1.1. 3D 打印是颠覆性增材制造方式
3D 打印又叫增材制造(AM),被誉为引领第三次工业革命的核心技术之一。传统的工 业制造方法是“减材制造”,通过车削、刨、铣等工艺,将大块的原始材料“削减”加工 成所需形状、尺寸和质量的器件。但如果要制造形状复杂或者大型的结构件,传统制造 经常面临加工成型性的问题,需要先加工多个简单零部件然后再组装,因此设计空间有 限。此外,传统制造经常需要切削掉大量材料,因此加工成本高,材料利用率低。与传 统的“减材”制造方法相反,3D 打印制造技术是“增材”,以计算机三维数字模型为基 础,利用激光等高能热源将原料以分层叠加的方式逐层熔化、堆积,最终得到目标实体。 3D 打印制造方法具有自由成型、材料利用率高、制备周期短等特点,可以快速制造大 型复杂构件。在工业领域,3D 打印最早应用在一些比较复杂的难制造的领域,比如飞机 中空的叶片、叶轮以及中空的流道。这些领域对于传统工艺而言制造难度极大,但却可 以通过 3D 打印技术轻松实现。早在 2012 年,美国在《先进制造国家战略计划》及《国 家制造业创新网络计划》等战略规划中,就已将 3D 打印列为未来最关键的制造技术之 一。我国在 2015 年 5 月 8 日发布的《中国制造 2025》规划中,也明确将 3D 打印列为 重点发展领域。

3D 打印经历近半个世纪发展,进入技术与应用的成熟期。3D 打印起源于 20 世纪 80 年 代的美国,1983 年美国工程师查尔斯·胡尔发明了世界上第一台 3D 打印机,三年后又 创办了 3D Systems,并推出全球第一台商业 3D 打印机 SLA-250。这一阶段的技术被称 为快速成型技术(Rapid Prototyping),其核心理念是根据数字模型将物体逐层打印出来, 以实现快速制造原型。3D 打印在 20 世纪 90 年代至 21 世纪初的中期发展阶段开始逐渐 成熟,不仅应用于工业设计、模型制作和原型制造,还开始渗透到医疗、航空、汽车和 建筑等领域。进入 21 世纪后,3D 打印技术取得了更为显著的突破,不仅能够打印出复 杂的结构和精密的零部件,还可以实现多材料、多色彩的打印,使得 3D 打印在制造业、 医疗、航空航天、等多个领域的应用更加广泛和深入。
相比传统精密加工,3D 打印具备多项工艺优势。定制化生产:3D 打印技术可以按需制 造产品,适合生产定制化的零件和产品;快速原型制作:传统原型制作通常涉及复杂的 工艺和长时间的等待,而 3D 打印技术可以快速制造出原型,大大缩短了产品开发周期; 复杂结构制造:传统的制造技术往往难以制造复杂的内部结构,而 3D 打印技术可制造 出具有复杂内部通道、孔洞和形状的零件;节省材料:3D 打印技术采用逐层堆积的方式 制造物体,减少了浪费;轻量化设计:3D 打印可以制造出更轻、更坚固的零件和产品, 有助于降低产品的重量,提高能效,特别是在航空航天和汽车等领域具有重要意义。 3D 打印可与传统制造形成互补。传统制造主要通过铸造、锻造、机械加工等方式将原材 料加工为所需的零部件或产品,这种加工方式对加工流程简单的产品可以实现大规模生 产,生产效率较高。但对于批量较小,工艺复杂的产品则效率显著下降。增材制造技术 通过逐层添加材料的方式进行制造,可以实现对复杂结构、小批量结构的高效制造,因 此,增材制造可以形成对传统制造领域的有效补充。
1.2. 2024 年 3D 打印全球 219 亿美元市场,消费级市场增长迅速
3D 打印全球市场规模达 219 亿美元市场,2034 年预计超千亿美元。根据 WOHLERS 统计,2024 年全球 3D 打印市场规模达 219 亿美元,预计 2034 年中性预期下有望增长 至 1145 亿美元;中国市场方面,根据中商情报网,2025 年我国 3D 打印市场规模预计 达 457 亿元,较 2020 年的 208 亿元实现翻倍以上增长。在 3D 打印市场中,打印机销 售以及服务占比最高,约 74%,材料、软件占比分别为 20%、6%。

3D 打印机细分市场分析:入门级打印机(消费级)市场高增,高分子材料机器占比较 高。3D 打印机可按照级别、材料种类两个维度进行分类:
按级别分类:入门级增长显著。3D 打印机按级别可分为工业级(Industrial)、入门 级(Entry-Level)、以及介于两者之间的中间级(Midrange)、专业级(Professional), 其中工业级售价高于 10 万美元,主要用于企业端工业产品的生产,如航空航天、汽 车、医疗等;而入门级 3D 打印机售价低于 2500 美元,主要用于 ToC 消费端,普 遍绑定高分子材料用于居民个人创意品的打印。根据 CONTEXT 统计,截至 2025Q1,全球 3D 打印机市场中 50%为入门级、38%为工业级。从增速来看, 伴随拓竹、创想三维、纵维立方等国产桌面打印机的放量,入门级打印机 2025Q1实现同比增速 22%;而工业级市场较为成熟,受打印机降价等因素影响增速为-6%; 整体 3D 打印机 2025Q1 同比增速为 5%; 按材料分类:2024 年高分子类打印机市占率达 67%。受入门级打印机需求高增 拉动,在市场规模方面,高分子类 3D 打印机份额达 67%,金属类打印机占比约 30%。
金属 3D 打印机德国、美国市占率高,高分子 3D 打印机中国占据主导。根据 WOHLERS 统计,2024 年日本、美国金属 3D 打印机德国进口占比分别为 76%、82%,而在高分子 3D 打印机领域,由于拓竹等国产桌面打印机品牌高市占率,英国、美国市场中国进口占 比分别为 62%、56%。
1.3. 3D 打印材料多样,FDM + PLA 是应用最广泛搭配
3D 打印材料主要分为金属类以及有机高分子类,其中金属类主要包括钛合金、高温合金、 铝合金等金属粉末、液态金属材料等,用于航空航天、船舶工业、核工业、汽车工业、 轨道交通等领域高性能、难加工零部件与模具的直接制造;有机高分子类包括光敏树脂、 PLA、ABS、PC、PPSF、PETG 丝材,以及 PA、PS、PC、PP、PEEK 粉末等,用于工/模 具制造、原型验证、科研教学、文物修复与保护、生物医疗等。
根据 WOHLERS,2024 年全球 3D 打印材料市场规模约 44 亿美元,其中金属材料 9 亿 美元占比 21.8%,高分子粉末 18 亿美元占比 40.4%,高分子丝材 8 亿美元占比 18%, 光敏树脂 8 亿美元占比 17.8%。
金属类铁基占比高,高分子类 PLA、ABS、尼龙应用广泛。2024 年金属 3D 打印材料中, 铁基材料占比最高,为 31.0%,镍基、钛基、铝基占比分别为 29.8%、23.0%、14.2%。 在高分子材料中,PLA、ABS 具备成本优势,单 kg 价格低于 30 美元,而 PA12 尼龙是最 受欢迎的高分子材料。
3D 打印材料的选用往往需要结合对应的打印方式。对于高分子材料而言,常用的 3D 打 印方式包括 FDM((线材)、SLA((树脂)、SLS((粉材),我们分别为选取三类打印方式对 应的主流材料——PLA、光敏树脂、尼龙进行分析:
PLA:绑定 FDM 桌面级 3D 打印机,市场需求体量大
FDM 是应用最广泛的 3D 打印路线。熔融沉积成型(FDM),是一种常见的 3D 打印工 艺,属于材料挤压成型类别。其基本原理是将各种热熔性的丝状材料加热熔化后,通过 喷嘴逐层堆积成型,最早由斯科特·克鲁普和丽莎·克鲁普在 1988 年提出。由于设备成 本较低,FDM 已成为目前应用最广泛的 3D 打印方式,尤其适合初学者和家庭用户使用。 2020 年 FDM 在全球市场占有率达 65%以上,是使用率最高的 3D 打印技术。
PLA 是 FDM 首选材料,具有成本低廉、加工性能强等优点。PLA 全称为聚乳酸(Polylactic Acid),是一种新型的可再生生物降解材料。其原材料主要来源于玉米、木薯等农作物, 从中提取出淀粉,经发酵及生物合成通过中间体丙交酯形成聚乳酸。PLA 通常采用 FDM (熔融沉积成型)工艺进行 3D 打印,兼容多种颜色选择。作为生物基热塑性高分子材料,PLA 既保留了传统塑料的易加工性,又拥有经济实惠优势,同时便于加工且性能优 异:
热稳定性优异:PLA 加工温度处于 170~230℃区间,融化时不会产生有毒气体,在 打印过程中,材料能够稳定地从喷嘴挤出、成型,不易因温度波动而出现诸如拉丝、 堵塞喷嘴等问题;
抗溶剂性优异:PLA 可耐日常环境中的多数常见溶剂,如乙醇、丙酮等。PLA 材料 在接触一些日常清洁用品或处于特定化学氛围时,能长久保持结构与外观的完整性, 不会轻易发生溶解、变形,为其在多样化场景的应用提供了坚实保障;
加工便利:PLA 具有低翘曲度,易于打印,能够以挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹 塑等多种工艺进行塑形,满足不同领域对材料造型的独特需求,大大拓宽了设计与 制造的边界;
生物相容性优异:PLA 单体原料 L-乳酸本就是人体内源性活性物质,这使得用 PLA 打印出的成品对人体无毒害。不仅如此,在一些特定的医疗应用场景下,PLA 还能 够被人体逐步吸收。因此 PLA 在生物医用材料领域广泛应用,例如制作可吸收的手 术缝合线,在伤口愈合过程中,它既能够稳固地缝合创口,又无需二次手术拆线, 减轻了患者的痛苦;PLA 作为组织工程支架为细胞的生长、组织的修复提供了理想 的支撑结构,可助力人体机能的恢复。
光敏树脂:SLA 光固化 3D 打印核心耗材
SLA 是 FDM 以外另一个广泛应用于桌面消费级打印机的路线,具有打印精度高、成型 速度快等优点。SLA(Stereo Lithography Apparatus)即立体光固化成型技术,最早于 80 年代被理论化和获得专利。SLA 成型原理主要是近紫外激光束聚焦在薄层液体光聚合 物树脂上,并快速绘制所需模型的平面部分。得益于 UV 光源的物理特性,光敏树脂在 UV 光的照射下发生固化反应,从而形成模型的单个平面层,在顶部应用新的树脂层并迭 代模型的每个部分的过程,并最终得到完整的 3D 打印模型。SLA 具有高精度、成型速 度快、材料稳定性高等优势,是除 FDM 以外,另一个广受关注的 3D 打印路线,适用 于入门消费级桌面打印机。

光敏树脂是光固化 3D 打印的核心材料。光固化树脂(光敏树脂)由低聚物、稀释剂、 光引发剂等原料组成,成分占比分别为 60-90%、10-40%、1-6%。光敏树脂的工作原理 为通过光引发剂吸收紫外线能量使其裂解,生成自由基和阳离子,并引发链引发,使聚 合物发生交联聚合,使其继续进行交联固化。在游离基丧失活性时聚合结束,形成立体 网格状聚合物。光敏树脂成分具体来看:
低聚物:低聚物是相对分子质量比较低,带有不饱和双键或者环氧基的聚合物,主 要包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等,在光固化树脂体系中占 很大比重。选择低聚物是制备光固化树脂中最重要的环节,低聚物的相对分子质量 大小、黏度、硬度等均会影响制备出的光固化树脂的力学性能和物理化学性能等;
活性稀释剂:稀释剂是一种带有反应性基团的活性小分子单体,主要包括丙烯酸羟 乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、三乙二醇二丙烯酸酯等,通常带有不饱和双键,可以参 与树脂的固化反应,成为树脂固化物交联网络结构的一部分。活性稀释剂对低聚物 进行溶解和稀释,降低体系的黏度,控制光固化反应的进程。稀释剂参与光固化反 应过程时,其中的活性官能团会参与反应发生交联,形成网状结构,提高体系的黏 度,进而增加光敏树脂的硬度、拉伸强度和耐热性能等;
光引发剂:光引发剂是在光照辐射条件下,能够发生自身的化学反应而产生可以使 活性单体和低聚物发生交联固化反应的自由基或者离子体的物质,是决定整个体系 固化速度的最主要因素;
添加剂:添加剂对于光固化产品的机械及力学性能有着重要影响,主要包括颜料、 填料、助剂等。
尼龙:主流高分子粉材,搭配 SLS 应用成熟
SLS((Selective Laser Sintering)即选择性激光烧结工作原理为:铺粉棍将一层粉末材料 平铺在已成型零件的上表面,并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度,控制系统控 制激光束按照该层的截面轮廓在粉末上扫描,使粉末的温度升至熔化点,进行烧结,并 与下面已成型的部分实现粘结。当一层截面烧结完成后,工作台下降一个层的厚度,铺 料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末,进行新一层截面的烧结,直至完成整个模型。 在成型过程中,未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂部分起着支撑作用,不必像 SLA 工 艺那样需要另行生成支撑工艺结构。
SLS 优点包括:材料选择广泛:SLS 技术可以使用尼龙聚合物、金属、陶瓷等多种材料, 满足不同应用需求;材料利用率高:未使用过的粉末还能继续利用,提高了材料利用率; 无需支撑结构:SLS 技术在打印过程中无需支撑结构,简化了打印过程。
SLS 3D 打印机可以使用各种粉状材料,聚酰胺最为常用((主流为 PA12)。尼龙(PA)材 料具有热学性能稳定、力学性能优异、高流动性、低静电、低吸水性、熔点适中等优异 特性,同时 PA 的耐疲劳性和韧性也可满足需要较高机械性能的工件,粉末材料经过 3D 打印烧结可得到尺寸精度高、力学性能优良的制品。PA 可通过熔化、成型和冷却过程转 化为纤维、薄膜等不同形状,广泛应用于织物、食品包装、机械设备部件、塑料模型以 及生物医疗等领域。PA12 由于具有优异的物理性能(耐磨、耐冲击、强度高)、耐化学 性、热稳定性、生物相容性、尺寸稳定性、可回收性,是 SLS 工艺中最主流的粉末材料 品种。
2.1. 消费级 3D 打印步入加速渗透阶段
消费级是 3D 打印机重要的 ToC 市场,行业正步入加速渗透新阶段。消费级 3D 打印行 业包括主要为个人消费者及创客社区而设计的 3D 打印机、耗材、配件、软件及服务。相 比工业级 3D 打印,消费级 3D 打印强调易用性、低成本与个性化,是推动分布式制造发 展的关键支撑。消费级 3D 打印大致分为两项主要技术路径:熔融沉积成型技术(FDM) 和光固化技术(SLA/DLP/LCD)。FDM 成型技术更经济实惠,适合日常原型制作和结构部 件打印,而光固化技术精度更高且涉及更复杂的打印工作流程,使其更适合制作高度细 致复杂的模型。
消费级 3D 打印发展历程主要包括 4 个阶段:
职业创作阶段:2011 年前。以 RepRap 等开源项目为代表,消费级 3D 打印尚处于 技术探索与概念验证的早期阶段,主要用户为行业用户、打印服务商及少量技术精 湛的创客。产品操作复杂度高,需要具备较强的自主建模能力和深入的设备操作知 识。其应用主要集中在教育和医疗领域,并以实验性为主;
专业用户创作阶段:2012-2019 年。随着第一台完全组装的消费级 3D 打印机 MakerBot Replicator 问世,3D 打印逐步从专业圈层扩展至更广泛的业余爱好者和 个人用户群体。3D 打印机变得更加模块化、易操作,而产品价格持续下降。配套的软件与模型资源平台开始发展,使得用户可以在线获取、修改并分享 3D 模型。创 意工作流程的数字化显著降低了进入门槛,并推动应用场景开始向个性化消费产品 延伸;
普通用户渗透阶段:2020-2027 年。2020 年被广泛认为是消费级 3D 打印行业的 “破圈元年”,应用场景从个人创作大幅拓展到家庭使用,市场能见度显著提升,用 户认知度也随之增强。近年来,生成式 AI 技术的兴起,尤其是在文本生成模型、智 能切片与自动设计优化方面的应用,显著降低了 3D 建模的专业门槛,使普通用户 也能轻松参与创作。与此同时,云服务和在线学习社区的快速发展,为用户提供丰 富的资源与支持,进一步推动了 3D 打印进入更多家庭与个体创作者的日常生活;
“全民创作”时代:2027 年后。未来,随着打印精度、设备便携性及智能用户界 面的持续改进,以及进入门槛的进一步降低,预期将推动 3D 打印技术的广泛采用。 它将成为消费者在日常生活中实现个性化表达及按需实物定制的主流工具。
技术成熟叠加降本,消费级 3D 打印行业步入击球区。从技术上看,随着生成式 AI 的发 展,用户通过文字、图片或语音可快速生成 3D 模型,降低了 3D 建模的技术壁垒;同时 过去的传统多色打印,单色需要 4 小时以上,四色则需要 20 小时以上,而如今四色打印 仅约 5 小时即可完成,极大地提升了打印效率。从价格上看,产业规模化带来的产品价 格下调,入门级打印设备最新价格已低至 800 元,大大降低了消费门槛。根据观研天下 统计,截至 2025 年 10 月 21 日,头部消费 3D 打印机品牌如拓竹科技、创想三维、纵维 立方、智能派,均有千元级入门产品,部分产品叠加购物节补贴低至数百元。
2.2. 中国厂商占据主导全球份额,出货量加速增长
消费级 3D 打印机出货量加速,预计 2028 年突破百亿美元市场规模。过去 3D 打印机 普遍存在“速度慢、易故障、难上手”的问题,伴随拓竹等厂商的技术革新,使消费级 3D 打印机具备了“开箱即用”的体验,出货量规模也迎来加速增长。京东平台数据显示, 2024 年 3D 打印品类成交额同比激增 160%,用户数增长超 200%。据创想三维招股书, 2024 年全球消费级 3D 打印机市场规模达 41 亿美元,YOY+32%,预计 2029 年市 场规模提升至 169 亿美元;出货量方面,2024 年全球消费级 3D 打印机出货 410 万 台,总保有量 1580 万台,预计 2029 年出货量、保有量分别提升至 1340、4040 万 台。

中国是消费级 3D 打印机“世界工厂”,国内需求成长空间广阔。伴随技术的突破,2017- 2024 年中国 3D 打印机出口量从 65.6 万台激增至 377.77 万台,7 年间增长 476%,年 均复合增长率高达 28.3%,目前已占据全球 94%的入门级市场。根据国家统计局发布的 数据,2025 年前三季度 3D 打印设备产量同比增长 40.5%。海关总署的数据显示,截至 2025 年 10 月份,我国出口 3D 打印机 397.2 万台,已经超过 2024 年全年出口总数。根 据南极熊 3D 打印,预计 2025 年我国 3D 打印机出口有望达到 500 万台的里程碑,产 量达到 560 万台左右。从需求结构来看,受消费者创作偏好及“极客”文化影响,目前 消费类 3D 打印机需求主要集中于海外,大部分国内产能通过出海释放。未来来看,伴 随消费者认知的更新,以及更低廉的价格、高效的生产力、完善的社区文化,桌面级 3D 打印在国内市场具有较大成长空间。 国产“四小龙”席卷全球:拓竹科技、创想三维、纵维立方、智能派。2024 年全球消 费类 3D 打印机出货量约 410 万台,其中拓竹科技、创想三维、纵维立方、智能派出货 量分别为 120 万台、72 万台、55 万台、55 万台,合计市占率 74%。而二线包括闪 铸科技、Snapmaker、起迪 QIDI、Flsun 等品牌也有一定的出货量。根据南极熊 3D 打印 预测,2025 年拓竹科技出货有望超过 200 万台,智能派出货目标 80 万台,创想三维打 造全生态发展模式,目前正申报港股 IPO。
拓竹科技【Bambu Lab】:四小龙之首,“大疆系”研发平台打造极致硬件与生态
拓竹科技由 5 位前大疆旗下员工于 2020 年创立,专注于 FDM 打印机,2024 年出货 120 万台位列行业第一。据《深圳商报》,2024 年拓竹营收超 55 亿元,净利率达 30%, 2025Q1 营收达 20 亿元。拓竹具备极致的硬件与生态布局:硬件方面:公司核心高管、 技术团队来自大疆,因此拓竹团队则继承了大疆的工程哲学,将无刷电机、激光雷达、 多摄系统、共振控制等无人机技术“迁移”到 3D 打印机上,实现了快速、高精度、开 箱即用的打印能力;生态方面:2023 年拓竹推出的 MakerWorld 平台官方数据显示月活 跃用户已近千万,3D 模型数量超过百万。创作者们可以在 MakerWorld 上传模型设计、 相关打印配置文件,再配合拓竹官方应用软件,让普通用户就能实现“一键打印”。
创想三维【Creality】:老牌消费 3D 打印龙头,冲刺港股 IPO
创想三维是老牌消费 3D 打印龙头,成立于 2014 年,打印机产品以 FDM 为主兼有光固 化,2024 年出货量 72 万台位列行业第二。创想三维优势在于业务覆盖面广,在消费级 3D 打印领域,公司除了销售打印机以外,还提供耗材、3D 扫描仪、激光雕刻机、耗材 干燥盒、挤出机等全系列产品。在生态建设方面,创想三维打造的自主品牌(Creality) 在市场上也是颇具影响力,截至 2025 年 8 月 18 日单 TikTok 平台官号拥有超过 200 万 粉丝;YouTube 账号内容更加垂直,粉丝量近 14 万;Instagram 建立起本土账号矩阵, 面向西语、葡萄牙语等用户做更地道的营销。目前创想三维已获腾讯投资并提交港股IPO 申请,有望成为四小龙中第一家上市标的。
智能派【ELEGOO】:光固化全球龙头,获大疆投资
智能派成立于 2015 年,专注于消费级 3D 打印,2025 年引入大疆成为其战略投资者。 智能派产品覆盖光固化(LCD/SLA)和熔融沉积(FDM)两大主流技术路线,连续多年保 持全球消费类光固化 3D 打印机出货量领先品牌地位。光固化系列中,智能派的 Mars 系 列于 2019 年上市,是全球市场上第一批进入 300 美元价位段、同时具备 2K 打印精度的 设备;2024 年 6 月上线的 Mars 5 Ultra 新增了分区曝光功能,提升了打印效率和质量, 并因其工业设计和功能创新获得了红点产品设计奖。根据硬氪,智能派过去 3 年中年 CAGR 超 40%,2024 年总营收达 16 亿元人民币,预计 2025 年营收增速达 30-50%。
航空航天是工业级 3D 打印机最核心下游,占国内头部厂商营收超 50%。工业级 3D 打 印机不同于消费级产品,具有更大的体积、更高的精度、更贵的价格,用于高精度的工 业零部件生产。工业级 3D 打印广泛应用于航空航天、医疗、能源、汽车、电力等领域, 其中航空航天是最重要以及需求占比最高的领域。由于航空航天零部件复杂、精度要求 高,通过 3D 打印可有效成型,同时大大节省开模时间以及成本。根据 WOHLERS 数据, 2024 年航天、航空占 3D 打印需求比例分别为 10.6%、7.1%,合计约 17.7%。而 根据我国头部工业级 3D 打印机厂商数据,2024 年铂力特、华曙高科营收中航空航天占 比分别为 61%、50%,可见该领域对于工业级 3D 打印的重要性。
工业级 3D 打印机中国厂商起步较晚,行业核心玩家主要来自德国、美国。不同于消费 级 3D 打印机具备消费电子属性,中国厂商占据全球主要份额,工业级 3D 打印机具有技 术壁垒高、传统市场成熟等特点,因此护城河更加深厚。目前全球工业级 3D 打印机主 要由传统工业强国德国、美国企业垄断,核心玩家包括 EOS(2024 年 41%市占率,德 国)、Nikon SLM Solutions((2024 年 12%市占率,德国)、Colibrium Additive((原 GE 增 材,美国)、3D Systems((美国)、HP((美国)。国内头部厂商包括铂力特、华曙高科等, 根据 WOHLERS 最新数据,2024 年铂力特在全球金属 3D 打印机领域市占率提升至 20%, 位列第二。我们就全球核心玩家进行简要介绍:
EOS:工业级 3D 打印机全球龙头,激光烧结领军者
EOS 总部位于德国,是增材制造领域最知名的公司之一,也是聚合物和金属激光粉末床 3D 打印领域的领导者。公司于 1994 年推出了欧洲首台选择性激光烧结(SLS)系统,目前 已在全球范围内安装了超过 5000 多台聚合物和金属 LPBF 设备,服务于航空航天、医 疗、汽车和消费品等行业;
Nikon SLM Solutions:尼康下属 3D 打印平台,聚焦航空航天、国防装备领域
SLM Solutions 于 2022 年被尼康公司收购,目前已并入尼康先进制造部门,致力于开 发用于工业金属增材制造的大幅面、多激光激光粉末床熔融(LPBF)系统。2024 年尼康 SLM 系统营收达 1.5 亿欧元,同比增长 36%,全球安装系统数量超过 1000 套。公司平 台广泛应用于航空航天和国防领域,例如赛峰、博世、洛克希德·马丁、火箭实验室等 公司;
3D Systems:工业级 3D 打印先驱,SLA 光固化开拓者
3D Systems 成立于 1986 年,被公认为增材制造行业的先驱,并于 1988 年推出了首 台商用立体光刻(SLA)打印机 SL-1。公司曾经为营收排名第二大的 3D 打印机公司,近 年来其财务业绩有所下滑。多年来,该公司显著拓展了其技术基础,材料喷射技术(MJP) 和 Figure4(高速 DLP 平台)等创新技术均由公司内部开发。同时,公司通过各种收购 获得了粘结剂喷射和颗粒挤出等技术;
Colibrium Additive:前身 GE 增材,广泛涉足航空航天领域
Colibrium Additive 成立于 2016 年,前身为 GE Additive(GE 增材),当时 GE 收购了 两家知名的金属 AM 公司:ConceptLaser(L-PBF)、Arcam(EB-PBF)。2024 年在 GE 重组 为三家上市公司之后,GE Additive 成为 GE Aerospace 的一部分,并更名为 Colibrium Additive。Colibrium Additive 提供广泛的金属 3D 打印技术,包括激光粉末床熔化、电子 束熔化和金属粘结剂喷射,广泛用于终端航空航天部件的生产;
铂力特:国内工业 3D 打印机+打印服务领军者,航空航天领域市占率高
公司是国内金属 3D 打印龙头企业,兼具打印机销售以及打印服务能力,广泛应用于航 空航天、工业机械、能源动力、科研院所、医疗研究、汽车制造及电子工业等领域,尤 其在航空航天领域,市场占有率较高。公司主要客户包括中航工业下属单位、航天科工 下属单位、航天科技下属单位、航发集团下属单位、中国商飞、中国神华能源、中核集 团下属单位、中船重工下属单位以及各类科研院校等。公司亦是空中客车公司金属 3D 打印服务合格供应商;
华曙高科:国内工业级 3D 打印机先锋,深耕 SLM、SLS 路线一体化能力
华曙高科是我国工业级 3D 打印机先锋,致力于为全球客户提供金属(SLM)增材制造设 备和高分子(SLS)增材制造设备,并提供 3D 打印材料、工艺及服务。华曙高科拥有产 品和服务所对应的完整知识产权体系,自主开发了增材制造设备数据处理系统和控制系 统的全套软件源代码。公司是国内唯一一家加载全部自主开发增材制造工业软件、控制 系统,并实现 SLM 设备和 SLS 设备产业化量产销售的企业。
3.1.商业航天迎来全球共振
火箭侧:朱雀三号成功并轨,商业航天迎历史机遇
全球火箭发射进入快速增长期,美国 SpaceX 占据主导。近年来全球火箭发射服务市场 正处于快速增长阶段,2024 年全球轨道发射次数达 263 次,创历史新高。2024 年美国 全年完成约 158 次火箭发射,全球占比 60%位列第一,其中仅 SpaceX 一家就占 138 次, 全年太空投送总质量超 1500 吨。中国同期实施 68 次轨道发射,全球占比 26%位列第 二,发射飞行器总数约 250 颗。

朱雀三号首飞成功,2025 年国产火箭发射迎来重大突破。2025 年,在政策、技术、资 本的协同驱动下,我国商业航天有望迎来重大突破,开启发展的全新篇章。相关政策不 断完善,为商业航天营造了更为宽松的发展环境。同时可重复使用火箭技术将取得关键 突破,(“朱雀”三号、“星云”一号、“天龙”三号、“双曲线”三号、“力箭”二号等多型 可重复使用火箭将实现首飞,使商业航天发射更加经济高效。2025 年 12 月 3 日,蓝 箭航天朱雀三号运载火箭成功首飞,载荷精确入轨,标志着我国可回收商业航天进入崭 新阶段。 东风已至,商业航天万亿赛道启航。2024 年商业发射占全球火箭发射比例达 66%,超 过政府任务与军用,火箭发射需求迎来洗牌。根据中国电子信息产业发展研究院统计, 2024 年我国商业航天市场规模达到 2.3 万亿元,预计 2025 年将增至 2.8 万亿元。 2025-2030 年间,我国卫星发射需求预计将超过 7000 颗,到 2030 年每年需要发射的卫 星将超过 3000 颗,达到 2024 年全年入轨卫星 257 颗的 10 倍以上。根据观研天下, 2024 年全球发射服务市场收入约 186.8亿美元,预计到 2034 年将增长至 642.5亿美元; 根据泰伯智库,2025-2030 年间,中国火箭发射服务市场规模预计达到 1383 亿元,年均 约 230 亿元,其中液体运载火箭(可复用)预计占据 88%的市场份额。
卫星侧:低轨争夺加剧,中国大型“星座”布局紧锣密鼓
低轨卫星距离地表近,具有信号传输的得天独厚优势。卫星距离地面距离从远到近包括 LEO、MEO、GEO,其中低轨卫星(Low Earth Orbit,LEO)距离地球表面约 160-2000 公 里,中地球轨道(MEO)距离地球表面约 2000-35786 公里,地球静止轨道(GEO)距离 地球表面约 35786 公里。低轨卫星具有得天独厚的优势,体现在广覆盖、低延迟、部署 灵活等方面(LEO 延时小于 50ms,远远低于 GEO 的 600-800ms)。 轨道槽容量有限+频谱饱和,低轨全球化争夺竞赛加剧,Starlink 领跑全球。低轨卫星 容量有限,上限仅为 6-8 万颗,而低轨轨道槽位与频谱资源是“先到先得”的稀缺品, 需通过国际电信联盟(ITU)备案,且立项 7 年内至少要有一颗卫星入轨,到第 9 年时 要完成总规模的 10%,12 年内完成 50%,14 年内实现全星座部署。Starlink 是目前全 球发展最为迅猛的低轨宽带卫星星座,截至 2025 年 8 月,该项目已成功发射 8926 颗卫 星,其中在轨运行数量达 7731 颗。SpaceX 计划在 2025 年底前实现 1.2 万颗卫星的部 署,并预计于 2027 年将总规模扩展至 4.2 万颗。当前,低轨宽带卫星主要使用 Ku、Ka 及 Q/V 等频段,其中 Ku 与 Ka 频段技术成熟、产业链完善。Starlink 凭借先发优势, 已经占了 Ku、Ka、E 在内的无线电黄金频段(传输速率高、抗干扰能力强),全球低轨 频轨资源争夺日趋激烈。
发射需求紧迫,巨型星座项目启动,中国卫星布局加速。在政策加持和频轨资源“先到 先得”竞争激烈的背景下,我国已启动多个千颗级以上的巨型卫星星座项目,如千帆星 座规划完成约 1.5 万颗组网;GW 星座计划完成约 1.3 万颗组网;HONGHU-3 规划 1 万 颗;洲际航天低轨卫星计划组网达 6000 颗卫星等。上述星座规划总量已超 6 万颗,标 志着我国低轨卫星互联网进入规模化建设阶段。这一庞大布局将直接催生持续、大规模 的火箭发射需求。预计到 2030 年前后,我国火箭发射市场有望达到千亿量级。根据 ITU 部署节奏的规定,(“国网星座”要要在 2035 年前完成 1.3 万颗卫星的组网,则须在 2029 年前部署至少 1300 颗,2032 年前达到 6500 颗。当前在轨卫星数量尚不足 Starlink 的 1%,发射压力和产业链配套需求极为紧迫。
3.2. 3D 打印航天发动机成为全行业共识,辐射百亿市场
3D 打印技术已成为火箭发动机等部件的重要生产方式。传统发动机的零件数量动辄成 千上万,零件之间的组装通常采用焊接、铆接、螺栓连接等多种方式,这种方案导致的 问题就在于制造流程长、误差累积大、质量隐患多、重量增加多等。而且部分零件还存 在结构复杂、材料加工难的问题,对技艺高超的工人依赖度也极大。3D 打印利用逐层堆 积的原理,能够实现任意复杂构件成形与多材料一体化制造,突破了传统制造技术对结 构尺寸、复杂程度、成形材料的限制,同时利用 3D 打印可以制作出符合设计标准和使 用要求的高精密零件。

3D 打印加速商业航天发展,SpaceX 已大面积应用于龙飞船、猎鹰火箭。3D 打印技术 的出现直接加速了商业航天的发展,这场革命由 SpaceX 引领,目前国内外从事该领域 的商业航天企业无一例外都已经将 3D 打印技术直接纳入设计、测试与最终制造。根据 央视新闻,我国新研制的火箭发动机中,60%以上的零部件都可以通过 3D 打印来生产。 SpaceX 是 3D 打印航天发动机的先驱,目前已大面积且成熟应用于旗下主流型号。在过 去的几十年里,SpaceX 与多个 3D 打印品牌合作为其火箭制造零件,包括 EOS、Concept Laser(GE 公司)、Velo3D、SLM Solutions、Stratasys、3D Systems 等:
龙飞船【Dragon】:2020 年 5 月 SpaceX 成功发射全球首次商业载人龙飞船。二代 龙飞船装有 8 台 SuperDraco 发动机,这也是全球首款投入使用的 3D 打印飞船引 擎。其中,SuperDraco 发动机的多处关键零部件((火箭发动机室、主氧化剂阀阀体、 冷却通道、喷油头和节流系统等)是使用 EOS 的直接金属激光烧结技术(DMLS) 制造,使用 Inconel 系列镍基高温合金打印完成,具有高强度和高强韧性;
猎鹰 9 号运载火箭【Falcon 9】:2014 年 1 月 SpaceX 成功发射了猎鹰 9 号运载火 箭,其中 9 个 Merlin 1D 发动机中的一个使用了 3D 打印的 Main Oxidizer Valve (MOV,主氧化剂阀门)主体,这是 SpaceX 第一次发射使用 3D 打印零件的火箭。 与传统铸造件相比,3D 打印阀体具有优异的强度、延展性和抗断裂性,并且与典型 铸件周期以月来计算相比,3D 打印阀体可在 2 天内完成;
三代猛禽发动机【Raptor 3】:从外观设计上看,前两代错综凌乱的管线消失不见, 取而代之的是几根管径粗大、整齐布列的排线,发动机整体造型十分简洁。第三代 猛禽通过 3D 打印工艺,将前两代的多零部件整合为一,其设计上采用了整体的冷 却通道壁,还将某些次级管路集成到主涡轮泵中,大幅简化了发动机的结构,使得 发动机零部件的管端连接、线路连接以及各类螺丝垫片大幅减少,同时取消了发动 机的隔热罩,整个发动机重量骤降 100 多公斤达到 1525 公斤,而且还减少了潜在 的故障点,提高了发动机的可靠性。先进金属 3D 打印工艺的使用使得 Raptor 3 减重 7%,推力相较于 Raptor 2 高出了 21%。
降本是商业航天腾飞的催化剂,3D 打印则是制造侧的核心降本方式。目前国内固体火 箭发射成本约 10 万元/公斤、最大近地轨道运力 6.5 吨;猎鹰 9 号发射成本不到 2 万元 /公斤,运力为 22.8 吨。凭借这一优势,SpaceX 已发射超 1 万颗星链卫星,其 25H1 载 荷入轨质量占到全球总量的 87.5%。朱雀三号即是我国对标 SpaceX 猎鹰成本的代表(液 氧甲烷+不锈钢箭体+3D 打印+箭体回收),整个降本途径我们归纳可分为材料、制造、 回收三个方面。其中材料侧采用液氧甲烷燃料,取代传统煤油降低 70%成本,同时选用 不锈钢箭体,依靠可复用性长期成本降低 59%;可回收火箭技术来看,蓝箭航天创始人、 CEO 张昌武预测:(“未来 3 年内,中国商业航天将迎来高光时刻。可回收火箭技术成熟, 运输成本降至每公斤 3 万元以下”;制造侧的 3D 打印降本在下一段详细介绍: 3D 打印航天发动机技术成熟,可实现最高 90%降本。发动机是火箭最大成本来源,占 比约 50%。传统火箭发动机制造周期长、成本高,通常需耗时约 6 个月。3D 打印能用 最少的材料实现相同结构的性能,减少了昂贵材料的消耗;除此之外,3D 打印复杂结构、 一体化制造的特点,让零件大量整合,极大减少数量,使发动机结构极度简洁,减少了 对极高技艺工人的需求度,减少了隐患;进一步的,这种生产特点减少了发动机组装生 产环节,提升了制造效率,更进一步降低了制造成本,同时在规模化量产中保证了发动 机性能的一致性。目前 3D 打印发动机已然成熟,全球核心火箭厂商均已布局,并实现 显著降本效果:
星河动力:智神星二号 CQ-90 发动机上,90%以上重量采用 3D 打印技术制造。 3D 打印工艺发动机生产周期缩短至 1 个月内,为传统模式的 1/6,制造成本降至原来的 10%,同时发动机重量减轻 50%,显著提升了运载效率和经济性。一台 2500N 火箭发动机核心零件的制造成本,从传统工艺的 50 万元降至 3D 打印技术 的不到 5 万元。星河动力在其苍穹 50 吨级液氧煤油发动机中,涡轮泵 3D 打印件 重量占比约 65%,发生器 3D 打印件重量占比约 75%,主管路 90%为 3D 打印件, 推力室 3D 打印部分占比约 30%,阀门壳体类零件约 90%为 3D 打印制造。铂力特 2024 年商业航天领域订单中,星河动力占比超 30%。2019 年,飞而康科技与星河 动力合作,利用华曙高科金属 3D 打印解决方案,在 4 个月内完成 30 多件火箭发动 机零件的交付;
天兵科技:2023 年 4 月,天兵科技的天龙二号运载火箭成功首飞,创下全球首家民 营液体火箭企业“首飞即成”的纪录。这款火箭的核心突破在于其采用的 3D 打印 高压补燃发动机,接近 90%的部件通过增材制造完成。3D 打印工艺使得发动机组 数量减少 80%,制造周期缩短 70-80%,成本和重量降低 40-50%。在其新一 代天龙三号“天火十二”发动机上,3D 打印技术再创新高,90%零组件采用增材制 造,包括身部、喷注器等关键部件,成为国内尺寸最大、推力最大的 3D 打印液体 发动机,研制周期缩短 50%以上;
蓝箭航天:蓝箭航天采用金属 3D 打印技术,其中天鹊系列发动机的燃气发生器与 燃烧室部件均采用了铂力特的激光金属 3D 打印设备。天鹊 12B 发动机 3D 打印的 零件占比已达到 70%以上,取消的零件数量达到了 30%;
SpaceX:SpaceX 利用金属 3D 打印的技术,将大量的管线整合到引擎中,只留下 干净利落的发动机外壳。先进金属 3D 打印工艺的使用使得 Raptor 3 减重 7%, 推力相较于 Raptor 2 高出了 21%,更是比初代 Raptor 提高了 51%。在成本方 面,单台 Raptor 3 仅 25 万美元,相比 Raptor 1 便宜了近 90%;
NASA:其“快速分析与制造推进技术”(RAMPT)项目专注于开发新型合金及大型 部件的增材制造技术,项目开始四年过程中,NASA 已使用新开发的极端环境合金、 大型增材制造工艺和先进的复合材料技术,对 3D 打印的喷射器、喷嘴和燃烧室硬 件进行了 500 次实验,总计超过 16000 秒。该项目还已开始为主力 RS-25 发动机 开发全尺寸版本,这可以将其成本降低高达 70%,并将制造时间缩短一半。
航天 3D 打印市场规模测算,3 大星座项目对应 2000 余次发射,带来 475 亿元 3D 打 印累积市场规模。我们对 3D 航天打印市场规模进行测算:目前我国有 3 个大型星座项 目,分别为千帆、GW、鸿鹄,规划卫星数量分别为 1.5、1.3、1 万颗,假设单颗卫星重量 0.5 吨,单枚火箭运载能力 8 吨,则需要 2375 次发射才能满足 3 大星座项目对应的 总卫星并轨需求。假设单枚火箭发动机 3D 打印价值量为 2000 万元,在不考虑发动机重 复使用的情况下,则我国航天 3D 打印市场规模有望累积达 475 亿元。
3.3. 航空:3D 打印技术持续渗透,C919 已大面积应用
类似于航天,航空领域 3D 打印技术也在加速应用,通过一体化成型工艺大大提升制造 精度、降低成本、减少重量、缩短制造周期。2024 年洛克希德·马丁宣布将进行重大 3D 打印技术和基础设施投资,将其德克萨斯州 3D 打印厂面积扩大了 1486 平方米,并新增 了多台 Nikon SLM Solutions 的金属 3D 打印机以及热处理和检测设备。国内方面,国产 大飞机 C919 也开始大面积采用 3D 打印工艺,未来渗透空间广阔。 海外巨头纷纷入局,3D 打印在航空领域应用广泛。目前包括空客、波音在内的国际航空 巨头纷纷采用 3D 打印工艺进行飞机制造,不仅局限于发动机,还辐射至挡流板、缓冲 空气管、座椅支架、结构件等领域,实现了显著的降本、减重、缩短制造周期的效果:
GE 增材:截至 2021 年,美国 GE 增材已经打印了超过 10 万个航空发动机燃油喷 嘴,并实际应用于其最先进的“LEAP 发动机”中,空客 A320 NEO、波音 737 MAX 和中国国产 C919 大型客机都采用了 Leap 引擎。传统的燃油喷嘴由 20 个单独的部 件焊接而成,采用 SLM 3D 打印技术,整套喷嘴可以一次成形,无需后续焊接,零 件数量降为 3 个。改进后的燃油喷嘴具有质量轻、强度大和耐腐蚀的特性,可在高 达近千摄氏度的环境下正常工作,重量减少 25%,使用寿命提升至 5 倍,燃油效 率也得到极大的提升;
霍尼韦尔:霍尼韦尔通过 3D 打印成功认证了应用于飞机辅助动力装置的挡流板, 以及应用在推力发动机中的缓冲空气管,并致力于开发 3D 打印在城市空中交通领 域的发展;
空客:空客 A350 XWB 客机采用 3D 打印的碳纤维座椅支架,单架减重超 200 公 斤,每年可节省近百万欧元的燃油成本;
波音:波音 787 通过 3D 打印钛合金结构件,生产周期从数月缩短至 20 天,单架 飞机成本降低 200-300 万美元。

国产大飞机机身多处采用 3D 打印材料。在我国国产大飞机 C919 的制造过程中,有多 个关键部件都采用了 3D 打印技术进行生产。援引北京航空航天大学王华明院士(负责 C919 机头钛合金 3D 打印主风挡整体窗框)观点:(“3D 打印会改变未来装备的结构,也 许会改变未来装备性能,也许一个飞机需要 3 万个零件,自重好几十吨,现在有了 3D 打印之后,几万个零件变成 2000 个零件,数量已经大幅度减少”。目前 3D 打印在 C919 发动机喷油嘴、机头钛合金主风挡整体窗框、中央翼缘条、舱门复杂件等领域均有应用:
机头钛合金主风挡整体窗框:C919 机头主风挡窗框尺寸大、形状复杂,国内飞机制 造厂的传统方法无法制作。欧洲一家公司可以制作,但周期漫长,需要两年时间才 能交货,而且价格高昂,仅每件模具费就要 50 万美元。2009 年,王华明团队利用 3D 打印技术,耗时 55 天做出了 C919 机头钛合金主风挡整体窗框,成本不足欧洲 锻造模具费的 10%;
中央翼缘条:3D 打印钛合金材质 C919 中央翼缘条尺寸 3.07 米,重量 196 千克, 2012 年通过商飞的性能测试,2013 年成功应用在国产大飞机 C919 首架验证机上;
登机舱门钛合金机构零件:C919 的前机身和中后机身的登机门、服务门以及前后货 舱门上使用了 23 个金属 3D 打印部件,是由金属 3D 打印服务商飞而康完成的。飞而康科技采用基于 SLM 的 3D 打印技术,对风扇进气入口构件的这种钛合金薄壁结 构开展了技术攻关;
发动机:C919 采用 CFM LEAP-1C 发动机,LEAP 是由 GE 与法国赛峰(Safran)集 团各出资 50%组建的合资企业 CFM 研制的新一代航空发动机,具有更好的燃油经 济性和更低的二氧化碳排放量,现已广泛用于波音 737、空客 A320、以及我国的 C919 等单通道客机。在 2014 年,LEAP 发动机改用了 3D 打印燃油喷嘴,其性能得 到了进一步提升,能更高效地混合与注入燃料。
4.1. 3C:3D 打印正逐步替代传统 CNC 加工
3D 打印逐渐颠覆 3D 产品传统 CNC 机床制造方式。CNC 机床早期价格昂贵,渗透率有 限,2008 年苹果设计师 Jonathan Ive 将 CNC 工艺引入 MacBook Pro 机身制造,通过冲 压和切削将整块铝板加工成型。随后,iPhone、iPad、Apple Watch、Apple TV 几乎全系 苹果产品都采用了这一工艺。安卓阵营也全面跟进,华为、小米等厂商效仿苹果设计, 金属机身成为旗舰机标配,CNC 加工需求激增。伴随 3C 产品轻薄化、精细化趋势的加 速,传统 CNC 加工弊端被更大程度暴露。CNC 加工材料利用率低、成本高昂,稍有复杂 的结构就意味着更长的加工时间与更高的报废率。尤其在钛合金这种昂贵而又坚韧的材 料上,不仅成本高昂且浪费严重,复杂结构的实现也极为困难。而 3D 打印可以几乎零 浪费地制造出结构极为复杂的部件,同时结构重量减轻、散热性能提升、整体产品体验 提高。目前 3D 打印正在 3C 制造领域逐渐替代传统 CNC 加工。
3D 打印已广泛应用于折叠屏铰链、中框、USB 接口、手表表壳等领域。2023 年荣耀 Magic V2 发布,该产品引入了 3D 激光打印而成的钛合金轴盖,是 3D 打印技术在手机 行业的第一次大规模应用,使得产品更加轻薄,同时结构强度提升。后续 OPPO、苹果等 厂商陆续采用 3D 打印技术,主要应用于折叠屏铰链、中框、USB 接口、表壳等领域:
折叠屏铰链:传统铰链生产不仅需要进行复杂的锻造、切削、抛光等一系列繁琐流 程,而且成品良率并不高。但 3D 打印工艺却直接改变了游戏规则,通过逐层堆积 材料,一次性将复杂结构直接打印成型,不仅材料利用率接近 100%,而且精度和 强度也都大幅提升,甚至能制造出传统方法难以实现的镂空结构。荣耀 Magic V2 和 Vs3 率先采用钛合金 3D 打印铰链,材料强度提升了 150%,厚度降低 20%;
中框:传统手机中框通过 CNC 切削加工,加工过程中浪费严重、成本高昂,很难实 现极致的轻薄化设计。而 3D 打印技术能从根本上打破这些瓶颈,不仅让材料利用 率大幅提升,也给了手机设计师更大的创作自由度,手机中框不再只是简单的结构 件,而可以演变为拥有复杂镂空结构、精准的散热微通道的功能零件。目前苹果、 小米等厂商已开始布局 3D 打印中框;
USB 接口:全新 iPhone Air 的 USB-C 接口使用 3D 打印技术制造,具有更薄、强度 更高的特点,帮助这款型号成为迄今为止最薄的 iPhone。在材料方面,iPhone Air 手机 USB-C 接口采用钛合金 3D 打印,比传统锻造工艺节省了 33%的材料用量;
手表表壳:新款 Apple Watch 11 采用全 3D 打印钛金属表壳。这款产品的再生材料 比例占到 40%,其中铝和钛的再生比则是 100%。钛金属表壳采用 3D 打印工艺制 成,原材料用量仅为前几代产品的 50%。

4.2. 液冷板:AI 浪潮散热压力剧增,3D 打印微通道冷板已实现装机
微通道冷板是下一代液冷技术,流道尺寸缩小至微米级。随着 ChatGPT、DeepSeek 等 大模型应用需求激增,AI 数据中心对 GPU 散热需求呈现井喷态势。芯片制造商正在生 产更大、更热的处理器,高效冷却成为数据中心的关键问题。MLCP(Micro-Channel Liquid Cooling Plate,微通道水冷板)是英伟达为应对下一代 AI 芯片高功耗散热需 求而推动研发的新型液冷技术。该技术通过在芯片封装层直接集成微米级流道,实现冷 却液与芯片核心区域的(“贴身散热”。传统水冷板的微水道尺寸在 0.1mm((100μm)到 数毫米水平,而在 MLCP 中通过在芯片或封装上的蚀刻水道尺寸可降低至微米级别。 传统工艺难以进行微米级微通道制造,3D 打印可有效解决痛点。由于微通道液冷板涉 及极小尺寸的立体复杂结构制造(尤其是要实现仿生流道设计),传统真空钎焊工艺,焊 料熔化后流动会填充微通道,造成微通道的堵塞,而扩散焊过程中施加的压力将导致微 通道结构尺寸的改变,影响流阻及换热性能。3D 打印可避免焊接过程导致微通道结构 尺寸改变的问题,一次成型 TPMS 晶格、微鳍片、湍流诱导结构等复杂几何结构,把冷 板传热面积、流量、压降、热阻同步优化,实现“传统手段无法企及”的散热极限。根 据 3D 打印冷板龙头 Fabric8Labs(合作纬颖),3D 打印冷板具有以下优势:
卓越的散热性能:通过优化的翅片结构将冷却液精确导向芯片热点,使冷板在最需 要的地方实现最大化的冷却效果,对于高 TDP((热设计功耗)设备,可能使芯片最 高温度降低 5-8℃;
增强的温度均匀性:采用定制微通道设计的 ECAM 冷板能精确引导冷却液流动,显 著减少温度波动,使芯片表面的温度差异改善 200%。这种均匀性对于最大化芯片 性能和延长其寿命至关重要;
降低总拥有成本:通过集成一流的散热性能和更高的可靠性,纬颖的 IT 基础设施为 AI 数据中心降低了运营成本,具体体现在制冷和驱动冷却液流动的泵功耗方面的支 出减少。
3D 打印冷板已实现应用装机,成长空间打开。目前产业已有多种 3D 打印液冷板产品落 地,CoolestDC、纬颖(Wiwynn)、其阳(AEWIN)等厂商的铜质 3D 打印冷板已在 CPU、 GPU、AI 服务器、两相浸没系统中批量装机。其中 CoolestDC 基于 EOS DMLS 技术和高 密度 EOS Copper CuCP 工艺开发的一体式冷板,可承受 6bar 以上水压,使得 GPU 工作 温度降低近 50%。在由 Meta 主导的年度硬件盛会 OCP Global Summit 2025 上, Wiwynn 纬颖联合增材制造企业 Fabric8Labs 联合展出了 3D 打印下一代液冷散热冷 板,具体包括:
双面冷板:同时冷却 AI 加速器(最高 4kW)和垂直供电芯片,3D 打印微通道设计预 计提升 40%散热性能;
两相冷板:使用环保介电流体,利用相变增强传热,3D 打印吸液鳍片设计可减少泄 漏。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)