【招商军工|深度报告】3D打印行业深度报告:直击传统制造痛点,双驱动力加速行业走向成熟

（以下内容从招商证券《》研报附件原文摘录）
　　增材制造作为解决传统制造工艺痛点的制造方式，随着打印效率提升和成本渐 降，当前多领域进入“1-100”的发展阶段并不断开拓“0-1”的下游领域，未来 增长空间广阔。维持行业的“推荐”投资评级。 核心观点 1、增材制造具备从设计端和制造端解决传统制造技术痛点的能力。 增材制造是快速成型技术的一种，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。具备缩短新产品研发及实现周期、可高效成形更为复杂的结构、实现一体化轻量化设计、材料利用率较高、实现优良的力学性能等特点。3D打印能够从设计端和制造端解决下游在使用传统精密制造技术中的痛点：1）设计端：研发迭代周期长、“制造决定设计”等问题；2）制造端：材料利用率低，小批量生产成本偏高、库存偏高等痛点。 2、 驱动力一：成本降低叠加生产效率提升，增材制造进入多领域批量生产的转型期。 虽然目前普遍认为，3D打印在 规模经济效应相较传统制造方式存在阈值，但目前增材制造正在：1）固定成本降低、效率提升：一方面通过降低设备单价、增加单台设备激光器数量等方式降低单位固定成本；2）可变成本降低：另一方面通过降低粉末材料成本、加装粉末循环系统等方式降低单位可变成本。两方面叠加推动增材制造规模经济效应曲线向下移动，不断提高最大生产规模阈值，进而促进增材制造打破原型制造的局限，步入批量生产的“增材制造2.0”时代。当前，航空航天、医疗牙科、模型制造等领域已经开始批量应用，未来随着单一领域渗透率提升成为关注重点。 3、 驱动力二：颠覆各行业制造方式，下游应用领域不断开拓。 随着3D打印在航空航天&国防等基石领域的不断迭代成熟，成本渐降、效率提升，也推动更多的下游应用领域尝试和接触3D打印，多个下游进入了“0-1”的开拓阶段。比如消费电子领域荣耀和苹果对3D打印的积极接触和应用，引爆了市场对3D打印的关注。未来，模具领域、核能领域以及人形机器人等更多应用领域的“0-1”的推进，预计将带来3D打印的空间继续扩容。 4、 竞争格局：头部玩家初露锋芒。 各产业链环节分别分析，国内增材制造行业处于应用拓展和快速增长的初期，属于增量市场的竞争，各环节虽然出现了一定的新晋参与者，但主要参与者仍保持相对稳定，并且头部玩家凭借长期技术积累、吸取下游反馈迭代软硬件等方式，已开始初露锋芒。1）原材料环节：各大参与者争先扩产，布局增材制造粉末。2）设备环节：头部玩家初露锋芒，铂力特具备全产业链布局优势，华曙高科着眼国际布局，初露锋芒。3）增材制造服务环节：依赖重资产投入和经验丰富的设计师，设备快速迭代为外协供应商提供了生存空间。 风险提示： 民品下游开拓进展不及预期、下游订单不及预期、渗透率提升不及预期。 一、增材制造——直击传统制造工艺痛点 1、增材制造概述 （1）增材制造定义 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，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，是制造业有代表性的颠覆性技术，集合了信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术，是先进制造业的重要组成部分。其基本原理为：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，解决同类型零部件难以加工难题。 （2）增材制造历史沿革 增材制造产业化历史起始于1986年，技术进步带来大规模产业化的提升。1986年，美国人Hull发明光固化技术（SLA）并成立了全球首家3D打印公司3D Systems，标志着3D打印技术产业化的开端。1995年德国Fraunhofer激光技术研究所(ILT)推出SLM技术，激光技术开始被应用于增材制造并逐步普及，开启了3D打印大规模产业化试制和应用阶段。而对于我国来说，起步相对较晚，增材制造产业化相对短暂，随着美欧的3D打印底层技术专利在2009-2015年陆续到期，我国增材制造技术发展进入快速的技术追赶阶段，据统计2011年-2016年期间，我国3D打印专利数由2011年的5个迅速攀升至2016年的6564个。2016年以来，我国逐渐从技术积累向商业化批量应用过渡，进入到快速放量发展的起步阶段。 （3）增材制造技术特点 作为新兴的制造方式，金属增材制造与传统精密加工技术相比具备以下特点： 缩短新产品研发及实现周期。3D 打印工艺成形过程由三维模型直接驱动，无需模具、夹具等辅助工具，可以极大的降低产品的研制周期，并节约昂贵的模具生产费用，提高产品研发迭代速度。 可高效成形更为复杂的结构。3D 打印的原理是将复杂的三维几何体剖分为二维的截面形状来叠层制造，故可以实现传统精密加工较难实现的复杂构件成形，提高零件成品率，同时提高产品质量。 实现一体化、轻量化设计。金属 3D 打印技术的应用可以优化复杂零部件的结构，在保证性能的前提下，将复杂结构经变换重新设计成简单结构，从而起到减轻重量的效果，3D 打印技术也可实现构件一体化成形，从而提升产品的可靠性 材料利用率较高。与传统精密加工技术相比，金属 3D 打印技术可节约大量材料，特别是对较为昂贵的金属材料而言，可节约较大的成本。 实现优良的力学性能。基于 3D 打印快速凝固的工艺特点，成形后的制件内部冶金质量均匀致密，无其他冶金缺陷；同时快速凝固的特点，使得材料内部组织为细小亚结构，成形零件可在不损失塑性的情况下使强度得到较大提高。 金属3D打印工艺原理主要分为粉末床选区熔化和定向能量沉积两大类别，采用这两类工艺原理的金属3D打印技术都可以制造达到锻件标准的金属零件。根据Wohlers对包括铂力特在内的全球36家主要的金属3D打印企业统计，2018年度，采用粉末床选区熔化技术为18家，采用定向能量沉积技术为8家，合计占比达到72%。为了获得更为广泛的应用，这两类主流金属3D打印技术都在努力向兼顾高性能、高精度、高效率、低成本、更大的尺寸范围和更广泛的材料适用性方向发展。 2、增材制造具备从设计端和制造端解决传统制造技术痛点的能力 基于增材制造的五大特点，其能够解决下游在使用传统精密制造技术中的： ①设计端：研发迭代周期长、“制造决定设计”等问题； ②制造端：材料利用率低，小批量生产成本偏高、库存偏高等痛点。 设计端：增材制造加快产品设计端落地与迭代，提升设计自由度，可以有效结合拓扑优化设计等轻量化、一体化设计方式。增材制造的在设计端优势突出，更易于从设计端切入下游行业，不断提升渗透率，其优势主要体现在： 缩短产品研发和制造周期，帮助产品厂商从设计端快速实现“图纸——实物”的转化。相较传统精密加工技术需要更长的周期来准备模具、工装等能够实现设计端的快速落地和迭代。 二维截面叠层制造复杂结构件能够给予产品设计端更高的自由度，突破传统的“制造决定设计”问题，实现“设计引导制造”。增材制造可以协助产品厂商在设计上突破传统精密加工技术在复杂结构件制造的限制，给予产品设计端更高的自由度；另外，增材制造技术能够有效结合拓扑优化设计、点阵结构设计、一体化结构设计等，解决了结构优化存在的“制造决定设计”的问题，在产品一体化、轻量化方面实现设计端的突破。 制造端：去模具、减废料、降库存，小批量生产优势显著。增材制造材料利用率高、三维模型直接驱动、生产周期短等优势，能够在制造端实现降本、降库存等优势。另外，其边际成本随打印数量下降相对平缓，相对传统制造方式存在规模效应阈值，在小批量生产方面优势显著。 增材制造材料利用率高。使用金属粉末、树脂等各种材料，以逐层叠加材料方式制造产品，相较传统精密加工方式材料利用率更高，甚至能够达到95%以上。 增材制造生产周期短，可以有效降低库存量。由于增材制造不需要模具和工装等，使用原材料和设备即可打印产品，生产周期有效缩短，例如GE航空的燃油喷嘴采用增材制造后库存量降低95%。 增材制造规模经济效应相较传统制造方式存在阈值，降低最低有效生产规模所需的资本投入，小批量生产方面优势显著。根据艾瑞咨询，随着生产规模的增加，增材制造的边际成本下降相对传统制造方式更缓慢，这使得其在达到一定的生产规模后将可能丧失其成本优势，但在阈值前的小批量生产方面优势显著。 增材制造灵活性强，具备高柔性生产能力。增材制造能够根据下游不同需求领域灵活切换，具备高柔性的生产能力，但需要对设备扫描速度、分区扫描、激光功率等参数设置等具备很深的理解。 3、增材制造行业产业链 （1）产业链情况介绍 增材制造产业链主要由原材料（金属、非金属粉末）、设备硬件（振镜系统、激光器等）和辅助运行（扫描仪、软件等）组成上游，增材制造设备和产品制造服务组成中游，以及下游的需求端组成，目前已覆盖航空航天、汽车、工业机械、医疗等领域。 ①上游：主要由原材料（金属粉末和非金属粉末）、设备核心硬件（振镜、激光器、主板等）以及辅助运行的软件、扫描仪等组成。 原材料：国内金属粉末占比接近40%，钛合金、铝合金及不锈钢为主。增材制造原材料是影响增材制造产品质量的重要因素之一，是增材制造技术发展的物质基础。增材制造原材料目前主要可分为金属材料、非金属材料。数据显示，在我国整个增材制造市场中，钛合金、铝合金、不锈钢分别占20.2%、10.0%、9.1%，合计占比39.3%，其余多为非金属材料，包括尼龙、PLA、ABS塑料、树脂等。 设备核心硬件：激光器、振镜系统价值量占比较高，具备国产化替代空间。根据南极熊3D打印网，激光器价值量占比一般为整体设备成本20%以上；根据铂力特招股说明书，振镜系统在各型号设备产品的成本中平均占比约为6%。随着设备升级，激光器和振镜在同一台3D打印机中安装的数量、品质也将提升，二者价值占比将会更高。当前国内设备中激光器和振镜主要以国外进口为主，根据华曙高科招股说明书，2019-2022年激光器和振镜的平均进口比例分别为81.72%和99.29%，其中激光器进口比例22年降为69.90%，国产化替代已在路上。 ②中游：主要由增材制造设备（金属打印设备/非金属打印设备）和增材制造服务组成。 增材制造设备：增材制造工艺较多，PBF工艺的SLM/SLS设备占据主流。根据国际标准化组织ISO/TC261增材制造技术委员会2015 年发布的国际标准 ISO/ASTM52900:2015，3D打印工艺原理可分为 7 大类：粉末床选区熔化（PBF）、 定向能量沉积（DED）、 立体光固化、 粘结剂喷射、材料挤出、 材料喷射、 薄材叠层。目前打印设备主要以SLS/SLM、FDM、SLA、DLP 为主，分别占比达 32%、15%、15%和14%。 增材制造服务：制造费用为主要成本，存在一定规模效应。根据铂力特年报及招股说明书中披露，自2019年至2022年，其3D打印定制化产品的成本占比中折旧等制造费用始终维持60%以上，但呈现下降态势；直接人工成本占比同样在趋势上呈现下行；直接材料占比保持提升，2022年达到27.1%。虽然增材制造定制化产品的成本构成取决于其产品本身复杂程度以及结构大小，但上述制造费用、直接人工占比下降和直接材料占比提升在一定程度上能够解释增材制造服务存在一定规模效应。 ③下游：国内航空航天等为主要下游，下游具备开拓和渗透率提升空间。增材制造目前已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域，并逐渐被尝试应用于更多的领域中。根据Wohlers Report 2022报告显示，2021年增材制造主要应用于航空航天、汽车、消费及电子产品、医疗及牙科、学术科研等领域。对比全球与中国下游应用领域，2022年我国增材制造下游前五大领域（工业机械、航空航天、汽车、消费&电子、医疗&牙科）的集中度达到78.90%，而全球前五大领域集中度为69.90%，相比之下我国在下游领域拓展和渗透率方面均具备提升空间。 （2）中游设备环节处于产业链主导位置 产业链纵向分析：中游增材制造设备处于产业链主导位置，承上启下促进产业链整体提升。增材制造产业链自上而下主要包含原材料和设备核心软硬件、增材制造设备、增材制造服务等。其中，增材制造设备处于产业链关键位置，①对接下游需求，开拓下游领域并提升渗透率：对接下游各领域需求并展开设备研发和迭代，以提供适应相应下游领域需求的增材制造设备，推动增材制造技术在下游应用领域的开拓和单一领域渗透率的提升；②为中游增材制造服务业务拓展开辟道路：随着增材制造设备不断开拓下游领域并提升渗透率，中游增材制造服务业务应运而生，企业可以通过购买增材制造设备的方式为下游提供产品制造服务，市场空间不断扩容；③倒逼上游原材料产能扩充，提升效率，降低材料成本：在中游设备对接下游需求的过程中，其对上游粉末的需求量和质量提出了更高的产能、成本要求，倒逼上游原材料提升出粉率、材料利用率等，降低材料成本。 产业链横向分析：国内增材制造设备产值占比最高。根据Wohlers Associates统计数据显示，2021年全球增材制造产值（包括产品和服务）152.44亿美元，同比2020年增长19.50%，其中增材制造相关产品（包括增材制造设备销售及升级、增材制造原材料、专用软件、激光器等）产值为62.29亿美元，同比增长17.50%，其中设备销售收入31.74亿美元；增材制造相关服务（包括增材制造零部件打印、增材制造设备维护、技术服务及人员培训、增材制造相关咨询服务等）产值为90.15亿美元，同比增长20.90%。而国内来看，2021年中国增材制造设备规模占比达44%，增材制造服务规模占比达31%，增材制造材料规模占比达25%，增材制造设备环节产值占比最高。 对比中国与全球增材制造产业产值结构，国内目前以中游的增材制造设备为主，而全球则以增材制造服务为主，此种差异体现我国目前相较全球仍处于下游开拓和快速渗透阶段。 二、两大驱动力推动市场空间扩容 1、2025年国内市场规模有望突破600亿元，增速高于全球水平 预计2026年全球增材制造市场规模达362亿美元，CAGR为19.0%。经过多年发展，增材制造产业进入加速成长期，近五年增材制造行业在全球范围内整体呈现增长态势。2020年全球增材制造产业的行业增长率有所放缓，但2021年增材制造行业恢复快速增长态势。根据《Wohlers Report 2024》报告显示，2023年全球增材制造市场规模（包括产品和服务）达到200.35亿美元，同比增长11.1%。根据《Wohlers Report 2023》预测，到2026年增材制造收入规模较2022年将增长超2倍，达到362亿美元，到2032年增材制造收入规模将较2022年增长5.7倍，达到1027亿美元。 预计2025年国内增材制造市场规模达600亿元，增速高于全球水平。根据前瞻产业研究院预测，随着增材制造市场应用程度不断深化，在各行业应用越来越广泛，未来几年增材制造市场将保持快速增长态势，预计到2025年我国3D打印市场规模将超过630亿元，2021-2025年复合年均增速20%以上。 2、驱动力一：原型制造转向批量生产，增材制造在单一领域渗透率有望提升 成本降低叠加生产效率提升，增材制造进入批量生产的转型期。根据前文增材制造的特点，其 规模经济效应相较传统制造方式存在阈值，在技术条件等保持不变的前提下，随着生产规模的增加，增材制造的边际成本下降相对传统制造方式更缓慢。相较传统制造方式，增材制造规模经济效应相对受限是目前普遍的认知，但目前增材制造正在1）一方面通过降低设备单价、增加单台设备激光器数量等方式降低单位固定成本；2）另一方面通过降低粉末材料成本、加装粉末循环系统等方式降低单位可变成本。两方面叠加推动增材制造规模经济效应曲线向下移动，不断提高最大生产规模阈值，进而促进增材制造打破原型制造的局限，步入批量生产的“增材制造2.0”时代。 根据《Wohlers Report 2023》显示，2022年，零部件直接制造的产值为26.8亿美元，同比增长22.1%，近六年增长率均超过20%。 航空航天、医疗牙科、模型制造等领域已经开始批量应用，单一领域渗透率提升成为关注重点。根据艾瑞咨询，2021年国内工业级增材制造（占整体应用领域的65%-70%）主要的应用领域集中于航空航天、模型制造、汽车制造及生物医疗，合计占比达到93%，并以金属类增材制造为主，其中航空航天占比达到58%，是目前国内增材制造应用的主要领域。 （1）航空航天&国防领域：成为技术迭代、规模扩张的基石领域 航空航天领域是当前增材制造需求落地最成功产业之一。随着产品型号的不断迭代和技术的突破，航空航天领域对零部件提出了轻量化、集成化、缩短研发周期以及复杂结构一体化成形等需求，这些需求和特性均与前文提到的增材制造的特点完美契合。同时，航空航天领域相对其他行业对零部件的功能敏感性更高，价格敏感性低，这为增材制造的优先落地奠定了基础。 根据《Wohlers Report 2022》显示，航空航天行业对增材制造技术的应用逐年增长，是应用最广泛的行业，2021年全球航空航天增材制造规模达到25.61亿美元，但相对于航空航天产业整体占比较小，随着金属3D打印技术的持续推广应用，具有较大的增长潜力。 航空航天领域成为增材制造技术迭代、规模扩张的基石领域。目前，增材制造在航空航天装备领域主要应用于飞机、发动机、导弹、火箭、卫星等精密零部件的设计与制造等方向，应用零部件范围和品种逐步拓展，渗透率呈现提升态势。同时，在扩展航空航天领域应用的过程中，下游客户不断对零部件的高可靠性、大型化、轻量化、复杂构件制造以及成本降低和效率提高不断提出新的需求，反推增材制造进行技术迭代和升级，对增材制造面对的多激光一致性、搭接稳定性以及成本偏高等问题开展研究解决，促进了设备的升级换代和材料成本的下降，进而迎合下游需求，推动增材制造在该领域的产值规模扩张。 （2）汽车制造：从设计端走向批量生产，模具制造打开新市场 1）原型制造 快速原型制造、轻量化等关键特点推动增材制造在汽车行业顺利切入。1）车企研发周期不断缩短：在汽车“新四化”时代，为满足消费者对产品快速迭代的需求，车企投放新车型的节奏越来越快。特别是在车市加速“内卷”的当下，车企产品推出的速度在很大程度上影响着销量表现。根据第一财经报道，传统车企的一个开发项目周期一般在2年左右，日企客户甚至长达4~5年。而为了抢占市场先机，目前中国车企对供应商的开发周期要求普遍在9个月。2）汽车轻量化趋势显著：随着碳排放标准日益趋严，汽车轻量化已成为全球汽车工业的一致目标。根据欧洲汽车工业协会的研究，汽车质量每下降100公斤，百公里油耗可下降0.4L，碳排放大约可以减少1公斤。新能源汽车每减重10%，续航里程可提升5-6%。汽车制造的研发周期不断缩短和轻量化的需求，切实贴合了增材制造的优势所在。增材制造通过三维模型的直接落地去除了繁琐的开模等工序，实现了快速原型制造能力；并能够从设计端通过拓扑优化等方式实现轻量化。从设计端更好解决车企的痛点和需求，增材制造实现了汽车行业的顺利切入。 比如，福特在德国默克尼希设立了快速技术中心，以便利用多种 3D 打印技术快速制造原型。仅仅只需要数小时，工程师和设计师就能拿到设计成果，而使用传统方法则需要等待几个星期。 2）零部件批量生产 局限逐步突破，汽车零部件增材制造的批量生产有望从高端车型向下铺开。观察目前汽车行业增材制造的相对成批量应用案例，更多的集中在价格敏感度更低、小批量生产的高端车型上，如宝马M850i夜空特别版的3D打印刹车卡钳，以及宝马最强6缸发动机S58的3D打印零件等。而随着增材制造规模经济效益曲线的不断下移，其小批量的局限有望逐步突破，批量生产也将从高端车型向下逐渐铺开。 当前，通过整理公开资料可以发现，下游国内外车企均已对增材制造开展较大规模布局，其中宝马汽车公司的“增材制造工业化和数字化”（IDAM）项目搭建的两条生产线已经能够实现年产5万零件的产能，并且同时运行，几乎不需要人工介入。 根据3dpbm汽车行业增材制造白皮书，预计2030年增材制造汽车零部件市场空间将达到203.5亿美元。根据3dpbm2021年发布的一份汽车行业增材制造白皮书，2020年增材制造用于汽车零部件生产的收入为26.78亿美元，预计2026年为129.74亿美元，2030年达到203.5亿美元（其中25%是与电动汽车零部件相关的生产）。同时，其对汽车零部件的主要应用四个部分：车身、电子附件、内饰和动力部件以及后市场的增材制造应用空间进行更加细分的预测，其中动力部件2030年的应用空间将达到70亿，在整体市场中占比最高。 3）模具制造 另外，随着增材制造在汽车领域的应用推进，模具制造或将打开新市场。 传统金属模具设计过程花费巨大。根据3D打印技术参考，一旦制作出大型金属测试模具，设计过程中的机加工调整一次可能会花费10 万美元，或者完全重做模具可能会花费 150 万美元。另一位人士表示，大型金属模具的整个设计过程通常需要花费约 400 万美元。 3D打印砂型模具，助力一体化压铸降本增效。2023年9月，根据路透社，特斯拉 (TSLA.O) 结合了一系列创新技术，取得了技术突破，通过这项技术，特斯拉可将电动汽车几乎所有复杂车身底部零件压铸成一个整体，而非仅压铸约400个零部件。该技术将令特斯拉生产成本减半，或改变传统的电动汽车制造方式。为此，特斯拉使用3D打印机用工业砂制作测试模具。通过粘结剂喷射技术，打印设备将液体粘合剂沉积到薄薄的沙层上，并逐层构建可以压铸熔融合金的模具。根据南极熊3D打印网，砂型铸造的设计验证过程的成本（即使有多个版本）也是最低的——仅为金属原型的3%；设计验证周期仅需两到三个月，而金属模具原型则需要六个月到一年。这意味着特斯拉可以根据需要多次调整原型，使用 Desktop Metal (DM.N)及其子公司 ExOne、德国公司 voxeljet 以及其他几家国产公司的机器在几小时内重新打印出一个新原型。 据上海证券报2023年9月27日报道，上海浦东临港的特斯拉超级工厂生产的特斯拉Model Y车型的后底板总成系统，已经成功采用一体化压铸技术实现快速铸型。相比传统方式，车身系统节省重量超10%。另外，成本也有非常明显的优势，得益于优化的结构设计以及材料回收利用成果，车的后底板总成系统采用一体压铸方式后，成本降低了40%。 （3）医疗&牙科领域：需求个性化带来批量应用 需求个性化带来增材制造的批量应用。基于人体存在个体差异而传统制造医疗器械多为标准化样式或尺寸的现状，增材制造凭借可个性化定制的特点在医疗领域内应用逐步广泛，主要应用方向包括制造医疗模型、手术导板、外科/口腔科植入物、康复器械等（主要材料包括塑料、树脂、金属、高分子复合材料等），以及生物增材制造人体组织、器官等。 增材制造技术在口腔医学中已逐渐成熟应用于义齿打印、矫正器制作、预演手术模型制作、手术导板制作等，有助于提高精度和效率，降低手术风险。增材制造技术在骨科植入方面也发展迅速，目前开始采用金属增材制造技术生产全膝关节植入物、髋臼杯、脊柱植入物等，金属增材制造技术有利于模拟人体骨骼的层状结构，通过多孔设计可以更好地与人体组织融合，促进骨骼生长，此外增材制造技术亦为植入物设计带来了更高设计自由度。 随着未来经济水平和精准医疗要求的不断提升，增材制造技术在医疗行业的发展将拥有巨大空间。据Acumen Research and Consulting发布的报告称，2022年全球医疗3D打印应用市场规模为28亿美元，到2032年将达到110亿美元，复合年增长率为16.6%。 3、驱动力二：颠覆各行业制造方式，下游应用领域不断开拓 （1）消费电子领域：钛合金增材制造引领变革，有望打开行业天花板 荣耀、苹果领衔，3D打印钛合金部件首次在消费电子领域大规模使用。 根据荣耀CEO赵明发布的“明哥答网友问”视频，华为荣耀Magic V2搭载的“鲁班钛合金铰链”的轴盖首次采用了3D打印技术，卷轴的轴盖是影响折叠屏厚度的关键，钛合金技术可以让轴盖变得更轻更薄，相比铝合金材质的强度提升了 150%，铰链宽度降低 27%，而且更韧、更耐腐蚀，带动折叠屏整体厚度和重量的下降。2023年10月12日，荣耀正式发布的荣耀Magic Vs2同样采用钛合金3D打印技术制成的荣耀鲁班钛金铰链。 钛合金加工难度大，增材制造具备材料利用率高的优势。钛合金具有弹性模量低、弹性变形大、切削温度高、导热系数低、高温时化学活性高等特点，相较铝合金的加工难度更大，加工过程中容易出现加工硬化、刀具磨损等现象，采取传统机加和减材制造的方式效率偏低，材料利用率低。而钛合金的增材制造则能够实现较高的材料利用率，并随着近年设备的效率的提升和成本的下降，加工优势逐渐显现。 （2）人形机器人领域：轻量化需求和复杂结构繁多，增材制造带来效率提升 人形机器人目前处于研发的快速迭代期，而增材制造具备大大缩短研发周期、快速原型制造能力、轻量化等特点，在研发和小批量阶段具备显著优势，能够实现研发端切入。 人形机器人具备复杂结构繁多、轻量化需求等特点，处于研发的快速迭代期，对制造方式提出更高需求。1）缩短研发周期需求：当前，人形机器人处于产业发展前期，研发需要不断迭代，并根据未来应用场景不断在设计端调整和试验。在产业发展前期，一家企业若能够快速推出稳定、适合下游需求并能够量产的产品，将迅速实现占据市场的优势。因此，人形机器人对研发周期的缩短和快速原型制造能力提出较高需求。2）轻量化需求：人形机器人要实现类似人的灵活性，对其结构和制造的轻量化提出了更高的需求。3）复杂结构制造需求：人形机器人内外部结构复杂，通过传统制造方式将带来较大的供应链管理压力，对复杂结构件的一体化制造提出了更高的需求。 增材制造的快速原型制造能力、轻量化等特点以及复杂结构件制造的独特优势，决定了其在人形机器人将具备优势。根据3D打印技术参考，波士顿动力的Atlas人形机器人使用3D打印技术来帮助减重、提高空间利用率并提升效率，其使用3D打印开展以下优化：1）3D打印定制非标部件（如伺服阀）；2）3D打印优化结构设计，减轻机器人肢体惯性；3）3D打印液压动力单元（HPU）实现更高效率。 （3）核能领域：直击需求痛点，有望打开广阔市场 核能设备复杂件完美适配增材制造工艺，实现高效率生产与替换。随着我国核电事业的快速发展，部分核能设备的设计变得更加精密复杂，此等复杂件若采取传统制造方式生产存在生产周期长、制造工序繁杂、产业链条冗长等问题。而采取增材制造能够实现一体化、快速成型，并大大降低零部件重量和体积，实现复杂精密构件的生产。 增材制造能够发挥显著制造和设计优势。根据中国核动力研究院何戈宁主任的《增材制造赋能，核创共进》主题演讲，中国核动力研究院的3D打印模块化高效换热设备项目采取选取熔化技术，打印的换热设备与传统的换热设备相比，重量、体积、零部件数量、制造周期均减小90%以上，因为重量、体积的减少，制造成本降低50%以上。 国内外研究及应用逐渐增加，未来有望打开能源市场。国外橡树岭实验室、西屋电气公司、法马通公司等核电巨头都在积极研发增材制造技术，中国中核北方核燃料元件有限公司、中国核动力研究设计院等也在致力于该技术的核工业应用。随着国内外研究及应用探索的逐渐增加，未来增材制造在能源领域的渗透预计将不断提升，成为下一个潜在爆发点。 （4）模具领域：3D打印随行水路贴合产业需求，鞋模领域商业化取得较快发展 增材制造随行水路设计贴合产业需求，鞋模领域商业化取得较快发展。随形水路又名随型水路，是一种基于3D打印技术的新型模具冷却水路。因其加工特性，随形水路可以很好的贴合产品形状，且水路截面可以做圆形以外的其他任意截面。注塑时塑胶产品的冷却主要靠模具冷却水路来完成，而传统冷却水路是通过铣床等机加工工艺制造，水路形状有局限性，且距离模仁表面更远，导致冷却效率低、注塑周期长、冷却不均匀、产品变形量大、良品率低等。而增材制造随形水路可以使水路根据零件形状均匀排布，在积热区域可以增加水路密度，从而使型腔温度均衡、提升产品良率，有效降低冷却周期，提高生产效率。根据毅速3D打印，相比传统水路，随形水路可根据注塑件形状均匀排布，从而降低冷却时间20%~80%，减少变形量15%~90%；虽然模具成本略有增加，但综合注塑产能、良品率等因素，最终整体效益大幅提高。目前随形水路主要采用选区激光熔融（SLM）3D打印技术与扩散焊技术来进行加工，由于SLM 3D打印技术可做出更为复杂与圆滑的水路形状且成本更低，因此SLM 3D打印技术在随形水路上应用更为广泛。 鞋模赛道进展较快，多家企业与头部增材制造设备商开展合作。鞋模制造作为传统加工行业之一，其完整工序包括设计、木模制造、铸造、模具制作、咬花、喷砂、电镀/喷铁氟龙防护处理等工序。整个加工过程非常复杂，周期长，成本高，需要耗费大量的人工及满足严格的绿色环保要求。而增材制造在鞋企的应用大大简化了鞋模的生产流程，大大提高了生产效率，不断提高产品更新速度。SLM技术直接金属3D打印成型，可免去木模、铸造和咬花等工序，实现更快的产品交付、更有立体感的花纹呈现效果和更环保的制造方式。金属3D打印成为各大鞋模厂商关注的焦点，纷纷加入了解、测试，并积极应用推广，金属3D打印技术势必掀起鞋模行业的革命和创新。根据汉邦科技，若采用汉邦科技HBD-350T设备打印39小时，综合打印成本已经降至约1500元/公斤（自用设备情况下），并可在5~7天完成整套模具交付，对比传统加工方式效率得以明显提升，可以实现更加复杂、带防伪纹路的鞋模，并且对于精密铸造和CNC现场管理、节约人工等具有优势。 合作案例： 2022年6月，中科丰阳（福建）科技有限公司与铂力特达成合作。中科丰阳作为“鞋都”的海滨城市泉州（全国最大的鞋业生产、加工、贸易基地之一）的科技型鞋模生产企业将通过铂力特引入金属3D打印技术和高端设备，将其与自主研发技术结合，广泛应用于各类专业运动鞋底模具的制造中。 2023年7月21日，西安铂力特增材技术股份有限公司与永京集团签署战略合作协议。本次签约展示出双方对建立长久、稳固、深入战略合作的信心，双方将充分发挥各自的优势，在模具设计优化、工艺迭代、材料研制和新应用开发等领域精诚合作。 根据华曙高科公告，2021年华曙高科公司前五大直销客户中第五大客户为东莞市站胜模具有限公司，双方达成深度合作。销售的型号包括FS273M、FS421M 和 FS721M。 三、竞争格局：头部玩家初露锋芒 全产业链布局与专业化布局并存。根据前文所述，从产业链角度来看，增材制造行业的细分领域主要包括增材制造材料、增材制造设备及增材制造服务三部分。当前，从产业链环节布局来看，国内目前主要存在两类布局情况：1）全产业链布局：以铂力特为代表，业务自增材制造设备向上下游延伸至粉末材料及打印服务，并不断打通软件、振镜等核心构件的布局；2）专业化布局：华曙高科、有研粉材、飞而康、中航迈特等企业为代表，专业从事某一环节，但存在向上下游拓展的趋势，如华曙高科、中航迈特等。 各环节主要参与者相对稳定，头部玩家初露锋芒。从各产业链环节分别分析，国内增材制造行业处于应用拓展和快速增长的初期，属于增量市场的竞争，各环节虽然出现了一定的新晋参与者，但主要参与者仍保持相对稳定，并且头部玩家凭借长期技术积累、吸取下游反馈迭代软硬件等方式，已开始初露锋芒。 1、原材料环节主要参与者情况 原材料端：各大参与者争先扩产，布局增材制造粉末。当前，增材制造材料端主要以钛合金、高温合金、模具钢以及铝合金等粉末材料为主。主要参与者包括铂力特、有研粉材、中航迈特、威拉里、西安赛隆以及众远新材料等公司。根据统计，目前原材料端的主要参与者均具备产能扩产计划，抢占增材制造粉末市场。根据不完全统计，扩产计划合计将扩充增材制造粉末（不区分粉末种类）产能达到1.8万吨以上。 2、设备环节主要参与者情况 增材制造设备端：头部玩家初露锋芒。目前国内增材制造设备环节主要参与者包括铂力特、华曙高科、易加三维、汉邦科技等公司。其中，铂力特凭借其全产业链布局，具备更强对产业链整体的掌控能力，能够为客户提供金属增材制造与再制造技术全套解决方案，并利用全产业链的解决方案带来的更强的技术能力和成本优势迅速扩大市场，成长为当前设备环节的龙头。另外，华曙高科作为SLS和SLM设备的提供商，具备国际化战略方向和布局，国内外设备销售量快速增长，成为我国工业级增材制造设备龙头企业之一。 头部玩家不断推动增材制造进入新应用领域，并积极走向国际市场。根据前文所述，增材制造设备处于产业链主导位置，具备承上启下促进产业链整体提升以及开拓应用领域及市场的功能。经过多年的技术积累和产业链布局，铂力特、华曙高科等头部玩家初步展现核心竞争力，更大尺寸、更多激光的增材制造设备陆续发布。根据TCT亚洲视角，超大尺寸、超多光束激光选区熔化设备能够在批量打印小截面积、小高度产品中发挥高集成度的性价比优势。头部玩家凭借多激光、大幅面等方式提高效率、降低成本，推动增材制造走向3C电子、鞋模、汽车制造等新应用领域。另外，铂力特、华曙高科、汉邦科技等公司均对国际市场进行了一定布局，通过在国外设立子公司的方式开辟国际市场，与国际竞争对手同台竞技。 3、增材制造服务环节主要参与者情况 增材制造服务：国内金属3D打印机保有量超3500台，铂力特成为工业级增材制造服务提供商龙头。当前，国内提供增材制造服务的主要参与者包括铂力特、飞而康、鑫精合、钢研极光、铖联科技（义齿打印云工厂）以及各军工院所等。根据南极熊3D打印网统计和估算，国内用于加工服务的金属3D打印机保有量超过3500台，铂力特以约380台设备及近1400个激光头数量成为面向航空航天、3C电子、鞋模等多领域金属增材制造服务提供商龙头。 四、风险提示 1、3D打印处于各行业渗透率提升的阶段，存在渗透率提升不及预期的风险； 2、3D打印在行业应用开拓方面存在不确定性风险； 3、上游原材料价格波动的风险。 免责声明 本微信号推送内容仅供招商证券股份有限公司（下称“招商证券”）客户参考，其他的任何读者在订阅本微信号前，请自行评估接收相关推送内容的适当性，招商证券不会因订阅本微信号的行为或者收到、阅读本微信号推送内容而视相关人员为客户。 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