3D打印之非金属材料 头豹词条报告系列

中心思想

中国3D打印非金属材料市场蓬勃发展与结构性挑战

中国3D打印非金属材料市场正经历高速发展，其规模持续扩大，并在整个3D打印材料市场中占据主导地位。然而，该行业在原材料供应、高端技术及设备方面仍面临对进口的依赖，同时市场竞争日益激烈，促使企业加大研发投入以寻求差异化竞争优势。

政策驱动与产业升级：迈向智能制造的关键环节

中国政府出台了一系列鼓励和指导性政策，旨在推动3D打印非金属材料行业的产业升级、技术创新和人才培养。这些政策不仅促进了行业标准化体系的建立，也引导行业向高性能、高质量和可持续发展方向迈进，使其成为中国智能制造战略中的重要组成部分。

主要内容

行业定义与分类：非金属材料的多样化应用

3D打印之非金属材料是3D打印技术所需的非金属生产原材料，主要分为有机高分子材料和无机非金属材料。

• 有机高分子材料：包括工程塑料（如ABS、PC、PA尼龙、PLA聚乳酸）、光敏树脂和合成橡胶。工程塑料因其优异的力学性能、耐热性和抗冲击性成为3D打印的主选材料；光敏树脂以其快速固化、高精度等特点广泛应用于高强度、耐高温、防水产品的制作；合成橡胶则以高拉伸强度和抗撕裂强度见长。
• 无机非金属材料：主要指陶瓷材料，具有低密度、高强度、耐腐蚀、高硬度、耐高温和化学稳定性好等优点，广泛应用于航空航天、生物、半导体等高精尖领域。 与金属材料相比，非金属材料在制造过程中具有更高的精度和细节表现能力，可用于制作更复杂和精细的产品，应用领域涵盖航空航天、汽车、医疗器械、工业零部件等。

行业特征：新兴材料涌现与政策强力支持

中国3D打印非金属材料行业整体呈现出新兴原材料增加、下游需求旺盛、政策扶持力度大以及投融资规模稳步增长的特征。

• 供给与需求：随着3D打印技术普及和应用领域拓展，3D打印设备销量激增，带动非金属材料市场规模扩大。中国3D打印产业规模增长速度快于全球整体增速，非金属材料作为必要耗材，市场需求旺盛。
• 准入门槛：行业创新不断，企业需投入大量资金用于科研，导致行业壁垒不断提高。上游原材料行业进入门槛高，且非金属材料行业具有明显的专业化特征，新进入企业难以快速取得市场竞争力。
• 发展前景：国家政策对非金属材料行业给予重点关注和扶持，如《增材制造标准领航行动计划》等，旨在建立标准化体系、提升国际竞争力、加强人才培养和科研成果转化，推动行业快速发展和产业升级。

发展历程：从萌芽到高速发展的技术演进

非金属材料在3D打印技术的应用经历了萌芽期（1972-1990）、启动期（1991-2008）和高速发展期（2009-2023）。

• 萌芽期（1972-1990）：光敏树脂作为光固化材料在理论上被证明可行，并随着日本东京大学发明第一台光学3D打印机而诞生。此阶段技术尚不成熟，光敏树脂是唯一的非金属材料。
• 启动期（1991-2008）：FDM熔融沉积成型技术问世，工程塑料（如ABS、PC）成为主流非金属材料。3DP技术诞生并商用，陶瓷材料开始应用于3D打印。EBM、SLM等新型技术原理的研发推动了非金属材料的不断创新，应用领域开始向医疗等方向拓展。
• 高速发展期（2009-2023）：桌面级3D打印机市场蓬勃发展，成本降低、操作简便，应用领域扩展至食品、军事、服饰等。高精尖产品如3D打印飞机、赛车问世，医疗行业成为研究热点。伴随应用领域的拓展，更多创新性非金属材料投入使用，行业研发投入加大，壁垒提高。

产业链分析：全球化依赖与本土化突破并存

3D打印非金属材料行业的产业链涵盖上游原材料供应及初加工、中游非金属材料及处理/3D打印设备/服务供应商，以及下游3D打印终端应用领域。

• 上游：原材料供应及初加工：主要为各类非金属材料的基础原材料供应商，如石油、蓖麻油、聚合物单体和预聚体等。目前，基础原材料主要依赖进口，且行业集中度高。例如，工程塑料（如尼龙）的原材料石油受地缘政治影响价格波动，聚合物单体和预聚体产能被国际龙头企业垄断。
• 中游：非金属材料及处理：中国在非金属材料生产技术方面缺乏高端材料的量产能力。PA11、PA66等高端尼龙和聚乳酸（PLA）仍由国际企业垄断，光敏树脂生产多集中在中低端市场。然而，中国作为新兴制造大国，非金属材料行业在高产能和高需求方面表现突出，在中低端材料供应市场占有较大份额，并实现了技术从零到一的突破。
• 中游：3D打印设备供应商：设备分为消费级和工业级。中国企业在消费级设备供应方面具有优势（如纵维立方、创想三维），年收入超10亿元。国际企业在工业级设备方面优势明显，中国工业级设备仍处于第二梯队。FDM打印设备销售额占所有3D打印设备的40%左右。
• 中游：3D打印软件服务供应：主要基于CAD技术，包括设计/建模、数据处理、模型仿真模拟和打印流程管理。国际企业在3D打印软件方面具有核心竞争力，中国起步晚，市场份额不足10%。
• 下游：3D打印终端应用领域：工业级应用占比65%-70%，主要包括航空航天（58%）、模型制造（18%）和生物医疗（10%）。消费级应用占比30%-35%，主要为教育科研、艺术模型制造和消费电子。非金属材料因其对人体危害小、能突破复杂结构、满足个性化定制、实现轻量化和高精度等特点，在牙科等医疗领域及日常消费品领域得到广泛应用。
• 行业发展趋势：非金属材料正向高性能、高质量和可持续方向发展，以满足高精尖领域需求和绿色发展要求。同时，3D打印行业生态将加速完善成型，实现产业升级和智能化生产，形成系统性解决方案。

行业规模：市场持续增长但结构性变化显著

2022年中国3D打印材料行业规模达到45.05亿元，其中非金属材料行业规模为27.35亿元，市场占比高达60.7%。

• 增长预测：预计2023年至2027年，3D打印非金属材料市场规模年平均增长率为24%。到2027年，中国3D打印之非金属材料行业规模预计将达到81.5亿元。
• 市场占比变化：非金属材料在3D打印材料中的市场占比从2017年的72%下降至2022年的60.7%，预计2023年至2027年每年将下降6%。这主要是由于3D打印技术在航空航天、汽车等主要使用金属材料的重金属领域普及，金属3D打印应用领域拓展，其需求增长超过非金属材料，导致非金属材料的市场占比有所下降。
• 创新与普及：截至2019年，3D打印非金属材料专利申请数量达到11302件，创新型材料层出不穷。随着政府政策扶持和技术普及，非金属材料凭借其轻量、便宜、低门槛等特点，将深入民用领域，成为中国智能制造的重要驱动力。

政策梳理：多维度政策支持行业发展

中国政府出台了一系列政策，从宏观战略、行业指导、人才培养、外商投资和标准化建设等多维度支持3D打印非金属材料行业发展。

• 《中国制造2025》（2015年）：将3D打印技术作为重点发展对象，旨在提高自主创新能力、优化产业质量效益，推动制造过程智能化，为非金属材料行业培养人才、提升创新能力和国际竞争力。
• 《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》（2023年）：明确指出“砂型3D等先进工业技术实现产业化应用”，重点发展“砂型3D打印”等先进铸造工艺与装备，推动传统铸造行业转型升级，协助非金属材料行业提高创新能力。
• 《2022年度普通高等学校本科专业备案和审批结果》（2023年）：8所高校新增“增材制造工程”本科专业，旨在解决行业人才短缺问题，培养非金属材料行业的专业人才，推动科研创新。
• 《鼓励外商投资产业目录（2022年版）》（2023年）：新增“增材制造用树脂基复合材料”和“新型支架、假体等高端植入介入设备与材料及增材制造技术开发与应用”两项投资重点方向，有助于推动行业高质量发展，缓解企业融资困难。
• 《国家标准化管理委员会关于进一步促进医疗器械标准化工作高质量发展的意见》（2021年）：明确提到“加强增材制造等新技术、新工艺、新材料标准的制修订工作”，规范应用于医疗领域的非金属3D打印材料，推动行业建立标准，研发安全优质的医疗用非金属材料。

竞争格局：差异化竞争与头部企业优势

中国3D打印非金属材料市场竞争格局呈现差异化、多元化，并趋向激烈化。

• 差异化竞争：各企业拥有10种以上非金属材料，且各有专攻（如常州强力新材专攻光引发剂，先临三维专攻光敏树脂）。竞争格局的差异化还体现在企业对产业链的整合能力上。
• 头部企业优势：圣泉集团作为行业龙头，2022年营收高达90亿元，遥遥领先于其他营收小于20亿元的企业。其竞争优势在于庞大的产能规模和明显的产业链整合能力，覆盖上中下游，利用生物质精炼生产纤维素等原料，中游生产酚醛树脂等粘结剂和复合材料，下游连接生物医疗、新能源等应用领域。
• 研发投入加剧竞争：在政府鼓励政策下，各企业纷纷加大研发投资，普遍提高研发收入占营业收入比例1%-5%。尽管研发过程长、回本慢，但持续的资金流（2022年3D打印行业融资超80亿元）涌入助长了材料研发潮，企业通过研发打造自身竞争力。
• 本土化突破：在原材料依赖进口的情况下，中国企业已取得显著突破，如万华化学实现100%生物基原料制造TPU材料，华曙高科研发出自由PA12成品材料，中国PA66产能接近70万吨。
• 未来展望：拥有庞大资金流的头部企业将进一步扩大竞争优势，但由于非金属材料种类丰富、应用领域广，加上资本支持，腰部和尾部企业仍有机会打造差异化竞争优势。中国3D打印非金属材料行业有望在全球市场巩固中低端市场销量的同时冲击高端市场。

3D打印之非金属材料代表企业分析

济南圣泉集团股份有限公司（605589）

• 公司信息：成立于1994年，主营树脂生产，注册资本7.83亿人民币，总部济南。
• 财务数据（2022年）：营业总收入95.98亿元，同比增长8.76%；归属净利润7.03亿元；毛利率未披露，但2019年为29.95%。资产负债率30.07%。
• 竞争优势：产能规模庞大，酚醛树脂相关产品已建在建产能达64.86万吨/年，在中国乃至全球市场具有较大竞争力。产业链整合优势明显，上游布局生物质化工原料，中游生产酚醛树脂及复合材料，下游布局医疗领域，实现高效稳定的产能和产业链有效整合。

广东银禧科技股份有限公司（300221）

• 公司信息：成立于1997年，主营高分子材料的生产与销售，注册资本4.75亿人民币，总部东莞。
• 财务数据（2022年）：营业总收入18.46亿元，同比下降18.07%；归属净利润-0.0126亿元（亏损）；毛利率未披露，但2019年为12.83%。资产负债率28.34%。
• 竞争优势：技术领先优势显著，截至2022年底拥有150项专利（96项发明专利）。客户资源优势明显，深耕25年，在医疗设备、基建材料等领域拥有一批知名企业客户群，并在北美、澳洲等地推广3D打印工业材料，拓宽国际市场。

深圳光华伟业股份有限公司（836514）

• 公司信息：成立于2002年，主营3D打印产品和环境友好型生物降解材料（PLA、PA等），注册资本5760万人民币，总部深圳。
• 财务数据（2019年）：营业总收入1.41亿元，同比增长17.46%；归属净利润398.25万元；毛利率27.86%。资产负债率55.90%。
• 竞争优势：掌握多种可降解材料的生产技术，受益于“限塑禁塑”政策，有助于渗透中国市场。销售区域广阔，覆盖国内主要区域（华北、华东、华南等）及境外60余个国家与地区，并开通网络销售，实现线上线下联动，有助于扩大销售规模。

总结

中国3D打印非金属材料行业正处于高速发展期，市场规模持续扩大，预计到2027年将达到81.5亿元。尽管非金属材料在整个3D打印材料市场中的占比因金属材料在重工业领域的普及而有所下降，但其凭借独特的物理化学性能和广泛的应用场景，仍占据主导地位。行业特征表现为新兴原材料增加、下游需求旺盛、政策扶持力度大以及投融资规模稳步增长。

产业链上游原材料对进口依赖度高，中游在高端材料生产技术方面存在短板，但中国企业在中低端市场已实现技术突破并占据较大份额。下游应用领域广泛，工业级和消费级市场均呈现增长态势，尤其在医疗和个性化定制方面潜力巨大。

政府出台的《中国制造2025》等多项政策，从战略规划、行业指导、人才培养、外商投资和标准化建设等多方面为行业发展提供了有力支持，推动产业升级和智能化转型。市场竞争格局呈现差异化和多元化，并趋向激烈。圣泉集团等头部企业凭借庞大产能和产业链整合优势占据领先地位，而其他企业则通过加大研发投入和打造差异化竞争优势寻求发展。中国3D打印非金属材料行业有望在全球市场中巩固现有优势并冲击高端市场，成为中国智能制造的重要驱动力。