在增材制造技术应用市场中，航空航天、生物医疗、汽车制造等领域占据了前几位。航空航天领域，增材制造由于其独特的应用优势，可满足高精度、复杂形状、小批量的生产要求，正在成为此领域中广泛使用的技术。生物医疗是另一个重要领域，目前已成功应用的产品包括颅骨植入物、牙冠、牙套、助听器等。

汽车制造领域，增材制造技术为车身轻量化、灵活性设计与生产提供了全新的方向。文化创意领域，除装饰品、工艺品外，还逐步应用到更多细分领域中，如比利时Materialise公司利用3D打印技术生产的时装，具有复杂的几何图案和独特材质。

1、增材制造

增材制造俗称3D打印，是融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。

增材制造技术使用能源有激光、电子束、紫外光等，采用的材料有树脂、塑料、金属、陶瓷、蜡等，因其采用的成型方法和使用的成型材料以及依靠的凝结热源不同，现在主要分为四类：分层实体制造（LOM）工艺技术；立体光刻（SLA）工艺技术；选择性激光烧结（SLS）工艺技术；熔融沉积成型（FDM）工艺技术。

2、增材制造技术的分类及特点

（1）无模具快速自由成型，制造周期短，小批量零件生产成本低。增材制造技术因为只需要有加工原料和加工设备就能够进行产品加工，不需要机械加工和工装模具，可以实现一次成型，节约了零件的不同工序加工和组装消耗的时间，进行单件小批量的生产时，增材制造的成本低。传统加工制造需要原料采购、准备，并且加工过程中还需要不同工序的轮换加工，加工完后还需要进行零件的组装等等，而这无形之间延长了产品的生产周期，同时也不经济。

（2）零件近净成型，机加余量小，材料利用率高。增材制造技术因为是一次成型，“自下而上”的“分层制造、逐层叠加”而成型的，材料的损耗大部分是用于对模型成型的支撑上，而绝大部分材料是应用于模型的成型上。因此，增材制造相比传统减材制造更加的节省原料，也更加的节约能源，因此更经济些，材料利用率也更高些。

（3）激光束能量密度高，可实现传统难加工材料。激光具有的相干性好、单色性好、方向性好和亮度高的特点，尤其是其高能量束能够在很短的时间将温度升高到数千度，在此温度下绝大部分的金属都能够被融化加工成型。因此，传统的难加工材料如38CrMnSiA、TC4等，都可被加工制造出来。

（4）加工的零件结构性强度更高、加工应力集中更小。增材制造技术采用的是一体化制造成型技术，相比由零件间组装成的整体部件具有更强的刚度和稳定性。另外，增材制造采用的分层制造、逐层叠加的成型技术，在每一片层凝结成型时，已经将成型应力释放，因此制造的零件没有应力集中或者应力集中现象很少。当然，增材制造技术还有很多其他方面的优势，比如可实现多种材料任意复合制造、加工效率高、不受零件复杂外形限制等。

3、增材制造技术的典型应用

「 1.航空领域」

空客、德国利勃海尔、开姆尼茨工业大学等机构研发的3D打印飞机扰流板液压歧管以Ti64钛合金为材料，使用SLM技术制造，与其他液压零件装配在一起，实现液压系统性能提升和飞机燃油效率优化。装载了首个增材制造液压件的A380飞机已试飞成功。空客公司还实现了其ULTEM 9085增材制造材料的标准化，并可将其用于A350 XWB飞机飞行零件的生产中。

美国Optomec Design公司将LSF技术应用于美国海军飞机发动机零件的磨损修复，实现了已失效零件的快速、低成本再生制造。

西安铂力特利用SLM技术，解决了随形内流道、复杂薄壁、镂空减重、复杂内腔、多部件集成等复杂结构问题，每年可为航空航天领域提供复杂精密结构件8000余件。

在北航、西安铂力特等院企的攻克下，通过金属增材制造技术成功研制出了钛合金主风挡整体窗框、起落架整体支撑框、中央翼缘条等关键部件，共装载了23个增材制造零部件，大大提高了C919的国产化率。

航天一院利用激光同步送粉增材制造技术成功实现了长征五号火箭钛合金芯级捆绑支座试验件的快速研制，也是激光同步送粉增材制造技术首次在大型主承力部段关键构件上应用。

「 2.汽车制造领域」

梅赛德斯奔驰使用增材制造技术实现节温器盖的生产，原材料为耐高温的铝，与用传统方法生产的零件有着相同的功能、可靠性、耐用性和成本效益。

德国联邦铁路公司已完成了对全球首辆增材制造物联网迷你巴士Olli的载人测试。Olli是由知名美国增材制造汽车公司Local Motors与信息巨头IBM联手开发，采用了增材制造的外壳，搭载了著名的IBM Watson云计算平台，具有强大的自主学习能力，可实现完全的自动驾驶。

安徽恒利公司利用SLS技术和石膏型真空增压铸造技术融合，实现一体化制造双金属复合发动机缸体，改变传统开模具和组砂型铸造的模式，已成功应用在奇瑞汽车、东风汽车、广汽、全柴等企业。

「 3.生物医疗领域」

苏黎世联邦理工大学的功能性材料实验室研究人员利用增材制造技术制造出一种硅树脂心脏，该人造心脏可持续约3000次心跳，大约30到45分钟。

美国莱斯大学和贝勒医学院的生物工程师和科学家已经开始将人类内皮细胞和间充质干细胞结合起来，增材制造功能性毛细血管。

国内迈普再生公司研发的生物增材制造装备，可满足对非均质多种材料三维结构的成形要求以实现复杂组织器官快速制造，并突破了现有装备的打印精度、速度和效率等性能瓶颈。

「 4.模具与铸件领域」

增材制造技术可用于模具制造中成形、铸模、机械加工、装配等环节，特别是用于制造几何形状复杂的构件、刀具和夹头。如Mapal公司与Concept Laser公司合作，利用激光熔融工艺制造镶片内冷却麻花钻头、液压膨胀夹头和外圆铰刀等。增材制造的模具生产周期更短、制造成本更低，也使得企业可制造大量的个性化工具来支持定制部件的制造。

「 5.其他领域」

西门子用增材制造设备生产的直径108mm叶轮零件已安装在克尔斯科核电站的水泵上，具有很高的安全和可靠性标准。

美国Hughes实验室利用硅、氮和氧组成的树脂配方，通过紫外光固化快速成形工艺，获得高强度、全致密的陶瓷材料，可承受1700摄氏度的高温，强度是同类材料的10倍。

中国核动力研究院与企业合作研发的重型金属增材制造技术，成功打印出我国首个小堆压力容器试件，标志着增材制造核电压力容器最艰难的材料基础研发和工艺研发的突破。

增材制造技术在消费级、工业级领域应用热度一直很高，伴随着增材制造技术的快速发展，将继续深化已有领域的应用，并扩展新领域的应用。

4、全球的增材制造厂商

按照产业链的价值，可以将增材制造市场划分为材料、软件、技术和服务四个维度。

从服务的维度，全球的增材制造厂商主要概括为三类：

一类是以美国3D Systems公司和Stratasys公司为代表的综合性增材制造技术厂商，他们从设备制造商起家，通过研发与并购不断向上下游拓展延伸业务，将材料、软件、服务等技能逐步收入囊中，逐步演变为可以提供综合增材制造解决方案的厂商；

第二类是提供增材制造工作流程解决方案与打印平台的厂商，例如Materialise、Shapeways等，这类厂商不生产增材制造设备，提供全面的支撑增材制造过程的设计、优化和管理软件系统，支持各种品牌的增材制造设备，其中成立于1990年的Materialise拥有业界最大的软件开发团队与全球顶级的增材制造工厂，其经过认证的生产和质量流程能满足要求最高的行业服务的标准，全球多家知名汽车公司、航空制造公司以及电子消费品公司都是Materialise的客户；

第三类是各行业巨头直接进军增材制造领域，扮演增材制造技术厂商的角色，例如，美国工业巨头通用电气旗下具备了增材制造全产业链的支持，从金属增材制造设备到三维建模软件和服务系统等，GE Additive都可以为客户提供相应服务和整体解决方案。

5、增材制造行业市场规模

近年来我国高度重视增材制造产业发展，增材制造市场应用程度不断深化。2017年至2020年，中国增材制造产业规模呈逐年增长趋势，2020年规模为208亿元，同比增长32.06%。另据中国增材制造产业联盟统计，2018年中国增材制造产业增速维持在25%以上，同时提供增材制造服务的企业数量已经超过500家。

相较于欧美，我国的增材制造技术差距还很大，商业化多依赖于国家相关政策和部门的扶持，包括国家专项扶持基金、航空航天及军工等企业对增材制造技术的支持。近几年，我国增材制造产业步伐明显加快，市场规模实现了快速增长。根据工信部装备工业一司发布的数据：2020年1－12月，全国规模以上增材制造装备制造企业营业收入105.2亿元，同比增长14.6%，实现利润总额9.7亿元，同比增长142.5%。这从侧面显示了我国的增材制造市场发展潜力巨大，未来发展可期。

当前，全球增材制造技术发展正处于快速商业化阶段，市场以欧美企业为主导，中国企业紧随其后。

根据3D科学谷的市场调研，当前中国增材制造市场的主流设备品牌包括联泰、EOS、华曙、铂力特、3DSystems、GE、Stratasys、惠普等。数据显示，联泰的市场占比最大达16.4%，其次为Stratasys和EOS，分别占比14.8%和13.1%。

目前，我国增材制造产业规模初步形成，涌现出一批具备一定竞争力的骨干企业，为增材制造技术的发展提供了有力的支撑。

文章来源：特铸杂志，电子发烧友，中商产业研究院