【中航證券軍工】深度 | 增材製造：由「可選」到「必選」，由「配角」到「主角」

（來源：中航軍工研究）

文 王綺文 梁晨 張超

摘要

隨着航空航天產業的發展，高新技術武器裝備向小型化、高強度、輕量化、高可靠、低成本、高性能方向發展，對結構件及其成形技術的要求越來越高，增材製造技術憑藉其加工周期短、材料利用率高、設計更自由等優勢，能夠對傳統精密加工技術進行有效補充，不僅能夠滿足航空航天零件製造的快速、低成本需求，還能實現超規格、複雜結構件的製造，為航空航天裝備發展帶來新機遇。

由配角向主角、由可選向必選的轉變

中國增材製造產業聯盟副祕書長李方正指出，我國增材製造技術發展正從「配角」變為「主角」，從「可選」變為「必選」。聚焦於航空航天等軍品領域，我們認為驅動產業邏輯變化的因素源於以下幾方面：

① 符合航空航天等軍品製造領域所特有的多品種、小批量特徵；

② 實現航空航天零部件複雜結構一體化製造；

③ 增材製造技術成本呈現下降趨勢。

我國增材製造逐步完成從技術積累到商業化的過渡

在國家發展規劃的引導和政策的支持下，我國增材製造已日趨成熟，市場呈現快速增長，同時，我國增材製造技術在工藝與裝備穩定性、精度控制、變形與應力調控等方面均取得良好進展，與世界先進水平已基本同步，基本實現了工業設備產業化，縮小了與國外產品的差距。

我國增材製造行業成熟度提升，在航空航天領域應用範圍持續擴大

增材製造技術以其在輕量化高性能材料及結構一體化成形方面的優勢，逐漸成為提升航空航天設計與製造能力的一項關鍵核心技術，為航空航天高性能零部件的設計與製造提供了新的工藝技術途徑。其所具有的單件小批量複雜結構快速製造的優勢，與航空航天產品加工方式所契合，在新一代戰機、國產大飛機、新型火箭發動機等重點裝備的鉸鏈、支架、內部組件、發動機部件等關鍵核心零部件實現了工藝替代及應用，解決了傳統技術難以製造的複雜結構零件的成形問題，其應用範圍逐漸向終端零件製造、產品修復再製造、商業化應用等方面深化發展。

我國龍頭企業打印設備已達國際先進水平，核心器件自主可控程度亟需提高

隨着增材製造技術在航空航天領域應用範圍的不斷拓展，帶動3D打印設備製造技術快速發展，行業內龍頭企業技術水平已達到國際先進水平。隨着航空航天裝備對於輕量化、整體化零部件需求的提升，牽引着增材製造設備向着打印大尺寸零件方向邁進，突破了傳統加工方式在尺寸上的限制，實現大型構件的「無縫」製造。

但當前，我國高端增材製造設備的核心元器件及關鍵零部件對進口依賴程度較高，雖然我國部分激光器及掃描器件已完成自主研製，但技術成熟度及穩定性與國外產品還存在一定的差距，因此，在航空航天領域配套應用規模較小，質量與可靠性還有待提高。

我國已研發出近百種牌號增材製造專用材料，粉末批次穩定性有待提高

當前，我國已經開發出近百種牌號的增材製造專用材料，材料種類逐漸豐富，品質和性能穩定性也逐步提升。

但相較於傳統材料的直接加工，3D打印材料需要進行二次加工，爲了保證原材料能夠完成較好的熔融燒結並逐層堆積，3D打印通常需要對所使用的材料成份進行設計調整，因此導致3D打印新材料研發成本較高，材料種類也相對有限。

增材製造技術由軍向民、向多領域、向智能化、向海外發展

增材製造技術在航空航天領域應用範圍持續擴大，解決了航空航天領域傳統制造工藝的「卡脖子」問題，通過大範圍零件整合進行集成化製造，實現輕量化、高強度組件製造，提高裝備可靠性的同時降低燃料消耗，提高附加效益。

對於增材製造在航空航天領域的發展方向可以關注：

1、產業成熟度提升，產能增加、成本下降，帶動需求增加；

2、增材製造技術由軍品向民用領域拓展；

3、我國增材製造設備以價格優勢拓展海外市場；

4、應用領域擴大，從單領域到多領域、從製造到維修；

5、打印設備及產線智能化、打印材料功能化將推動3D打印發展；

6、3D打印複合材料成為研究熱點。

一、增材製造：製造理念轉變引領製造變革

（一）由配角向主角、由可選向必選的轉變

2024增材製造產業發展論壇暨增材製造產業年會上，中國增材製造產業聯盟副祕書長李方正指出，我國增材製造技術發展正從「配角」變為「主角」，從「可選」變為「必選」。聚焦於航空航天等軍品領域，我們認為驅動產業邏輯變化的因素源於以下幾方面：

① 符合航空航天等軍品製造領域所特有的多品種、小批量特徵。增材製造技術無需工裝和模具，通過數字模型驅動生產，對於航空航天領域所需要的小批量、定製化的零部件不僅具有成本效益，還能夠縮短製造周期；

② 實現航空航天零部件複雜結構一體化製造。增材製造技術能夠滿足高複雜度結構件的生產需求，同時通過結構功能一體化設計，大幅減少航空航天裝備零件數量，實現裝備輕量化，提高裝備工作效能和可靠性；

③ 增材製造技術成本呈現下降趨勢。隨着增材製造技術的成熟以及增材製造設備國產化程度的提高，增材製造設備價格有所下降，此外，隨着我國在打印原材料方面技術的突破，以及鈦合金等打印材料價格的下降，帶動增材製造技術成本的走低。成本的降低有助於增材製造技術的應用，提高增材製造技術的規模化效應，帶動產業進入良性循環。

（二）概述：快速成型新工藝，促進航空航天行業發展

增材製造又稱3D打印，作為一種快速成形的前沿工藝，帶來了製造業的革命性變革。3D打印是以三維模型為基礎，通過計算機軟件和數控系統將複雜的零部件結構離散為簡單的二維平面，再利用激光束、熱熔噴嘴等方式將特殊材料堆積成形，製造出與數字模型完全一致的零件。

增減材技術可互相補充、協同發展，利用增材製造技術快速加工複雜零部件，通過減材工藝提高成型件精度。隨着航空航天產業的發展，高新技術武器裝備向小型化、高強度、輕量化、高可靠、低成本、高性能方向發展，對結構件及其成形技術的要求越來越高，增材製造技術憑藉其加工周期短、材料利用率高、設計更自由等優勢，能夠對傳統精密加工技術減材製造和等材製造進行有效補充。

在設計端，增材製造技術能夠顯著縮短研發迭代周期，改變「製造決定設計」的侷限，提升設計的靈活性和效率；在製造端，增材製造技術能夠提高材料利用率，降低小批量生產成本，減少庫存積壓。

雖然增材製造技術能夠滿足航空航天零件製造過程中快速、低成本需求，還能實現超規格、複雜結構件的製造，為航空航天領域帶來了製造技術的革命性變革，但在實際應用過程中還面臨一些挑戰。

① 相較於成熟的減材製造，增材製造成本仍然偏高

雖然近些年3D打印在材料端、設備端的成本出現了較大幅度的下降，但相較於成熟的減材製造，增材製造成本仍然偏高。主要體現在設備成本（金屬3D打印機）、材料成本（專用的金屬粉末價格遠高於傳統形式的同種棒料、鍛件材料）、后處理成本（打印完成的零件通常需要大量的后處理工序，如去除支撐結構、熱處理、機加工、表面處理以及可能的熱等靜壓等）、輔助設施成本（需要如氬氣、氮氣惰性氣體保護，專門的排風過濾系統、粉末回收處理設備等）以及維護成本（激光器、光學系統等設備維護）。因此降本是增材製造替代減材製造過程中持續追求的目標。

② 由於「逐層堆積」的本質，生產速度較慢

與傳統的減材製造或大批量成形工藝相比，逐層堆積的過程相對耗時。打印一箇中等複雜度的零件可能需要數小時甚至數天。同時由於工件表面處理及熱處理需求，后處理步驟進一步延長了生產周期。此外對於大批量、形狀相對簡單的零件，傳統制造方法（如壓鑄、衝壓）在速度和經濟性上具有壓倒性優勢。因此，增效是引領增材製造技術發展的核心動力，比如技術上從以往的單激光頭，到多激光頭並行掃描，大幅提升產能。

③ 設備尺寸限制產品尺寸

打印零件的最大尺寸受限於3D打印機構建倉的尺寸。雖然大型設備不斷出現，但構建超大零件仍然具有挑戰性，且成本高。因此，持續推出更大構建倉的工業級設備與提升打印效率，降低成本在並行發展。同時模塊化打印與連接技術也可以一定程度解決大尺寸結構件的需求，將大型構件分割成可打印模塊，通過優化設計接口，採用高質量焊接、機械連接或擴散連接等方式進行可靠集成。

④ 表面質量和精度的挑戰

由於增材製造是逐層堆積，傾斜或曲面表面會呈現出階梯狀的紋理，表面粗糙度通常較差（Ra值較高）。而未完全熔融的粉末顆粒可能粘附在表面，或形成小的熔融金屬球，影響表面光潔度。同時金屬在熔融和凝固過程中會發生收縮，可能導致零件變形、翹曲或尺寸偏差。因此增材製造對於需要高精度配合或光滑表面的區域，幾乎總是需要進行額外的機加工來達到要求。而這一方面的優化，則需要較高的設計與工藝經驗，優化打印工藝，在結構件產品設計階段，利用仿真等手段進行幾何預補償等。

⑤ 內部缺陷和力學性能挑戰

受制於增材製造本身「逐層堆積」的本質，工藝控制不當可能導致內部出現氣孔、未熔合等缺陷，降低零件的緻密度和力學性能（尤其是疲勞強度、斷裂韌性）。快速熔融和凝固過程會在零件內部產生顯著的殘余應力，需要后續熱處理來消除應力。同時層狀堆積的特性可能導致零件的力學性能在不同方向上存在差異（例如Z向性能通常低於XY平面），不如傳統鍛造件各向同性好。而在產品性能一致性方面，確保不同批次、甚至同一批次不同位置零件性能的高度一致性和可重複性仍然是一個挑戰。因此，增材製造在工藝控制，產品后處理及檢測方面具有較高的技術要求。

⑥ 可用材料種類仍有待提高

雖然增材製造可打印的金屬合金種類在不斷增加，如鈦合金、鋁合金、鎳基高温合金、不鏽鋼、工具鋼、鈷鉻合金、銅合金、貴金屬等，但仍然遠少於傳統制造方法可用的材料範圍。一些高性能合金的打印工藝複雜且成本高昂。而受制於材料性能差異，3D打印材料的性能需要大量的測試和認證工作。而對於材料粉末也有很高的要求，粉末的粒度分佈、球形度、流動性、氧含量等對打印過程和零件質量影響巨大。

以上挑戰，短期內決定了增材製造還不能完全取代傳統制造方法。我們認為，隨着研發投入增加、技術成熟度提高和規模化應用擴大，金屬3D打印的諸多缺點正在被逐步克服，其應用範圍和競爭力將持續增強，最終成為現代製造業不可或缺的關鍵技術之一。

（三）發展歷程：由原型製造向產業化邁進

起初，增材製造主要扮演着快速原型的角色，被用於設計驗證和概念演示，隨着3D打印技術的成熟，增材製造技術拓展至能夠直接製造在下游應用領域中使用的終端零件，在零件製造、原型製作、修復和替換、輕量化設計等航空航天各領域內發揮着尤為重要的作用，增材製造應用場景也實現了由「快速原型」到「快速製造」的轉變。

1、海外3D打印發展：行業龍頭通過兼併重組快速擴大業務規模，或由大型製造企業佈局增材製造業務

增材製造技術的思想起源於19世紀末的美國，在20世紀80年代誕生，21世紀得到發展和推廣，其發展歷程可分為三個階段：

第一階段（1980年—1990年）：3D打印專利、技術、原型機先后誕生；

第二階段（1990年—2010年）：歐美逐漸形成具有影響力的3D打印公司，由技術和理論的雛形過渡至3D打印機及產品的生產，3D Systems、Stratasys、EOS等企業相繼推出3D打印設備，同時，3D打印所生產的產品類別和下游應用場景也在不斷擴大；

第三階段（2010年至今）：3D打印行業快速發展，龍頭企業的產業佈局方式可以總結為兩類，一種是由設備製造商通過產業鏈整合方式向系統解決方案提供商轉變，以Stratasys和3D Systems為代表，通過收購專用材料生產商、軟件開發商、3D掃描儀制造商、服務提供商等數十家企業，打造完整產業鏈；另一種是大型製造企業佈局增材製造業務，拓展業務領域，如HP設立增材製造業務部，美國航空製造商霍尼韋爾通過在美國、印度、捷克以及中國上海設立的四個增材製造技術中心開展3D打印飛機配件的研究。

以3D Systems發展歷程為例，公司以立體光固化成型技術（SLA）起家，通過併購持續擴張業務領域，如收購DTM公司獲得選擇性激光燒結技術（SLS）、收購Z Corp獲得粘結劑噴射技術（BJT）、收購Phenix Systems掌握金屬粉末牀熔融技術。如今3D Systems成為美軍增材製造供應商之一，如其在2023年獲美國空軍1075萬美元合同，開發大幅面金屬3D打印機，重點支持高超音速武器部件製造；2024年入選美國空軍為期9年合計9.75億美元的合同，3D Systems憑藉金屬打印的優勢在美軍中保持一定的地位。

增材製造技術當前已進入產業化發展階段，引領着航空航天技術的變革。經過30余年的發展，增材製造技術不斷創新，規模穩步增長，技術體系和產業鏈條不斷完善。美國國家航空航天局（NASA）、SpaceX和Relativity Space使用增材製造技術生產火箭點火裝置、推進器噴頭、燃燒室和油箱；美國GE、波音、洛克希德馬丁等公司使用增材製造技術生產商用航空發動機零部件、軍機機身部件等，其中美國GE通過3D打印生產的燃油噴嘴數量在2021年突破10萬件，並於2024年7月交付了包含304個3D打印零部件的GE9X發動機；洛克希德馬丁公司在F-35、F-22戰鬥機均使用了3D打印的鈦合金零件；Artemis II Orion航天器中已應用了近200個3D打印部件。

2、我國3D打印發展：逐步完成從技術積累到商業化的過渡

行業起步晚於歐美，近年來差距逐漸縮小。① 我國增材製造技術起步於20世紀90年代，清華大學、西安交通大學、華中科技大學等多所高校在政府資金支持下啟動增材製造技術研究；② 2000年—2010年，各高校先后實現SLA、SLS、FDM、SLM等主流3D打印技術零的突破；③ 2011年至今，我國增材製造技術快速發展，國家相關政策相繼出臺，增材製造被提上產業化發展議程。

2015 年，工業和信息化部、發展改革委和財政部聯合印發的《國家增材製造產業發展推進計劃（2015-2016年）》，推動我國增材製造產業快速有序發展；2016年底，國家增材製造創新中心建立，支撐我國增材製造創新技術、共性技術研究，同時一批省級增材製造創新中心也相繼成立或宣佈籌建，形成了國家級、省級增材製造創新中心協同佈局的發展格局。

我國增材製造技術與世界先進水平已基本同步。我國政府高度重視增材製造產業發展，在經歷了初期產業鏈分離、原材料不成熟、技術標準不統一與不完善及成本昂貴等問題后，在政策支持下，我國增材製造已日趨成熟，市場呈現快速增長。同時，我國增材製造技術在工藝與裝備穩定性、精度控制、變形與應力調控等方面也取得良好進展，我國增材製造技術與世界先進水平已基本同步，縮小了與國外產品的差距。

（四）工藝分類：技術創新推動增材製造工藝革新，激光增材製造是當前航空領域最具代表性工藝

增材製造打印設備和服務佔據增材製造行業近80%的市場份額。增材製造技術的出現對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合產生深刻影響，當前增材製造產業鏈已相對完整，上游涵蓋了3D打印原材料、3D打印設備零部件、三維掃描設備、三維軟件等；中游以3D打印設備生產商為主，大多同時提供打印服務業務；下游則應用於航天航空、核工業、船舶等領域。

增材製造根據增材材料、工藝以及裝備的特點有多種分類方式：

① 按照所採用熱源種類的不同，增材製造技術主要分為激光增材製造、電子束增材製造以及電弧增材製造；

② 按照成型的材料種類，可分為金屬增材製造和非金屬增材製造，形式有粉末、液體及絲材。其中金屬增材製造原材料包括鈦合金、高温合金、鋁合金、不鏽鋼、銅合金等，非金屬增材製造中材料包括樹脂、陶瓷、複合材料、塑料等；

③ 按照原材料形態和堆積工藝，可分為鋪粉型、送粉型、送絲型、複合型等；

④ 按照增材製造后零件的狀態，可分為近淨成型和製坯。

1、航空航天增材製造技術的應用主要集中在金屬增材製造技術領域

金屬增材製造大多以鈦合金，鋁鋰合金，超高強度鋼等材料為主，金屬增材製造技術已發展成提高航空航天設計與製造能力的核心技術，其應用範圍也從零部件級擴展至整機級。

2、定向能量沉積技術（DED）和粉末牀選區熔化技術（PBF）在航空航天領域廣泛應用

在當前七種主流增材製造技術中，雖然各技術之前存在一定差異，但每種技術都採用逐層疊加材料的方法制造物體。其中，定向能量沉積技術（DED）和粉末牀熔融（PBF）在航空航天覆雜精密零件、大型結構件等方面具有廣泛應用，採用這兩類工藝原理的金屬3D打印技術都可以製造出達到鍛件標準的金屬零件。

粉末牀選區熔化技術是目前應用最廣泛的3D打印技術，定向能量沉積技術在零部件修復方面具有優勢。粉末牀選區熔化技術能夠打印極端複雜的結構，特別是複雜內腔結構，並且製件尺寸精度高，但存在打印效率稍低、難於打印大尺寸（米級）零件、增材材料成本較高等不足，因而適用於航空航天小批量、定製化生產需求；定向能量沉積技術在零部件修復方面具有優勢，且具有打印尺度範圍較大、能夠實現多材料打印等特點，雖然其技術成熟度、設備自動化程度以及應用範圍不如粉末牀選區熔化技術，但其所具備的修復功能能夠對大型零部件進行修復，快速恢復其性能。

增材製造因其在零件的快速研製、快速驗證和設計改進方面的獨特優勢，在飛機、發動機等複雜結構的製造中得到了批量應用，隨着航空航天裝備結構創新設計的增加以及新型材料的運用，增加了高品質原材料製備難度、工藝控制技術、複雜結構的製造難度，因此增材製造技術需要基於其在航空航天裝備製造上的應用前景提前做好技術規劃和佈局，推進增材製造技術在航空航天裝備等重點製造領域的應用：

① 相較於目前發展較快的激光選區熔化技術，電弧熔絲增材製造技術（WAAM）在航空裝備上實現工程化應用還有一定距離，突破現階段WAAM技術面臨的專用材料創新不足、路徑規劃軟件單一、成形過程在線監控及反饋控制不智能等技術瓶頸，建立WAAM成形大型、中等複雜金屬構件的尺寸精度-微觀組織-力學性能-質量檢測與分析的全流程工藝數據庫，實現金屬構件精準「控形/控性」；

② 激光增材製造方面，需要突破材料製造缺陷、組織性能、力學性能控制關鍵技術，掌握粉末設計與製備技術，制定材料、工藝、檢測標準，建立工藝、性能數據庫和冶金圖譜；

③ 電子束增材增材製造方面，需要突破設備核心元器件（高可靠長壽命電子槍）性能、專用絲材及粉末原材料的成分再設計、缺陷控制、后處理、組織及力學性能調控等關鍵技術，建立組織性能數據庫，制定材料、工藝及檢測標準。

二、我國增材製造技術在航空航天領域應用現狀

「產學研用」協同發展，產業鏈條不斷完善。在國家發展規劃的引導和政策的支持下，我國增材製造在基礎研究、關鍵技術以及成果轉化等方面，均實現了快速發展，推動原材料、關鍵零部件配套、裝備研製、共性技術研發平臺、應用領域等各環節都取得了明顯進展。

我國增材製造行業成熟度顯著提升，預計2027年市場規模達千億級。隨着我國增材製造技術的持續突破和產業生態的完善，增材製造技術從原型製造向終端製造邁進，產業規模從2012年的10億元左右增長至2023年的400億元，年均複合增長率超過30%，據中國增材製造產業聯盟副祕書長李方正在2024增材製造產業發展論壇表示，預計2027年將達到千億級的市場規模。

預計2027年我國航空航天領域增材製造市場規模將達到180億元。根據Wohlers Report 2025顯示，2024年全球增材製造行業的下游主要應用領域航空航天收入佔比為17.7%，假設增材製造在我國航空航天領域的應用比例在2027年達到18%，預計2027年我國航空航天領域增材製造市場規模將達到180億元。

（一）應用端：增材製造應用範圍擴大

航空航天是技術密集型產業，航空航天裝備是國防力量的重要體現，也是新技術應用的重點方向。由於航空航天裝備服役環境極端，對零部組件的材料、結構、工藝和性能等提出了較為嚴苛的要求。隨着增材製造技術的出現，以及近年來我國對其發展的支持，增材製造技術以其在輕量化高性能材料及結構一體化成形方面的優勢，逐漸成為提升航空航天設計與製造能力的一項關鍵核心技術，為航空航天高性能零部件的設計與製造提供了新的工藝技術途徑。

增材製造技術在航空航天領域的應用已由軍機拓展至民機、無人機、衞星等領域，同時也為航空裝備維修再製造提供了新方式。增材製造技術所具有的單件小批量複雜結構快速製造的優勢，與航空航天產品加工方式所契合，在新一代戰機、國產大飛機、新型火箭發動機等重點裝備的鉸鏈、支架、內部組件、發動機部件等關鍵核心零部件實現了工藝替代及應用，解決了傳統技術難以製造的複雜結構零件的成形問題，其應用範圍逐漸向終端零件製造、產品修復再製造、商業化應用等方面深化發展。

1、航空：實現複雜結構件製造，加速設計迭代

增材製造技術在航空領域應用經歷了軍機應用先行、發動機核心突破、到民機逐步滲透的發展路徑，這一推進過程反映了與之對應的產業邏輯，即軍機性能優於成本，發動機製造難度高，民機適航認證標準下對於安全性的要求。

（1）軍機：滿足輕量化需求，3D打印的零件尺寸逐漸增大

增材製造技術的一體化成型製造技術為軍機減重開闢了新途徑。航空工業作為國防建設的重要支撐，戰機是空中作戰體系中的重要組成部分，其作戰性能和飛行安全與機體結構屬性密不可分，在技術發展以及戰爭形態的轉變下，戰機的設計、製造也向着高性能、輕量化、長壽命、多功能、低成本、快速響應研製方向發展。而飛機結構複雜、零部件數量多且離散、連接複雜，大量的連接導致飛機超重，依靠精益設計、先進材料及工藝替換等方式減重已達到了「極限」，增材製造技術通過設計製造一體化技術為飛機結構創新提供了契機。與此同時，航空裝備零部件的製造具有多品種、小批量、形態複雜等特性，運用增材製造技術能夠實現零件製造高精度、高效化、複雜化的要求，彌補了航空裝備某些零部組件在生產過程中所面臨的短板，已發展成為提升航空裝備設計與製造能力的一項關鍵核心技術，推動了航空裝備材料、設計與製造的變革和創新發展。

增材製造技術在軍機結構件製造方面承擔關鍵部件製造任務，應用程度逐漸加深，打印尺寸隨之加大。起初，增材製造在航空領域的應用主要是集中在快速原型製造和設計驗證方面，在航空裝備設計階段，通過增材製造技術能夠快速的將設計概念轉化為實體原型，用於結構和功能的驗證、裝配適配性驗證，同時便於設計師提早發現設計方面的不足，加速設計迭代周期。隨着增材製造技術的成熟、工藝精度的提升、材料利用率的提高等一系列技術的發展，增材製造在航空裝備研製和生產過程中由快速製造原型樣件向直接製造終端產品轉變，經歷由次承力結構裝機應用、主承力結構飛行考覈，到最終形成規模化應用能力三個重要階段，應用覆蓋面也從飛機框類、梁類、接頭類及格柵類等機體結構件拓展到支座、異型導管等系統功能部件，打印尺寸也實現了從毫米級向數米級突破，增材製造技術應用方面也呈現出由零部件製造逐步向大部件製造拓展延伸的趨勢，未來或將有更多的大尺寸部件通過3D打印實現。

從航空裝備增材製造打印材料來看，鈦合金、鋁合金和鎳基高温合金是3D打印金屬材料中應用範圍最廣泛的，其中，鈦合金主要應用於高強度、輕量化結構部件，鋁合金主要應用於輕量化結構部件，鎳基高温合金主要應用於高強度熱端部件，以PBF（粉末牀熔融技術）和DED（定向能量沉積技術）為主要加工技術；高分子材料主要應用於有耐衝擊、耐熱、阻燃性和抗老化性要求的部件，常用SLS（選區激光燒結）技術進行加工。

整體來看，增材製造技術的發展爲航空領域帶來製造輕質、高性能零部件的能力，解決快速製造複雜零部件的問題，實現裝備多功能化，但其在發展過程中面臨着零件成本（高性能材料成本、后處理成本等）、質量一致性（性能穩定性）、生產速度（製造效率、製造產量）、行業標準規範體系建立等挑戰。

軍機作為航空裝備中增材製造技術最早應用的領域，隨着增材製造行業政策的完善、材料和技術的突破，其在航空領域應用範圍也將愈加深入，帶動航空裝備性能和生產效率的提升。

（2）民機：推進增材製造件的適航取證是實現在民機規模應用的關鍵

增材製造技術在民機應用受制於適航認證。除了在軍用飛機領域應用，增材製造具備的減重降本、快速響應等優勢與民機制造目標相契合，但由於民用飛機適航審定的嚴格要求，新技術的產生和應用需要經歷嚴苛的審查環節，增材製造在民機領域應用相較於軍機領域面臨更大的挑戰。從國內來看，中國商飛不斷推進增材製造技術在民用飛機型號上的應用，且已初步探索出民機增材製造適航認證思路，其中已有39件3D打印的鈦合金構件成功裝機於C919，並通過CAAC適航認證。但增材製造作為新工藝和新技術，適航符合性表達還處在起步的階段，材料許用值、設計值、疲勞及損傷容限性能數據還不夠充足，行業各方需從原材料、工藝、裝備、產品、適航等多個維度開展攻關，推動增材技術在適航認證方向進度。

增材製造技術的出現提高了大飛機的國產化率。通過3D打印的C919機頭主風擋窗框從打印、熱處理、性能測試、無損檢驗、數控加工、檢測到運輸交付的整個製造周期不足55天，重量只有約20斤，成本也不到鍛造模具費用的十分之一，解決了只能交由歐洲公司鍛造所帶來成本高周期長的問題；此外，通過3D打印的C919鈦合金中央翼緣條也是避免了向國外廠商採購的情況，這也是國產機型首次在設計驗證階段，利用3D打印技術製備承力部件。

金屬增材製造目前應用於民機次要結構件，未來將更多的替代鍛鑄件，非金屬增材製造有望替代金屬內飾件。目前，鈦合金、高温合金等金屬增材製造件已經在C919上實現裝機，主要應用在客艙、登機門、尾翼等承力要求較為寬裕、對飛機安全性能影響較小的部位。隨着金屬增材製造件性能和質量一致性的不斷提升，金屬增材製造在未來或將會更多地代替傳統鍛鑄件，並在具有更高承力需求的承力構件上實現一體式集成設計、拓撲優化減重等關鍵目標；非金屬增材製造件適合應用於非承力或次承力功能性內飾件，未來有望替代金屬內飾件，在保證飛機結構強度、承力需求的前提下進一步實現民用航空降本減重的目標。

整體來看，增材製造技術的應用有助於民用飛機結構的快速設計迭代、減重降本增效，在民機產業具有較大的發展潛力。民機產業對於材料的性能和可靠性具有較高要求，作為新工藝的增材製造技術的應用需要滿足適航審查認證，因此，探索並建立零件適航符合性驗證路徑是推進增材製造技術在民機領域實現產業化應用的關鍵。

根據以下假設條件，我們預計C919機體增材製造市場規模2025年、2026-2027年、2028-2030年分別約為2.85-4.92億元、16.61-22.15億元、41.53-62.30億元。

·我們在民機產業月報《國產民機產能提速在即，「出海」獲得新進展》中預測的2025年、2026-2027年、2028-2030年C919交付數量以及價值量，按照2024年美元兑人民幣平均匯率7.1217換算；

· 假設民機機體結構價值量佔比為36%；

· 假設增材製造在C919製造中的應用比例在上述三個時間點內分別為3%、4%、5%。

（3）發動機：實現複雜結構製造，減少零部件數量，解決材料難加工問題

增材製造技術以其獨特的技術特性能夠有效突破航空發動機製造過程中的關鍵瓶頸。航空發動機作為飛機的動力來源，其性能直接決定了飛機的整體性能，影響着飛機的飛行安全和效率。隨着航空技術的不斷進步，航空發動機的結構日益複雜，當前燃氣渦輪發動機是航空發動機的主流類型，涵蓋了2萬-3萬個零部件，並且發動機零部件具有尺寸大且型面複雜、材料難加工、製造周期長、成本高等特點，增材製造技術在高精度、複雜結構製造等方面所展現的優勢恰恰能夠解決發動機零部件製造過程中遇到的難點，例如，採用增材製造技術，可使燃油噴嘴的加工周期由6 周左右縮短至一周以內，渦流器的加工周期由一個月左右縮短至3-5天。

我國在利用增材製造技術進行航空發動機零部件修復、複雜零件直接製造等方面取得了一定成果。由於航空發動機工作時長期處於高温高壓的惡劣環境中，尤其是壓氣機葉片、渦輪葉片等關鍵核心部件，容易出現燒傷、裂紋、異物打傷等損傷，利用3D打印技術實現航空發動機關鍵零部件的快速、低成本再製造為航空發動機維修提供了新的思路，我國在此領域的研究取得了一定成果，如北京航空製造工程研究所成功修復了某加工超差的鈦合金整體葉輪，並通過了試車考覈；在零部件製造方面，我國增材製造技術已取得了一定的進步，在航空發動機燃油噴嘴、渦流器、渦輪葉片、傳感器殼體、燃油控制系統殼體等複雜結構的製造中得到了應用，但大多數零部件製造仍處於基礎研究及地面試驗驗證階段。

航空發動機零部件主要採用高熔點金屬材料、陶瓷材料等較難加工材料，從增材製造工藝方面來看，SLM（激光選區熔化）、SLA（立體光固化成形）、LMD（激光熔化沉積）、EBM（電子束熔鍊技術）等成形工藝在航空發動機製造中取得了顯著的研究進展。

整體來看，我國航空發動機增材製造技術主要成果集中在高等院校和研究機構，尚未形成完整的產業鏈結構。未來隨着零件的高度優化設計、新材料的不斷開發和增材製造標準的繼續完善，更多增材製造零部件將在航空發動機裝機應用，不僅在航空發動機減重、縮短維修和製造周期、效能提升各方面頗具意義，或將成為推動下一代航空發動機實現突破的重要助力。增材製造在軍用航空發動機的滲透率也將逐年提高，隨着國產發動機在我國民用航空發動機上的應用，增材製造技術應用領域也將隨之拓展。我們預計2025年至2027年發動機製造中增材製造市場規模約為56億元-70億元。

（4）航空維修：節約維修成本，節省維修周期

增材製造技術為航空維修保障開闢了了數字化、定製化、高性能、短周期的新途徑。隨着航空領域的快速發展，武器裝備構造逐步向高性能、複雜結構發展，越來越多的新材料、新結構和新技術應用於飛機制造過程中，對機載設備、機體結構的維修保障能力提出了更高要求。同時，航空裝備零部件具有多品種、小批量的特點，部分損傷位置與尺寸極端化，航空裝備零件再製造更需要關注局部修復和局部再製造強化技術，增材製造技術為航空零件控形控性再製造提供了可行途徑。

增材製造技術能夠實現零部件高效率、低成本的再生製造。增材製造技術對裝備損傷零件的修復首先對損傷零件進行三維測量，獲取損傷零件的損傷模型；其次以損傷零件的原零件設計模型與損傷模型進行智能求差，獲取損傷零件的缺損模型；最后使用增材修復設備，以損傷模型為打印修復數據源，在不破壞零件本體性能的前提下，對損傷零件進行性能修復與再製造，使零件再次達到使用要求。

增材製造技術在零部件表面塗層類修復以及形狀尺寸超限類修復方面具有優勢。零部件損傷可分為塗層類、內部材料強度類、形狀尺寸超限類，在綜合考慮修復周期和成本，使用增材製造技術修復表面塗層類和形狀尺寸超限類損傷效果較好，修復后失效零部件各項性能指標基本可以恢復甚至超越原有性能，而對內部材料強度類損傷修復經濟性較差，可採用增材製造方式新制零件進行更換。

增材在製造技術已從最初的發動機葉片損傷修復逐步發展到飛機框、梁、搖臂、支架、起落架活塞桿等各類零件的修復。增材再製造已成功應用於我國發動機機匣、葉盤、葉輪等部位，利用此技術維修人員能夠在不拆卸零部件，或將零部件運輸回中央維護設施的情況下有針對性的進行修復。以高性能整體渦輪葉盤零件為例，當盤上的某一葉片受損時整個渦輪葉盤將報廢，直接經濟損失價值在百萬之上，基於增材製造逐層製造的特點，維修人員只需在受損葉片部位進行激光立體成形，在快速恢復零件形狀的同時性能滿足使用要求，甚至是高於基材的使用性能，具有大幅縮短零部件維修周期、降低高價值備用件的庫存量、滿足不同零件個性化的修復需求等優勢。

在眾多增材製造技術中，冷噴塗增材製造技術以適用範圍廣、修復效果好的特點而被逐步形成產業化發展。冷噴塗增材製造技術具有應用材料廣泛、噴塗工藝温度低、對材料熱影響小、噴塗效率高等優勢，其噴塗塗層所展現出來的抗腐蝕性、耐高温性、耐磨性等特性以及快速修復的能力已經在航空航天、武器裝備等多個行業得到了應用。憑藉高速和低温的特點，冷噴塗增材製造技術利用高速氣體將噴塗粉末加速形成超音速射流噴向基體，最終形成沉積塗層，在此過程中低温噴塗方式對材料的熱影響小，噴塗顆粒基本上沒有氧化、燒損和晶粒長大現象，可用於温度敏感材料、氧化敏感材料和相變敏感材料，同時被修復結構件全程處於無氧化燒損和無打孔破壞的無損修復狀態，能夠快速恢復結構件的強度、提升可靠性和增加壽命。另外，據《冷噴塗技術的研究進展與應用》顯示，利用冷噴塗技術修復海鷹直升機的零部件，與製造新的零部件相比能夠節省35%—50%的成本。

冷噴塗增材製造技術已在歐美成果應用於修復再製造領域，我國相關產業發展仍需追趕。近年來，冷噴塗增材製造技術已經在美國、歐洲、澳洲等發達國家和地區用於直升機、戰鬥機、轟炸機、潛艇等軍事裝備修復再製造領域，美國科珀斯克里斯蒂市陸軍基地使用冷噴塗增材製造技術修復了UH-60「黑鷹」、AH-64「阿帕奇」及西科斯基H-53等軍用飛機，使用冷噴塗增材製造技術對鋁鑄件及檢修面板進行維修，延長了美國空軍F-18戰鬥機和B1-B轟炸機等飛機的使用壽命；歐洲運用冷噴塗工藝進行狂風戰鬥機的修復，歐洲航天局也資助愛爾蘭都柏林三一學院進行冷噴塗應用於金屬零部件的增材製造研究；澳大利亞ASC造船廠亦計劃與國防材料研究中心以及聯邦科學與工業研究組織合作採用冷噴塗增材製造技術維修「柯林斯」級潛艇。由於我國冷噴塗技術工業應用領域起步相對較晚，與先進國家相比仍存在較大差距，尚未形成完整的產業體系，冷噴塗增材製造技術的應用廣度和深度有待提高。

隨着我國軍機的規模列裝和實戰訓練將帶動維修再製造市場的快速增長，進而帶動增材製造技術在其中應用比例的持續提升。

2、航天：滿足快速製造、可複用性、經濟性要求

（1）商業航天（衞星+火箭）：實現快速製造，提高經濟性

商業航天政策支持力度逐漸提高，商業航天發展提速。商業航天產業可分為火箭和衞星兩大產業板塊，近年來，從全球首枚液氧/甲烷火箭朱雀二號的升空，到我國平板式衞星堆疊發射的低軌衞星互聯網星座千帆星座的首批衞星發射，以及海南商業航天發射場的落成，我國商業航天產業快速發展。

不同於傳統航天注重基礎建設和前沿探索，商業航天注重價值實現和發展的可持續性，追求商業利益，降低成本、快速製造是商業航天可持續發展的關鍵，增材製造技術的應用能夠實現航天器異形結構製造、提高零件性能、加快製造測試和迭代速度。此外，有限的空天資源是各國商業航天企業所爭搶的關鍵，這意味着短時間內或將發射大量衞星，這就需要更大載荷的火箭，增材製造技術通過優化設計和材料選擇，以及一體化成型減少零件數量，達到減輕自重的效果，從而增加衞星數量、提高有效載荷重量，提高經濟性。

增材製造技術越來越多地應用於商業航天製造中。以液體火箭為例，3D打印技術已應用於發動機頭部噴注器、發動機推力室、貯箱、渦輪泵、功能結構一體化支架等結構複雜件、壓力容器件、高速轉動零件等關鍵零部件的生產製造。增材製造技術中SLM和WAAM在商業航天中得到了應用，其中SLM技術應用最為廣泛，特別適用於薄壁內流道複雜產品的快速製造，能解決火箭發動機零件的快速製造問題，而WAAM技術適用於大型貯箱結構的製造。

從增材製造技術在商業航天具體應用來看，衞星方面，千乘一號作為目前尺寸最大的通過增材製造技術一體成形的衞星結構，採用三維點陣結構方法設計，配合鋁合金增材製造技術，整星結構重量佔比降低至15%以內（傳統微小衞星結構重量佔比約為20%），頻率提高至110Hz（傳統微小衞星整星頻率約為70Hz），整星結構零部件數量縮減為5件，設計及製備周期縮短至1個月。此方法除了應用於衞星整星結構設計製造，還應用於相變儲能熱控結構與有效載荷支架結構，實現了結構減重30%-60%。火箭製造方面，作為國內早期將3D打印技術作為發動機生產工藝的火箭研製公司，深藍航天在產品設計之初就採取了增材設計思維，其自行研製的雷霆-5發動機全機85%重量的零件都由3D打印技術製造；星河動力研製的「蒼穹」液氧煤油發動機（CQ-50）80%以上的零部件採用了3D打印，具備每年200台以上生產能力，滿足火箭批產需求，此型針栓式發動機具備深度變推、可重複使用及多次起動能力，是國內外航天領域公認的重複使用火箭發動機的最佳途徑之一。

近年來，商業航天對於航天器可重複使用、輕量化及長時間服役等方面提出了更高的要求，增材製造技術在一體化、模塊化和輕量化等方面的優勢也有助於獲得新的發展機遇。隨着商業航天進入黃金發展期，將催生出更多增材製造技術應用需求，以及對打印更大尺寸、更復雜部件的需求，此外，越來越多衞星發射成功也將催生對於衞星在軌制造與維修的需求，牽引出對微重力環境下太空增材製造技術的探索。

根據以下假設條件，我們預計2027年增材製造在商業航天的市場規模累計約為21億元。

衞星方面，截至2027年增材製造在衞星結構件製造領域的市場規模累計約為2.21億元：

·  根據國際電信聯盟（ITU）衞星頻率及軌道使用權採用「先登先佔」原則，提交申請后的7年內必須發射第一顆衞星，9年內必須發射總數的10%，12年內必須發射總數的50%，14年內必須全部發射完成。我國已經提出巨型衞星星座計劃的GW、「千帆」星座以及鴻鵠星座，其計劃提出時間分別為2020年、2023年和2024年，假設2027年分別完成發射總數的4.5%、2%和1.5%；

·  假設衞星製造成本為3500萬元/顆；

·  假設衞星結構件價值量佔比為6%；

·  假設2025年和2026年增材製造在衞星製造中應用比例為9%，2027年為10%。

火箭方面，截至2027年增材製造在火箭箭體及其他結構件，以及發動機領域市場規模累計約為18.37億元:

·  從GW往期發射中可以看出，GW較常採取一箭9星或10星的發射方式，假設2025年至2026年一箭9星和一箭10星發射方式分別為50%；2027年一箭10星和一箭18星發射方式分別為50%；

·  千帆星座目前採取一箭18星的發射方式，未來預計採取一箭36星發射方式，假設2026年50%的發射次數採取一箭36星方式，2027年全部採取一箭36星方式；

·  假設鴻鵠星座採取一箭18星的發射方式；

·  假設火箭製造成本為1.85億元；

·  假設2025年和2026年增材製造在火箭箭體及其他結構件應用比例為1%，2027年為1.2%；

·  假設單發火箭需要9台發動機；

·  假設增材製造在發動機的價值量為250萬元/台。

（2）導彈：輕量化優勢使導彈飛的更快、更遠

「成熟型號裝備的消耗性補充」、「新型號裝備的定型量產」以及軍貿驅動我國導彈需求。導彈作為具有射程遠、速度快、精度高、威力大等特點的精確制導武器，在近年來的戰爭和衝突中發揮了重要作用，對國家安全具有重大的戰略意義。在我國軍隊全面加強練兵備戰工作、加大實戰化演習背景驅動下，導彈作為現代化軍隊不可或缺的消耗性武器裝備，其需求有望保持穩定且持續的增長。此外，近幾次信息化戰爭中，導彈所具備的高效費比得到了突出體現，在實戰驗證、性價比優勢的加持下，我國導彈的軍貿屬性已然開啟。

增材製造能夠減輕導彈重量，降低成本和時間周期。在導彈研發和製造方面，3D打印獨特的輕量化製造特點能夠提升導彈的使用效益，相較於傳統制造方法，不僅能夠大幅減輕導彈重量，還具有降低成本、縮短導彈零部件的設計和迭代周期、提高生產效率的優勢。特別是對於導彈這類對重量極為敏感的武器裝備來説，減重意味着更遠的射程、更高的速度和更靈活的機動性。

根據以下假設條件，我們預計2027年增材製造在導彈製造領域的市場規模約為1.34億元：

·  2025年我國軍費預算為17846.65億元，假設我國軍費每年增速為7%；

·  假設2027年我國軍費中裝備費佔比47%；

·  參考2025年美國導彈和彈藥申請經費佔全部武器裝備系統採辦經費的9.6%，假設我國導彈方面軍費在裝備費佔比為7%；

·  假設彈體結構在導彈中價值量佔比為20%；

·  假設增材製造在導彈中應用比例為1%。

（二）裝備端：龍頭企業打印設備已達到國際先進水平，核心器件自主可控程度亟需提高

增材製造設備打印零件尺寸逐漸增加。隨着增材製造技術在航空航天領域應用範圍的不斷拓展，帶動3D打印設備製造技術快速發展，行業內龍頭企業技術水平已達到國際先進水平。隨着航空航天裝備對於輕量化、整體化零部件需求的提升，牽引着增材製造設備向着打印大尺寸零件方向邁進，突破了傳統加工方式在尺寸上的限制，實現大型構件的「無縫」製造。

但從3D打印設備製造領域具體來看，打印頭、激光器、長壽命電子槍、掃描振鏡、微滴噴頭、精密光學器件等核心部件的性能和質量對於3D打印設備的打印精度、打印效率以及設備穩定性等方面發揮了舉足輕重的作用。例如，電子槍通過發射、形成和會聚電子束為增材製造提供能量源，是電子束增材製造設備的核心部件；在激光增材製造設備中，激光器和振鏡作為兩個關鍵部件分別承擔着提供能量和控制激光掃描路徑的重要作用。但當前，我國高端增材製造設備的核心元器件及關鍵零部件對進口依賴程度較高，以德國、美國產品為主，雖然我國部分激光器及掃描器件已完成自主研製，但技術成熟度及穩定性與國外產品還存在一定的差距，因此，在航空航天領域配套應用規模較小，質量與可靠性還有待提高。

產業化進程推動打印設備核心器件國產化進程，打印設備智能化是提高零部件質量和批產效率的有效手段。整體來看，雖然當前我國增材製造設備核心器件的自主化程度有待提升，零件數模切片、掃描路徑規劃、實時監測控制軟件研發能力存在欠缺，但隨着增材製造技術關注度日益提升，應用規模的深入以及技術的成熟將助推核心器件國產化進程加速。此外，增材製造設備的智能化，包括在線監測、參數自整定控制等功能對於增材製造的自動化水平和批量化生產具有重要意義，也將是行業未來關注的重要方向，例如，航天增材公司通過「5G+工業互聯網」增材製造智能產線，實現無人操作高效清粉、自動打磨與設備全周期健康監控，降低成本的同時提高了生產效率。

根據《增材製造白皮書》顯示的2023年中國增材製造產業細分領域營收佔比來看，設備類最高，佔比為55%，假設設備佔比保持不變，同時假設增材製造在我國航空航天領域的應用比例在2027年達到18%，預計2027年我國航空航天領域增材製造設備端的市場規模將達到約99億元。增材製造設備打印零件尺寸逐漸增加。

（三）材料端：我國已研發出近百種牌號專用材料，粉末批次穩定性有待提高

材料是航空航天裝備發展的物質基礎和先決要素，高性能裝備對於材料性能也具有較高要求。從增材製造方面來看，不同的打印技術對材料的要求有所差異，打印材料可以分為金屬材料和非金屬材料，前者主要使用金屬粉末，后者主要使用高分子粉末、非金屬絲材等。當前，我國已經開發出鈦合金、高強鋼、尼龍粉末、碳纖維複合材料等近百種牌號專用材料，材料種類逐漸豐富，品質和性能穩定性也逐步提升。

材料製備技術複雜致增材製造原材料種類較少且成本較高。但相較於傳統材料的直接加工，3D打印材料需要進行二次加工，爲了保證原材料能夠完成較好的熔融燒結並逐層堆積，3D打印通常需要對所使用的材料成份進行設計調整，如粉末的含氧量、流動性、粒度等都有不同要求，因此導致3D打印新材料研發成本較高，材料種類也相對有限。以金屬打印材料為例，隨着金屬3D打印零件生產量的增加，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，其潛在的缺乏高品質、無缺陷的金屬粉末問題也愈發明顯。

我國3D打印材料行業處於發展期，對增材製造使用的傳統材料和新材料的組織、性能、缺陷、應力變形發展規律的研究不深入，導致增材製造件的控性控形工藝開發效果不佳。此外，對於粉末、絲材原材料和增材製造工藝過程的質量控制以及製件性能評價研究不充分，導致相關材料規範、工藝標準、檢測方法、產品技術標準的缺失，影響其產業化進程。而當前，我國雖有較多3D打印材料相關企業，但業務聚焦度有待提高，尚未形成明顯的龍頭效應，3D打印材料國產化進程仍需提速。

根據《增材製造白皮書》顯示的2023年中國增材製造產業細分領域營收佔比來看，材料端佔比為16%，假設佔比保持不變，同時假設增材製造在我國航空航天領域的應用比例在2027年達到18%，預計2027年我國航空航天領域增材製造材料端的市場規模將達到約29億元。

三、增材製造在航空航天領域發展趨勢

材製造技術在航空航天領域應用範圍持續擴大，解決了航空航天領域傳統制造工藝的「卡脖子」問題，通過大範圍零件整合進行集成化製造，實現輕量化、高強度組件製造，提高裝備可靠性的同時降低燃料消耗，提高附加效益。

對於增材製造在航空航天領域的發展方向可以關注：

（一）產業成熟度提升，產能增加、成本下降，帶動需求增加

我國增材製造行業進入快速成長期，產能規模持續增加，在規模化效應和工藝創新下行業成本將有所下降，推動增材製造技術應用深度和廣度的提升，帶動行業需求的增加，推動技術、成本、需求形成正向循環。

綜合來看，打印工藝和產品質量的優化加強是支撐增材製造技術規模化應用的基礎，而在提高軍費使用效率，國家低成本材料要求下，進一步提高打印效率、降低打印成本，是增強增材製造技術競爭力和提高產業化應用滲透率的關鍵。

（二）增材製造技術由軍品向民用領域拓展

鈦合金為增材製造進入電子消費領域提供切入點。隨着增材製造行業的成本控制、規模化生產、產品品控、技術水平等要求的日臻成熟，其在民用領域也得到了快速拓展，市場空間逐步釋放。以3D打印鈦合金在3C領域民用化為例，其引領了行業技術迭代的浪潮，具有較大的市場增量空間，具體來看，榮耀Magic V2摺疊屏手機通過採用3D打印技術將鈦合金零件首次大規模應用於手機端，其主要應用於摺疊屏卷軸器件，以降低摺疊屏整體厚度和重量；OPPO摺疊屏旗艦Find N5，採用了3D打印技術中的選區激光熔化(SLM)技術打印鈦合金鉸鏈，來提升鉸鏈的精密性等。近年來，摺疊屏手機趨勢明顯，疊加鈦合金所帶來的輕薄優勢，有望推動增材製造技術新增長。

軍技民用除了帶動行業技術革新，也為參與軍品業務的企業在民用領域開闢了一條新的發展路徑，拓寬其成長空間。隨着行業成本的持續降低，以及民用應用場景的逐漸開發，增材製造技術有望孕育出新的應用領域，持續打開市場天花板。

（三）我國增材製造設備以價格優勢拓展海外市場

全球增材製造市場基本形成了歐美主導，亞太追趕的態勢。美國作為技術發源地，擁有最完整的產業鏈，歐洲在金屬增材製造領域技術領先，亞太地區快速增長，其中中國貢獻了較大佔比的市場增量。

我國增材製造龍頭企業以價格優勢拓展海外市場。隨着我國增材製造產業的創新突破和快速發展，已初步建立了從3D打印金屬材料、工藝、裝備技術到產業化應用的全鏈條技術創新體系，我國在高性能複雜大型金屬承力構件增材製造等關鍵技術領域已達到國際先進水平，龍頭企業已經能夠自主研發並生產具有國際競爭力的增材製造設備，並出口海外。

我國增材製造設備已實現國產化，核心器件需要較長時間的使用檢驗。我國增材製造設備成形尺寸、成形效率、智能化水平等優於國外裝備，整體穩定性程度也越來越好。裝備專用軟件、激光器、掃描振鏡等核心器件等也已實現國產，但仍需要進行長時間應用驗證、迭代提升。

（四）應用領域擴大，從單領域到多領域、從製造到維修

當前，增材製造技術在航空航天領域的應用範圍逐漸擴大，從飛機及發動機，拓展至無人機、火箭、衞星等更多航空航天領域，並將在太空製造、新型空天裝備等研究中提供重要支撐。

「十四五」武器裝備規模列裝為增材製造技術維修市場打開空間。「十四五」以來武器裝備的大規模批產列裝，航空航天裝備長時間服役后零部件會出現多種形式的損傷，部分損傷位置與尺寸比較極端，通過增材製造技術可實現現場對航空航天裝備的維修，不僅大幅節約成本，還為航空航天裝備持續作戰能力提供了保障。

（五）打印設備及產線智能化、打印材料功能化將推動3D打印發展

1、3D打印設備及產線向智能化邁進

隨着增材製造技術在航空航天領域產業化進行的推進，智能化設備是提高零部件質量和批產效率的有效手段，通過將大數據和人工智能等先進技術融入增材製造生態系統中，實現在製造過程中能夠自動修正相應的參數，打造具有自我採集、自我建模、自我診斷、自我學習和自我決策能力的智能增材製造設備。

同時，爲了實現增材製造規模化應用，通過將5G+工業互聯網融入增材製造產線，實現打印全流程自動化運行控制以及設備、生產過程、工藝數據的採集與集中管理，提升增材製造產品生產效率和產品質量一致性。

2、智能材料與結構推動新技術4D打印發展

3D打印在航空航天裝備製造中展現出了較大的創造力，隨着科技的發展，通過將智能材料應用於3D打印過程中，成型件在外界環境激勵下的形狀、性能和功能會隨時間發生可控變化，擁有了第四個維度—時間，也就是4D打印，而其中智能材料作為關鍵，通常採用形狀記憶凝膠、形狀記憶陶瓷、形狀記憶合金和形狀記憶聚合物。

4D打印在航空航天領域具有較大的應用潛力，如製造具有自適應能力的航空部件，採用4D打印的飛機機翼的蒙皮，當飛機處於不同的飛行高度和速度時，機翼蒙皮能夠根據空氣動力學的變化自動調整形狀，優化機翼的升力和阻力，從而降低燃油消耗，提高飛行效率；在太空領域，4D打印在可摺疊結構上的應用具有較大優勢，進入太空后，可摺疊部件在特定的環境刺激下自動展開並組裝成所需的形狀，如太陽能電池板、天線等，2021年我國發射的「天問一號」探測器藉助形狀記憶聚合物結構將中國國旗可控動態展開，使我國成為世界上首個將形狀記憶聚合物智能結構應用於深空探測工程的國家。未來隨着對4D打印材料製備技術的突破、打印工藝的改善以及打印設備的優化，推動航空航天製造模式的升級和轉型。

（六）3D打印複合材料成為研究熱點

增材製造能夠在最大程度上滿足複合材料的可設計性。複合材料的應用對減輕航空航天飛行器質量、提高飛行性能至關重要，當前複合材料已經大規模應用於航空航天器，隨着複合材料構件不斷向大型化、整體化、複雜化方向發展，傳統成型工藝存在複雜結構成型困難、需要開發模具影響進度等情況，增材製造技術的應用可以實現多材料、多尺度、多功能以及複雜形狀複合材料結構製造，還為複合材料的低成本快速製造提供了可能性，此外，增材製造技術還可以通過控制各材料的配比來提高產品的性能。

3D打印短纖維複合材料技術較為成熟，連續纖維增強複合材料處於發展階段。纖維增強複合材料作為3D打印中應用最廣泛的複合材料，其發展可分為短切纖維增強複合材料和連續纖維增強複合材料兩個階段，當前，短纖維複合材料打印技術較為成熟，但由於傳統制造工藝的限制，連續纖維增強複合材料依然無法應用於一些複雜構型結構，3D打印技術的應用將實現連續纖維增強複合材料在複雜構型結構中的應用，提高零部件的力學性能，但此技術目前尚處於研究初期，熔融沉積成型（FDM）技術由於生產效率高且成本相對較低，在連續纖維增強複合材料增材製造中應用較為廣泛。

四、產業鏈公司

當前，我國3D打印業務相關上市企業相對較少，業務涉及航空航天領域的上市公司僅有鉑力特、華曙高科、超卓航科（維權）、光韻達、東方鈧業、天工股份、鋼研納克下屬企業鋼研極光、有研粉材控股子公司有研增材，行業主要由中小型企業組成，產業鏈發展迅速但成熟度有待提高。

從增材製造產業鏈具體來看:

1、打印材料技術突破，專業增材製造原材料製造商持續深耕工藝創新，傳統材料製造企業向增材製造原材料方向延伸。增材製造對專用粉材性能指標要求較高，可打印材料種類有限，隨着粉末製備工藝的不斷升級將探索出更多材料的可行性和性能性，疊加材料國產份額的提升，將有效降低材料成本。在此期間，除了專業增材製造原材料製造商持續深耕材料工藝突破和技術創新，也有以傳統材料研發製造為主的企業向增材製造原材料方向拓展業務，完善業務佈局，如鈦合金製造企業寶鈦股份於2024年投資建設鈦合金3D打印中試產線建設項目，項目建成后將新增鈦及鈦合金粉末製造能力及打印能力。

2、打印設備是增材製造產業鏈核心主體，產業鏈企業或繼續聚焦打印設備研發製造，或向覆蓋全產業鏈業務領域拓展。增材製造設備價值量佔比較高，打印設備的可靠性、穩定性、一致性是保障其在航空航天領域規模化應用的前提，推動增材製造技術迭代和持續升級。隨着航空航天對複雜結構零部件以及大型構件製造需求的增加，增材製造設備多激光大尺寸化正成為行業發展趨勢。行業內的企業一般有兩種發展路徑，一種是繼續專注於打印設備研發製造，同時涵蓋材料研發業務；另一種是由打印設備向產業鏈上下游延伸，打造「材料+設備+服務」的一站式業務格局。

3、打印服務是產業鏈價值實現環節，產業鏈企業或僅提供打印服務，或參與客户產品設計，提供一站式決解方案。增材製造服務是技術落地的關鍵載體，有效連接了上游的材料、設備供應商與下游的終端應用領域。增材製造服務提供商一般有兩種業務模式，一種是不參與客户產品設計，僅執行打印服務；一種是提供增材製造技術解決方案，瞭解客户需求，參與客户產品設計，提供更優化的3D設計和打印服務。

五、投資邏輯

航空航天領域是增材製造重要的下游應用領域，具有較強的適配性，當前處於產業化階段的快速成長期，具體體現在：

1、在先進的航空航天武器裝備中，增材製造技術發展正從「配角」變為「主角」，從「可選」變為「必選」，應用滲透率、價值量佔比快速提升；

2、新一代軍用飛機、航天防務裝備、民機以及商業航天等領域正在進入快速批產階段，將帶動增材製造市場的快速提升；

3、隨着航空航天增材製造的技術積累，成本效率的提升，將打開民用端「第二增長曲線」；

4、隨着國內航空航天金屬3D打印服務能力建設的不斷完善，未來增材製造「出口」邏輯也將更加通順；

5、更多的需求應用，將加速增材製造技術發展迭代，在替代傳統減材製造的趨勢與滲透率提升將更加明顯。

在航空航天領域需求持續放量的基礎上，增材製造已經完成了從0到1的突破，未來將進行從1到N的拓展，應用場景更加豐富，結構分佈也或有變化。對於產業鏈投資邏輯，我們認為可關注：

1、我國增材製造領域尚未形成壟斷格局，高端金屬粉末、振鏡及激光器等核心部件仍依賴進口，國產產品的技術成熟度、長期穩定性相比進口產品還存在一定的差距，可關注具備較快實現國產替代能力的企業；

2、隨着航空裝備對維修需求的增加，增材製造應用的深度和廣度將進一步擴大，可關注與下游客户技術、服務綁定緊密的企業。

六、風險提示

①   增材製造產業發展進度不及預期風險；

②   市場競爭加劇風險；

③   增材製造裝備關鍵核心器件依賴進口的風險；

④   增材製造下游應用拓展不及預期風險；

⑤   宏觀環境風險等。

中航證券研究所着力打造以總量研究引領，軍工、硬科技為代表的戰略新興產業鏈投研體系，並重點覆蓋部分大消費行業。董忠雲博士擔任公司首席經濟學家，張超任軍工團隊首席分析師。

研究所擁有一支近二十人的軍工研究團隊，依託中國航空工業集團央企股東優勢，深耕軍工行業各細分領域，還包含科技電子、新材料、新能源、先進製造、農林牧漁、非銀金融、社服&傳媒、醫藥生物等行業研究團隊。目前主要業務有：投資諮詢、戰略諮詢、行業主題指數定製、項目類合作等。

張超（證券執業證書號：S0640519070001），中航證券軍工行業首席分析師，畢業於清華大學精儀系，空軍裝備部門服役八年，有一線飛行部隊航空保障經驗，后在空裝某部從事總體論證工作，熟悉飛機、雷達、導彈、衞星等空、天、海相關領域，熟悉武器裝備科研生產體系及國內外軍工產業和政策變化；2016-2018年新財富第一團隊核心成員，2016-2018年水晶球第一團隊核心成員。

梁晨（證券執業證書號：S0640519080001），中航證券軍工分析師，從事軍工行業研究；北京科技大學材料碩士；熟悉航空製造、材料加工等領域，熟悉軍工企業科研及生產體系。

liangc@avicsec.com

王綺文（證券執業證書號：S0640524010001），香港城市大學商務資訊系統理學碩士，從事軍工材料、檢測等領域公司研究。

wangqw@avicsec.com

證券研究報告名稱：《增材製造深度報告：由「可選」到「必選」，由「配角」到「主角」》

對外發布時間：2025年9月11日