全球视野下的增材制造行业分析，挖掘行业发展新动力

| 3DScienceValley · 2023/10/18

着眼全球市场，释放前瞻思维。TCT亚洲展全新打造以洞悉3D打印行业趋势、预测未来发展为着力点的AM国际观察Global Perspectives于今年9月13日举行。会议邀请了来自Wohlers Associates, powered by ASTM International的副顾问 Joseph Kowen先生，以及3D科学谷创始人王晓燕女士，就最新市场行情及市场机遇展开演讲，为初创企业、潜在新用户提供灵感。

以下内容根据会议现场速录，由TCT编辑整理

当今增材制造市场的状况、规模和概况如何？
增材制造的哪些独特特征为增材制造的成功和发展提供了广阔的前景？
扩大增材制造市场并引领其进入下一阶段的发展需要克服什么？

Joseph Kowen先生：3D打印的历史要比人们想象的更长，1984年诞生了立体光刻技术，1989年研发了熔融沉积成形技术。它的名称也从最开始的快速原型变成3D打印，到近些年我们熟知的增材制造，从名字的变迁便可窥见这项技术的重点从“模具模型”转移到了“制造技术”上。

Wohlers Associates, powered by ASTM International的副顾问 Joseph Kowen先生

通过下图的专利数量统计图表，可以直观感受到增材技术是一直在不断地发展的，这项新技术的发展吸引了众多创新者和企业家的加入。

2012年-2015年，行业专利数量、创新数量出现了比较大幅的增长。（图注：蓝色代表专利的应用，红色代表专利授权）

在过去28年当中，Wohlers Associates一直都在观察和跟踪增材制造市场的发展。其中，2022年整个增材制造市场的规模大概是180亿美元，年增长率大概是18.3%。从过去十年间来看，年复合增长率大约为20%，增材制造市场的不断发展是有目共睹的。预计到2028年，整个增材制造市场规模将达到500亿美元。
单看这些数据确实很漂亮，但是放眼整个制造业市场（每年规模约为12万亿美元），增材制造180亿美元的市场规模却只是占了非常小的比例。

图注：黄色代表产品，蓝色代表服务

关于增材制造的优势，相信行业人已经再熟悉不过了。实现复杂几何图形的设计，一体化设计与生产，高效的小批量生产与产品迭代，供应链优势，个性化定制等等。

通过增材制造技术，GE公司把零配件的个数从845下降到11个

德国的一家轮船公司通过3D打印快速生产备件，体现供应链优势

当然，增材制造是不完美的。首先是零件的经济性问题，制造商可以造出完美、优秀的零配件，但没有办法进行低成本的大批量制造。

第二是零配件的性能问题，我们还不能保证产品在堆叠过程中不出现任何问题。

第三是行业缺乏相应的标准和规定，缺乏标准意味着行业对于在各个应用领域需要达到什么水准是不够有自信的，这也是行业成熟度的体现。最后是操作层面的问题，尤其是在我们处理粉末的时候，需要确保工人的职业健康安全，避免粉尘爆炸。

除了通用标准以外，还有各个行业的特殊标准与工艺

谈到操作层面的挑战（以金属粉末的制造商为例），我们必须对金属粉末进行管控，以确保操作人员的安全；并且关注有效清理工件残留粉末与粉末回收技术，这也是实现增材制造经济性的一项重要举措。同时，确保供应零件的一致性也是相当重要的。

Align是一家美国的牙齿矫正器制造公司，该公司的产量非常惊人，一天可以产出100多万件。多年来，他们一直利用增材制造的工艺与系统，并于2023年9月收购了聚合物3D打印机制造商Cubicure，这也侧面反映了很多公司并不完全是依赖外部的系统制造商。对此，我想说明的是现在很多公司开始考虑如何尽可能缩短增材制造从文件到最终产品的路径，尽可能多的让产品和工艺都通过自动化形式实现。

应用可以说是增材制造领域未来发展的核心和关键，新一代的工程师、技术员也在不断地挖掘新的应用。随着时间的推移，相信越来越多的行业将会开始了解增材制造的价值，并开始利用增材制造技术。

观众提问：我们是做激光器的厂家，我们想了解一下在增材制造对激光器的要求更多是什么？比如我们现在跟很多客户合作，他们对一致性的要求可能会更高，对精度要求会更高，或者说对它未来的功率衰减整体的稳定性会更高。我想了解一下这块，以您专业的眼光来看，对激光器的判断是怎样的？谢谢。

Joseph Kowen：如果我理解得没错的话，不管是激光，还是其他的与增材制造有关的领域，标准是最重要的，我们首先需要设立标准。

观众提问：我想咨询的问题是，增材制造在电子电路领域也是有所涉及的，对于这个领域的技术发展和未来的前景是什么样的看法？

Joseph Kowen：确实有些公司在电子领域应用增材制造技术，如果是快速打印一个比较小的产品，是可以实现的，但是如果要做到电网线路这样的规模，短期之内是比较难实现的。

增材制造需要在技术上发生一个飞跃，否则潜力将要耗尽。

有些看不见的东西非常值得我们思考，比如软件、大数据与人工智能

01 行业发展趋势

王晓燕女士：我们从VCD时代到DVD时代，从大哥大时代到如今的智能手机时代，新技术的发展都呈现出一种“跳跃”发展规律，而非线性发展。再看增材制造技术的发展趋势，也是如此。

我们将增材制造的发展阶段分为5个阶梯：

第一阶梯是功能化的增材制造过程；
第二阶梯是可预测的增材制造过程；
第三阶梯是自动化的增材制造过程；
第四阶梯是全自动化的增材制造，包括前处理与后处理；
最高阶梯是集成化的全自动化不同制造工艺的组合。

目前我们还处于第一阶梯发展阶段，当下进入到增材制造领域的厂家企业都面向广阔的机会，只要有能力解决通往金字塔尖的任何一个痛点，都有可能成为市场的领导者。

3D科学谷创始人王晓燕女士

2022年，全球增材制造的市场价值是95亿欧元，预计到2027年的复合增长率是17.7%。这其中包括了金属与塑料打印设备，以及材料和零件的制造服务。而工业金属增材制造市场再2022年增长了20%以上，缩小了与塑料3D打印的差距。展会现场众多的金属3D打印展商就能带给我们一个直观的感受。

增材制造设备的供应商在2022年的设备销售价值为25亿欧元，其中美国占全球市场份额的33%，中国占17%。预计到2027年，金属市场份额的增长速度会是聚合物的两倍以上，从而缩小和塑料3D打印市场份额的差距。

目前塑料的市场份额是金属的两倍，且由于塑料3D打印的应用市场和性质更加丰富，在应用端、打印服务等领域的收入要大得多。除了当前的医疗和消费领域，塑料3D打印下一个发展的热点是电器制造，并且国内已经有了非常好的解决方案。

塑料3D打印预计从2022年的65亿欧元，以每年12.9%的速度增长，其中聚合物粉末床熔融3D打印设备占设备销售收入的14%。到今年为止，聚合物的增材制造设备装机量18.5万台，到2027年预计装机量在36.5-46.4万台之间。

市场上基于颗粒的聚合物3D打印设备出现了更多的打印头，例如来自荷兰初创公司 CEAD 的设备，现在将尺寸推向长达40米。

金属3D打印的直接发展趋势是超过600mm加工尺寸的大型设备需求上升。其中的驱动因素是航空航天，企业购买金属3D打印单台设备的均价在100万欧元以上，采购的设备一方面为了满足大尺寸零件的加工，一方面为了满足小批量零件量产制造的要求。

到今年为止，金属设备的历史装机量是1.66万台，其中粉末床和定向能量沉积两个主流技术，装机量大概是1.4万台。到2027年，预计累计的金属装备装机量是3.7-3.9万台之间。

2022年，全球的金属3D打印设备的销售额达到了10亿欧元，航空应用占1.68亿，更多的金属打印设备商会把研发中心放在更大、更高生产力、鲁棒性更高的设备开发。

在塑料领域，粉末床熔融、光固化、熔融挤出这几项技术在工业领域已经获得了不断扩张的应用，下一步的应用领域就是对这些技术自动化水平的集成。

而金属粉末床熔融3D打印是目前市场上最成熟的一个3D打印技术，全球范围内有超过80家金属粉末床熔融3D打印设备商，占据80%的市场份额，中国在航空航天、国防领域的订单爆增，随之带来的是对金属粉末需求的爆增。

到2030年，预计金属增材制造原材料的消耗量年增长在20-40%。我们看到展馆里的大展台基本上都是设备商，可能再过两三年，TCT亚洲展上就会有一些大展位面积的材料厂商了。

特别值得一提的是，其中钛合金、镍基合金、钴铬合金40-60%的应用场景将通过3D打印实现，而不锈钢通过3D打印来实现，大概也会增长到10-15%。

02 智能化时代—3D打印进入成熟发展期软件赋能

有些看不见的东西非常值得我们思考。目前来看，平台性的软件驱动增材制造其他类软件的发展是一个很清晰的发展趋势。

要实现可预测、质量的可重复的增材制造发展阶段，就需要过程控制软件、仿真软件、设计软件，整体配合驱动整个增材制造从一个傻瓜型变成更智能化发展的态势。

另外，增材制造的数字化特征已经非常充分了，如果结合大数据和大模型训练，那将进一步推动增材制造产业化发展。

我非常建议大家多关注做检测类型方案的提供商，如果在检测方面获得突破，便可积累一批不错的数据，而这也将成为未来所有的制造过程中最大的金矿，当然它一定是动态的。

03 战略思考出发点

结合国内增材制造发展的特点，有三个战略思考出发点分享给大家。首先是品牌战略，这包括了企业文化与价值观，以及技术护成河与品牌护城河；第二个是价值链战略，选择有核心竞争力并创造附加值的环节；最后是投资战略，通过国内与海外投资与并购，加强抗风险的能力，还可以思考怎样打造企业级的产业投资孵化器，去更多的赋能他人。