據(jù)悉，蘋果正在積極采用3D打印技術(shù)，預(yù)計(jì)今年下半年發(fā)布的Apple Watch Ultra智能手表部分鈦金屬機(jī)械部件，將采用3D打印制造。

今年7月，榮耀MagicV2鉸鏈的軸蓋部分首次采用鈦合金3D打印工藝，寬度相較于鋁合金材質(zhì)降低27%，強(qiáng)度卻提升150%，實(shí)現(xiàn)輕薄與可靠的平衡，該機(jī)型是全球首款采用鈦合金鉸鏈的折疊旗艦機(jī)。如果蘋果此次出貨順利，3D打印將成為消費(fèi)電子領(lǐng)域的標(biāo)配。

從長遠(yuǎn)看，3D打印技術(shù)尚處于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的初期，未來市場空間巨大。消費(fèi)電子行業(yè)龍頭引入3D打印技術(shù)，將3D打印概念推升到了一個(gè)新高度，具有里程碑式的紀(jì)念意義，那么3D打印技術(shù)究竟有何優(yōu)勢，未來發(fā)展前景如何？

3D打印發(fā)展起源

增材制造（Additive Manufacturing；AM），俗稱3D打印，是指以三維模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用打印頭、噴嘴或其他打印技術(shù)，通過材料堆積的方式制造零件或?qū)嵨锏墓に嚒?D 打印通過對材料自下而上逐層疊加的方式，將三維實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)二維平面，大幅降低了制造的復(fù)雜度。

與傳統(tǒng)工藝需要大量時(shí)間制造模具不同，3D打印無需模具，只需設(shè)置好程序即可進(jìn)行制造，大幅縮短生產(chǎn)時(shí)間。以生產(chǎn)GoPro相機(jī)復(fù)合弓支架StaBowMount為例，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)1000個(gè)零件需要12周制造模具，3天生產(chǎn)，合計(jì)87天，而3D打印總共僅需12天。

3D打印技術(shù)示意圖

3D打印概念早在數(shù)十年前就已提出，但產(chǎn)業(yè)化道路道阻且長，過去主要應(yīng)用場景為小批量、復(fù)雜化、輕量化、定制化、功能一體化零部件制造，主要集中在航空航天、醫(yī)療、汽車等中高端領(lǐng)域。

相較于傳統(tǒng)減材制造，3D打印優(yōu)勢在于原料利用率高，制造周期短，復(fù)雜零件一次成型，因而在多品種、小批量生產(chǎn)中具有顯著優(yōu)勢。

隨著技術(shù)逐步成熟，3D打印逐步進(jìn)入消費(fèi)電子領(lǐng)域，如大批量生產(chǎn)小型家用電器中的零件，近期已參與到手機(jī)、智能手表等更大的消費(fèi)電子市場，未來有望實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

全球3D打印行業(yè)產(chǎn)值從2003年37億元增長至2022年1300億元，復(fù)合年均增長率達(dá)19.58%。預(yù)計(jì)2025年將達(dá)2086億元，2030年將達(dá)6000億元。

我國3D打印技術(shù)雖然起步較晚，但同樣快速擴(kuò)張。2011年國內(nèi)3D打印市場規(guī)模僅為10億元，近幾年由2017年96億元迅速增長至2020年208億，復(fù)合年均增長率達(dá)29.40%，明顯高于全球增速。預(yù)計(jì)2025年我國3D打印市場規(guī)模將超過630億元，2021年-2025年復(fù)合年均增長率超20%。

3D打印制造上游主要是生產(chǎn)所需原材料和3D打印制造設(shè)備的核心硬件和輔助設(shè)備，其中原材料是上游領(lǐng)域的核心，主要為金屬和非金屬材料；中游是3D打印制造設(shè)備和3D打印制造服務(wù)，設(shè)備為全產(chǎn)業(yè)鏈的核心。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，金屬材料占比從2015年11%逐步提升至2021年18%，并持續(xù)保持高增長態(tài)勢，2021年全球3D打印金屬粉末銷售額超4.7億美元，5年復(fù)合年均增長率達(dá)30%。

全球增材制造市場正從非金屬打印轉(zhuǎn)向金屬打印，3D打印制造行業(yè)應(yīng)以萬億美元規(guī)模的金屬零件制造市場為目標(biāo)。

下游的廣泛需求推動(dòng)3D打印市場的快速擴(kuò)張。我國主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在航空航天，占比約58%，其次為模具制造，占比約18%。

3D 打印技術(shù)生產(chǎn)航天武器裝備與傳統(tǒng)制造方法相比，不僅能夠降低成本，還能極大縮短航天武器裝備零部件的設(shè)計(jì)和更新時(shí)間、改善航天武器裝備的熱力學(xué)性能并嘗試之前無法使用的設(shè)計(jì)。

目前，國內(nèi)部分軍機(jī)零件已開始使用金屬 3D 打印件。例如，F(xiàn)C-31 戰(zhàn)機(jī)中 100 多個(gè)零件靠 3D 打印制造，其中鈦合金和復(fù)合材料的用量較大。國際大型飛機(jī)制造商空客、波音、GE 等已采用金屬 3D 打印制造的零部件；國內(nèi) C919 大飛機(jī)的機(jī)翼中央翼緣條由鉑力特提供，在前機(jī)身和中后機(jī)身的登機(jī)門、服務(wù)門以及前后貨艙門上還使用了 23 個(gè)金屬 3D 打印部件。

未來 20 年民航市場客機(jī)擴(kuò)容產(chǎn)生金屬 3D 打印需求，形成行業(yè)發(fā)展的長期動(dòng)力。

此外，人形機(jī)器人中也用到了3D打印技術(shù)。

波士頓動(dòng)力的Atlas人形機(jī)器人經(jīng)過14年的發(fā)展，集成了世界上最先進(jìn)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高度多樣化和靈活的運(yùn)動(dòng)，其中3D打印為Atlas的零件賦予了跳躍和翻騰所需的最佳強(qiáng)度/重量比。如采用3D打印來制造液壓動(dòng)力單元，可以制造緊湊、輕量型閥塊，極大減輕重量并提高空間利用率。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，Atlas腿部采用了仿生設(shè)計(jì)，具有高強(qiáng)度/重量比的晶格以及類似人類骨骼的多孔結(jié)構(gòu)，既保證強(qiáng)度又減輕質(zhì)量，這種結(jié)構(gòu)也只有3D打印能夠制造。

近年來，行業(yè)龍頭公司通過自主研發(fā)、持續(xù)并購等方式，加速布局全產(chǎn)業(yè)鏈，從單一設(shè)備制造商向系統(tǒng)解決方案提供商轉(zhuǎn)變，如Stratasys 、3DSystems；或選擇從3D打印用戶企業(yè)向裝備及服務(wù)供應(yīng)商轉(zhuǎn)變，如GE、鉑力特。

3D行業(yè)投資前景預(yù)測

制造業(yè)中任何一項(xiàng)重大核心技術(shù)的發(fā)展都需要經(jīng)歷長期艱苦的發(fā)展過程，3D打印概念提出至今數(shù)十年，距離產(chǎn)業(yè)化破局仍有很長一段路，榮耀、蘋果等消費(fèi)電子龍頭的應(yīng)用或?qū)⒓涌爝@一進(jìn)程。

3D打印研發(fā)周期短、材料利用率高、產(chǎn)品質(zhì)量輕等特點(diǎn)對于傳統(tǒng)制造業(yè)是有利補(bǔ)充，行業(yè)歷經(jīng)多年發(fā)展正從起步期邁入成長期。

政策風(fēng)向助推，3D打印行業(yè)邁向輝煌新紀(jì)元：我國近年來高度重視3D打印市場的發(fā)展，并通過一系列政策扶持措施為其提供強(qiáng)力支持。

2021年6月，《2021年度實(shí)施企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“領(lǐng)跑者”重點(diǎn)領(lǐng)域》將增材制造行業(yè)列為重點(diǎn)領(lǐng)域之一。此外，《增材制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃》提出到2022年建立完善的新型標(biāo)準(zhǔn)體系。這些政策的指導(dǎo)和支持，預(yù)計(jì)將推動(dòng)我國3D打印產(chǎn)業(yè)年均增速超過25%。

產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同蓬勃，3D打印行業(yè)多元發(fā)展蓄勢待發(fā)：隨著技術(shù)和市場的不斷演進(jìn)，3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上的專業(yè)分工日益深入。

材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商和打印服務(wù)提供商等不同專業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)相繼嶄露頭角。同時(shí)，第三方檢測驗(yàn)證、金融、電子商務(wù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等服務(wù)平臺(tái)也逐漸涌現(xiàn)，為3D打印行業(yè)提供全方位的支持。此外，汽車、電子、航天、醫(yī)療、制鞋等行業(yè)也積極探索3D打印技術(shù)的應(yīng)用，為行業(yè)的多元發(fā)展注入了新的動(dòng)力。

材料創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，3D打印應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大：隨著材料種類的不斷豐富，3D打印的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。

金屬材料、高分子材料和陶瓷材料等多種材料的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了工業(yè)級3D打印機(jī)的銷售增長，使3D打印行業(yè)逐步從消費(fèi)級市場向高端制造市場拓展。在消費(fèi)生活領(lǐng)域，3D打印技術(shù)正逐漸滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求，并不斷提升產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。金屬材料的快速增長更是推動(dòng)了3D打印行業(yè)的發(fā)展，為行業(yè)帶來了更廣闊的應(yīng)用前景。

3D打印行業(yè)正處于發(fā)展的螺旋式循環(huán)階段，不斷迭代創(chuàng)新。在政策扶持、技術(shù)革新和市場需求的共同驅(qū)動(dòng)下，3D打印行業(yè)將逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化模式的成熟，并在航空航天、國防軍工等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大的突破。

同時(shí)，通過降低成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，3D打印行業(yè)也將持續(xù)拓展消費(fèi)生活領(lǐng)域的市場空間，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。這是3D打印行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是3D打印行業(yè)投資前景判斷的重要依據(jù)。