金属增材制造行业基本情况、发展态势及未来变动趋势
思瀚产业研究院 煜鼎增材    2026-07-06

增材制造又称“3D 打印”，是基于三维模型数据，采用与传统减材制造技术（对原材料去除、切削、组装的加工模式）完全相反的逐层叠加材料的方式，直接制造与相应数字模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法，是制造业有代表性、颠覆性的技术，其集合了信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术，将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，是先进制造业的重要组成部分。

增材制造的基本原理为：以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成形系统，将三维实体变为若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成形，制造出实体产品。增材制造将复杂的零部件结构离散为简单的二维平面加工，解决了复杂结构零部件难以加工的难题。当前，全球增材市场处于快速发展阶段。根据《Wohlers Report》（2025）统计，2024 年全球增材制造市场规模达 219 亿美元（约 1588 亿元人民币），同比增长 9.1%。

按原材料种类划分，增材制造可分为金属、非金属和生物增材制造等领域，当前全球金属增材市场正处于蓬勃发展阶段。根据行业研究机构 VoxelMatters《金属增材制造市场 2025》研究报告，全球金属增材制造市场预计将大幅扩张，从 2024 年的 47 亿美元增长到 2034 年的近 600 亿美元。同时，根据行业研究机构SmarTech Analysis 统计，中国和亚太地区的金属增材市场规模于 2025 年达到 17亿美元，预计于 2028 年达到 29 亿美元。

2、行业产业链

金属增材制造产业链的上游为金属原材料、设备核心软硬件供应商，中游主要为金属增材产品制造及服务商、增材制造设备厂商，下游为增材制造应用领域，目前主要为航空航天、能源工业、工业制造、科学研究、消费电子等领域。增材制造产业链分布如下：

（1）行业上游

金属增材制造产业链上游主要包括原材料、设备硬件和软件等。原材料是金属增材制造的关键物质基础，目前金属增材制造中常用原材料种类包括钛合金、铝合金、钴铬合金、不锈钢等，该等材料主要以粉末、板材、棒材、丝等形态提供。目前国内已具备较为完善的原材料供应体系，相关原材料供应较为充足，市场竞争充分。

金属增材制造设备所使用的核心硬件包括激光器和振镜系统等，相关市场主要由国外厂商主导，存在依赖进口的情况。但随着国内厂商多年来对激光器和振镜的持续研发，国产产品的性能已大幅提升，部分型号规格已实现进口替代。金属增材制造设备所用的软件主要包括工艺软件、设备控制软件等。

（2）行业中游

金属增材制造产业链中游主要包括金属增材产品制造及服务商、金属增材制造设备厂商。在整体产业链中，中游参与者真正掌握生产能力或设备制造能力，且具有较高的技术壁垒，影响着上游的原材料选择和供应，以及下游的应用拓展和市场需求。根据西门子与深圳国家高技术产业创新中心联合发布的《增材制造产业白皮书》，我国 2023 年增材制造产业中，设备及服务的营收占比达 76%，增材制造全产业链技术壁垒和商业竞争集中在中游，产品制造及服务商和设备厂商对于行业的技术创新和增材制造应用推广，是推动整个产业链发展和创新的基础。

在技术和产品层面，二者将市场需求转化为新技术和新产品，通过不断迭代更新，满足市场的多样化需求，并为上游和下游产业链创造市场空间。在产业链中游，增材制造厂商和设备厂商以协同的形式维持着产业链运转。增材设备厂商提供的增材制造设备是生产增材产品的必要基础，通过软硬件研发不断提升设备生产制造能力；而增材产品制造厂商或服务提供商则是向下游不同领域交付不同技术路径、不同形态增材产品的主导者，通过研制新工艺和新技术掌握覆盖增材制造全流程的关键工艺。

目前，工业级应用较多的金属增材制造技术主要为定向能量沉积和粉末床熔融两种。据 IDTechEx 发布的《金属增材制造 2025-2035：技术、参与者和市场展望》研究报告，目前，全球金属增材市场中，粉末床熔融技术路径占据最大市场份额，定向能量沉积技术次之。在技术原理及应用领域方面，二者并无高下之分，能够为不同的工业应用领域生产不同结构、不同功能的金属增材零件。

（3）行业下游

金属增材制造产业链下游为产品与服务的使用者，以企业级用户为主，Wohlers Report 2025 显示，2024 年全球增材制造行业的下游应用领域主要为航空航天、医疗健康、汽车领域、能源领域等。其中，航空航天、医疗健康、汽车领域、能源领域为主要应用领域，收入占比分别为 17.7%、11.1%、10.3%和8.4%。报告期内，以下分析应用领域航空航天及能源工业。

①航空航天

航空航天领域是当前金属增材制造产业化最成功的领域之一，也是我国金属增材制造服务国家重大装备的主战场。随着航空航天领域的使用要求和设计水平不断进步，新型装备对高性能、长寿命、低成本、可靠性的要求随之提升，零件结构逐渐趋于复杂化和整体化。金属增材制造具备加工周期短、设计自由度高、材料利用率高等优势，与航空航天零件的低成本、短周期要求和小批量、多批次的需求高度契合，因而在航空航天领域得到了大力推广。国防军工则是航空航天领域中金属增材制造产品的核心应用场景之一。

在航空领域，定向能量沉积技术目前主要用于制造战斗机整体框梁及支架等承力结构件。在我国，多款主力战机和主力运输机均成功使用了金属增材承力结构件，而国外如美国的主力战斗机 F-18、F-22 也都曾有金属增材结构件的装机应用。粉末床熔融技术则主要用于飞机发动机燃油喷嘴、飞机发动机低压涡轮、涡轮进气口、火箭零件等中小尺寸、结构更加复杂且对成形不加工精度要求高的零部件的制造。

在全球冲突风险较高、安全需求提升、地缘政治局势日趋紧张的大背景下，全球主要国家国防预算仍在不断上升，国防科技领域对增材制造的应用需求持续增长。我国经济实力持续增强，在国防支出上的预算不断增加，但航空装备领域等实力与美国仍存在一定差距，国防现代化建设需求仍将持续。自 2017 年突破万亿以后，近年来我国国防预算随着经济增长稳步提升，根据 2026 年中央和地方财政预算草案报告，2026 年我国国防支出为 1.91 万亿，同比增长 7%，增加的国防费的主要用途之一便是加快国防科技装备现代化建设。国防预算的增长将产生对金属增材制造更大的市场需求，未来将持续赋能增材制造行业的发展。

A、战斗机

随着我国国防现代化建设的深入，海空力量逐步增强，对先进战斗机、舰载机的需求持续增加。海军舰载机方面。自 2012 年辽宁舰交付海军列装后，我国国产航母建设工程拉开大幕，随着 2025 年底福建舰正式入列并迅速开展实战化演训，中国海军已全面进入“三航母时代”。在福建舰战斗力加速形成的同时，我国始终根据国家安全和装备技术发展需要推进航母建设，与此对应的是我国海军舰载机需求的持续释放。

以美国尼米兹级航母舰载机配置为例，其全舰核心战斗机数量约为 45 架，典型舰载机配置方式为负责隐身突防、制空权争夺、高价值目标隐身打击的 F35 与复杂重载、聚焦多任务打击、无人机拦截等的 F-18 配置比例为1:1。同时，除上舰机以外，一般还会配置一定数量的岸上训练机、备份机和战略储备机。空军先进战斗机方面。根据《World Air Forces 2025》数据，我国现役军用飞机数量位列世界第三位，但规模仅为美国的 1/4。结构方面，我国军用飞机中的新机型数量亦存在提升空间，以战斗机为例，美国已列装的四代机（F-15、F-16、F-18 等）占比 60%，五代机（F-22、F-35）占比 21%，而我国三代机占比仍较高，四代机、五代机列装数量相对较少。

B、运输机

长期以来我国始终面临空中投送力量不足的问题，运输机主要以运 7、运 8、运 9 及进口的俄制伊尔系列运输机为主，战略投送力量明显不足。自 2016 年我国自主研发的运 20 首次列装部队以来，我国空中战略运输力量有明显改善，但与美俄相比，我国空中战略投送力量仍然不足。

运20作为我国重要平台机型，空警3000、运油20等均在此基础上衍生而来，因此，未来运20仍有较大的增长空间。除此以外，我国目前尚未列装类似美国C5的400吨级运输机，该等运输机对超大型一体化结构有着更高的要求，为增材制造提供了更大的应用空间。

C、无人机

近年来，无人作战力量在现代战争中的重要性及普及程度逐步提高，各国从深海到地面至天空都逐步开展无人作战力量的建设。根据蒂尔集团研究预测，2026 年全球军用无人机研发与采购规模预计达到 131 亿美元，至 2035 年，预计将增长至 297 亿美元，复合增长率 9.6%，全球无人机研发与采购规模预计将呈现出高速增长态势。

无人机方面，近年来我国无人机型号、种类蓬勃发展，从无人伴飞作战到空天航母，从无人运输到无人侦察，已经发展为谱系完整、技术自主、实战与出口并重的全球领先力量。无人机受机体大小限制，与载人机相比，其轻量化、结构一体化要求更高，因此，增材制造在无人机领域亦有较大应用空间。

D、航天领域

除前述战斗机、运输机及无人机等航空领域外，增材制造在商业航天等领域亦具有广阔的应用空间。根据美国航天基金会各年度发布的《Space Report》，2024 年全球商业航天市场规模达 4,800 亿美元， 2015 年至 2024 年全球商业航天市场规模呈快速增长趋势，年均复合增长率 7.7%。

而在商业航天领域，能有效降低发射成本的可重复使用火箭技术，成为各竞争方研发的焦点之一。同时，在保证结构强度、运载安全的同时，减轻箭体重量，增加有效载荷，亦是航天产品的持续追求。增材制造可以实现复杂结构一体化制造，大量减少紧固件数量实现减重的目的，同时亦可大幅减少焊缝数量或装配缺陷，是实现可重复使用火箭的重要生产制造技术之一。增材制造技术在航天领域的优势及可靠性，已经在国际领先商业航天企业中得到了实际验证，未来必将获得更大范围的推广和应用。

以美国 SpaceX 为例，其猎鹰 9 号重型运载火箭发动机及星舰发动机关键核心部件、结构件均大量使用增材制造技术。自 2014 年起，其猎鹰 9 号首次搭载了增材制造的主氧化阀体升空，后随着相关技术的进步，猎鹰 9 号增材制造的应用范围已扩展至涡轮泵组件、喷射器、管路接头、燃烧室 / 喷管部分等结构件；同时，其星舰发动机增材制造应用范围更广，从星舰 1 中 40%重量采用增材制造，到星舰 2/3 中 70%以上的核心部件均采用增材制造，如推力室（燃烧室 + 喷管）、涡轮泵总成、集成式管路、阀门 、 传感器、喷射器面板等。

根据测算，SpaceX 猎鹰 9 号及星舰所用发动机中增材制造成本占比分别为 15%-25%及 55%-70%。同时根据 NASA 报告，采用增材制造火箭发动机燃烧室成本较传统工艺将实现成本降低 60%左右，是降低商业航天发射成本的重要途径之一。

②核能装备

随着我国工业化、新能源汽车大面积推广及人工智能对电力的巨大需求，我国用电需求急速上升，2025 年我国全社会用电量已达 10.37 万亿千瓦时，已成为全球首个年用电量突破 10 万亿的电力大国。根据国家能源局公布数据，截至 2025 年底，我国各类型发电装机容量为 38.91 亿千瓦，其中核电全国发电装机容量为 6,248 万千瓦，占比仅为 1.61%，核电装机容量远低于太阳能、风能等其他清洁能源。

核电发展已被纳入我国中长期战略，从“十四五”的“积极安全有序发展核电”的方针，到“十五五”（2026-2030 年）的进一步提出加快建设新型能源体系，并将可控核聚变列为前瞻布局的未来产业。随着金属增材制造在越来越多的行业展开应用，其高性能、高精密度、高生产效率、低重量等优势得到了充分体现和验证，亦逐步打开核能装备领域市场。在核反应堆中，如燃料组件和堆芯部件等形状复杂的部件多种多样。

如采用传统方法制造，要么难以制造，要么成本高昂，传统核反应堆堆芯部件的材料由燃料颗粒、熔覆材料和控制棒构成，在选择这些材料时，还需要充分考虑其耐高温性、维持结构稳定的能力以及对核反应进行安全有效控制的能力。而增材制造能够依据设计模型直接制造出复杂几何形状，减少组装、焊接等工序，有助于提高生产效率，优化部件性能。

2021 年中国核动力研究设计院展示了一款可应用于核能领域热交换系统的 3D 打印模块化高效换热器，可显著提高热交换效率。除了向核反应堆提供关键零部件外，金属增材制造在维修与备件生产、核辐射屏蔽材料制造方面也具备应用可行性。目前，全球社会正在加速向清洁能源转型，核能等低排放能源将成为未来全球新增电力需求的重要解决方案。根据国际原子能机构动力堆信息系统发布的数据显示，截至 2024 年 1 月 31 日，全球运行中的核电反应堆为 413 座，核能发电占总发电量的比重约为 10%，占全球清洁能源发电量的 1/3 左右。

同时，国际原子能机构预计全球核电装机容量到 2050 年将达到 561GW（低值预测）至 992GW（高值预测），比 2024 年分别增加 48.8%和 163.1%。根据中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告（2025）》，我国在建核电机组数量、装机容量、额定装机容量等指标均位居全球前列。

2025 年 9 月，国家能源局、工信部、国务院国资委、市场监管总局联合发布《国家能源局等部门关于推进能源装备高质量发展的指导意见》，明确提出在核能装备部分“开展自动焊接、增材制造、智能制造等先进制造技术攻关”，进一步鼓励增材制造服务于空间广阔的核电市场。

目前，我国核电处于存量运维主导、增量建设拉动、国产化加速的格局，最新技术焦点集中在第四代核能系统和小型模块化反应堆方面。

A、存量运维

根据我国核安全局公布数据，截至 2024 年底，我国大陆在运行核电机组为58 台，机组数量仅次于美国的 94 台，位居世界第二位。核电机组运营时间长，一般有效运行寿命在 30 年以上，且其燃料组件、泵阀等均需要按期更换，更换周期与换料周期、大修周期及设备寿命强绑定。同时，由于核级安全要求极高，产品生产、验证时间较长，因此核级相关产品订货周期通常在 6 个月以上，关键设备订货周期甚至长达三年。且我国核电领域相关设备虽然国产化率显著提升，但部分高端核级件仍有赖进口，进口替代需求迫切。

以核电常见的泵阀为例，核级阀芯、阀座更换周期一般为 3-5 年，非核级整阀更换周期一般为 8-10 年。由此带来我国相关泵阀年均市场规模约为 50 亿元左右，同时叠加新增机组及存量机组延寿，预计相关市场年增速将达 8-10%。增材制造已成为核电备品备件的刚需技术，核心解决老旧备件停产、复杂结构难加工、长周期高成本三大痛点，尤其在老旧机组备件保障与复杂结构制造上优势显著。

B、新建核电

目前核能技术正在从热中子反应堆（慢堆）向快中子反应堆（快堆）过渡，同时核能装备亦正经历从第三代向第四代核能系统过渡的阶段，目前全球新开工建设的核电站，绝大多数仍采用第三代技术，如我国的华龙一号压水堆、美国的 ESBWR 沸水堆等。而第四代反应堆利用快中子，可实现核燃料增殖，将核燃料利用率从不足 1%提升至 60%以上，且安全性显著提高，成为全球各国主要研发方向。目前主流的第四代核电堆型包括气冷快堆、铅冷快堆、钠冷快堆、熔盐堆、超临界水堆和高温气冷堆等类型，而其中发展较快、技术较为成熟的为钠冷快堆、熔盐堆，如我国霞浦钠冷快堆示范堆和甘肃武威钍基熔盐实验堆。

在核电站建设过程中，设备购置费一般占总体造价的 35%左右，其中核岛设备占比最高，约为设备购置费的 60%左右，核岛设备包括反应堆压力容器、一回路主管道、核级泵阀等，以华龙一号为例，其量产后总造价约为 170 亿元左右，而单台机组核岛设备价值超过 35 亿元。

C、小型模块化反应堆或微型反应堆

同时，近年来核能领域持续创新，特别是小型模块化反应堆的发展，正解决传统核电投资大、建设周期长等痛点。小型模块化反应堆因其更高的安全性、模块化建造带来的更低成本以及部署灵活性（例如可直接为大型数据中心或工业园区供能），受到包括亚马逊、微软等科技巨头的青睐。国际知名能源咨询公司伍德麦肯兹预计，到 2050 年，全球核电装机有望增长两倍以上，其中小型模块化反应堆装机规模有望占到全球核电总装机的 30%。

2025年10月，全球首个陆上商用模块式小型堆——中核集团海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程“玲龙一号”一回路冷态功能试验圆满成功。小型模块化反应堆、微型反应堆等，是未来核能装备发展的主要方向之一，亦是未来增材制造应用的主力市场。

3、行业未来发展趋势

（1）金属增材制造行业市场规模持续高速增长

据 Voxel Matters 统计及预测，全球金属增材制造市场将大幅扩张，从 2024年的 47 亿美元增长到 2034 年的近 600 亿美元。2024 年，金属增材制造也表现出稳步增长态势，为市场贡献了 15 亿美元，增长 16.7%。金属增材产品凭借其高精度、强定制化能力及材料利用率优势，已成为航空航天与国防、能源工业、汽车等高端制造领域轻量化、复杂结构件生产的关键支撑。

（2）在民用领域加速渗透

随着增材设备和打印材料技术成熟及成本降低，金属增材制造向价格敏感的医疗、鞋模以及消费电子等民用领域快速渗透，市场空间逐步释放。近年来在消费电子领域中， 3D 打印钛合金成本已低于传统数控机床制造，解决了无法大规模量产的瓶颈问题，市场有望取得快速突破。

（3）与传统加工制造和数字化平台深度融合

金属增材制造技术未来可在不同工序采用复合加工等方式与传统加工技术相融合，充分发挥不同加工方式的优势，达到理想加工效果。随着增材制造大规模产业化推广，原有在重点应用领域成本高昂的研制方式已不能满足产业发展要求，而结合数字孪生的一体化设计，如性能与工艺仿真数字孪生技术，可有效加速产品和工艺的开发、优化和认证流程，并减少因试错导致的时间和成本消耗，实现降本增效的目的。

4、行业技术水平及特点

金属增材制造属于知识密集型行业，技术经过数十年发展，不断在应用中得到改进和完善，至今已形成了定向能量沉积、粉末床熔融、材料挤出、材料喷射、立体光固化等多种技术路径。但目前工业级金属增材制造的主流技术路径为定向能量沉积和粉末床熔融两种，前者是大尺寸、高效率、高性能与增材修复的核心路线，而后者是高精度精密制造的主流技术，二者技术成熟度高、应用场景亦具有互补性。

（1）定向能量沉积技术水平及特点

定向能量沉积技术（Directed Energy Deposition，DED），主要工艺技术是激光近净成形（LENS），是设置高能热源，将金属粉末或丝材送入熔区，热源熔化金属后，经过冷却凝固，逐层堆积，形成零件。该技术路径下热源一般采用激光、电子束或电弧等形式，而原材料一般是金属粉末或金属丝。与粉末床熔融技术相比，定向能量沉积技术优势在于其成形尺寸无舱体限制，可以成形米级以上至数米级的构件，且成形效率极高，可达 0.1-10kg/h，成形效率为前者的 10-100 倍。

同时，该技术可进行多材料或梯度材料运用，即在成形过程中随意替换或配比不同种类的金属材料，实现功能梯度材料与异种金属复合制造。同时，该技术可应用于高价值零件的修复再制造，经济效益显著。但定向能量沉积技术亦存在一定的缺陷，主要体现在产品成形后表面质量较低，后续机加工作业量较大。

同时，由于该技术主要适用于大尺寸、超大尺寸产品的生产，因此随着产品尺寸的增大，制造工艺难度急剧提升，产品在生产过程中热影响区大、残余应力高，产品易变形甚至开裂，所以该技术路径对工艺控制要求极高，这也导致了目前主要依托该技术开展业务的企业数量较少。目前，提高成形精度及表面质量是后续该技术的主要提升方向。

（2）粉末床熔融技术水平及特点

粉末床熔融（Powder Bed Fusion，PBF），主要工艺技术包括选区激光熔化（SLM）及选区激光烧结（SLS）等，是将金属粉末均匀铺设在成型平台，激光或电子束根据设计路径熔化粉末，形成当前层，而后重复铺粉和熔化过程，直至零件完成。在该技术路径下，热源一般采用激光形式，而原材料仅为金属粉末。与定向能量沉积技术相比，粉末床熔融的优势在于其成形精度高、表面质量好，且可成形内部结构极其复杂的产品。

同时，粉末床熔融设备自动化程度较高，产品生产过程中工艺较为稳定、重复性好，适合小批量精密生产。但粉末床熔融技术亦存在一定的缺陷，主要体现在成形效率低、产品尺寸小。粉末床熔融产品尺寸受设备成形舱大小限制，目前市面主流的设备成形舱大小一般小于 800mm3，且成形效率一般为 300-1000mm3/s。除此以外，随着产品尺寸的增大或复杂化，支撑结构的设计及去除、以及成形后续清粉作业量亦增大。

同时，该技术设备投资较大，生产场地要求相对较高，虽然随着国内铂力特、华曙高科、易加增材等设备厂商的崛起，粉末床熔融设备价格有所降低，但如激光器、振镜等核心零部件仍主要依赖进口，因此整机价格仍然较高，是定向能量沉积设备的数倍。提高生产效率是后续该技术的主要提升方向，目前各大设备厂商主要通过增加激光器及振镜数量，或提高粉末层厚度等方式提升设备成形效率。

如前所述，定向能量沉积与粉末床熔融两种技术路径各有优劣，技术特征本身决定了二者在一般情形下不存在替代关系，而为互补关系。因此，综合应用两者的复合增材制造技术也将成为未来主流发展路径之一。如通过粉末床熔融进行精密部件的加工，通过定向能量沉积进行大尺寸外围或精密部件连接加工，实现“精密”与“高效”的一体化。