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1、 3D 打?。侯嵏残约夹g,有望從 1 到 100 撬動千億產業鏈 增材制造行業深度報告 2023 年 7 月 12 日 張潤毅 軍工行業首席分析師 S1500520050003+86 15121025863 任旭歡 軍工行業研究助理+86 18701785446 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 2 證券研究報告 行業研究 行業深度報告 增材制造增材制造 行業行業 投資評級投資評級-上次評級上次評級-張潤毅 軍工行業首席分析師 S1500520050003+86 15121025863 任旭歡 軍工行業研究助理+86 18701785446 信達證券股份有限公司 CINDA SECURITIE
2、S CO.,LTD 北 京 市 西 城 區 鬧 市 口 大 街9號 院1號 樓 郵編:100031 3 3D D 打印打?。侯嵏残灶嵏残约夹g技術,有望有望從從 1 1 到到 100100 撬動千億產業鏈撬動千億產業鏈 2023 年 7 月 12 日 本期內容提要本期內容提要:增材制造(增材制造(AM)作為一項作為一項顛覆性技術,是制造業升級發展的核心助推力顛覆性技術,是制造業升級發展的核心助推力:歷經 40 余年的探索與錘煉,增材制造技術的應用范圍由模型和原型制造進入產品快速制造階段,并正在向產業化、規?;~進。我們預計,隨著航空航天、汽車、醫療等高景氣行業的快速發展,增材制造有望迎來黃金發展
3、期。因此,我們推出增材制造行業專題報告,深度梳理增材制造的原理與發展脈絡、下游需求與市場規模,從產業鏈視角挖掘增材制造投資機遇。增材制造增材制造與傳統精密加工技術相比,具備諸多優勢與傳統精密加工技術相比,具備諸多優勢:1)能夠快速加工成形)能夠快速加工成形復雜零件:復雜零件:增材制造貼合“設計引導制造”的創意驅動,基本不受零件形狀的限制,可以加工內部結構復雜的、傳統加工無法完成一體制造的產品。2)縮短產品研發周期)縮短產品研發周期,加速產品迭代,加速產品迭代:無需傳統工具夾具和多重處理,可在單個設備上快速制造所需零件。3)材料利用率高:)材料利用率高:金屬增材制造有效避免了傳統加工切割過程種產
4、生廢料的問題,材料利用率可達 95%,遠超航空鍛造的 15-25%。量變到質變,量變到質變,我國增材制造產業規?;l展或將提速,千億市場呼之欲出我國增材制造產業規?;l展或將提速,千億市場呼之欲出:1)復盤復盤過去過去 10 年年,產業規模產業規模 CAGR 達達 41.42%:據左世全增材制造十年發展及展望數據,在 2012-2022 年間我國增材制造產業規模自 10 億元增至 320 億元;并有望于 2023 年超過 400 億元、于 2027 年超過千億。2)據鉑力特公司公告援引Wohlers Report 2022數據,2021 年全球航空航天、醫療、汽車增材制造產業規模占比分別以 1
5、6.8%/15.6%/14.6%位列前三,合計占比 47%。3)我們認為,)我們認為,未來 10 年或是我國軍用飛機放量列裝、國產大飛機與商業航天蓬勃發展、航空發動機、新能源汽車與醫療器械快速迭代的黃金發展期,增材制造有望充分受益于下游高景氣,加速實現產業化規?;l展。我國增材制造產業能力逐年提升:我國增材制造產業能力逐年提升:1)已形成完整的產業鏈:已形成完整的產業鏈:包括上游原材料、掃描設備、軟件和設備零部件,中游增材制造設備,下游增材制造服務。2)裝備從進口轉為自主生產:裝備從進口轉為自主生產:米級多激光器 SLM 裝備等自主開發裝備相關核心指標達到國際先進水平;超高速激光熔覆頭等十多類
6、關鍵部件取得攻關突破和自主生產;2022 年我國增材制造裝備出口 36.6 億元,較2019 年增長近 1 倍。3)增材制造企業數量持續增加:)增材制造企業數量持續增加:全產業鏈共有企業超 1000 家,2012-2022 年,以增材制造為主營業務的上市公司由 1 家增至 22 家(含新三板),規模過億的企業由 3 家增至 42 家。受益標的:受益標的:1)設備與產業鏈一體化布局:設備與產業鏈一體化布局:鉑力特、華曙高科;新三板:新三板:峰華卓立、先臨三維;未上市:未上市:易加三維、鑫精合;2)服務:服務:超卓航科、銀邦股份;3)原材料:原材料:有研粉材、中航邁特(未上市);4)零部件)零部件
7、及控制系及控制系統統:金橙子。風險提示:風險提示:1)下游領域較為集中的風險;2)增材制造裝備核心器件依賴進口的風險。VXeXmWgVkWaZFUdUlY7NaOaQmOoOpNmPkPpPsNiNoPoN8OqQxOvPsRmQvPmPtP 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 3 目 錄 1 增材制造(3D 打?。侯嵏残灾圃旒夹g,傳統工藝的重要補充.5 1.1 增材制造的原理與發展歷程.5 1.2 增材制造:高效率、低成本的顛覆性技術,讓復雜結構制造更簡單.6 1.3 增材制造主流技術路線.7 2 增材制造應用多領域開花,“從 1 到 100”或迎“黃金發展期”.9 2.1 我國增材制造產業
8、正在邁向規?;?、自主化、集聚化發展新階段.9 2.2 增材制造應用場景廣泛,在航空航天、汽車、醫療等領域大有可為.10 3 產業鏈梳理及受益標的.16 3.1 增材制造產業鏈梳理.16 3.2 增材制造(3D 打?。┫嚓P受益標的.18 4 風險提示.24 圖表目錄 圖表 1:增材制造技術原理.5 圖表 2:增材制造行業發展歷程.6 圖表 3:增材制造與傳統精密加工技術對比.7 圖表 4:增材制造(3D 打?。┕に嚰夹g類別.7 圖表 5:SLM 設備原理.8 圖表 6:SLM 成型原理.8 圖表 7:電子束選區熔化原理.8 圖表 8:電弧增材制造原理.8 圖表 9:2019-2022 年中國增材
9、制造產業營業收入情況.9 圖表 10:2022 年增材制造產業鏈各環節營收占比.9 圖表 11:我國增材制造產業布局.10 圖表 12:2021 年不同領域增材制造服務規模占比.11 圖表 13:2019-2021 年全球航空航天增材制造規模(億美元).11 圖表 14:GE 公司采用金屬增材技術制造的燃油噴嘴.12 圖表 15:葉輪及葉片構件內部的點陣結構.12 圖表 16:GE9X 發動機采用 EBM 制備 TiAl 合金低壓渦輪葉片.12 圖表 17:航空發動機可應用金屬直接增材制造零部件示意圖.12 圖表 18:增材修復在航空發動機整體葉盤上的應用.13 圖表 19:NASA 增材制造
10、液氧甲烷發動機銅合金推力室.13 圖表 20:2019-2021 年全球汽車行業增材制造規模.14 圖表 21:寶馬開發 M850i 夜空特別版 3D 打印剎車卡鉗.14 圖表 22:2019-2021 年全球醫療行業增材制造規模.15 圖表 23:3D 打印醫療器械主要類型.15 圖表 24:增材制造產業鏈全景圖.16 圖表 25:金屬增材制造主要材料分類.17 圖表 26:增材制造金屬制粉的常用方法的原理和優缺點.18 圖表 27:2016-2023Q1 鉑力特公司營業收入.19 圖表 28:2016-2023Q1 鉑力特公司歸母凈利潤.19 圖表 29:2016-2022 鉑力特剔除股份
11、支付影響的歸母凈利潤&凈利率.19 圖表 30:2016-2022 鉑力特盈利能力逐年提升.19 圖表 31:2016-2022 鉑力特各業務營收占比.20 圖表 32:2016-2023Q1 鉑力特研發費用&研發費率.20 圖表 33:2019-2023Q1 華曙高科營業收入.21 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 4 圖表 34:2019-2023Q1 華曙高科歸母凈利潤、毛利率、凈利率.21 圖表 35:2019-2022 華曙高科各業務營收占比.21 圖表 36:2019-2022H1 華曙高科各行業領域業務營收占比.21 圖表 37:2017-2023Q1 超卓航科營業收入.22 圖
12、表 38:2017-2023Q1 超卓航科歸母凈利潤.22 圖表 39:2018-2022 超卓航科各板塊業務營收占比.22 圖表 40:2017-2023Q1 超卓航科毛利率&歸母凈利率.22 圖表 41:增材制造 A 股重點投資標的梳理.23 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 5 1 增材制造(3D 打?。侯嵏残灾圃旒夹g,傳統工藝的重要補充 1.1 增材制造的原理與發展歷程 增材制造增材制造(AM)又稱又稱“3D 打印打印”,是制造業有代表性的顛覆性技術:”,是制造業有代表性的顛覆性技術:它基于三維模型數據,采用逐層疊加材料的方式,直接制造與相應數字模型完全一致的三維物理實體模型;我們認
13、為,增材制造或將對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合產生深刻影響。增材制造將復雜的零部件結構離散為簡單的二維平面加工,增材制造將復雜的零部件結構離散為簡單的二維平面加工,有望有望解決解決同類型同類型零部件難零部件難以加工以加工的的難題:難題:以計算機三維設計模型為藍本,通過軟件分層離散和數控成形系統,將三維實體變為若干個二維平面,利用激光束、熱熔噴嘴等方式將粉末、樹脂等特殊材料進行逐層堆積黏結,最終疊加成形,制造出實體產品。增材制造(AM)相對于傳統的減材制造(SM)和成形制造(FM),簡化了生產流程,避免了生產周期長、成本高、難以生產復雜零件等缺點,已經廣泛應用到航空航天、船舶制造
14、、石油化工、生物醫療等領域,促進了制造業的發展。圖表圖表 1:增材制造技術原理增材制造技術原理 資料來源:張朝瑞、錢波、張立浩、茅健、樊紅日金屬增材制造工藝、材料及結構研究進展,信達證券研發中心 增材制造技術起源于美國,增材制造技術起源于美國,并在并在 21 世紀逐步成熟:世紀逐步成熟:隨著工藝、材料和裝備的日益成熟,增材制造技術的應用范圍由模型和原型制造進入產品快速制造階段,在航空航天等高端制造領域得到規模應用。根據華經產業研究院資料,增材制造行業發展歷程大體可以分為四個階段:思想萌芽階段思想萌芽階段(1940-1998 年):年):1940 年,Perera 提出了切割硬紙板并逐層粘結成三
15、維地形圖的方法,直到 20 世紀 80 年代末,3D 打印制造技術實現了根本性發展。技術誕生階段(技術誕生階段(1986-1993 年):年):光固化技術(SLA)、分層實體制造技術(LOM)、粉末激光燒結技術(SLS)、熔融沉積制造技術(FDM)、噴頭打印技術(3DP)等技術先后面世。裝備推出階段(裝備推出階段(1988-1996 年):年):1988 年美國 3D Systems 公司生產出了第一臺增材制造裝備 SLA250,開創了增材制造技術發展新紀元;1996 年 3D Systems 制造出第一臺 3DP 裝備 Actua2100,同年美國 Zcorp 公司發布了 Z402 型 3D
16、P 裝備。大規模應用階段(大規模應用階段(2002 年至今):年至今):2002 年德國成功研制了選擇性激光熔化增材制造裝備(SLM),同時電子束熔化(EBM)、激光工程凈成形(LENS)等一系列新技術與裝備紛紛涌現。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 6 圖表圖表 2:增材制造行業發展歷程增材制造行業發展歷程 資料來源:華經產業研究院,信達證券研發中心 1.2 增材制造:高效率、低成本的顛覆性技術,讓復雜結構制造更簡單 增材制造加工在多種應用場景具備使用優勢:增材制造加工在多種應用場景具備使用優勢:增材制造技術與傳統精密加工技術均是制造業的重要組成部分,目前增材制造加工與傳統加工相比還存在加工
17、精度、表面粗糙度和可加工材料等方面的差距,但增材制造因其全新的技術原理和特點,在多種應用場景有使用優勢:貼合“設計引導制造”的創意驅動,快速加工成形結構復雜的零件:貼合“設計引導制造”的創意驅動,快速加工成形結構復雜的零件:增材制造的原理是將三維工件切片以獲得二維的輪廓信息,通過疊層的方式實現產品成形。這種加工方式基本不受零件形狀的限制,特別是在制造內部結構復雜的、傳統加工無法完成一體制造的產品方面,具備突出優勢??s短產品研發周期:縮短產品研發周期:增材制造無需傳統工具夾具和多重處理,可在單個設備上快速制造出所需零件,加速產品研發迭代。材料利用率高材料利用率高,有利于降低制造成本,有利于降低制
18、造成本:1)增材制造材料利用率遠超航空)增材制造材料利用率遠超航空鍛造鍛造:根據鉑力特公司公告數據,金屬 3D 打印技術的材料利用率可超過 95%;而根據李蓬川大型航空模鍛件的生產現狀及發展趨勢 一文數據,我國航空鍛件的材料利用率約為15-25%。2)傳統加工切割的過程會產生大量廢料,存在不完整的余料價值折損;而增材制造根據二維輪廓信息逐層添加材料,按需耗材,因此材料利用率高于傳統加工模式。制造模式優化:制造模式優化:免去了提前制造模具等工藝,無需雇傭眾多生產人員、使用龐大機床和復雜的鍛造工藝,可直接從計算機圖形數據中生成復雜結構的產品,具有“去模具、減廢料、降庫存”的特點;在生產上能夠優化結
19、構、有望節省材料和能源,提高生產效率并可降低生產成本,助力實現無人化工廠。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 7 圖表圖表 3:增材制造增材制造與傳統精密加工技術對比與傳統精密加工技術對比 資料來源:鉑力特公司公告,信達證券研發中心 1.3 增材制造主流技術路線 增材制造技術自誕生至今近增材制造技術自誕生至今近 40 年,正處于多技術路線并存的狀態:年,正處于多技術路線并存的狀態:1)根據我國增材制造術語(GB/T35351-2017),增材制造可以根據成形原理分為 7 種基本工藝。2)金屬增材制造工藝原理主要為粉末床熔融粉末床熔融(PBF)和定向能量沉積定向能量沉積(DED)兩大類別,采用這兩
20、類工藝原理的金屬 3D 打印技術都可以制造達到鍛件標準的金屬零件。圖表圖表 4:增材制造(增材制造(3D 打?。┕に嚰夹g類別打?。┕に嚰夹g類別 資料來源:鉑力特公司公告,信達證券研發中心 粉末床熔融技術粉末床熔融技術(PBF)是當今最廣泛應用的增材制造技術是當今最廣泛應用的增材制造技術之一之一:1)PBF 技術技術比較比較適適合航空航天小批量、定制化的生產特點:合航空航天小批量、定制化的生產特點:能夠解決其輕量化設計制、功能化設計要求,且隨著技術發展與成本控制,未來或將能夠實現大規模工業化生產。2)PBF 技術的主要代表性工藝有選擇性激光燒結(SLS)、選擇性激光熔化成形(SLM)、直接金屬激
21、光燒結(DMLS)和電子束熔化成形(EBSM)。定向能量沉積技術定向能量沉積技術(DED)推廣應用不及粉末床熔融技術,但能實現修復功能:推廣應用不及粉末床熔融技術,但能實現修復功能:1)DED技術的成熟度和設備自動化程度不及 PBF 技術,在同傳統制造技術的競爭中尚未形成顯著的不可替代性。2)常用的 DED 技術工藝主要有激光近凈成形(LENS)、激光立體成形(LSF)、電子束熔絲沉積(EBDM)、電弧增材制造(WAAM)。項目金屬項目金屬3D打印技術傳統精密加工技術打印技術傳統精密加工技術技術原理“增“材制造(分層制造、逐層疊加)“減”材制造(材料去除、切削、組裝)技術手段SLM、LSF 等
22、磨削、超精細切削、精細磨削與拋光等適用場合小批量、復雜化、輕量化、定制化、功能一體化零部件制造批量化、大規模制造,但在復雜化零部件制造方面存在局限使用材料金屬粉末、金屬絲材等(受限)幾乎所有材料(不受限)材料利用率高,可超過 95%低,材料浪費產品實現周期短相對較長零件尺寸精度0.1mm(相對于傳統精密加工而言偏差較大)0.1-10m(超精密加工精度甚至可達納米級)零件表面粗糙度Ra2m-Ra10m 之間(表面光潔程度較低)Ra0.1m 以下(表面光潔度較高,甚至可達鏡面效果)請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 8 張朝瑞、錢波、張立浩、茅健、樊紅日張朝瑞、錢波、張立浩、茅健、樊紅日金屬增材制造
23、工藝、材料及結構研究進展金屬增材制造工藝、材料及結構研究進展一文介一文介紹了三類常用的金屬增材制造工藝:紹了三類常用的金屬增材制造工藝:激光選區熔化技術(激光選區熔化技術(SLM):):當前最常用的一種加工工藝當前最常用的一種加工工藝。1)其原理其原理是利用高強度激光能量源對金屬粉末層按照路徑規劃逐層快速掃描熔化,然后經工作缸、送粉缸和刮刀通過程序聯動完成鋪粉工作。2)SLM 技術生產效率高,可以在短時間內制造出致密度極高的金屬零件,縮短生產周期。圖表圖表 5:SLM 設備原理設備原理 圖表圖表 6:SLM 成型原理成型原理 資料來源:張朝瑞、錢波、張立浩、茅健、樊紅日金屬增材制造工藝、材料及
24、結構研究進展,信達證券研發中心 資料來源:張朝瑞、錢波、張立浩、茅健、樊紅日金屬增材制造工藝、材料及結構研究進展,信達證券研發中心 電子束選區熔化(電子束選區熔化(EBSM):):1)原理:)原理:在真空條件下,以高能量的電子束選擇性地快速熔化金屬粉末或金屬絲,經過層層熔化堆積直至加工完成。2)優點:)優點:EBSM 技術相比傳統制造技術,制造產品周期短、材料利用率高、節省能源、無污染,其獨特的真空加工環境更容易加工難熔的材料。3)缺點:)缺點:需要專門的真空環境,維護費用昂貴,打印的零件不能太大;由于電子束加工容易產生射線影響人身安全,需要有專門的保護設備。電弧增材制造(電弧增材制造(WAA
25、M):):1)原理:)原理:以電弧為能量源熔化金屬材料,按照路徑規劃進行層層堆積直至成形。2)優點:)優點:具有高效生產、節約成本、安全可靠的特點;相比于 SLM 和EBSM 技術,在大尺寸結構件制造中有一定的優勢,通過一體化成形復雜結構件的加工方式,簡化了傳統制造的準備過程,縮短了研發周期。3)缺點:)缺點:表面質量較差,需經過表面加工過后才能使用。圖表圖表 7:電子束選區熔化原理電子束選區熔化原理 圖表圖表 8:電弧增材制造原理電弧增材制造原理 資料來源:張朝瑞、錢波、張立浩、茅健、樊紅日金屬增材制造工藝、材料及結構研究進展,信達證券研發中心 資料來源:張朝瑞、錢波、張立浩、茅健、樊紅日金
26、屬增材制造工藝、材料及結構研究進展,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 9 2 增材制造應用多領域開花,“從 1 到 100”或迎“黃金發展期”2.1 我國增材制造產業正在邁向規?;?、自主化、集聚化發展新階段 根據工信部裝備工業發展中心總工程師左世全在增材制造產業發展(廣州)暨根據工信部裝備工業發展中心總工程師左世全在增材制造產業發展(廣州)暨 2023 年增材年增材制造產業年會上的報告 增材制造十年發展及展望,我國增材制造產業發展呈現以下趨勢:制造產業年會上的報告 增材制造十年發展及展望,我國增材制造產業發展呈現以下趨勢:我國增材制造產業整體實現從我國增材制造產業整體實現從研
27、發研發創新向產業規?;l展蛻變:創新向產業規?;l展蛻變:1)2012-2022 年,我國增材制造產業規模自 10 億元增至 320 億元,CAGR 為 41.42%。2)預計 2023 年我國增材制造產業規模有望超過 400 億元。3)按照 25%的復合增長率保守估算,我國增材制造產業規模有望在 2027 年左右突破千億元。企業數量持續增加:企業數量持續增加:我國增材制造全產業鏈相關企業數量超過 1000 余家,以增材制造為主營業務的上市公司數量從 2012 年的 1 家增長至 2022 年的 22 家(含新三板),規模以上企業數量由 2016 年的 20 余家增至 2022 年的近 200
28、 家,其中規模過億的企業數量由 2012 年的 3 家增至 2022 年的 42 家。裝備營收占比超過一半:裝備營收占比超過一半:2022 年我國增材制造專用材料、零部件、裝備、服務等各個環節營收占比分別約為 12.4%、5.9%、53.2%和 26%。圖表圖表 9:2019-2022 年年中國增材制造產業營業收入情況中國增材制造產業營業收入情況 圖表圖表 10:2022 年增材制造產業鏈各環節營收占比年增材制造產業鏈各環節營收占比 資料來源:李方正、李博、郭丹中國增材制造產業發展現狀與趨勢展望,Wohlers Report,信達證券研發中心 資料來源:李方正、李博、郭丹中國增材制造產業發展現
29、狀與趨勢展望,信達證券研發中心 我國增材制造裝備實現從進口為主我國增材制造裝備實現從進口為主到到自主生產轉變:自主生產轉變:1)我國高精度桌面級光固化增材制造裝備、多材料熔融沉積增材制造裝備持續保持領跑并暢銷海外;米級多激光器激光選區熔化裝備、多電子槍電子束熔化裝備、大幅面砂型增材制造裝備等自主開發裝備相關核心指標達到國際先進水平;超高速激光熔覆頭、電子槍等十多類關鍵部件取得攻關突破和自主生產,其穩定性、可靠性得到不斷改善。2)我國增材制造裝備海外認可度不斷提高:)我國增材制造裝備海外認可度不斷提高:2022 年,我國增材制造裝備(含消費級)出口 228.7 萬臺,較 2019 年增長 59.
30、7%,出口金額 36.6 億元,較 2019 年增長近 1 倍。增材制造技術應用實現從原型制造向直接制造發展:增材制造技術應用實現從原型制造向直接制造發展:由快速制造原型樣件逐步向直接制造最終產品質變,已應用于航空航天、醫藥、汽車等國民經濟 39 個行業大類、89 個中類,覆蓋產品結構設計、原型制造、批量生產、工裝制作、保障修復等全壽命周期。航空航天領域:航空航天領域:新一代戰機、國產大飛機、新型火箭發動機、火星探測器等重點裝備的關鍵零部件逐步應用增材制造技術,解決了諸多過去難以制造的復雜結構零件成形問題,實現產品結構輕量化。醫療領域:醫療領域:增材制造被應用于醫療植入定制、修復體制作、診療輔
31、助器具制作、個性化 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 10 矯正器具打印、細胞/組織/器官打印等;髖臼杯、脊柱椎間融合器等增材制造醫療植入物已獲得 NMPA 認證,實現臨床應用,拓展疾病治療解決方案;增材制造技術實現口腔正畸牙模批量定制生產,解決傳統機加工制造復雜的問題,滿足患者個性化需求。汽車領域:汽車領域:增材制造被應用于概念車、零部件創新、定制化夾具制造、內飾創新等研發試制方面,達到縮短研發周期,以及減輕重量、減少材料損失、自由定制配件、輕松更換備件等目的。鑄造領域:鑄造領域:將增材制造技術應用于砂型鑄造、熔模鑄造等鑄造工藝中,大大減少鑄造加工流程,提升產品制造效率,實現對傳統鑄造的替代
32、。其他領域:其他領域:增材制造被應用于建筑設施整體制造、文物復刻展示、高級手辦、輕量化鞋品制造等。產業布局實現從零散分布到集聚發展演變:產業布局實現從零散分布到集聚發展演變:從零散狀、碎片化到成鏈條、集群化發展演變。從零散狀、碎片化到成鏈條、集群化發展演變。2013 年,全國首個 3D 打印產業園在陜西渭南建成,隨后,廣州 3D 打印技術產業園、安徽春谷 3D 打印智能裝備產業園等 20 余個增材制造全產業鏈及相關配套服務的產業聚集地、產業園區在各地陸續涌現,初步形成珠三角地區、長三角地區為核心,京津冀地區和陜西、安徽等中、西部地區為紐帶的產業空間發展布局。圖表圖表 11:我國增材制造產業布局
33、我國增材制造產業布局 資料來源:南極熊3D打印網,網易,左世全增材制造十年發展及展望,信達證券研發中心 2.2 增材制造應用場景廣泛,在航空航天、汽車、醫療等領域大有可為 金屬增材制造下游應用領域眾多,航空航天應用最多:金屬增材制造下游應用領域眾多,航空航天應用最多:1)增材制造技術在航空航天領域)增材制造技術在航空航天領域率率先得到驗證和應用:先得到驗證和應用:航空航天企業對價格敏感度低,同時對復雜精密、大型構件制造的要求高。2)隨著材料的多樣化和增材制造設備的發展,增材制造技術廣泛應用于多個行業的產品開發。3)根據鉑力特公司公告援引的Wohlers Report 2022內容顯示,在 20
34、21 年全球增材制造服務規模中,航空航天占比最大,達到 16.8%,醫療、汽車占比緊隨其后,分別為 15.6%和 14.6%。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 11 圖表圖表 12:2021 年不同領域增材制造服務規模占比年不同領域增材制造服務規模占比 圖表圖表 13:2019-2021 年全球航空航天增材制造規模(億美元)年全球航空航天增材制造規模(億美元)資料來源:Wohlers Associates,鉑力特公司公告,信達證券研發中心 資料來源:Wohlers Associates,鉑力特公司公告,信達證券研發中心 場景:航空場景:航空航天領域航天領域 徐明、吳凡徐明、吳凡金屬粉末增材在飛
35、行器發動機的應用及挑戰金屬粉末增材在飛行器發動機的應用及挑戰介紹了增材制造在航空發動機中介紹了增材制造在航空發動機中的應用:的應用:航空航空發動機不斷追求更好的性能和燃油經濟性,因此對發動機材料、結構及功能的一體化、發動機不斷追求更好的性能和燃油經濟性,因此對發動機材料、結構及功能的一體化、輕量化設計制造的要求越來越高,在飛行器發動機發展歷程中,零部件的設計制造呈現以下輕量化設計制造的要求越來越高,在飛行器發動機發展歷程中,零部件的設計制造呈現以下特征:特征:結構復雜且一體化程度高:結構復雜且一體化程度高:飛行器采用的零件通常具有較為復雜的結構,使得其加工難度和裝配難度較高,為了避免裝配帶來的
36、失效風險,結構復雜的部組件向著一體化發展。輕量化要求:輕量化要求:對于飛行器發動機而言,輕量化的設計對于提高性能和降低油耗均具有重要意義。服役環境惡劣:服役環境惡劣:隨著飛行器發動機性能的不斷提升,渦輪前溫度提高,相應零部件服役過程中承受的溫度和壓力越來越高,對構件的要求也越來越高。鑄造或鍛造鑄造或鍛造+機加等傳統技術在很大程度上已經無法滿足零部件快速迭代的研發、設計及驗機加等傳統技術在很大程度上已經無法滿足零部件快速迭代的研發、設計及驗證需求。與傳統制造技術相比,增材制造技術憑借其快速響應的特點,非常適用于零件的驗證需求。與傳統制造技術相比,增材制造技術憑借其快速響應的特點,非常適用于零件的
37、驗證制造;同時對具有復雜結構的零件,在設計迭代優化中也具有明顯的優勢:證制造;同時對具有復雜結構的零件,在設計迭代優化中也具有明顯的優勢:制造自由度高:制造自由度高:其分層成形的特性決定了在成形過程中不受零件復雜結構的影響,可以直接制備復雜結構零件。設計自由度高:設計自由度高:這決定了可以對傳統結構進行優化,在滿足服役要求的基礎上實現輕量化設計制造。大幅提高材料利用率,顯著降低買飛比(大幅提高材料利用率,顯著降低買飛比(BTF):):相比傳統加工技術(BTF10:1),增材制造技術將買飛比控制在 BTF3:1?,F代航空發動機由成千上萬個零部件組成,通常具有復雜的結構,其中靜態構件對服役性能現代
38、航空發動機由成千上萬個零部件組成,通常具有復雜的結構,其中靜態構件對服役性能的要求相對較低,符合現階段增材制造的發展水平,已有相當數量的靜態構件采用增材制造的要求相對較低,符合現階段增材制造的發展水平,已有相當數量的靜態構件采用增材制造技術制造并應用。技術制造并應用。GE 公司采用 SLM 技術制備了 LEAP 系列發動機的高溫合金燃油噴嘴,2015 年開始生產,2016 年通過了 FAA 認證,裝機應用于 LEAP 系列航空發動機,截至 2018 年共生產 30000 多個燃油噴嘴,并已進入穩定批產階段。GE 公司新的 GE9X 系列發動機中,共使用了 304 個增材制造部件:包括燃油噴嘴、
39、低 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 12 壓渦輪葉片、T25 傳感器殼體、燃燒混合器和熱交換器,該發動機于 2020 年 1 月在新型波音 777X 上首次試飛,是迄今最強大的商用噴氣發動機,增材制造的應用層級由零件級應用向部件級應用發展。普惠公司采用 SLM 技術制備了航空發動機整流葉片,與傳統的葉片制造工藝相比,實現了 50%的減重并縮短了制造周期。金屬增材制造的點陣結構在發動機渦輪部件也得到應用,起到減重和改善性能的作用。研究表明,在壓縮機葉輪內部采用點陣結構可以減小其慣性矩并降低零件重量。圖表圖表 14:GE 公司采用金屬增材技術制造的燃油噴嘴公司采用金屬增材技術制造的燃油噴嘴 圖表
40、圖表 15:葉輪及葉片構件內部的點陣結構葉輪及葉片構件內部的點陣結構 資料來源:徐明、吳凡金屬粉末增材在飛行器發動機的應用及挑戰,信達證券研發中心 資料來源:徐明、吳凡金屬粉末增材在飛行器發動機的應用及挑戰,信達證券研發中心 增材制造技術較為適合于航空發動機轉動件復雜葉身結構的加工。增材制造技術較為適合于航空發動機轉動件復雜葉身結構的加工。作為一款新型高涵道比渦輪風扇發動機,GE9X 將大量增材制造部件直接集成到發動機的核心結構中,該發動機采用 EBM 技術制備了 228 個 TiAl 合金低壓渦輪葉片,達到了顯著的減重效果。中國航空制造技術研究院高能束流加工實驗室采用 EBM 技術制備出 T
41、iAl 合金低壓渦輪葉片,并已進入性能考核驗證階段。圖表圖表 16:GE9X 發動機采用發動機采用 EBM 制備制備 TiAl 合金低壓渦輪葉片合金低壓渦輪葉片 圖表圖表 17:航空發動機可應用金屬直接增材制造零部件示意圖航空發動機可應用金屬直接增材制造零部件示意圖 資料來源:徐明、吳凡金屬粉末增材在飛行器發動機的應用及挑戰,信達證券研發中心 資料來源:王強、孫躍增材制造技術在航空發動機中的應用,信達證券研發中心 金屬增材修復技術(特別是激光直接能量沉積技術金屬增材修復技術(特別是激光直接能量沉積技術 L-DED)已廣泛應用于修復服役過程中)已廣泛應用于修復服役過程中的受損部件。的受損部件。通
42、過原位修復,減少了原有零件的更換或報廢,在縮短生產周期的同時實現了降本。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 13 以整體葉盤及整體葉環零件為例,其制造成本可能高達數十萬美元,采用修復技術可以避免整個零件的報廢,具有顯著的經濟效益。發動機的高壓壓氣機在工作過程中,壓氣葉片會與封嚴結構接觸導致葉片葉尖磨損,葉片故障檢查結果表明,葉尖磨損損傷率為 80%,報廢率近 50%。傳統焊接修復方法難以滿足服役要求,采用激光直接能量沉積技術,可以利用激光能量集中、光束軌跡自動可編輯、光束移動速度快且運行控制穩定等特點,解決該類葉片修復難題。圖表圖表 18:增材修復在航空發動機整體葉盤上的應用增材修復在航空發動機
43、整體葉盤上的應用 資料來源:徐明、吳凡金屬粉末增材在飛行器發動機的應用及挑戰,信達證券研發中心 左蔚、宋夢華、楊歡慶、陳新紅左蔚、宋夢華、楊歡慶、陳新紅增材制造技術在液體火箭發動機應用述評增材制造技術在液體火箭發動機應用述評介紹了增材制介紹了增材制造在運載火箭中的應用:造在運載火箭中的應用:空間技術的飛速發展對運載火箭提出了更高的要求:空間技術的飛速發展對運載火箭提出了更高的要求:1)液體火箭發動機中金屬構件朝著復雜、薄壁、整體化和輕量化、高可靠的方向發展;2)傳統的航天研究機構和新興的商業航天公司為爭奪國際發射市場,特別重視新型號發動機研制周期和成本的降低。金屬材料的增材制造技術采用模型降維
44、、積分加工的理念,金屬材料的增材制造技術采用模型降維、積分加工的理念,具備諸多優勢具備諸多優勢:1)可一次、快速地近凈成形出一體化構件,無需焊接等裝配環節;2)其快速/近快速凝固組織亞結構細小,產品力學性能優異;3)一些先進結構,如周期性點陣結構,借助增材制造技術可大規模制備,在發動機中應用可實現輕量化、隔熱保溫、減震降噪、防沖擊、發汗冷卻、催化反應等功能,從而發動機材料-結構-功能一體化設計。美國最早將增材制造技術應用于液體火箭發動機中:美國最早將增材制造技術應用于液體火箭發動機中:除了傳統的政府機構 NASA 和火箭發動機普惠洛克之外,近年來新興的商業航天公司如太空探索技術公司(Space
45、X)、藍色起源(Blue Origin)也將研發重點投入到金屬材料的增材制造研究和發動機工程化應用之中。圖表圖表 19:NASA 增材制造液氧甲烷發動機銅合金推力室增材制造液氧甲烷發動機銅合金推力室 資料來源:左蔚、宋夢華、楊歡慶、陳新紅增材制造技術在液體火箭發動機應用述評,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 14 場景場景:汽車制造領域汽車制造領域 據易加三維官網介紹:據易加三維官網介紹:隨著增材制造技術的不斷成熟和汽車制造業對整車節能減重要求的隨著增材制造技術的不斷成熟和汽車制造業對整車節能減重要求的日趨嚴苛,應用增材制造技術打印生產出來的汽車配件,不僅結構強度增高,自重還
46、大幅降日趨嚴苛,應用增材制造技術打印生產出來的汽車配件,不僅結構強度增高,自重還大幅降低,這一關鍵優勢,使增材制造技術在汽車行業的應用越來越廣泛。低,這一關鍵優勢,使增材制造技術在汽車行業的應用越來越廣泛。輕量化是汽車節能、降耗、增加續航里程的重要技術路徑之一:輕量化是汽車節能、降耗、增加續航里程的重要技術路徑之一:據趙顯蒙、李長青、張慶霞、劉坤、孫淑偉輕量化技術和材料在汽車工程中的應用數據,對于燃油車,汽車質量每減少 10%,汽車燃油效率將會增加 6%-8%;而對于新能源汽車,每減重 10%,續航里程可提升 5-6%。汽車領域對增材制造技術的應用穩定增長:汽車領域對增材制造技術的應用穩定增長
47、:根據鉑力特公司公告援引的Wohlers Report 2022 數據,2019-2021 年汽車領域增材制造市場規模自 19.46 億美元增至 22.26 億美元,CAGR 達 6.94%。增材制造使汽車領域的開發、設計、制造過程發生了巨大變化:增材制造使汽車領域的開發、設計、制造過程發生了巨大變化:實現更安全的輕量化設計、更低成本、更短的研發周期。全球著名車企將全球著名車企將 3D 打印技術應用于汽車制造,并取得了良好的成效:打印技術應用于汽車制造,并取得了良好的成效:寶馬、戴姆勒、通用、大眾等眾多知名車企已將增材制造技術應用于汽車零部件的量產,減少部件重量、增強承重能力,提高零部件性能。
48、汽車制造行業對汽車制造行業對 3D 打印的接受程度快速上升:打印的接受程度快速上升:MakerBot 公司 3D 打印趨勢報告指出,較 2020 年相比,2021 年有將近一倍的車企增加了對 3D 打印的應用。圖表圖表 20:2019-2021 年全球汽車行業增材制造規模年全球汽車行業增材制造規模 圖表圖表 21:寶馬開發寶馬開發 M850i 夜空特別版夜空特別版 3D 打印剎車卡鉗打印剎車卡鉗 資料來源:Wohlers Report 2022,鉑力特公司公告,信達證券研發中心 資料來源:南極熊3D打印網,騰訊網,信達證券研發中心 場景場景:醫療:醫療領域領域 醫療領域對增材制造技術的應用快速
49、增長,醫療領域對增材制造技術的應用快速增長,2019-2021 年全球醫療行業增材制造市場規模年全球醫療行業增材制造市場規模自自 16.5 億美元增至億美元增至 23.78 億美元,億美元,CAGR 達達 20.07%。增材制造在醫療領域的應用不僅局限于假肢、植入物的制造,而且也可以利用此類技術制作微型工具,進行精確和復雜的手術,降低風險,還可以用于打印出人體內部器官 3D模型,幫助制定手術計劃或輔助手術教學,并讓醫務人員反復練手。增材制造技術在齒科領域應用廣泛,用于制備復雜且高度定制化的高價值小型產品。金屬粉材是齒科 3D 打印中的重要材料,主要用于制造金屬牙冠、口腔支架等。據“武漢必盈生物
50、科技有限公司”微信公眾號介紹,增材制造技術在醫療領域的應用越來越據“武漢必盈生物科技有限公司”微信公眾號介紹,增材制造技術在醫療領域的應用越來越 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 15 多,例如:多,例如:體外器官模型、仿生模型制造:體外器官模型、仿生模型制造:用于術前診斷、手術策劃和預演,為診斷和治療提供立體直觀、可觸摸的信息,便于醫、工、患之間溝通,縮短手術時間、降低手術費用,有效提高診療水平。手術導板、假肢設:手術導板、假肢設:根據采集的個體數據,為患者量身訂制手術導板和個性化假肢等器具,可提高手術效率和精確度;提升假肢設計和制作水平。個性化植入體制造:個性化植入體制造:患者受損組織器官
51、有大量個性定制需求,如顱骨、頜骨、鼻骨、下肢骨、脊椎、髖骨等,特別是整容塑形領域。3D 打印可實現精確復制受損部位形狀并恢復其功能?;钚越M織及器官打?。夯钚越M織及器官打?。和ㄟ^細胞三維控制組裝及后期的處理和培養,實現對于微環境、微結構和功能的模擬,逐漸融入全身循環系統并具備感知功能,最終實現組織與器官的原位打印和構建完整的生命體。藥物篩選生物模型和藥物打?。核幬锖Y選生物模型和藥物打?。核幬锖Y選需要對不同化合物的生理活性、藥物毒性做大規模橫向比較,生物打印技術制造藥物病理模型、人造器官、以及人體器官芯片(甚至人體芯片)可避免大規模動物實驗和人體實驗帶來的倫理、時間和費用問題,在短時間內大規模、高
52、通量篩選新型高效藥物。通過 3D 打印技術實現多種材料精確成型和局部微細結構,從而實現一種或多種藥物同時精確控制釋放。3D 打印外固定支具:打印外固定支具:3D 打印外固定支具帶來的真正價值不僅僅是實現精準的定制化,更主要體現在讓精準、高效的數字化制造技術代替手工制作方式,縮短生產周期。圖表圖表 22:2019-2021 年全球醫療行業增材制造規模年全球醫療行業增材制造規模 圖表圖表 23:3D 打印打印醫療器械主要類型醫療器械主要類型 資料來源:Wohlers Report 2022,鉑力特公司公告,信達證券研發中心 資料來源:“南極熊3D打印”微信公眾號,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免
53、責聲明及信息披露 16 3 產業鏈梳理及受益標的 3.1 增材制造產業鏈梳理 增材制造經過近增材制造經過近 40 年的發展,已經形成了一條完整的產業鏈:年的發展,已經形成了一條完整的產業鏈:據鉑力特公司公告、左世全在增材制造產業發展(廣州)暨 2023 年增材制造產業年會上的報告增材制造十年發展及展望介紹,1)上游:)上游:主要包括增材制造裝備零部件、三維掃描設備、增材制造軟件系統、專用材料生產工藝及設備等;2)中游:)中游:以 3D 打印設備生產廠商為主,大多亦提供打印服務業務及原材料供應,在整個產業鏈中占據主導地位;3)下游:)下游:行業應用已覆蓋航空航天、汽車工業、船舶制造、能源動力、軌
54、道交通、電子工業、模具制造、醫療健康、文化創意、建筑等各領域。圖表圖表 24:增材制造產業鏈全景圖增材制造產業鏈全景圖 資料來源:左世全增材制造十年發展及展望,信達證券研發中心 增材制造上游增材制造上游:據左世全在增材制造產業發展(廣州)暨 2023 年增材制造產業年會上的報告增材制造十年發展及展望,增材制造上游具體包括增材制造裝備零部件、三維掃描設備、增材制造軟件系統、專用材料生產工藝及設備等環節。增材制造裝備零部件:增材制造裝備零部件:包括大功率激光掃描振鏡、高功率激光器、陣列式高精度噴嘴噴頭、高精度平臺及控制系統、動態聚焦鏡、高品質電子槍等;三維掃描設備:三維掃描設備:包括接觸式 3D
55、掃描儀和非接觸式 3D 掃描儀;增材制造軟件系統:增材制造軟件系統:包括過程監測與控制系統,工業設計、模擬仿真與模型數據處理軟 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 17 件。專用材料生產工藝及設備:包括專用材料生產工藝及設備:包括 1)金屬專用材料:)金屬專用材料:鈦及鈦合金粉末材料、不銹鋼粉末、模具鋼、難溶金屬粉末材料、高溫合金粉末材料、鋁合金粉末材料、高強鋁合金粉末材料等;2)非金屬專用材料:)非金屬專用材料:包括有機高分子材料、無機非金屬材料、復合材料。圖表圖表 25:金屬增材制造主要材料分類金屬增材制造主要材料分類 資料來源:張朝瑞、錢波、張立浩、茅健、樊紅日金屬增材制造工藝、材料及結構
56、研究進展,信達證券研發中心 3)金屬材料制粉設備:)金屬材料制粉設備:包括等離子旋轉霧化(PREP)制粉裝備、氣霧化(GA)制粉裝備、等離子霧化(PA)制粉裝備、等離子球化(PS)制粉設備等。馬劍雄、夏張文、周偉民金屬增材制造技術的發展與展望一文介紹了四種制粉方法:等離子等離子旋轉電極旋轉電極霧化(霧化(PREP)制粉:)制粉:1)由美國核金屬公司于 1974 年首先發明,而后在俄羅斯得到發展應用。2)原理:)原理:金屬棒高速旋轉,并在等離子體加熱熔化,離心力將液體拋出并粉碎為細小液滴,最終冷凝為粉末。3)優點:)優點:粉末的粒徑可以根據等離子弧電流的大小和電極轉速來控制。4)缺點:)缺點:制
57、取的細粉收得率較低,普遍只有 5%左右,導致粉末成本較高。氣霧化法(氣霧化法(GA)制粉:)制粉:1)GA 法分為真空感應熔煉氣霧化技術(VIGA)和電極感應熔化氣霧化技術(EIGA)。2)VIGA 和和 EIGA 都是利用高壓氣流將熔融金屬液流破碎成小都是利用高壓氣流將熔融金屬液流破碎成小液滴并凝固成粉末:液滴并凝固成粉末:VIGA 是金屬或合金在真空坩堝條件下加熱、熔煉,而 EIGA 是將預合金棒作為自耗電極感應加熱。3)VIGA 粉末收得率高粉末收得率高:其制備的粉末通常平均粒徑100m,滿足 3D 打印要求。4)EIGA 最大的優點:最大的優點:避免了傳統坩堝熔煉工藝摻入的非金屬雜質,
58、提高了粉末的純度,降低了氧化程度。等離子霧化法(等離子霧化法(PA)制粉:)制粉:1)基本原理:)基本原理:將金屬絲(15mm)送入預先安裝好的高溫等離子體的焦點處,金屬絲迅速熔化或氣化,在沉積過程中與冷卻用的惰性氣體發生熱交換,凝固得到近球形粉體。2)PA 法是加拿大 AP&C 公司獨有的金屬制粉技術。等離子球化(等離子球化(PS)制粉:)制粉:1)原理:)原理:利用載氣將粉體送入高溫等離子體中,粉體顆粒迅速加熱、熔融,在表面張力作用下形成球形液滴,進入冷卻室后迅速冷卻凝固得到球形顆粒。2)優點:)優點:PS 技術制備的粉末具有純度高、空心粉少、粒徑分布均勻等優點,常用來制備高活性和難熔金屬
59、,如 W、Mo、NB、TiN 等。3)英國 LPW 公司開發出商業化 PS 設備。材料體系主要材料材料特點材料體系主要材料材料特點鈦合金體系TC4、TC11、TC21、Ti5553、Ti-8A1-1Er、T6A17Nb比強度高、耐腐蝕、耐高溫、兼容性好鋁合金體系AlSi12、AISi7Mg、AlSi10Mg、A17Si0.6Mg、AlSi9Cu3密度低、強度高、耐高溫、耐腐蝕塑性好鎂合金體系Mg-9%AI、AZ91D、AZ31密度小、比強度高鐵基合金體系316L_304L、M2 高速鋼、H3 模具鋼耐腐蝕、耐高溫、力學性能良好高溫合金體系Inconel 625,Inconel 718,Wasp
60、aloy,Inconel 939,Ni-Ti 形狀記憶合金耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、塑性好 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 18 圖表圖表 26:增材制造增材制造金屬制粉的常用方法的原理和優缺點金屬制粉的常用方法的原理和優缺點 資料來源:馬劍雄、夏張文、周偉民金屬增材制造技術的發展與展望,信達證券研發中心 增材制造中游增材制造中游:據鉑力特公司公告,增材制造設備是牽動增材制造行業發展的關鍵之一,增材制造的核心專利大多被設備廠商掌握,因此設備廠商往往在整個產業鏈中占據主導地位,這些廠商大多亦同時提供打印服務業務。增材制造設備可分為桌面級打印機和工業打印機:增材制造設備可分為桌面級打印機和工業打印
61、機:據鉑力特公司公告,1)桌面級打?。┳烂婕壌蛴C:機:隨著國外桌面級打印機相關專利保護到期,技術壁壘下降,國內桌面級打印機廠家數量快速增長,加大了國內桌面級增材制造市場的競爭程度;2)工業級打印機:)工業級打印機:與桌面級打印機相比,工業級打印機技術壁壘高,資本投入大,一直以來發展較為緩慢,但當前工業級增材產業受到國家政策大力支持,市場呈現出快速增長形勢。增材制造行業整合加?。涸霾闹圃煨袠I整合加?。涸O備廠商通過并購 3D 打印軟件公司、材料公司、服務提供商等,逐步轉變為綜合方案提供商,加強了對產業鏈的整體掌控能力。增材制造下游增材制造下游:據鉑力特公司公告,增材制造技術在下游的應用方式主要分
62、為直接制造、設計驗證和原型制造。直接制造是未來增材制造技術的主要發展趨勢:直接制造是未來增材制造技術的主要發展趨勢:根據三維模型,直接用增材制造技術生產最終產品,具有產品定制性強與產品精度硬度高的特點。與傳統制造相比,采用增材制造技術進行設計驗證及原型制造,可節約時間與經濟成本。增材制造在維修領域也具有市場,使用增材制造技術不僅能簡化維修程序,還可以實現傳統工藝無法實現的高還原度與制造材料原型匹配的功能。3.2 增材制造(3D 打?。┫嚓P受益標的 鉑力特 鉑力特(鉑力特(688333)是國內最具產業化規模的金屬增材制造企業)是國內最具產業化規模的金屬增材制造企業之一之一:公司專注于工業級金屬增
63、材制造(3D 打?。?,為客戶提供金屬增材制造技術全套解決方案,業務涵蓋:金屬 3D打印定制化產品服務、設備研發及生產、原材料研發與生產、結構優化設計開發和工藝技術服務(含定制化工程軟件的開發等)。金屬金屬 3D 打印定制化服務:打印定制化服務:1)公司公司主要使用三項技術主要使用三項技術:選擇性激光熔化成形技術(SLM)、激光熔覆沉積技術(LSF)、電弧增材制造技術(WAAM)。2)公司深耕航空航天領域,增材制造的零件廣泛應用于彈箭星船機,可實現年交付零件 50000 余件。制粉方法等離子旋轉電極霧化制粉方法等離子旋轉電極霧化PREP氣霧化法氣霧化法GA等離子霧化法等離子霧化法PA等離子球化等
64、離子球化PS原理金屬棒高速旋轉,并在等離子體加熱熔化,離心力將液體拋出并粉碎為細小液滴,最終冷凝為粉末高壓氣流將熔融金屬液破碎成小液滴后凝固成粉末將金屬絲送入預先安裝好的高溫等離子體的焦點處,金屬絲迅速熔化或氣化,在沉積過程中與冷卻用的惰性氣體發生熱交換,凝固得到近球形粉體利用載氣將粉體送入高溫等離子體中,粉體顆粒迅速加熱、熔融,在表面張力作用下形成球形液滴,進入冷卻室后迅速冷卻凝固得到球形顆粒制粉類型低熔點合金的棒非活性金屬、高溫合金的鑄塊或金屬絲活性金屬和高熔點金屬的金屬絲高活性、難熔金屬的粉末粉末粒度/微米250100200150細粉收得率低VIGA:較高EIGA:適中適中低主要應用技術
65、定向能量沉積粉末床熔融粉末床熔融粉末床熔融、定向能量沉積 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 19 金屬金屬 3D 打印設備研發及生產:打印設備研發及生產:公司自主研發了激光選區熔化成形、激光立體成形、電弧增材制造等系列金屬 3D 打印設備。金屬金屬 3D 打印原材料:打印原材料:公司在金屬材料、功能材料、金屬基復合材料等方面具有豐富的研究基礎,在金屬增材制造的新材料開發領域處于國際領先地位。鉑力特深耕航空航天領域,持續開發新產品、新市場,經營業績穩定增長:鉑力特深耕航空航天領域,持續開發新產品、新市場,經營業績穩定增長:6 年 5.5 倍,2016-2022 年公司營收自 1.66 億增至 9
66、.18 億,CAGR 為 32.9%;歸母凈利潤自 3132.7 萬增至 7949.9 萬,CAGR 為 16.8%。2022 年,公司營收 9.18 億(+66.3%),歸母凈利潤 7949.9 萬(+149%),2023Q1 公司營收 1.33 億,同比增長 48.1%。圖表圖表 27:2016-2023Q1 鉑力特公司營業收入鉑力特公司營業收入 圖表圖表 28:2016-2023Q1 鉑力特公司歸母凈利潤鉑力特公司歸母凈利潤 資料來源:WIND,信達證券研發中心 資料來源:WIND,信達證券研發中心 剔除股份支付影響,公司歸母凈利潤逐年穩步提升:剔除股份支付影響,公司歸母凈利潤逐年穩步提
67、升:為了建立、健全公司的暢銷激勵機制,吸引和留住優秀人才,充分調動核心團隊積極性,有效地將股東利益、公司利益和核心團隊個人利益相結合,公司于 2020 年 10 月推出限制性股票激勵計劃。2016-2022 年,公司剔除股份支付影響的歸母凈利潤自 3133 萬元增至 2.42 億元,CAGR 為 40.6%。盈利能力逐年提升:盈利能力逐年提升:2016-2022 年公司綜合毛利率自 42.9%提至 54.6%(+11.7pct);剔除股份支付影響的歸母凈利率自 18.8%提至 26.4%(+7.6pct)。圖表圖表 29:2016-2022 鉑力特剔除股份支付影響的歸母凈利潤鉑力特剔除股份支付
68、影響的歸母凈利潤&凈利率凈利率 圖表圖表 30:2016-2022 鉑力特盈利能力逐年提升鉑力特盈利能力逐年提升 資料來源:WIND,信達證券研發中心 資料來源:WIND,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 20 3D 打印定制化產品和打印定制化產品和 3D 打印設備及配件已成為公司兩大核心主業,打印設備及配件已成為公司兩大核心主業,2022 年營收占比合計年營收占比合計96.5%:其中,2016-2022 年,1)3D 打印定制產品營收占比自 38.9%提高至 50.9%,提升了 12pct,始終是公司第一大業務。2)3D 打印設備及配件營收占比自 26.2%提升至 45.5
69、%(+19.3pct)。3)原材料營收占比由 2.5%提至 3.5%(+1pct)。4)隨著公司自研)隨著公司自研 3D 打印打印設備的不斷成熟,代理銷售的營收占比逐年下降:設備的不斷成熟,代理銷售的營收占比逐年下降:公司主要通過子公司鉑力特(香港)代理銷售德國 EOS 公司的設備,2016-2022 年該業務營收占比自 29%降為 0。公司聚焦金屬增材制造技術,持續加大研究開發和技術創新力度,提升公司競爭力。公司聚焦金屬增材制造技術,持續加大研究開發和技術創新力度,提升公司競爭力。公司研發費率逐步提升:公司研發費率逐步提升:2016-2022 年公司研發費率自 9.1%提至 17.7%(+8
70、.6pct),2023Q1 公司研發費率為 31%(+0.4pct)。2022 年公司進一步加強研發能力建設:年公司進一步加強研發能力建設:研發費用 1.63 億(+42.33%),研發費率 17.7%,較 2021 年下降 3pct,主要系營收增長幅度較大,研發費率有所降低。圖表圖表 31:2016-2022 鉑力特各業務營收占比鉑力特各業務營收占比 圖表圖表 32:2016-2023Q1 鉑力特鉑力特研發費用研發費用&研發費率研發費率 資料來源:WIND,信達證券研發中心 資料來源:WIND,信達證券研發中心 華曙高科 華曙高科(華曙高科(688433)是我國工業級增材制造設備龍頭企業之一
71、,亦是全球)是我國工業級增材制造設備龍頭企業之一,亦是全球稀缺的稀缺的同時具備同時具備3D 打印設備、材料及軟件自主研發與生產能力的增材制造企業,銷售規模位居全球前列。打印設備、材料及軟件自主研發與生產能力的增材制造企業,銷售規模位居全球前列。深耕增材制造十余年,深耕增材制造十余年,公司專注于工業級增材制造設備的研發、生產與銷售公司專注于工業級增材制造設備的研發、生產與銷售:金屬、非金屬增材制造設備“雙管齊下”:金屬、非金屬增材制造設備“雙管齊下”:持續自主創新,建立了涵蓋金屬(SLM)和非金屬(SLS)技術路線的“設備-軟件-材料-工藝-應用”全產業鏈一體化自主技術體系,在大尺寸、多激光、連
72、續增材制造以及高性能粉末材料等研發應用領域走在國際前列。公司擁有產品和服務對應的完整知識產權體系:公司擁有產品和服務對應的完整知識產權體系:自主開發了增材制造設備數據處理系統和控制系統的全套軟件源代碼,是國內重要的能夠加載全部自主開發增材制造工業軟件、控制系統,并實現 SLM 和 SLS 設備產業化量產銷售的企業。公司形成了完整的自主技術與品牌體系:公司形成了完整的自主技術與品牌體系:形成了自主 SLS 高分子粉末材料產品及匹配SLM 與 SLS 設備多樣化應用的工藝體系,與公司核心產品形成協同效應。受益于受益于 3D 打印市場需求的不斷增長,打印市場需求的不斷增長,公司業績持續穩步增長:公司
73、業績持續穩步增長:2019-2022 年公司營業收入年公司營業收入、歸母凈利潤、歸母凈利潤 CAGR 分別分別達達 43.4%/76.8%:營收自 1.55 億元增至 4.57 億元;歸母凈利潤自 1795 萬元增至 9918 萬元。2023Q1公司業績實現“開門紅”:公司業績實現“開門紅”:營收1億元(+29%),歸母凈利潤2046萬元(+10.1%)。盈利能力持續提升盈利能力持續提升:2019-2023Q1 公司綜合毛利率由 58.8%降至 57%(-1.8pct),歸 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 21 母凈利率自 11.6%提至 20.3%(+8.7pct)。圖表圖表 33:201
74、9-2023Q1 華曙高科營業收入華曙高科營業收入 圖表圖表 34:2019-2023Q1 華曙高科歸母凈利潤華曙高科歸母凈利潤、毛利率、凈利率、毛利率、凈利率 資料來源:WIND,信達證券研發中心 資料來源:WIND,信達證券研發中心 3D 打印設備及輔機配件是華曙高科的打印設備及輔機配件是華曙高科的核心主業核心主業:1)2019-2022 年公司 3D 打印設備及輔機配件營收占比自 80.5%提至 88.2%(+7.7pct);其中,2019-2021 年,公司金屬設備及輔機配件收入占比分別為 43.39%、67.09%、81.15%。2)2019-2021 年,公司航空航天領域業務營收占
75、比自 20.8%提至 54.8%(+34pct)。圖表圖表 35:2019-2022 華曙高科各業務營收占比華曙高科各業務營收占比 圖表圖表 36:2019-2022H1 華曙高科各行業領域業務營收占比華曙高科各行業領域業務營收占比 資料來源:WIND,信達證券研發中心 資料來源:WIND,信達證券研發中心 超卓航科 超卓航科是國內少數掌握冷噴涂超卓航科是國內少數掌握冷噴涂固態固態增材制造技術并產業化應用在航空器維修再制造領域增材制造技術并產業化應用在航空器維修再制造領域的企業之一,主要從事定制化增材制造和機載設備維修業務的企業之一,主要從事定制化增材制造和機載設備維修業務。公司設立初期專注于
76、航空機載設備維修公司設立初期專注于航空機載設備維修:主要從事軍用及民用航空器氣動附件、液壓附件、燃油附件和電氣附件的維修業務。公司公司建立了公司冷噴涂固態增材制造技術體系建立了公司冷噴涂固態增材制造技術體系:1)經過多年研發創新,公司實現了多種金屬材料的高強度沉積,并將冷噴涂固態增材技術成功應用于機體結構再制造領域;2)公司不斷開發和拓展增材制造技術的應用場景和下游市場:)公司不斷開發和拓展增材制造技術的應用場景和下游市場:研發出了適用于電子器件領域的靶材和適用于航空高溫、高壓環境的航空緊固件產品。公司主要服務于軍方及其下屬飛機大修廠、軍工集團下屬單位以及民用航空運營企業公司主要服務于軍方及其
77、下屬飛機大修廠、軍工集團下屬單位以及民用航空運營企業等客戶。等客戶?;诠驹诶鋰娡抗虘B增材制造領域領先的技術水平、穩定可靠的產品質量及與軍方的長期合作歷史,公司是 A、B 基地級大修廠多種型號戰斗機起落架大梁疲勞裂紋冷噴涂修復的重要供應商。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 22 2017-2021 年公司業績穩步增長,年公司業績穩步增長,2022 年出現下滑:年出現下滑:2017-2021 年,公司營收、歸母凈利潤年,公司營收、歸母凈利潤 CAGR 分別為分別為 50.6%/125.4%:營收自 2745 萬增至 1.41 億;歸母凈利潤自 274 萬增至 7073 萬。2022 年公司實現
78、營收 1.4 億(-1.1%),主要系宏觀經濟等因素影響,市場需求減少所致;實現歸母凈利潤 5909 萬(-16.5%),主要系原材料等成本上升、銷售等費用增加所致。2023Q1 公司實現營收 6005 萬(+40.7%),歸母凈利潤 2149 萬元(-16.6%)公司盈利能力總體呈現上升趨勢公司盈利能力總體呈現上升趨勢:2017-2021 年公司毛利率自 35.8%提至 67%(+21.2pct),2021-2022 年公司毛利率自67%降至 53.2%(-13.8pct)。2017-2020 年公司歸母凈利率自 10%提至 52.4%(+42.4pct),2020-2022 年,公司歸母凈
79、利率由 52.4%降至 42.3%(-10.1pct)。圖表圖表 37:2017-2023Q1 超卓航科營業收入超卓航科營業收入 圖表圖表 38:2017-2023Q1 超卓航科歸母凈利潤超卓航科歸母凈利潤 資料來源:WIND,信達證券研發中心 資料來源:WIND,信達證券研發中心 公司以定制化增材制造為核心主業,營收占比接近公司以定制化增材制造為核心主業,營收占比接近 70%:2018-2021 年,公司定制化增材制造業務營收占比自 30.4%提至 71.4%(+41pct),2022 年該比例為 67.9%,基本維持穩定。圖表圖表 39:2018-2022 超卓航科各板塊業務營收占比超卓航
80、科各板塊業務營收占比 圖表圖表 40:2017-2023Q1 超卓航科毛利率超卓航科毛利率&歸母凈利率歸母凈利率 資料來源:WIND,信達證券研發中心 資料來源:WIND,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 23 其他受益標的 我們按照增材制造產業鏈上下游關系,梳理投資標的如下:我們按照增材制造產業鏈上下游關系,梳理投資標的如下:原材料:原材料:【有研粉材有研粉材】銅基金屬粉體材料和錫基焊粉材料領域的龍頭企業,主要產品包括先進銅基金屬粉體材料、高端微電子錫基焊粉材料和 3D 打印粉體材料等?!局泻竭~特中航邁特(未上市)】(未上市)】專注金屬粉末材料、金屬 3D 打印設備研發生產
81、,掌握高性能金屬粉末材料設計與制備、智能化增材成形裝備與工藝等核心技術。零部件及零部件及控制系統控制系統:【金橙子金橙子】激光振鏡控制系統龍頭,開發 3D 打印控制系統。設備設備及產業鏈一體化布局:及產業鏈一體化布局:【峰華卓立(新三板)峰華卓立(新三板)】工業級 3D 打印機解決方案提供商,PCM 微滴噴射 3DP 打印開拓者,深耕于粘結劑噴射(Binder Jetting)3D 砂型打印技術的研發與創新?!鞠扰R三維(新三板)先臨三維(新三板)】擁有自主研發的“從 3D 數字化數據設計到 3D 打印直接制造”的軟硬件一體化、完整技術鏈的科技創新企業?!疽准尤S(未上市)易加三維(未上市)】專
82、業的增材制造設備制造商和應用方案供應商,通過金屬粉末床熔融(MPBF),聚合物粉末床燒結(PPBF)和光固化(SLA)開發和生產工業級增材制造設備,同時提供材料、服務和軟件解決方案?!决尉希ㄎ瓷鲜校尉希ㄎ瓷鲜校拷饘僭?減材制造整體解決方案提供商,以 3D 打印智能制造為依托,面向航空、航天、航海、核電等高端制造領域,專業提供 3D 打印設備研發制造、復雜金屬構件定制化產品制造、機加工與鈑金焊接、產品設計與優化、軟件定制開發、產品修復與再制作等解決方案。服務:服務:【銀邦股份銀邦股份】參股公司飛而康是國內領先的金屬增材制造技術全套解決方案提供商,下設三個事業部:特種金屬粉末事業部、3D
83、打印解決方案事業部,特種制造技術事業部。圖表圖表 41:增材制造增材制造 A 股重點投資標的梳理股重點投資標的梳理 資料來源:WIND,信達證券研發中心 注:當前股價選取2023年7月11日收盤價,eps選取萬得一致預期 2022A2023E2024E2022A2023E2024E688333.SH鉑力特111.70178.599.180.790.681.572.66164.2671.1542.05688433.SH華曙高科33.80139.994.570.990.270.390.59125.1985.8757.38834914.NQ峰華卓立6.113.431.71-0.15-0.28-21.
84、82-830978.NQ先臨三維14.3255.027.680.200.050.58-286.4024.69-原材料688456.SH有研粉材36.0637.3827.810.550.531.302.5268.0427.7814.31零部件及控制系統688291.SH金橙子29.2129.991.980.390.480.650.9060.8545.1332.62688237.SH超卓航科45.5040.771.400.590.750.861.3160.6752.6834.79300337.SZ銀邦股份6.7955.8139.440.670.080.360.5284.8818.7313.13設備
85、與產業鏈一體化布局服務細分板塊細分板塊PEEPS2022年歸母凈利潤(億元)年歸母凈利潤(億元)2022年營收(億元)年營收(億元)總市值(億元)總市值(億元)當前股價(元)當前股價(元)公司簡稱公司簡稱證券代碼證券代碼 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 24 4 風險提示 1)下游領域較為集中的風險)下游領域較為集中的風險 增材制造技術的產品已從定制化產品逐步進入小批量生產階段,但目前增材制造在整個制造體系中占比有限,若該領域增材制造應用的拓展速度不及預期,或對行業發展造成不利影響。2)增材制造裝備核心器件依賴進口的風險)增材制造裝備核心器件依賴進口的風險 我國工業級增材制造裝備核心器件仍部
86、分依賴進口。增材制造裝備核心器件,如高光束質量激光器及光束整形系統、高速掃描系統、大功率激光掃描振鏡、動態聚焦鏡等精密光學器件可能受出口國貿易禁用、管制等因素影響,或對行業發展產生不利影響。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 27 分析師聲明分析師聲明 負責本報告全部或部分內容的每一位分析師在此申明,本人具有證券投資咨詢執業資格,并在中國證券業協會注冊登記為證券分析師,以勤勉的職業態度,獨立、客觀地出具本報告;本報告所表述的所有觀點準確反映了分析師本人的研究觀點;本人薪酬的任何組成部分不曾與,不與,也將不會與本報告中的具體分析意見或觀點直接或間接相關。免責聲明免責聲明 信達證券股份有限公司(以下
87、簡稱“信達證券”)具有中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格。本報告由信達證券制作并發布。本報告是針對與信達證券簽署服務協議的簽約客戶的專屬研究產品,為該類客戶進行投資決策時提供輔助和參考,雙方對權利與義務均有嚴格約定。本報告僅提供給上述特定客戶,并不面向公眾發布。信達證券不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的電話、短信、郵件提示僅為研究觀點的簡要溝通,對本報告的參考使用須以本報告的完整版本為準。本報告是基于信達證券認為可靠的已公開信息編制,但信達證券不保證所載信息的準確性和完整性。本報告所載的意見、評估及預測僅為本報告最初出具日的觀點和判斷,本報告所指的證券
88、或投資標的的價格、價值及投資收入可能會出現不同程度的波動,涉及證券或投資標的的歷史表現不應作為日后表現的保證。在不同時期,或因使用不同假設和標準,采用不同觀點和分析方法,致使信達證券發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告,對此信達證券可不發出特別通知。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議,也沒有考慮到客戶特殊的投資目標、財務狀況或需求??蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況,若有必要應尋求專家意見。本報告所載的資料、工具、意見及推測僅供參考,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請或向人做出邀請。在法律允許的情況下,信達證券或其
89、關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易,并可能會為這些公司正在提供或爭取提供投資銀行業務服務。本報告版權僅為信達證券所有。未經信達證券書面同意,任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發布、轉發或引用本報告的任何部分。若信達證券以外的機構向其客戶發放本報告,則由該機構獨自為此發送行為負責,信達證券對此等行為不承擔任何責任。本報告同時不構成信達證券向發送本報告的機構之客戶提供的投資建議。如未經信達證券授權,私自轉載或者轉發本報告,所引起的一切后果及法律責任由私自轉載或轉發者承擔。信達證券將保留隨時追究其法律責任的權利。評級說明評級說明 風險提示風險提示 證券市場是一個風險無時不
90、在的市場。投資者在進行證券交易時存在贏利的可能,也存在虧損的風險。建議投資者應當充分深入地了解證券市場蘊含的各項風險并謹慎行事。本報告中所述證券不一定能在所有的國家和地區向所有類型的投資者銷售,投資者應當對本報告中的信息和意見進行獨立評估,并應同時考量各自的投資目的、財務狀況和特定需求,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專業顧問的意見。在任何情況下,信達證券不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任,投資者需自行承擔風險。投資建議的比較標準投資建議的比較標準 股票投資評級股票投資評級 行業投資評級行業投資評級 本報告采用的基準指數:滬深 300指數(以下簡稱基準);時間段:報告發布之日起 6 個月內。買入:買入:股價相對強于基準 20以上;看好:看好:行業指數超越基準;增持:增持:股價相對強于基準 520;中性:中性:行業指數與基準基本持平;持有:持有:股價相對基準波動在5%之間;看淡:看淡:行業指數弱于基準。賣出:賣出:股價相對弱于基準 5以下。