jià)與生產(chǎn)企業(yè)低價(jià)競爭現(xiàn)

象十分普遍，為搶接訂單，部分企業(yè)在招投標(biāo)過程中，惡意低價(jià)競爭

現(xiàn)象較為突出，壓縮了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

“十三五”時(shí)期，我區(qū)發(fā)展面臨諸多機(jī)遇和有利條件。我國經(jīng)濟(jì)

長期向好的基本面沒有改變，發(fā)展仍然處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期的重大判

斷沒有改變，但戰(zhàn)略機(jī)遇期的內(nèi)涵發(fā)生深刻變化，正在由原來加快發(fā)

展速度的機(jī)遇轉(zhuǎn)變?yōu)榧涌旖?jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的機(jī)遇，正在由原來規(guī)模

快速擴(kuò)張的機(jī)遇轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣甙l(fā)展質(zhì)量和效益的機(jī)遇，我區(qū)推動轉(zhuǎn)型發(fā)

展契合發(fā)展大勢。

“十三五”時(shí)期，我區(qū)發(fā)展也面臨一些困難和挑戰(zhàn)。從宏觀形勢

看，世界經(jīng)濟(jì)仍然處于復(fù)蘇期，發(fā)展形勢復(fù)雜多變，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)下行壓

力加大，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨重大變革，區(qū)域競爭更加激烈，要素成本不斷

提高，我區(qū)發(fā)展將不斷面臨新形勢、新情況和新挑戰(zhàn)。從自身來看，

我區(qū)仍處于產(chǎn)業(yè)培育的“關(guān)鍵期”、社會穩(wěn)定的“敏感期”和轉(zhuǎn)型發(fā)

展的“攻堅(jiān)期”，有很多經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展問題需要解決，特別是經(jīng)濟(jì)總

量不夠大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不夠優(yōu)、重構(gòu)支柱產(chǎn)業(yè)體系任重道遠(yuǎn)，資源瓶頸

制約依然突出、創(chuàng)新要素基礎(chǔ)薄弱、發(fā)展動力不足等問題亟需突破，

維護(hù)安全穩(wěn)定壓力較大，保障和改革民生任務(wù)較重。

第三章市場前景分析

一、行業(yè)基本情況

1、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游

3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括3D建模工具和原材料。其中，3D建

模工具包括3D建模軟件、3D建模掃描儀和3D模型數(shù)據(jù)平臺。與此相

對應(yīng)，聚集在產(chǎn)業(yè)鏈上游的企業(yè)包括三維軟件開發(fā)商以及耗材生產(chǎn)商

等。增材制造原材料主要包括金屬增材制造材料、無機(jī)非金屬增材制

造材料、有機(jī)高分子增材制造材料以及生物增材制造材料等幾類。

2、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈中游

增材制造設(shè)備是牽動增材制造行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一。增材制造設(shè)

備可分為桌面級打印機(jī)和工業(yè)級打印機(jī)。近年來隨著國外桌面級打印

機(jī)相關(guān)專利保護(hù)到期，技術(shù)壁壘下降，國內(nèi)桌面級打印機(jī)廠家數(shù)量急

劇增長，新進(jìn)企業(yè)增多，加大了國內(nèi)桌面級增材制造市場的競爭程度。

與桌面級打印機(jī)市場相比，工業(yè)級打印機(jī)技術(shù)壁壘高，資本投入大，

一直以來發(fā)展較為緩慢，但當(dāng)前工業(yè)級增材制造產(chǎn)業(yè)受到國家政策大

力支持，整個(gè)市場目前已開始呈現(xiàn)快速增長形勢。3D打印的核心專利

大多被設(shè)備廠商掌握，因此在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位，這些設(shè)備

生產(chǎn)廠商大多亦提供打印服務(wù)業(yè)務(wù)，近年來，3D打印行業(yè)整合加劇，

通過并購3D打印軟件公司、材料公司、服務(wù)提供商等，設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)

轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合方案提供商，加強(qiáng)了對產(chǎn)業(yè)鏈的整體掌控能力。

3、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈下游

增材制造技術(shù)的下游應(yīng)用以航空航天、軍工、船舶工業(yè)、核工業(yè)、

汽車工業(yè)、軌道交通及醫(yī)療為主。目前該技術(shù)在下游行業(yè)的應(yīng)用方式

主要分為直接制造、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和原型制造。直接制造是指根據(jù)三維模

型，直接用增材制造技術(shù)生產(chǎn)最終產(chǎn)品，具有產(chǎn)品定制性強(qiáng)與產(chǎn)品精

度硬度高的特點(diǎn)，是未來增材制造技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)制造

相比，采用增材制造技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證及原型制造，可節(jié)約時(shí)間與經(jīng)

濟(jì)成本。此外，增材制造在維修領(lǐng)域也具有市場，使用增材制造技術(shù)

不僅能簡化維修程序，還可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的高還原度與制造

材料原型匹配的功能。

3D打印技術(shù)從誕生至今30余年，目前處于多技術(shù)路線共存的狀態(tài),

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織IS0/TC261增材制造技術(shù)委員會2015年新發(fā)布的

國際標(biāo)準(zhǔn)IS0/ASTM52900：2015,將增材制造工藝原理分為粘結(jié)劑噴射

（選擇性噴射沉積液態(tài)粘結(jié)劑粘結(jié)粉末等材料的增材制造工藝）、定

向能量沉積（利用聚焦熱能熔化材料即熔即沉積的增材制造工藝）、

材料擠出（將材料熔化后通過噴嘴或孔口擠出成形的增材制造工藝）、

材料噴射（將材料以微滴的形式選擇性噴射沉積的增材制造工藝）、

粉末床選區(qū)熔化（通過熱能選擇性地熔化/燒結(jié)粉末床區(qū)域的增材制造

工藝）、薄材疊層（將薄層材料逐層粘結(jié)以形成實(shí)物的增材制造工

藝）、立體光固化（通過光致聚合作用選擇性地固化液態(tài)光敏聚合物

的增材制造工藝）七類，主流的技術(shù)都可以歸入這七類。

4、粉末床選區(qū)熔化技術(shù)

粉末床選區(qū)熔化技術(shù)分為激光選區(qū)熔化（SLM）和電子束選區(qū)熔化

（EBSM）兩類，其中激光選區(qū)熔化技術(shù)（SLM）是主流，有大量的設(shè)備

生產(chǎn)和打印服務(wù)公司，占據(jù)了金屬增材制造絕大部分市場份額，而且

近期還在持續(xù)增加。

SLM（SelectiveLaserMelting）技術(shù)是采用激光依據(jù)設(shè)定參數(shù)有

選擇地分層熔化燒結(jié)固體金屬粉末，在制造過程中，金屬粉末加熱到

完全融化后成形。其工作原理為：先在工作平臺上鋪一層金屬粉末材

料，計(jì)算機(jī)將物體的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一層層截面的2D數(shù)據(jù)并傳輸給打

印機(jī)，然后激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照截面形狀對實(shí)體部分所在的粉

末進(jìn)行照射，選區(qū)內(nèi)的金屬粉末加熱到完全融化后成形，繼而形成一

層固體零件截面層。當(dāng)一層燒結(jié)完成后，工作臺下降一截面層的高度,

再鋪上一層粉末，進(jìn)行下一層燒結(jié)；此過程逐層循環(huán)直至整個(gè)物體成

形。

(1)SLM技術(shù)應(yīng)用主要廠商和設(shè)備

SLM技術(shù)的代表公司為德國EOS公司、美國GE增材制造、德國

SLMsolutions＞冷自力特等。

德國EOS公司技術(shù)發(fā)展方向重點(diǎn)為在保證設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和成

形質(zhì)量的前提下，努力提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，而并不急于發(fā)展超大打

印尺寸的設(shè)備。其最大幅面SLM設(shè)備為四激光器的M400-4,打印幅面

僅為400mmX400mmX400mmoEOS公司在2018年推出的M300系列SLM

設(shè)備，采用四個(gè)激光器，但打印幅面僅為300mmX300mmX400nlln,結(jié)合

其他方面的技術(shù)改進(jìn)，打印效率較原來的單激光器設(shè)備提升了近10倍。

在超大幅面SLM設(shè)備方面，美國GE增材制造2017年推出的Atlas設(shè)

備打印幅面達(dá)到1100mmX1100mmX300mm,但僅為一個(gè)概念機(jī)并沒有進(jìn)

行商業(yè)化交付，制造大尺寸SLM零件不僅需要大幅面設(shè)備，還需要較

高的打印工藝技術(shù)，主要需要克服由于應(yīng)力積累導(dǎo)致打印件變形甚至

開裂等問題。

(2)SLM技術(shù)的下游應(yīng)用

由于能夠?qū)崿F(xiàn)較高的打印精度、打印極端復(fù)雜結(jié)構(gòu)和足夠的機(jī)械

性能，SLM技術(shù)可廣泛應(yīng)用于復(fù)雜形狀的金屬零件的批量生產(chǎn)，在航空

航天及醫(yī)療植入體等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

SLM技術(shù)最令人矚目的是在埃隆-馬斯克（ElonMusk）的SpaceX

公司開發(fā)的新一代DragonV2載人飛船的SuperDraco引擎的制造中的

應(yīng)用（采用德國EOS設(shè)備）。該引擎的冷卻道、噴油嘴和節(jié)流閥等結(jié)

構(gòu)的復(fù)雜程度非常高，3D打印技術(shù)很好地解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造問題,

而且，SuperDrac。引擎是在極端的高溫高壓環(huán)境下工作，SLM技術(shù)制

造出的零件的強(qiáng)度、韌性等性能完全可以滿足各種嚴(yán)苛的要求。同時(shí),

與傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)制造技術(shù)相比，使用增材制造不僅能夠顯著地縮短火

箭發(fā)動機(jī)的交貨期并降低制造成本，而且可以實(shí)現(xiàn)材料的高強(qiáng)度、延

展性、抗斷裂性和低可變性等優(yōu)良屬性，SpaceX引爆了可重復(fù)利用、

低成本的下一代火箭開發(fā)競賽，這背后是3D打印技術(shù)大量運(yùn)用的結(jié)果。

美國GE增材制造公司已經(jīng)采用SLM技術(shù)打印了超過3萬個(gè)航空發(fā)

動機(jī)燃油噴嘴，實(shí)際應(yīng)用于其最先進(jìn)的LEAP發(fā)動機(jī)（我國C919飛機(jī)

選用的發(fā)動機(jī)），傳統(tǒng)的燃油噴嘴由20個(gè)單獨(dú)的部件焊接而成，采用

SLM3D打印技術(shù)，整套噴嘴可以一次成形，無需后續(xù)焊接，零件數(shù)量降

為3個(gè)。改進(jìn)后的燃油噴嘴具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大和耐腐蝕的特性，可

在高達(dá)近千攝氏度的環(huán)境下正常工作，重量減少25%,使用壽命是之前

的5倍，燃油效率也得到極大的提升。

5、定向能量沉積技術(shù)

定向能量沉積技術(shù)是指利用聚焦熱能熔化材料即熔即沉積的增材

制造工藝，主要分為激光同步送粉技術(shù)和電子束熔絲沉積技術(shù)

(EBDM：ElectronBeamDirectManufacturing)兩大類。其中激光同步

送粉技術(shù)研究及應(yīng)用較多。同時(shí)，由于激光同步送粉技術(shù)是由許多大

學(xué)和機(jī)構(gòu)分別獨(dú)立進(jìn)行研究的，因此這一技術(shù)的名稱繁多，其中最廣

為人知的名稱為激光近凈成形技術(shù)

(LENS：LaserEngineeredNetShaping),其最早由美國Sandia國家實(shí)

驗(yàn)室提出并進(jìn)行研究。

LSF技術(shù)的成形原理是：聚焦激光束在控制下，按照預(yù)先設(shè)定的路

徑，進(jìn)行移動，移動的同時(shí)，粉末噴嘴將金屬粉末直接輸送到激光光

斑在固態(tài)基板上形成的熔池，使之由點(diǎn)到線、由線到面的順序凝固，

從而完成一個(gè)層截面的打印工作。這樣層層疊加，制造出接近實(shí)體模

型的零部件實(shí)體。

(1)LSF技術(shù)應(yīng)用主要廠商和設(shè)備

美國Optomec公司致力于將LSF技術(shù)與直接進(jìn)行金屬3D打印的產(chǎn)

業(yè)化，該公司應(yīng)用LSF技術(shù)的增材制造設(shè)備，采用氣載送粉技術(shù)，用

于制造或修復(fù)高附加值的產(chǎn)品，比如航空發(fā)動機(jī)或機(jī)床部件。

我國在航空超大型金屬結(jié)構(gòu)件激光同步送粉增材制造方面一直處

于世界領(lǐng)先水平，柏力特公司開發(fā)的LSF-V、C1000.C600等型號送粉

式激光增材制造設(shè)備，LSF-V型設(shè)備成形尺寸達(dá)到

1000mmX1500mmX3100mni,最低氧含量可控制到lOOPPm,Z軸重復(fù)定

位精度達(dá)到±0.05mm,可用于航空航天領(lǐng)域大型結(jié)構(gòu)件的快速成形，

也可用于能源、動力領(lǐng)域易磨損件的修復(fù)，整體處于國際先進(jìn)水平

(全球權(quán)威3D打印行業(yè)分析報(bào)告WholersReport2014版曾報(bào)道該設(shè)

備)。利用該設(shè)備研制的國產(chǎn)大型商用客機(jī)C919飛機(jī)中央翼緣條，高

3,070mm,是目前世界已知的最高金屬增材制造整體成形產(chǎn)品。

(2)LSF技術(shù)的下游應(yīng)用

采用LSF技術(shù)不僅能直接打印出三維金屬零件，還能在已有零件

上進(jìn)行打印，比如在磨損的零件上打印相應(yīng)金屬材料以修復(fù)磨損處，

或與傳統(tǒng)的機(jī)加工設(shè)備集成起來進(jìn)行增材/減材復(fù)合成形，因此在制造

或修復(fù)高附加值的產(chǎn)品，比如航空發(fā)動機(jī)或機(jī)床部件中得到廣泛應(yīng)用。

6、電弧熔絲增材制造

此方法用低成本的電弧取代激光和電子束作為熔化金屬的熱源，

從而形成一種成本極大降低的大尺寸高效率金屬增材制造技術(shù)，其打

印效率較高，成本低廉，很方便打印數(shù)米大小的零件，而且非常適合

于激光熔覆技術(shù)難于制造的高反射性的鋁合金。特別是由于同弧焊技

術(shù)的兼容性好，弧焊專業(yè)人員較容易掌握這項(xiàng)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)成為當(dāng)

前大尺寸、高效率、低成本金屬3D打印技術(shù)發(fā)展最快的方向，并且正

在迅速進(jìn)入規(guī)?；墓I(yè)應(yīng)用。

7、金屬增材制造行業(yè)技術(shù)未來發(fā)展趨勢

金屬增材制造技術(shù)的發(fā)展并不是孤立的，其涉及制造工藝、設(shè)備、

材料、優(yōu)化設(shè)計(jì)等各個(gè)方面，總的來說，為獲得更為廣泛的應(yīng)用，金

屬增材制造技術(shù)都在努力向兼顧高性能、高精度、高效率、低成本、

更大的加工尺寸范圍和更廣泛的材料適用性方向發(fā)展，其目的都是為

了向直接制造最終功能零件發(fā)展。

(1)制造工藝方面

當(dāng)前，金屬增材制造工藝的發(fā)展，除了對現(xiàn)有較為成熟的粉末床

選區(qū)熔化技術(shù)、定向能量沉積技術(shù)、電弧增材制造技術(shù)等結(jié)合實(shí)際工

程化應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及材料、粉末、智能化控制軟件等的技術(shù)發(fā)展克服缺陷

提升優(yōu)勢外，金屬增材制造工藝主要在以下方面進(jìn)行拓展：

1）增減材復(fù)合制造技術(shù)。增材制造與傳統(tǒng)的減材制造相融合，增

材制造技術(shù)與機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、鑄鍛焊等多工藝技術(shù)相集成，從而

提升增材制造技術(shù)的成型效率和精度，解決增材制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件難

于進(jìn)行后續(xù)機(jī)械加工的難題，特別是解決復(fù)雜內(nèi)腔達(dá)不到非加工面要

求的難題，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性制造，賦予現(xiàn)有設(shè)備或生產(chǎn)線高柔性與

高效率。

2）發(fā)展基于新工藝?yán)碚摰娜碌慕饘僭霾闹圃旒夹g(shù)。粉末床選區(qū)

熔化技術(shù)、定向能量沉積技術(shù)、電弧增材制造技術(shù)均是對金屬材料直

接燒結(jié)成型，而將有機(jī)粘結(jié)劑等其他材料與金屬粉末結(jié)合起來，再通

過燒結(jié)等輔助工藝進(jìn)行成形的金屬增材制造技術(shù)稱之為“間接金屬3D

打印技術(shù)”。2018年9月，惠普公司推出了HPMetalJet（金屬噴射）

3D打印技術(shù)，用于大批量生產(chǎn)金屬零件。HPmetalJet3D打印技術(shù)主要

流程如下：使用噴嘴選擇性地將粘合劑按照設(shè)定的圖形噴射到打印層

中，使金屬粉末粘結(jié)在一起，下降指定層厚度后，添加新的粉末層，

并重復(fù)以上流程，直到創(chuàng)建完成整個(gè)零件；之后將零件放入燒結(jié)爐中

進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)的致密化處理，使金屬顆粒熔融在一起，同時(shí)去除噴灑

的粘合劑。在打印過程中沒有金屬粉末熔化、凝固的步驟，金屬粉末

材料的燒結(jié)是打印完成之后在燒結(jié)爐中完成。美國DesktopMetal公司

推出的單程噴射金屬3D打印技術(shù)，原理也基本類似。這種方法主要面

向?qū)Τ杀据^為敏感但對零件性能要求較低的領(lǐng)域，有望開辟大尺寸、

高效率、低成本金屬3D打印新方向，需要解決的主要技術(shù)問題是燒結(jié)

過程非均勻收縮導(dǎo)致的零件變形，同時(shí)由于成形零件致密度及純凈度

等問題，尚無法滿足航空航天等高性能零部件的打印。

(2)金屬增材制造設(shè)備方面

金屬增材制造設(shè)備是實(shí)現(xiàn)各種金屬增材制造技術(shù)的重要載體，增

材制造設(shè)備的發(fā)展在整個(gè)增材制造技術(shù)體系中占據(jù)非常重要的位置。

總體來看，除了持續(xù)提升設(shè)備效率、打印精度和穩(wěn)定性外，金屬增材

制造裝備的主要發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

1)大型化。增材制造裝備成型尺寸已經(jīng)步入“米”級時(shí)代，增材

制造裝備大型化已成為發(fā)展趨勢。

2)專業(yè)化。與大尺寸設(shè)備相比，針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的不同需求偏

好，增材制造設(shè)備向更加專業(yè)化和精細(xì)化方向發(fā)展。

3)智能化。智能傳感器、數(shù)字總線技術(shù)等智能部件融入增材制造

裝備，增材制造裝備將更加智能化。

(3)金屬增材制造原材料方面

隨著金屬3D打印產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的擴(kuò)大，市場上金屬粉末材料種類偏

少、品質(zhì)偏低、專用化程度不高、供給不足的弊端也日益顯現(xiàn)，因此

金屬3D打印專用材料的開發(fā)在未來的很長一段時(shí)間里將是重要的研究

領(lǐng)域。另外，單一材料也在向復(fù)合材料發(fā)展，不僅賦予了材料多功能

性特點(diǎn)，而且拓寬了增材制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

(4)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面

增材制造技術(shù)正在加速發(fā)展成為一種強(qiáng)大的生產(chǎn)技術(shù)。但是，在

工業(yè)制造中應(yīng)用該技術(shù)的主要障礙是目前絕大多數(shù)工業(yè)設(shè)計(jì)師對增材

制造技術(shù)缺乏了解，產(chǎn)品設(shè)計(jì)思維被傳統(tǒng)的等材或減材制造技術(shù)所束

縛。因此，增材制造與優(yōu)化設(shè)計(jì)的互動研究將進(jìn)一步加強(qiáng)，拓?fù)鋬?yōu)化

設(shè)計(jì)、點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等輕量化設(shè)計(jì)將更多的用于金

屬增材制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域，同時(shí)結(jié)合軟件技術(shù)發(fā)展，仿真技術(shù)將驅(qū)動設(shè)計(jì)

的優(yōu)化及實(shí)現(xiàn)打印前的質(zhì)量控制。

8、3D打印技術(shù)處于穩(wěn)定發(fā)展階段，未來行業(yè)不存在重大技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

3D打印的七類技術(shù)原理發(fā)明伊始迄今一直處于穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，

在過去30余年的實(shí)踐中證明了其能夠分別解決不同的增材制造問題而

在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中具有不可替代的技術(shù)價(jià)值和廣闊的發(fā)展空間，因此已經(jīng)

成為固化下來的技術(shù)形式，同傳統(tǒng)法機(jī)械加工的車、銃、錮、磨、鉗

和熱加工的鑄、鍛、焊、粉末冶金一樣，不太可能在未來消失。根據(jù)

產(chǎn)業(yè)周期理論認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)從誕生到消亡一般會經(jīng)歷導(dǎo)入期、成長期、

成熟期和衰退期四個(gè)階段。處于成長期的產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)為行業(yè)中的市場參

與者逐漸增多，同時(shí)，行業(yè)利潤增加，市場增長率進(jìn)一步提高，技術(shù)

逐漸定型，市場壁壘增加，產(chǎn)品價(jià)格有所下降，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐漸形成。

3D打印產(chǎn)業(yè)整體市場增長率達(dá)到30%左右，技術(shù)方面逐漸定型，形成

以七大技術(shù)為主，多種衍生技術(shù)共存的局面，隨著行業(yè)整合的加劇，

市場壁壘增加，增材制造設(shè)備價(jià)格有所下降，因此3D打印產(chǎn)業(yè)處于成

長期。

增材制造技術(shù)已經(jīng)從研發(fā)轉(zhuǎn)向了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，已在下游多個(gè)行業(yè)

推廣應(yīng)用，且在應(yīng)用廣度及各自領(lǐng)域中的應(yīng)用深度不斷被拓展，未來

行業(yè)不存在重大技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，盡管如此，增材制造的技術(shù)成熟度還不能

同減材、等材等傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，仍需要從科學(xué)基礎(chǔ)、工程化應(yīng)用

到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等環(huán)節(jié)開展大量基礎(chǔ)性研究工作。同時(shí)，增材制造產(chǎn)業(yè)

處于快速發(fā)展期，但應(yīng)用成本相對較高，應(yīng)用范圍相對較窄，整體產(chǎn)

業(yè)規(guī)模相對于傳統(tǒng)制造規(guī)模依舊較小。

二、市場分析

（一）增材制造應(yīng)用領(lǐng)域分布

根據(jù)WohlersAssociates(2018)報(bào)告顯示，2017年,增材制造

主要應(yīng)用于航空航天、汽車、工業(yè)機(jī)械、消費(fèi)品/電子、醫(yī)療/牙科領(lǐng)

域，上述行業(yè)在增材制造整體應(yīng)用領(lǐng)域的份額占比合計(jì)接近80%,已經(jīng)

成為航空航天等高端設(shè)備制造及修復(fù)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，逐步成為

產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)意及個(gè)性化產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)手段以及新藥研發(fā)、臨

床診斷與治療的工具。其中，增材制造在航空航天、汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

占比逐年提升，2017年分別為18.9%、16.0%,相較于2015年分別提

升了2.3個(gè)百分點(diǎn)、2.2個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，增材制造的應(yīng)用范圍也在不

斷向建筑、服裝、食品等領(lǐng)域擴(kuò)展。

(二)航天航空及國防領(lǐng)域是金屬3D打印應(yīng)用的重要領(lǐng)域

(1)市場規(guī)模和增速

根據(jù)WohlersAssociates,Inc統(tǒng)計(jì)顯示，2017年度，全球增材制

造行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到了73.36億美元，按照銷售規(guī)模排名，3D打印在

航空航天和國防工業(yè)的應(yīng)用規(guī)模分別為18.9%和5.1%,市場規(guī)模分別

為13.87億美元和3.74億美元。3D打印技術(shù)在航空航天的應(yīng)用規(guī)模近

年來增長迅速，其市場份額從2015年的16.6%提升到2017年的18.9%o

當(dāng)前，航空航天零部件產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模超過1,500億美元，但3D打印應(yīng)

用在其中的份額尚不足1%,未來市場空間巨大。

2016年6月，空客公司搭載有增材制造部件以及拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的

A350完成了為期兩年的測試，實(shí)驗(yàn)表明增材制造在實(shí)際工業(yè)上已經(jīng)展

現(xiàn)了技術(shù)可行性和未來潛力；2017年，波音公司宣布聘請挪威金屬3D

打印公司NorskTitaniumAS,負(fù)責(zé)為波音787Dreamliner飛機(jī)打印鈦合

金部件，以期將每架波音787Dreamliner飛機(jī)的每架制造成本節(jié)省

200?300萬美元；美國GE公司應(yīng)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的噴氣發(fā)動機(jī)

LEAP-1C已獲得聯(lián)邦航空局（FAA）和歐洲航空安全協(xié)會（EASA）的批

準(zhǔn)，該發(fā)動機(jī)被譽(yù)為“革命性推進(jìn)系統(tǒng)”，是由通用電氣和賽峰集團(tuán)

合資的CFM公司所生產(chǎn)。

（2）應(yīng)用優(yōu)勢

“輕量化”、“高強(qiáng)度”、“高性能”及“復(fù)雜零件集成化”一

直是航空航天零部件制造和研發(fā)的主要目標(biāo)。3D打印技術(shù)所制造出來

的零件能夠很好的迎合這些要求。其應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方

面：

1）縮短新型航空航天裝備及零部件的研發(fā)周期

航空航天技術(shù)是國防實(shí)力的象征，世界各國之間競爭異常激烈。

因此，各國都試圖以更快的速度研發(fā)出更新的武器裝備，使自己在國

防領(lǐng)域處于不敗之地。金屬3D打印技術(shù)讓高性能金屬零部件，尤其是

高性能大結(jié)構(gòu)件的制造流程大為縮短，而無需研發(fā)零件制造過程中使

用的模具，這將極大的縮短產(chǎn)品研發(fā)制造周期。

由于航空航天設(shè)備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的

復(fù)雜部件，如果運(yùn)用傳統(tǒng)工藝制作勢必會存在制作周期過長，且成本

過高的問題。而3D打印技術(shù)低成本快速成形的特點(diǎn)則能很好地彌補(bǔ)這

一問題，3D打印工藝制造速度快，成形后的近形件僅需少量后續(xù)機(jī)加

工，可以顯著縮短零部件的生產(chǎn)周期，滿足對航空航天產(chǎn)品的快速響

應(yīng)要求。加之該技術(shù)的高柔性、高性能靈活制造特點(diǎn)，以及對復(fù)雜零

件的自由快速成形，金屬3D打印將為航空航天及國防裝備的制造提供

強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2）復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)

3D打印技術(shù)和航空航天、國防工業(yè)最契合的優(yōu)勢就在于其能夠輕

松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的制造，過去依靠傳統(tǒng)制造難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜幾何結(jié)

構(gòu)在以靈活著稱的3D打印技術(shù)面前不再是難題，同時(shí)，3D打印工藝能

夠?qū)崿F(xiàn)單一零件中材料成分的實(shí)時(shí)連續(xù)變化，使零件的不同部位具有

不同成分和性能，是制造異質(zhì)材料（如功能梯度材料、復(fù)合材料等）

的最佳工藝，這大幅提升了航空航天業(yè)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。尤其對于

工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱的國家來說，3D打印技術(shù)有助于縮小其與發(fā)達(dá)國家

的差距。

3）滿足輕量化需求，減少應(yīng)力集中，增加使用壽命

減重是航空航天業(yè)最關(guān)鍵的問題之一，輕量化的組件能夠顯著降

低飛機(jī)重量，提升燃油經(jīng)濟(jì)性。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)意味著減重的潛力可以

得到最大限度的激發(fā)。粗略統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)重量減少一磅，平均每年可以

節(jié)省1.1萬加侖燃油。美國GE公司預(yù)計(jì)采用金屬直接增材制造的零件,

未來可占航空發(fā)動機(jī)零部件的50%,使其研發(fā)的大型航空發(fā)動機(jī)每臺至

少減重454kg。對于衛(wèi)星和運(yùn)載火箭來說，輕量化的意義尤為重大。金

屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以優(yōu)化復(fù)雜零部件的結(jié)構(gòu)，在保證性能的前提

下，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)經(jīng)變換重新設(shè)計(jì)成簡單結(jié)構(gòu)，從而起到減輕重量的效

果。而且通過優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，能使零件的應(yīng)力呈現(xiàn)出最合理化的分布,

減少疲勞裂紋產(chǎn)生的危險(xiǎn)，從而增加使用壽命。

4）提升航空航天裝備的零部件強(qiáng)度和耐用性

航空航天裝備的零部件由于工作環(huán)境的特殊性通常對材料的性能

和成分有著嚴(yán)格甚至苛刻的要求，大量試用各種高性能的難加工材料,

而金屬3D打印技術(shù)可以方便地加工高熔點(diǎn)、高硬度的高溫合金、鈦合

金等難加工材料。金屬零件直接成形時(shí)的快速凝固特征可提高零件的

機(jī)械性能和耐腐蝕性，與傳統(tǒng)制造工藝相比，成形零件可在不損失塑

性的情況下使強(qiáng)度得到較大提高。金屬3D打印技術(shù)可以提升航空發(fā)動

機(jī)關(guān)鍵零部件的多項(xiàng)重要特性。美國F16戰(zhàn)機(jī)上使用3D技術(shù)制造的起

落架，不僅滿足使用標(biāo)準(zhǔn)，而且平均壽命是原來的2.5倍。

5）提高材料的利用率，降低制造成本

相比傳統(tǒng)制造方法，3D打印技術(shù)在材料利用率方面具有無以倫比

的優(yōu)勢。航空航天制造領(lǐng)域大多使用價(jià)格昂貴的戰(zhàn)略材料，比如像鈦

合金、鍥基高溫合金等金屬材料。3D打印加工過程的材料利用率較高,

可以節(jié)省制造航空航天裝備零部件所需的昂貴原材料，顯著降低制造

成本。采用傳統(tǒng)的制造方法，材料的使用率很低，而采用3D打印技術(shù)

能提高材料的利用率到60%,甚至到90%以上，從而顯著降低生產(chǎn)成本。

6）增材再制造是未來藍(lán)海市場

增材再制造就是利用增材制造技術(shù)對裝備損傷零部件（包括戰(zhàn)損

和正常服役中出現(xiàn)的損傷）進(jìn)行再制造修復(fù)。金屬3D打印技術(shù)除用于

生產(chǎn)制造之外，其在金屬高性能零件修復(fù)方面的應(yīng)用價(jià)值絕不低于其

制造本身。航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵核心部件在工作中損傷報(bào)廢嚴(yán)重、報(bào)廢量

大、損傷模式復(fù)雜，成為制約發(fā)動機(jī)維修周期和成本的主要因素，如

燒蝕、裂紋、異物打傷等，因此，壓氣機(jī)葉片、渦輪葉片等航空發(fā)動

機(jī)關(guān)鍵核心部件的再制造技術(shù)是目前國內(nèi)外前沿研究技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域

之一。3D打印為再制造提供了個(gè)性化、高效率的實(shí)現(xiàn)手段，是歐美發(fā)

達(dá)國家首選的航空發(fā)動機(jī)零部件再制造技術(shù)。通過利用增材制造的金

屬工藝探索幾何形狀修復(fù)，維修人員可以針對性的修復(fù)損傷零部件，

而無需傳統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)修復(fù)或部件更換。該過程甚至可以在不拆卸和

運(yùn)輸回中央維護(hù)設(shè)施的情況下進(jìn)行修理。以高性能整體渦輪葉盤零件

為例，當(dāng)盤上的某一葉片受損，則整個(gè)渦輪葉盤將報(bào)廢，直接經(jīng)濟(jì)損

失價(jià)值在百萬之上。但是基于3D打印逐層制造的特點(diǎn)，維修人員只需

將受損的葉片看作是一種特殊的基材，在受損部位進(jìn)行激光立體成形,

就可以恢復(fù)零件形狀，且性能滿足使用要求，甚至是高于基材的使用

性能。由于3D打印過程中的可控性，其修復(fù)帶來的負(fù)面影響非常有限。

將3D打印技術(shù)應(yīng)用于高價(jià)值設(shè)備損傷零部件的再制造修復(fù)中，可

以大幅節(jié)約成本，降低高價(jià)值備用件的庫存量，節(jié)省開支，對于大幅

提升損傷設(shè)備零部件的快速精確保障和降低企業(yè)成本有著重要的意義。

(三)汽車工業(yè)是3D打印技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域之一

(1)市場規(guī)模和增速

根據(jù)WohlersAssociates,Inc統(tǒng)計(jì)顯示,2017年度，3D打印在汽

車工業(yè)的應(yīng)用規(guī)模占比為16%,市場規(guī)模達(dá)到H.74億美元。汽車行業(yè)

由于自身規(guī)模大、研發(fā)投入多、應(yīng)用3D打印技術(shù)時(shí)間長等因素，在3D

打印技術(shù)應(yīng)用中占據(jù)重要位置。汽車行業(yè)巨大的市場規(guī)模為3D打印技

術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的市場空間。保守估計(jì)，3D打印未來

即使只在每年過萬億美元的汽車研發(fā)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)中占有很小的份額，

比如1%,那其每年在汽車領(lǐng)域的市