摘要：3D 打印又称“增材制造”，是一种将建立的三维数字化模型通过切片软件进 行路径规划，再使用粉末、线材、液体等材料逐层堆积完成三维实体模型制造的技 术。相较于传统加工方式，3D 打印技术的优势在于无需开模、材料利用率高、产 品实现周期短，并且能够实现高性能复杂结

1.1 3D 打印行业产业链完善，发展前景广阔

3D 打印又称“增材制造”，是一种将建立的三维数字化模型通过切片软件进 行路径规划，再使用粉末、线材、液体等材料逐层堆积完成三维实体模型制造的技 术。相较于传统加工方式，3D 打印技术的优势在于无需开模、材料利用率高、产 品实现周期短，并且能够实现高性能复杂结构零件的无模具、快速、全致密成形， 逐步成为应对众多领域技术挑战的最佳技术途径。从应用领域分布来看，航空航天、 医疗、汽车和消费类领域是 3D 打印产品最重要的应用领域，2021 年前四大领域 分别是航空航天占比 16.8%，医疗占比 15.6%，汽车占比 14.6%，消费电子产品 占比 11.8%；2023 年前四大领域分别是汽车占比 14.4%，消费电子产品占比 14.0%、医疗占比 13.7%、航空航天占比 13.3%，消费类需求占比显著提升。

航空航天领域是金属 3D 打印产品最重要的应用领域之一。随着航空领域使 用要求和设计水平的不断提高，新型航空飞行器不断向性能高、寿命长、成本低、 可靠性好等方向发展，航空零件逐渐趋于结构复杂化和整体化。金属 3D 打印具有 加工周期短、材料利用率高、设计更自由等优势，能够满足航空零件制造的低成本、 短周期需求，在航空制造领域得到了广泛的应用。2023 年 5 月 28 日，我国自主 研发的国产大型客机 C919 顺利完成首次商业载客飞行，C919 飞机中应用了大量 通过 3D 打印技术制造的零部件，零部件包括机头主风挡窗框、发动机燃油喷嘴、 舱门件等，通过 3D 打印技术生产的零部件具有更高的强度和更轻的重量，提高了 飞机的性能和燃油效率，降低了制造成本。

汽车领域是金属 3D 打印产品又一重要的应用领域。3D 打印技术在汽车行业 的应用贯穿汽车整个生命周期，包括研发、生产以及使用环节，就应用范围来看， 目前 3D 打印技术在汽车领域的应用主要集中于研发环节的试验模型和功能性原 型制造，在生产和使用环节相对较少。随着 3D 打印技术不断发展、车企对 3D 打印认知度提高以及汽车行业自身发展需求，3D 打印技术在汽车行业的应用将向市 场空间更大的生产和使用环节扩展，在最终零部件生产、汽车维修、汽车改装等方 面的应用将逐渐提高。

随着折叠屏、可穿戴设备、智能硬件等消费电子产品向轻薄化、高性能化、精 密化方向发展，传统制造工艺在极限轻量化和复杂结构制造上的局限性日益显现， 金属 3D 打印凭借其轻量化材料应用、高精度复杂结构制造能力以及定制化生产 优势，在 3C 领域展现出了广阔前景。荣耀折叠屏手机 Magic V2 的铰链轴盖部分 采用了钛合金 3D 打印工艺，是金属 3D 打印工艺在 3C 领域的首次应用，宽度相 较于铝合金材质降低 27%，强度却提升 150%，完美的平衡了轻薄与可靠性要求。 继荣耀 Magic V2 后，铂力特又助力 OPPO Find N5 旗舰新品正式发布，是其在 3C 领域落地的第二个大规模量产应用案例，标志着金属 3D 打印在消费电子行业 的进一步成熟与突破。在 Find N5 研发过程中，OPPO 团队发现碳纤维、PEEK 等 传统材料难以满足轻量设计的可靠性需求，因此需要寻找兼具高强度和轻量化特 性的金属材料。而钛合金，因其高比强度、耐疲劳性和出色的耐腐蚀性能成为理想 选择。由于 Find N5 铰链结构件厚度极薄且设计复杂，传统的 CNC 与 MIM 工艺 均无法满足量产需求。面对紧迫的开发周期和极高的精度要求，OPPO 借助铂力 特增材制造工艺的设计自由度和批产稳定性，成功实现铰链核心部件的技术突破。 铂力特最终通过 28 道精密工序，成功打印出薄度仅为 0.15mm 的钛合金结构件， 助力 OPPO 刷新了 3C 行业商业化产品的最小尺度纪录，为 Find N5 轻薄折叠结 构提供了坚实支撑。

3D 打印产业链完整，原材料包括金属粉末、塑料线与树脂等。3D 打印行业 上游涵盖三维扫描设备、三维软件、原材料商及 3D 打印设备零部件制造等企业。 3D 打印专用的原材料包括金属粉末、塑料线和树脂等，这些原材料的品质与可靠 性是影响最终制造品质的重要因素，因此原材料供应商的产品质量和供货能力关 系到产业链的稳定性与发展。中游以 3D 打印设备生产厂商为主，负责打印设备的 设计、制造和销售，大多亦提供打印服务业务及原材料供应。下游包括 3D 打印零 件的生产商和分销商等，下游应用已覆盖航天航空、汽车工业、船舶制造、能源动 力、轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意、建筑等众多领域。从 全球 3D 打印细分市场份额占比来看，3D 打印原材料占比约 17%，3D 打印设备 占比约 22%，3D 打印服务约 40%。

金属 3D 打印技术包括选区激光熔融成形、电子束熔化成形、激光熔化沉积成 形、电子束自由成形、电弧增材制造等工艺技术。金属 3D 打印技术在我国快速发 展，国内设备厂商在 3D 打印设备所需的专用材料、工艺装备、关键零部件、软件 系统等实现了技术突破和工艺经验积累，具有了一定的批产能力，带动整个产业的 竞争力明显提升。目前，我国的激光熔化沉积成形、选区激光熔融成形、光固化成 形等一大批工艺装备实现产业化，部分增材制造工艺装备已经达到国际先进水平。

通常用于 3D 打印的金属原材料为金属粉末，指标要求较粉末冶金材料更高。 传统粉末冶金主要对金属粉末进行压胚、烧结，烧结温度比所用的金属粉末熔点低； 而目前主流的金属 3D 打印技术均是对金属粉末直接熔化成形，最终成形产品的机 械性能受金属粉末各项参数指标的影响较大。因此，金属 3D 打印对粉末材料各项 参数指标要求有别于传统粉末冶金。

3D 打印金属粉末材料的主要性能指标包括纯净度、粉末粒度分布、粉末形态、 粉末流动性和松装密度等。金属 3D 打印粉末必须同时满足粉末实心（空心粉、卫 星粉少）、纯度高、粒度分布窄、球形度高、氧含量低、流动性好和松装密度高等 要求。因为粉末空心，打印过程中易形成气隙、卷入性和析出性气孔、裂纹等缺陷； 粉末粒径越大，球化现象越严重，粉末粒度越小，表面光洁度更高，但是粉末流动 性会变差，影响铺粉的均匀性；粉末粒度分布太宽，打印的一致性与均匀性较难保 障；粉末球形度越高，流动性能越好，松装密度也越高，得到的烧结件致密度越高； 粉末的氧含量高，表面活性越大，润湿性越差，球化现象越严重，导致熔化效果差。

增材制造用金属粉体涉及材料种类较多，包括钛合金、铝合金、铜合金、高温 合金、模具钢、不锈钢、钴铬合金、难熔金属等。其中，目前钛合金的用量最大， 应用占比超过 50%；高强度、高韧性铝合金粉末逐步引起越来越多生产商的兴趣， 应用占比约 20%，未来市场潜力可期；镍基、钴基、铁基等高温合金材料在增材 制造中的批量应用也将成为未来行业重点关注方向；铜合金正逐步成为研究和应 用热点；模具钢和钴铬合金在模具和齿科领域已经初具规模。

1.2 3D 打印产业规模持续增长，国内市场潜力增长可期

全球 3D 打印产业正从起步期迈入成长期，呈现出加速增长的态势。根据华经 产业研究院数据，2023 年全球增材市场规模首次超 200 亿美元，同比增加 11.1%， 2015-2023 年增材市场规模年复合增长率达到了 18.46%，预计 2025 年增材制 造收入规模将达到 277 亿美元，2021-2025 年 GAGR 为 16.10%。 我国增材制造产业规模逐年高速增长，未来增长潜力可期。在经历了初期产业 链分离、原材料不成熟、技术标准不统一与不完善及成本昂贵等问题后，当前中国 增材制造技术已日趋成熟，市场呈现快速增长趋势。据中商情报网数据，2019 年 中国 3D 打印产业规模 158 亿元，2023 年增至 367 亿元，2019-2023 年 CAGR 约 23.45%，预计 2024 年突破 400 亿元。

金属 3D 打印发展迅速，3D 打印金属粉末市场潜力可期。从 3D 打印产业细 分产品来看，3D 打印原材料占比 17.04%，打印装备占比 22.42%，打印服务占比 40.09%，其他占比 20.45%。3D 打印专用材料是行业重要的细分市场，材料的品 类和品质在很大程度上决定产品及服务的质量。根据华经产业研究院数据，2021 年全球增材制造材料产业规模达到 25.98 亿美元，约占总产值的 17%。其中，金 属原材料占比 18.2%，光敏树脂占比 25.2%，聚合物丝材占比 19.9%，聚合物粉 材占比 34.7%。

从产业细分结构来看，2021 年我国 3D 打印材料占据行业市场规模的 24.0%， 材料市场中金属原材料合计占比 39.3%。据此估算，2021 年我国 3D 打印材料市 场规模约为 63.85 亿元，金属 3D 打印材料收入估计为 25.09 亿元，其中钛合金、 铝合金、不锈钢分别占 20.2%、10.0%、9.1%，其余 60.6%均为非金属材料，包 括尼龙、PLA、ABS 塑料、树脂等。预计未来随着航空航天、汽车和生物医疗等行 业的发展，金属 3D 打印材料的需求量将不断攀升，市场空间也将进一步扩大。

国际市场上，增材制造金属粉体材料供应商以欧美厂商为主，如德国 EOS、 德国 TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典 solvay、瑞典 Hoganas、ConceptLaser、 ExOne 等，总产能接近 10000 吨/年。国内市场，主要厂商包括中航迈特、飞尔 康、西安赛隆、成都优材、亚通焊材、宇光飞利、南通智源等，总产能约 1,600 吨 /年。

2.1 人形机器人朝智能化、高性能化方向快速发展

人形机器人由感知、决策、控制、执行四大模块构成。感知模块是人形机器人 的信息采集中心，负责采集外部信息并将其处理成可被机器学习的内容，关键组件 为视觉、触觉、听觉等传感器；决策模块是人形机器人的大脑，承担对所得信息进 行运算并做出决策的核心任务，关键组件为芯片与人工智能算法；控制模块是人形 机器人运动的指挥中心，类似于人的小脑，从决策模块获取数据并控制驱动器的动 作，关键组件为控制器；执行模块在控制器的指挥下驱动机器人的肢体运动，类似 于人的肌肉，关键组件为伺服电机、减速器、丝杠等。人形机器人硬件结构除了四 大模块核心零部件之外，还有外骨骼躯干和能源电池等结构。

人形机器人成本结构中三大核心零部件包括减速器、伺服系统和控制器，成本 合计占比超 70%。拆分人形机器人成本结构，精密减速器在一定程度上决定人形 机器人的精度和负载，是人形机器人核心零部件之一，占人形机器人成本约 36%， 伺服系统是人形机器人在执行中对机器人的位置、速度和加速度控制的核心功能 部件，占人形机器人成本约 24%，控制系统主要负责对机器人的运动轨迹进行规 划，从而给各个部位下达相应的动作指令，占人形机器人成本约 12%，机器人本 体及其他包括传感器、躯干、电池等成本合计占比约 28%。

人形机器人正朝着智能化、高性能化和广泛应用的方向发展，驱动各个模块持 续升级迭代，但也面临技术瓶颈、成本和安全等多方面挑战。智能化方向，人形机 器人正通过接入大模型和具身智能技术，实现更精准的环境感知、自主决策和行动 能力。高性能化方面，人形机器人正通过持续提升自由度来实现更加灵活复杂的执 行动作，也正通过硬件的配套升级来保证灵活高效的末端执行与感知能力，包括多 模态感知系统（集成高灵敏度触觉传感器阵列等）、传动方式改进（丝杠传动等）、 高精度运动（谐波减速器、空心杯电机等）、轻量化（新型材料、3D 打印等）等。 应用推广方面，人形机器人也正从短期的工业制造、商用服务等 B 端场景逐步拓 展，中长期有望逐步进入家庭服务、医疗护理、教育等民用服务领域。然而，目前 人形机器人也面临着诸多挑战，多模态感知融合和高精度的运动控制尚存在技术 瓶颈，能源续航方面也难以满足长时间任务需求，材料的耐用性能也尚需提升，高 额的成本也限制了大规模的商业化应用。

从多模态感知模块来看，传感器精度不足是主要的技术瓶颈。人形机器人通 过多种传感器的协同工作，实现了对环境的多模态感知，从而具备了类似人类的感 知能力，是人形机器人迈向智能化和自主化的重要基础。传感器主要包括视觉传感 器（2D/3D）、力觉传感器（一维/六维力传感器）、触觉传感器（MEMS 压力阵列 传感器/柔性触觉传感器）、惯性传感器（6 轴/9 轴 IMU）、听觉传感器（传感器） 等。视觉传感器用于获取环境的图像信息，根据图像信息获取维度和处理数据类型 的不同，视觉传感器可分为 2D 视觉和 3D 视觉；力觉传感器用于感知力和力矩， 并将其转换为电信号，可以根据测量维度分成一维和多维，六维力传感器是最高端 的力矩传感器，同时测量 XYZ 轴向力和环绕轴的力矩，提供最全面的力觉信息； 触觉传感器是感知接触面形状、压力、摩擦力、温度等信息并进行转换，目前主要 有 MEMS 压力阵列传感器和柔性触觉传感器两种技术路线，柔性触觉传感器又称 为“电子皮肤”，具备类似于人类皮肤的柔韧性，可以适应任意载体形状，更利于 测量物体表面受力信息、感知目标物体性质特征，具有研发和产业化价值，目前正 处于研发和小批量应用阶段；惯性传感器用于测量物体的加速度、角速度和倾斜角 度等参数，作为机器人的位觉感受器，是人形机器人姿态控制的核心。但是目前传 感器的精度受到设计、制造工艺、材料等多方面因素的限制，导致多模态感知的效 果不佳，要提升传感器的精度，就需要采用先进的设计理念和制造工艺，如高精度 加工设备、纳米技术和复合材料等，提升传感器的基础性能。

为实现高精度的运动，电机的技术突破方向主要朝着高效快速的动力输出、 精准的力度控制以及小型化轻量化等发展。电机是一种利用电磁感应原理将电能 转换为机械能的装置，通过电流在导线绕组中与磁场的相互作用来产生扭矩，从而为各种机械装置提供动力。电机是人形机器人运动的动力源，人形机器人主要采用 无框力矩电机和空心杯电机，空心杯电机运用于灵巧手，无框力矩电机运用于关节。 基于人形机器人实现高精度运动的要求，电机也在朝着高精度控制、高功率密度、 小型化、轻量化等方向发展。因此，从材料端，需要使用更加高性能的磁性材料和 高导电材料来减少磁损和铜损，需要应用轻量化材料（如铝合金、镁合金）和高强 度复合材料来降低电机重量和优化转子惯性，需要选择高精度的轴承材料和绝缘 材料提高电机的可靠性和精度；从结构端，需要采用更加紧凑的结构设计和优化的 电磁设计来减少电机体积和重量、提高磁场利用效率以及提高转矩输出的均匀性 和稳定性；从制造端，可以采用先进制造技术（如 3D 打印、激光成型）实现复杂 结构的制造。

为实现高精度的运动，减速器的技术突破方向主要集中在传动效率提升、精 度提高、可靠性增强、轻量化设计以及适应复杂动态环境等方面。减速器是连接动 力源和执行机构之间的中间装置，主要工作原理为通过机械传动装置实现对原动 机的减速增扭，即通过齿数少的输入轴上齿轮啮合输出轴上的大齿轮，将原动机高 速运转的动力降低转速、增大输出扭矩。人形机器人对于控制精度要求非常高，一 般采用精密减速器，比如精密行星减速器、RV 减速器和谐波减速器等。减速器的 制造涉及多个高精度工艺环节，包括材料选择、齿形优化、热处理和精密加工等， 减速器之所以能够实现超高的精度，就是对齿形设计、加工工艺和装配精度提出了 近乎苛刻的要求，比如谐波减速器需要在角秒级甚至更高的精度水平运行。因此， 为了匹配高精度的运动，减速器需要在多个方面实现技术突破：在设计端，需要优 化齿轮的齿形和啮合参数，减少啮合间隙和传动误差，提高减速器的传动精度，还 要在承受高负载的关节部位（如肩部、髋部）进行高刚性设计，确保运动的稳定性 和精度，另外还可以采用紧凑一体化设计，减少体积和重量，提升减速器传动比。在材料端，选择高强度合金钢（如 42CrMo）作为齿轮材料，提高齿轮的耐磨性和 抗疲劳强度，对齿轮进行特殊热处理（如渗碳、渗氮）和表面处理（如硬化处理）， 进一步提升硬度和耐磨性，采用高精度、高承载能力的轴承材料（如高精度钢或陶 瓷轴承），减少摩擦和磨损，还可以使用高强度铝合金或镁合金作为壳体材料，以 降低重量。

轻量化可以提高人形机器人的机动性和灵活性。人形机器人以能够像人类一 样执行大部分动作为目标，因此对其灵活性要求较高。轻量化设计可以减少机器人 各部件的重量，从而降低驱动系统所需的力矩和功率，较轻的部件更容易被驱动和 控制，相同的电机在驱动更轻的本体时，能够发挥出更大的承载力，使机器人在执 行复杂动作时更加灵活和精准。轻量化可以降低运动过程中的惯性力，减少对驱动 系统的负担，从而降低系统能耗，延长续航时间。以特斯拉的人形机器人为例，第 二代产品 Optimus Gen 2 相对第一代整体重量从 73kg 减少到 63kg，速度提升 30%，同时手指等部件灵活性大幅提升。2024 年 12 月 20 日，在世界智能制造 大会上，宝武镁业联合埃斯顿推出镁合金机器人新品“ER4-550-MI”，该款机器人 采用材质较轻的镁合金材料替代铝合金，同类型部件减重约 33%，整机减重11%， 从而使节拍速度提高 5%，部件响应速度更敏捷高效，并且整机能量损耗降低 10%。 轻量化还有助于延长寿命，降低全生命周期成本。从力学角度看，轻量化设计通过 减轻部件质量，可以减小摩擦力和惯性力，降低零部件之间的摩擦和磨损，从而延 长人形机器人的使用寿命，同时轻量化有助于降低对驱动系统和结构的压力，减少 故障发生的可能性，降低运维成本。 人形机器人轻量化的途径包括材料的轻量化和结构优化法。人形机器人轻量 化是复杂的系统性工程，目前主流的路径包括零部件材料的轻量化和结构优化两 大路径。材料轻量化指采用密度低、质量更轻的零部件来降低自重，因此对材料的强度等力学性能提出了更高的要求。结构优化法在汽车轴承、RV 减速器、丝杠及 工业机器人等领域均有成功的应用案例，可在保证性能情况下大幅减轻质量，结构 优化法可再细分为尺寸优化、形状优化和拓扑优化。两种路径各具特色，缺一不可。

2.2 3D 打印有望深度赋能人形机器人升级迭代

3D 打印技术可应用于人形机器人的结构件制造，包括手臂、大腿、关节、肩 部/胸部骨架、外壳等，凭借适合复杂结构制造、一体成型设计和轻量化材料应用 的优势，有助于在满足强度及功能需求的同时降低零件重量，简化零部件的装配过 程，并提升系统可靠性。3D 打印非常适合生产具有复杂几何形状的部件，因为相 对传统制造工艺 3D 打印成材率显著更高，伴随目前 3D 打印设备幅面持续扩大， 打印效率也得到快速提升，另外 3D 打印还能够实现一体成型设计，在一个生产步 骤中集成多个功能元件，在材料选择端也更加多样。波士顿动力很早就已经在使用 3D 打印技术为其人形机器人 Atlas 制造关键部件。其将拓扑晶格设计和多尺度结 构集成到组件中以减轻重量，从而提高机器人的机动性并降低能耗，还采用 3D 打 印来制造液压动力单元，可以制造紧凑、轻量型阀块，极大减轻重量并提高空间利 用率，更大程度的使极小规格尺寸的单元来传递极高的功率。铂力特参加 2024 世 界机器人大会，展出的机器人肩支架、胸骨、小臂、大腿、手指关节等零件就采用 了拓扑优化及多尺度构型的设计方案，将传统设计方法的多个零件集成到一个零 部件上，利用铂力特 SLM 技术一体成形，大幅减少零件数量，在满足强度、功能 需求的同时降低了零件重量，简化了零件的装配过程。

3D 打印可应用于人形机器人的结构组织/仿生组织制造，利用 3D 打印支持 多种材料的特性，人形机器人的结构组织有了更多的解决方案。3D 打印可以使用 柔性材料或多材料打印技术，打印柔性皮肤、类似肌肉的结构提升人形机器人的仿 生性。Figure 02 人形机器人就使用新型复合材料在其膝盖或手臂肘关节附近新增 3D 打印出来的蜂窝状可压缩组织，这种软停止装置主要是为了提供运动缓冲，同 时实现轻量化和强化散热性能，这给了人形机器人更高的灵活度、大幅延长其使用 寿命。通过使用高性能 3D 打印材料，Figure 02 的复杂结构设计得以实现，其在 运动灵活性、减震性和散热性等方面的严格要求得以满足，在复杂任务中的表现更 加出色，同时制造成本和周期也得以降低。 1）缓震系统：该新型复合材料被装配在 Figure 02 的肘关节和膝关节处，提供了必要的运动缓冲，避免小臂和大臂、小腿和大腿金属件相碰撞。在没有应用这 种材料之前，人形机器人的关节部位往往采用传统金属材质，为避免相互碰撞，只 能添加限位器对其加以限制，这极大地限制了机器人的灵活性和使用场景。这种蜂 窝状结构在一定程度上让机器人摆脱限位器的限制，因为它能够在机器人运动过 程中吸收冲击，减少对机器人自身的损害，同时保护机器人内部的精密部件免受震 动影响。 2）轻量化：人形机器人的体重需要严格把控，若体重过重，则会加重伺服电 机的扭矩负担，难以满足驱动机器人行动的要求。通过 3D 打印技术制造的蜂窝状 结构，实现了材料的轻量化。这种结构在保持强度和刚度的同时，大幅减轻了机器 人的重量，这对于提高机器人的能效比和运动性能至关重要。3D 打印技术可以实 现结构一体化和蜂窝状结构，方便在径向上和在轴向上改变蜂窝结构的纹理和孔 隙率，实现轻量化设计。 3）散热系统：新型复合材料可以起到强化散热的效果。在机器人的关节等关 键部位，由于运动和电子元件的发热，有效的散热变得尤为重要。蜂窝状结构增加 了表面积，有助于热量的分散和传导，从而提高机器人的稳定性和耐久性。

3D 打印技术也可应用于人形机器人重要零部件传感器的制造，助力传感器实 现感知升级。人形机器人在发展过程中面临诸多技术挑战，包括精准控制、灵敏感 知、协同操作及在复杂地形上行走困难等。六维力传感器是人形机器人与环境交互 的核心部件，能精确感知力与力矩，保障动作稳定及交互安全。然而，六维力传感器面临复杂结构设计、质量控制及交付效率等诸多挑战，金属 3D 打印技术不仅能 够实现复杂结构的精密制造，还通过简化生产流程、减少材料损耗，有效控制成本， 成功赋能六维传感器制备。 1）华力创推出的微型六维力传感器 Photon Finger 是目前全球尺寸最小的六 维力传感器，由于其微小尺寸与复杂内部结构，使用传统机床加工手段，成本高、 周期长、良率低。铂力特与华力创科学团队优化结构设计，减少零部件数量、一体 成形，降低了装配难度和加工难度，在确保内部结构精度的同时，显著降低了加工 成本，并将加工周期缩短至 20 分钟每批次。一体化成形提升了产品的生产效率， 相较于传统机加一次仅能加工一个传感器，3D 打印满版能同时打印 15-30 个。不 仅如此，产品性能得到了显著提升，量程及过载能力提升了 50%～250%。 2）华力创推出的具有中心通孔结构的腕关节六维力传感器 PhotonR40，大 幅降低了人形机器人腕关节力觉集成难度。腕关节在人形机器人任务执行中至关 重要，更轻的腕关节六维力传感器能提升机器人的灵活性、敏捷性、任务完成效率 以及续航能力。铂力特利用 3D 打印技术助力 PhotonR40 核心结构的量产，并 选择轻量化材料，使传感器在性能提升的同时，重量减轻 20%～30%，从而提升 机器人的稳定性和平衡性。此外，通过金属 3D 打印一体化成形，降低装配难度， 并显著提升量产能力。 3）华力创推出的踝关节六维力传感器作为测量踝关节在行走、站立等动作中 所受力与力矩的重要零部件，对高强度、高过载能力和高可靠性有着严苛的要求。 铂力特的打印工艺与高强度低成本钢材料使华力创科学的踝关节六维力传感器取 得了突破性进展。经过优化，传感器的量程与过载能力大幅提升，屈服强度高达 2400MPa，显著增强了抗变形能力。目前，该传感器量程可达 8000N/500N.m， 过载能力达 300%，为机器人的稳定运行提供了坚实保障。

3D 打印在人形机器人的设计端还可实现快速原型设计，助力人形机器人的更 新迭代。利用 3D 技术，可以快速灵活地创建和测试数字模型，可以在短时间内验 证不同的设计，从而降低开发阶段的成本并加快产品开发速度，从而大大缩短新机 器人部件的开发时间。

3D 打印还能够匹配人形机器人的个性化定制需求，包括核心零部件、外观件 的定制化需求。在机器人领域，3D 打印技术可以定制化生产从机器人零件和外壳 到功能性机械系统，可以根据特定任务量身打造轻质且高强度的部件。比如机器人 Atlas 实现灵活动作的一个秘密武器，就是通过 3D 打印开发集成 18 个阀门的歧 管 HPU 来实现高性能液压动力系统。这种阀门体积小、重量轻，响应速度极快， 可以精确控制 Atlas 的各个关节。

人形机器人市场应用前景可期，3D 打印行业打开又一成长曲线。3D 打印技 术还可以针对人形机器人的散热需求进行散热通道的设计制造。人形机器人关节 内部紧凑，无法设计大面积散热片，导致热量难以及时释放。同时，电机与减速器、 高压电池等元件紧密集成，进一步限制了有效散热设计。人形机器人需要长时间执 行高负荷任务，如仿人步行、物品搬运等，导致电机热量持续积累。如果散热不充 分，会影响电机性能，引发磁钢退磁、绝缘老化、绕组电阻升高等问题，最终影响 使用寿命。结构散热是当前人形机器人领域最具应用潜力的方向之一，即通过优化 电机材料与整体结构设计，提高散热效率。3D 打印技术具备打印复杂结构零部件 的优势，可以应用 3D 打印技术进行复杂散热通道设计，在人形机器人的关节、骨 架、外壳等部位设计复杂的微通道散热结构；还可以将散热通道、执行器和结构件 等组件组合成一个部件，在满足功能硬件的性能要求和结构强度要求的同时还能 兼顾散热需求；从材料角度，也可以利用导热性更加优异的复合材料来打印关键散 热需求部件。3D 打印作为新的加工工艺，我们其实也能够看到其有望对于人形机 器人的两个核心部件电机和减速器的技术迭代提供潜在助力。 综合来看，人形机 器人高智能化、高性能化发展趋势和技术要求适配 3D 打印工艺特性， 3D 打印在 人形机器人应用前景未来可期。

3.1 有研粉材：国内 3D 打印金属粉体龙头，有望进入放量 加速期

有研粉材是国内有色金属粉体龙头，拓展 3D 打印粉体业务打开成长空间。公 司 2019-2024 年期间，营业收入由 17.12 亿上升为 32.26 亿元，CAGR 约 13.5%； 归母净利润由 0.60 亿元变化为 0.59 亿元；公司营收增长主要得益于公司销量稳 步提升叠价铜价上涨抬升产品价格，同时 3D 打印粉体产品稳步放量，公司利润相 对保持平稳。

公司主要收入来源为铜粉、锡粉、3D 打印粉体以及电子浆料等。2023 年， 铜粉、锡粉、3D 打印粉末以及电子浆料占公司营收比例分别为 57%、30%、1.1%、 2.2%，占公司毛利比例分别为 53%、31%、4.1%、3.3%。3D 打印粉体业务盈利 能力显著优于其他传统业务板块。从应用领域来看营收结构，微电子封装（32%）、 粉末冶金零部件（28%）、超硬工具（21%）、电机电刷（6%）、高铁及航空闸片 （2%）、增材制造（1%）；再看毛利结构，微电子封装（34%）、粉末冶金零部件 （25%）、超硬工具（19%）、电机电刷（6%）、高铁及航空闸片（2%）、增材制造 （4%）。

公司现已形成以铜基金属粉体材料、锡基电子互连材料、3D 打印用金属粉体 材料等板块为核心的主营业务。公司产品主要用于粉末冶金、超硬工具、微电子封 装、摩擦材料、催化剂、电工合金、电碳制品、导电材料、热管理材料、3D 打印 等领域，其终端产品广泛应用于汽车、高铁、机械、航空、航天、化工、电子信息、 国防军工等诸多行业。

公司及全资子公司康普锡威与钢研投资有限公司合作，整合 3D 打印及高温 特种粉体材料业务板块相关资源，新设立控股公司有研增材。新设公司计划注册资 本为 5,000 万元人民币，其中有研粉材以现金形式出资 3,000 万元，占新设公司 60%股权；康普锡威以经评估的固定资产和无形资产形式出资 1,000 万元，占新 设公司 20%股权；钢研投资以现金形式出资 1,000 万元，占新设公司 20%股权。

有研增材重点开发、生产 3D 打印金属粉体材料，以及软磁粉末、MIM 粉末、 真空钎焊粉末等高温特种粉体材料产品。3D 打印金属粉体材料是公司重点发展方 向，产品包括铝合金粉末、铜合金粉末、高温合金粉体材料、钛合金和模具钢等。

有研粉材经过多年自主研发，掌握了 3D 打印粉体材料制备技术。创造性地提 出缺陷控制技术，通过赋予金属液滴同极性电荷，使金属液滴之间产生排斥力，避 免颗粒间碰撞，解决了卫星球的问题；通过静电场控制落粉，减少与未凝固液滴碰 撞几率，减少了卫星球缺陷，提高粉末流动性；针对钛或钛合金高活性的特点，选 用无坩埚式高频感应加热钛丝的方法实现纯净化熔炼，提高钛或钛合金的雾化细 粉收得率。

有研增材产品设计产能共计 2,500 吨/年，其中 3D 打印金属粉体材料设计产 能 500 吨/年（铝基粉体材料约 200 吨/年，高温合金粉体材料 200 吨/年，钛合 金产品产能 75 吨/年，铜合金产品产能 25 吨/年）；高温特种粉体材料设计产能 2,000 吨/年。2022 年，有研增材 3D 打印 500 吨产能已经建成，2022 年 3D 打 印金属粉体材料实现销量 73.36 吨，同比增长 169%，2023 年，实现销量约 90 吨，同比增长 22%，主要系受航空航天需求放缓影响，未来有望跟随需求持续放 量。从市场开拓来看，钢研集团所属钢研高纳为公司 3D 打印产业下游客户，公司 引进战略投资者钢研投资有限公司意义深远，有助于加强公司和下游重要客户的 深度合作交流。

3.2 铂力特：国内 3D 打印行业龙头，掌握一体化布局优势

铂力特是国内 3D 打印技术的核心企业，专注于金属增材制造领域超过二十 年，近五年来，铂力特的经营业绩始终保持高速稳定增长。公司 2019-2023 年期 间，营业收入由 3.22 亿上升为 12.32 亿元，CAGR 高达 40%；归母净利润由 0.74 亿元上涨为 1.42 亿元，CAGR 为 18%；公司营收利润持续快速增长主要得益于公 司深耕航空航天领域，且不断开拓新的市场和应用领域。

公司主要收入来源为 3D 打印定制化产品及技术服务，自研 3D 打印设备、配 件及技术服务和 3D 打印原材料。2023 年，3D 打印定制化产品、自研 3D 打印设 备等和 3D 打印粉末材料分别占公司营收比例为 51.02%、42.91%和 5.21%。从 毛利结构来看，2023 年 3D 打印定制化产品、自研 3D 打印设备等以及 3D 打印 粉末材料占比分别为 51.63%、44.35%和 3.65%。分领域来看，航空航天和工业 机械占据主要营收及毛利比重，占比合计均达 90%以上。

铂力特业务主要涵盖金属 3D 打印定制化产品制造、3D 打印设备的研发及生 产、金属 3D 打印原材料的研发及生产、金属 3D 打印结构优化设计开发及工艺技 术服务（含金属 3D 打印定制化工程软件的开发等），构建了较为完整的金属 3D 打印产业生态链。 1) 金属 3D 打印设备的研发及生产：公司自主研制开发了激光选区熔化成形、 激光立体成形、电弧增材制造等系列金属 3D 打印设备，主要产品分成 A 系和 S 系列，A 系主要针对民用市场，S 系列主要针对航空航天市场。A 系 列成型尺寸范围在 100mm-400mm，激光数量范围为 1-4 光束；S 系列成 型尺寸范围在 300mm-1500mm，激光数量范围为 4-26 光束，最大成形 效率可达 900cm³/h，并且光路可靠、流场方案更新优化，成形效率较传统 设备提升 2.9-3.5 倍。 2) 金属 3D 打印原材料的研发及生产：公司成功开发多个传统牌号的钛合金材料，并自主研发专用粉末材料 TiAM1、AlAM1 等 10 余种，解决了传统牌 号材料成形沉积态残余应力高、工艺适应性差等问题，同时公司也已完成 10 条增材制造专用高品质金属粉末生产线建设。 3) 金属 3D 打印定制化产品制造：公司通过自有金属增材设备为客户提供金属 3D 打印定制化产品的设计、生产及相关技术服务，主要应用于航空航天、 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。

铂力特自 2019 年至 2023 年期间，产销量保持了显著的增长态势。2019- 2023 年。铂力特 3D 打印设备产量从 50 台增长到 299 台，销量从 35 台增长到 242 台，主要系公司不断开拓新的市场和应用领域所致。

3.3 华曙高科：国内 3D 打印领军企业，未来成长可期

华曙高科是国内 3D 打印行业领军企业，2009 年成立，近年来公司经营业绩 基本保持高速稳定增长。公司 2019-2023 年期间，营业收入由 1.55 亿上升为 6.06 亿元，CAGR 高达 31%；归母净利润由 0.18 亿元上涨为 1.31 亿元，CAGR 为 85%；公司营收和利润持续快速增长主要得益于公司不断开拓 3D 打印新应用领 域和开发新客户。2024 年，由于个别下游应用行业受业内周期影响产品需求有所 波动，且受该行业在手订单回款账期延长的影响，公司对不符合收入确认条件的订 单暂不予确认收入，导致公司营收同比减少 19%，叠加公司研发费用同比增加， 导致归母净利润同比减少 49%。

公司主要收入来源为 3D 打印设备及辅机配件。2023 年，3D 打印设备及辅 机配件、3D 打印粉末材料、售后服务分别占公司营收比例为 89.05%、6.53%和 4.19%。从毛利结构来看，2023 年 3D 打印设备及辅机配件、3D 打印粉末材料、 售后服务占比分别为 88.51%、5.37%和 5.72%。分领域来看，航空航天和工业占 据主要营收及毛利比重，占比合计接近 90%。

华曙高科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，构建了较为完整的 3D 打印 产业生态链。公司专业聚焦工业级增材制造设备研发、生产与销售，已开发 20 余 款金属与高分子工业级 3D 打印设备，并配套 40 余款专用材料及工艺。 3D 打印设备：金属增材制造设备方面，公司推出 FS1521M、FS1211M、 FS811M、FS721M、FS621M、FS511M、FS422M、FS350M、FS301M、FS200M、 FS273M、FS121M 等多系列自主 SLM 设备，成形尺寸覆盖 100mm～1700mm， 成形缸最大体积达到 1530mm×1530mm×1650mm，激光数量涵盖单激光、双 激光、四激光、六激光、八激光、九激光、十激光、十二激光、十六激光等，并支 持客户根据应用端特征进行个性化激光器与扫描策略配置，可满足大尺寸零部件 高质量一体化制造、零部件高效率批量制造需求、复杂结构高精度成形等多样化制 造需求。高分子增材制造设备方面，公司在国内率先开发可烧结高性能尼龙材料的 SLS 设备，在国际上率先推出光纤激光烧结 Flight 技术、340℃超高温烧结技术，推出 HT1001P、Flight403P、403P、ST252P、UT252P、eForm 等多系列自主 SLS 设备,可满足多样化应用场景高质量、高效率制造需求，在控制精度、过程自 动化、制造效率与成本、材料使用范围等方面具备显著优势。 3D 打印材料：公司率先突破国际化工巨头的 PA12 粉末材料垄断，开辟全 新的 材 料配 方 与制 备技 术路 线 ，成 功 开发 从原 料端 全 国产 化 的首 款材 料 FS3200PA 材料，并持续推出 FS3300PA、FS3401GB、FS6140GF、FS3201PAF、FS4200PA-F、FS3401GB-F、FS6140GF-F、FS6130CF-F 等适配 CO2 激光 器及光纤激光器的自主聚酰胺粉末及其复合材料，与国际大型化工企业合作推出 聚氨酯（TPU）、聚苯硫醚（PPS）类的多种 SLS 粉末材料，并持续拓展在高性能 特种材料和多类型功能性材料方面的研发，丰富产品体系，满足应用端的多样化需 求。

2019 年至 2023 年，华曙高科 3D 打印设备产销量稳步增长。2019-2023 年，华曙高科 3D 打印设备销量从 80 台增长到 172 台，产量从 98 台增长到 196 台，增长显著。目前公司全球累计销售量已超过 1000 台，居行业前列，其中，金 属 3D 打印设备全球装机量超过 450 台，中大型金属设备（400mm 以上大尺寸） 用户装机量超过 130 台。

（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。）

来源：未来智库一点号