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1、1證券研究報告作者:行業評級:上次評級:行業報告|請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明機械設備機械設備強于大市強于大市維持2023年07月18日(評級)分析師 李魯靖 SAC執業證書編號:S1110519050003分析師 朱曄SAC執業證書編號:S11105220800013D打印行業打印行業長坡厚雪,方興未艾長坡厚雪,方興未艾行業深度研究 引子:引子:3D打印區別于傳統減材制造,它通過對模型數字化立體掃描、分層處理,借助于類似打印機的數字化制造設備,利用材料不斷疊加形成所需的實體模型。3D打印操作流程通常分為三步,目前處于多技術路線共存的狀態,在工業領域PBF為主流技術;但國內3D打印技
2、術與國外仍有較大差距,當前國內行業整體處于成長期。我們認為,3D打印在特定應用領域大大節省生產成本、提高效率,有利于企業創新,進而推動我國制造產業逐步升級。產業鏈:產業鏈:上游上游為原材料、核心硬件和輔助運行系統的供應商。軟件:軟件:CAD仍是目前主流軟件技術。3D打印軟件供應商呈現綜合發展態勢,在不斷提升核心CAD軟件技術性能的同時,開發更多集CAD、CAE、CAM等輔助軟件于一體的綜合軟件。材料:材料:材料是3D打印最重要的物質基礎。金屬和復合材料憑借其比傳統材料更優異的機械特性(剛性、抗沖擊性、輕便性等)和力學性能或成為未來發展趨勢;我國非金屬材料仍占主要部分,與金屬材料大致形成6:4的
3、格局,同時國內金屬粉末性能略差于國外(截至2022年10月)。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。技術:技術:目前主流使用的3D打印技術可分為三大類:擠出成型技術、光聚合成型技術和燒結/粘結成型技術,根據其配合材料和技術的原理特點,成品的質量強度各有差別。設備:設備:中國3D打印設備主要以SLS、SLM和非金屬的FDM為主,前兩者占比約32%,FDM占比約15%,分別對應主要應用于工業級和桌面級(截至2022年10月);其中金屬3D打印設備技術壁壘較高,單位價值量遠高于工業級增材制造設備整體均價。國內3D打印工業級企業設備/材料主
4、要面向國內,而3D打印消費級企業設備則主要用于出口。下游下游主要為3D打印服務對象,3D打印主要應用于航空航天、汽車工業等領域,以工業級應用為主(占比65-70%)。市場:市場:全球3D打印行業蓬勃發展,華經產業研究院預計2025年/2030年全球增材制造收入規模將分別達到298/853億美元,市場空間廣闊;就國內而言,目前行業規模全球占比為17%,仍處成長上升期,億渡數據預計2026年國內3D打印行業市場規模將達1101.9億元,22-26年CAGR為36.22%。材料:材料:根據Reports and Data報告,2022年全球增材制造材料市場規模已達到30億美元,預計2032年全球市場
5、規模將達到240億美元,期間CAGR23%。隨著3D打印材料行業持續增長,預計未來幾年產業增長動力將由以3D打印設備為主向設備和材料雙驅動轉變,3D打印材料需求量將較快增長,前瞻產業研究院預計2028年中國3D打印材料行業規?;驅⑼黄?00億元。目前中國3D打印材料市場主要由國內大型公司和國外3D打印材料公司占據。設備:分應用下游來看:設備:分應用下游來看:從工業級3D打印設備的應用下游來看,至2026年工業級市場規模將接近400億元,其中航空航天、模型制造為主要下游應用領域,市場規模將分別達到230、71億元。分技術路徑來看:分技術路徑來看:至2026年,采用SLS/SLM、FDM、SLA技
6、術路徑的3D打印設備市場規模將分別到達188、88、88億元,國內華曙高科(SLM+SLS)、鉑力特(SLM為主)、聯泰科技(SLA)等廠商提升空間較為廣闊。建議關注:鉑力特,華曙高科等建議關注:鉑力特,華曙高科等 風險提示:風險提示:行業競爭加劇的風險;產業政策風險;增材制造裝備關鍵核心器件依賴進口的風險等。摘要2請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明VXcVmWiXjZcXDWdUgV6McM9PpNmMnPsRjMoOoRkPpOwP6MrQpPNZmNvNvPqMpO引子:技術革新,方興未艾引子:技術革新,方興未艾13請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明4資料來源:鉑力特公告,民用飛
7、機設計研究院,艾瑞咨詢,億渡數據,天風證券研究所資料來源:鉑力特公告,民用飛機設計研究院,艾瑞咨詢,億渡數據,天風證券研究所圖:圖:3D3D打印是從簡至繁、層層疊加的新型技術打印是從簡至繁、層層疊加的新型技術3D3D打印打印從“減材”到“增材”從“減材”到“增材”,傳統技術的升級革新傳統技術的升級革新3D3D打印又稱增材制造打印又稱增材制造,是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。區別于傳統減材制造,3D打印通過對模型數字化立體掃描、分層處理,借助于類似打印機的數字化制造設備,將材料不斷疊加形成所需的實體模型。3D打印在中小批量生產成本
8、控制、個性化生產、生產可預測性和材料利用率等方面與傳統技術相比都具有明顯優勢。3D3D打印在不同行業減少多類型成本。打印在不同行業減少多類型成本。航空航天燃燒室:3D打印降低費用成本50%;義齒金屬內冠:3D打印降低人工成本70%;壓縮磨具:3D打印降低時間成本50%。表:表:3D3D打印與傳統技術相比的優勢打印與傳統技術相比的優勢生產成本生產成本不同于傳統制造企業通過批量生產單一產品形成規模經濟,3D打印依靠同一臺設備生產多樣產品。企業通過增加產品種類降低生產的單位成本,從而達到范圍經濟。具體而言,生產的主要成本可分為物料成本,機器折舊,耗材成本和人工成本幾方面。3D打印無需模具和機械加工,
9、減少開模次數,簡化了生產過程,降低了生產裝配成本和耗材成本。同時,增材制造被視為無人值守的制造過程,需要的人力成本較少,并且一次成型,減少廢料,提高材料利用率,也有助于減少用料成本。生產可預測性好生產可預測性好3D打印時間、成形變形量、成形精度等可通過3D打印技術及輔助技術進行預測,并可以通過調整模型使得零件構型可測、可控。材料無限融合材料無限融合傳統的制造機器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起,隨著3D打印技術的發展,已經有能力實現不同原材料的融合。表:表:3D3D打印與傳統精密加工技術的比較(以金屬打印與傳統精密加工技術的比較(以金屬3D3D打印技術為例打印技術為例)項
10、目項目金屬金屬3D3D打印技術打印技術傳統精密加工技術傳統精密加工技術技術原理增材制造減材制造技術手段SLM、LSF等磨削、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)5資料
11、來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所圖:圖:3D3D打印工作流程示意圖打印工作流程示意圖3D3D打印工作流程打印工作流程3D3D打印打印操作操作流程通常分三步。流程通常分三步。前期軟件的建模至關重要,需要精通軟件建模技術、材料等多學科人才參與把關。模型搭建對產品是否符合所需標準起到決定性作用。而打印設備則主要負責產品的產出成型,技術和材料兩者互相搭配制成綜合性能好的實物。1.獲取所需產品的3D結構信息;2.將數據錄入建模軟件中。1.根據數據編輯模型,構建支撐結構(如需);2.分層切片,規劃掃描路徑。1.根據打印路徑預設參數跟蹤;2.挑選適配材料。1.設置3D打印機并
12、調整打印參數;2.校平設備平臺,倒入耗材(根據情況做預熱準備);3.使用聯機或脫機模式進行逐層堆積打印,打印過程中軟件系統會實時追蹤調整適度參數,以確保打印品符合要求;4.獲得初步制成品。脫離外支撐結構,對制成品表面精細化打磨處理對成品進行實際性能和功能測試如滿足需求可成熟生產,如不滿足則根據不足進一步完善優化6資料來源:鉑力特、華曙高科公告,天風證券研究所資料來源:鉑力特、華曙高科公告,天風證券研究所表:表:3D3D打印技術介紹打印技術介紹3D3D打印工藝打印工藝多技術路線共存,多技術路線共存,PBFPBF為工業領域主流技術為工業領域主流技術3D3D打印技術從誕生至今近打印技術從誕生至今近4
13、040年,目前處于多技術路線共存的狀態。年,目前處于多技術路線共存的狀態。根據中華人民共和國國家標準增材制造術語(GB/T35351-2017),根據增材制造技術的成形原理,可以分成七種基本的增材制造工藝。PBFPBF為工業領域主流技術:為工業領域主流技術:增材制造的終端零件性能高度依賴于其制備的設備類型和工藝參數,PBF工藝因其特定的加工方式而使得零件具備良好的力學性能和尺寸精度,成為工業應用領域中主流的增材制造技術。其中,以激光作為能量源的SLM/SLS工藝因穩定性和技術成熟度較高,在直接制造終端零件的應用場景中具備較突出的價值和優勢。工藝類型工藝類型工藝說明工藝說明主要工藝技術名稱主要工
14、藝技術名稱粉末床熔融(Powder Bed Fusion)(PBF)通過熱能選擇性的熔化/燒結粉末床區域的增材制造工藝激光選區熔化(SLM)、激光選區燒結(SLS)、電子束選區熔化(EBSM)定向能量沉積(Directed Energy Deposition)(DED)利用聚焦熱能將材料同步熔化沉積的增材制造工藝激光近凈成形(LENS)亦稱激光立體成形(LSF)、電子束熔絲沉積(EBDM)、電弧增材制造(WAAM)立體光固化(VAT Photopolymerization)通過光致聚合作用選擇性的固化液態光敏聚合物的增材制造工藝光固化成形(SLA)粘結劑噴射(Binder Jetting)選擇
15、性噴射沉積液態粘結劑粘結粉末材料的增材制造工藝三維立體打?。?DP)材料擠出(Material Extrusion)將材料通過噴嘴或孔口擠出的增材制造工藝熔融沉積成形(FDM)材料噴射(Material Jetting)將材料以微滴的形式按需噴射沉積的增材制造工藝材料噴射成形(PJ)薄材疊層(Sheet Lamination)將薄層材料逐層粘結以形成實物的增材制造工藝層壓物體制造(LOM)、超聲波增材制造(UAM)金屬金屬3D3D打印工藝打印工藝原理主要為原理主要為PBFPBF和和DEDDED兩大類別,兩大類別,采用這兩類工藝采用這兩類工藝原理的金屬原理的金屬3D3D打打印技術都可以制印技術都
16、可以制造達到鍛件標準造達到鍛件標準的金屬零件。的金屬零件。7資料來源:華經產業研究院,億渡數據,天風證券研究所資料來源:華經產業研究院,億渡數據,天風證券研究所圖:我國圖:我國3D3D打印行業重要事件打印行業重要事件3D3D打印發展歷程打印發展歷程起源于美國,當前國內行業仍處成長期起源于美國,當前國內行業仍處成長期3D3D打印技術技術起源于美國,并于打印技術技術起源于美國,并于2121世紀開始日益成熟,其應用范圍由模型和原型制造進入產品快速制造階段,在航世紀開始日益成熟,其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??蘸教斓雀叨酥圃祛I域得到規模應用。國內
17、國內3D3D打印技術與國外仍有較大差距,當前國內行業整體處于成長期。打印技術與國外仍有較大差距,當前國內行業整體處于成長期。圖:全球增材制造行業發展歷程圖:全球增材制造行業發展歷程8資料來源:中國資料來源:中國3D3D打印網,艾瑞咨詢,天風證券研究所打印網,艾瑞咨詢,天風證券研究所圖:圖:2D/3D2D/3D打印商業模式對比打印商業模式對比2D2D打印打印 VS 3DVS 3D打印打印2D打印機商業模式較為單一,打印機廠商主要依靠耗材盈利。3D打印可能的商業模式存在于五個層面制造端(3D打印機制造)、材料端、模具端、零售端、樣品端(研發)。與2D打印的B2C相比,3D打印目前集中于B2B模式,
18、同時也在進一步擴展B2C的定制化多樣性消費市場。2D打印商業模式3D打印商業模式【打印機廠商打印機廠商】主要依靠耗材盈利而不是打印機主要依靠耗材盈利而不是打印機打印機價格不高且穩定,各廠家依靠長期高頻使用的耗材盈利。打印機與復印設備的耗材,包括碳粉、芯片、硒鼓等集中了激光打印設備70%以上的核心技術。各廠商通過在上述領域積累的專利技術,長期高價銷售耗材獲利。原裝耗材:原裝耗材:由打印機生產廠家提供,質量更有保障,但價格較高。通用耗材:通用耗材:由第三方廠家提供,價格更便宜,但在質量上與原裝設備略有差異?!?D3D打印機制造商打印機制造商】產品:產品:打印機、掃描儀、軟件以及相關的硬件設備;材料
19、:材料:金屬材料、復合材料等。3D3D打印服務:打印服務:交付客戶定制的成品。市場費用及研發費用較高,所以廠商一方面不斷推出更好的打印機以鞏固其品牌形象和市場地位,同時也提供附加服務或高利潤的產品,例如3D打印材料?!?D3D打印軟件供應商打印軟件供應商】軟件服務:軟件服務:軟件許可證、技術支持等。行業解決方案:行業解決方案:咨詢、設計及打印服務。由于專業咨詢和設計過于定制化,而目前市場還沒有成熟的行業標桿研發成本較高導致利潤率較低?!酒脚_提供商平臺提供商】主要活動:主要活動:在線3D模型商店、模型打印服務。主要收入來源:主要收入來源:開店服務費、產品打印費。模式容易被復制,競爭也比較激烈,因
20、而品牌影響力和用戶活躍度更加重要,需要有更優質的客戶體驗、更有競爭力的價格以及更有創意的市場戰略?!綛2CB2C打印店打印店】打印業務:打印業務:主要是通過購買一定數量的打印機,幫助商家或個人打印宣傳材料或資料等;商業模式單一,可替代性強,拓展性弱。廣告業務:廣告業務:名片設計制作、燈箱廣告、海報出圖、證件制作、牌匾制作等。后端項目盈利:后端項目盈利:與醫院、汽車駕校、教育培訓行業等通過介紹客戶資源互助,合作共贏C C端用戶端用戶B B端為主端為主上上游游中中游游下下游游9資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所圖:圖:3D3D打印推動企業創新打印推動企業創新3D3
21、D打印打印中國制造業升級發展的核心助推力中國制造業升級發展的核心助推力3D打印是對傳統制造業的補充和增強,借助3D打印技術,企業在產品設計研發,生產復雜產品和開展定制化等方面均可有所提升。3D打印有利于企業創新,進而推動我國制造產業逐步升級。產品設計研發定制化產品修復磨損或損壞的產品傳統制造企業生產整件時,設備只能生產固定形狀的零部件,并且只能通過加工再進行組裝,局限了一些創意設計。而3D打印通過采取逐層打印,整體制造,可以制造出傳統生產技術無法達到的產品形狀。產品的復雜程度和差異化程度越高,3D打印越能體現優勢。3D打印可以提升產品復雜程度,生產符合消費者個性化需求的定制化產品。借助3D打印
22、技術和設備,將受損的組件修復回原來的狀態,在提高利用率的同時比重新制造相同的組件更節省成本和材料。10資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所表:表:3D3D打印政策梳理打印政策梳理政策出臺速度快、支持力度大,助力轉型“中國智造”政策出臺速度快、支持力度大,助力轉型“中國智造”目前政策重點主要集中在目前政策重點主要集中在3D3D打印材料、技術提升與標準建設方面。打印材料、技術提升與標準建設方面。2015年,我國3D打印產業在“中國智造”引導下迎來高速發展契機,中國制造2025等一系列政策描繪了增材制造行業的發展路徑。2016年國務院印發的“十三五”國家戰略性新興產業
23、發展規劃標志著產業化的落地。中國3D打印發展以來,行業扶持政策發力迅速。從整體戰略,應用領域、關鍵技術再到企業標準,政策指導不斷細化,促進行業發展。政策名稱政策名稱頒布主體與時間頒布主體與時間相關內容相關內容指導意義指導意義中國制造20252015,中共中央、國務院重點攻克3D打印材料制備、智能軟件等瓶頸,突破適用于3D打印材料的產業化制備技術,建立相關材料產品標準體系對增材制造的重點發展方向做出具體規劃,促進行業高速發展工業強基工程實施指南(2016-2020年)2016,工信部公示高性能、難熔、難加工合金大型復雜構件增材制造一條龍應用計劃;瞄準航空航天、交通運輸和核電等重大裝備開發和生產用
24、戶,形成上下游產業對接的應用示范鏈條針對重要應用領域的基礎材料、工藝和裝備,推動重點項目建設和技術突破“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃2016,國務院打造增材制造產業鏈,開發智能材料;利用增材制造等新技術,加快組織器官修復,建設增材制造等領域大數據平臺與知識庫打造3D打印產業鏈;突破3D打印專業材料技術難點增材制造產業發展行動計劃(20172020年)2017,工信部、發改委等十二部門設立2020年增材制造產業年銷售收入超過200億元,年均增速在30%以上的目標。提出關鍵核心技術達到國際同步發展水平,工藝裝備基本滿足行業應用需求,在部分領域實現規?;瘧脤?D打印關鍵技術、工藝裝備等具體方
25、面的未來發展要求進行詳細闡述戰略性新興產業分類(2018)2018,國家統計局戰略性新興產業共分為九大領域。其中高端裝備制造產業,新材料產業,數字創意技術設備制造,相關服務業四大領域包含增材制造闡明增材制造四大領域增材制造標準領航行動計劃(2020-2022年)2020,科技部提出到2022年,對接國際的增材制造新型標準體系基本建立:增材制造專用材料、工藝、設備、軟件、服務等領域“領航”標準數量達到80-100項,增材制造國際標準轉化率達到90%充分發揮標準對增材制造技術創新和產業發展的引領作用,提升我國增材制造標準國際競爭力中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標
26、綱要2021,國務院明確增材制造在制造業核心競爭力提升與智能制造技術發展的重要性將增材制造作為未來規劃發展的重點領域2021年度實施企業標準“領跑者”重點領域2021,國家市場監督管理總局增材制造裝備企業標準被列入重點領域中,涉及增材制造領域的主要產品為增材制造裝備,屬于通用設備制造業將3D打印企業標準列入“領跑者”重點領域產業鏈產業鏈211請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明12資料來源:鉑力特公告,艾瑞咨詢,天風證券研究所資料來源:鉑力特公告,艾瑞咨詢,天風證券研究所圖:圖:3D3D打印產業鏈圖譜打印產業鏈圖譜3D3D打印產業鏈打印產業鏈3D打印產業鏈的上游為原材料、核心硬件和輔助運行系
27、統的供應商。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。下游主要為3D打印服務對象,3D打印主要應用于航空航天、汽車工業等領域,以工業級應用為主。上游環節中游環節下游環節材料與軟硬件供應設備生產商客戶及應用材料:材料:金屬材料、非金屬材料、生物材料、復合材料等硬件:硬件:激光器、DLP光引擎、主板、振鏡系統等軟件:軟件:建模、切片、控制軟件、CAD等生物打印三維打印快速成型(3DP)光固化成型(SLA)數字光處理(DLP)激光熔覆成型(LMD)選擇性熱燒結(SHS)電子束熔化(EBM)選擇性激光燒結/熔化(SLS/SLM)熔融沉積成型(FDM
28、)汽車工業航空航天生物醫療消費娛樂建筑打印政府/軍事專業培訓文創工藝時尚生活13資料來源:南極熊,資料來源:南極熊,3D3D科學谷,艾瑞咨詢,天風證券研究所科學谷,艾瑞咨詢,天風證券研究所圖:軟件工作流程圖:軟件工作流程上游:軟件技術上游:軟件技術九層之臺,起于累土九層之臺,起于累土無論是在3D數據模型獲取、3D數據模型處理還是3D打印機的控制等過程中,都離不開3D軟件技術。軟件系統集合掃描切片、制造與故障診斷、溫場控制、遠程監測、數字化掃描控制、數據反饋與集成控制等功能于一體,為成品的精細化滿足需求提供保障;提高數據準備效率、優化打印質量、增強產品精細化。CADCAD仍是目前主流軟件技術。仍
29、是目前主流軟件技術?,F3D打印軟件供應商呈現綜合發展態勢,在不斷提升核心CAD軟件技術性能的同時,開發更多集CAD、CAE、CAM等輔助軟件于一體的綜合軟件。數據導入,數據導入,產品設計產品設計優化方向,優化方向,構建支撐構建支撐嵌套布局,嵌套布局,分層切片分層切片路徑規劃路徑規劃準備打印,準備打印,過程監督過程監督圖:核心軟件技術圖:核心軟件技術圖:圖:CADCAD軟件市場競爭情況軟件市場競爭情況達索系統32%西門子19%PTC5%中望4%歐特克4%其他36%主要技術:計算機輔助設計軟件CAD計算機輔助工程仿真CAE計算機輔助制造處理CAM制造工作流程&安全軟件MES/ERP/PLM CAD
30、CAD仍是目前主流軟件技術仍是目前主流軟件技術CAD作為制造設計軟件,是CAE和CAM使用的基礎。使用CAD軟件以數字方式定義零件的三維幾何形狀,完成初步建模任務。CADCAD利用仿真技術可前期優化模型利用仿真技術可前期優化模型CAE仿真求解優化產品的結構力學、熱度、模態和流體等力學性能,從而保證產品打印的可使用性符合要求。CAE仿真技術會支撐從建模到前期和過程控制等3D打印工藝鏈的方方面面。CAMCAM完成制造處理五大步驟完成制造處理五大步驟CAM軟件將CAD和CAE數據作為輸入,用于精確完成模型。CAM通常作為確定零件構建方向、支撐策略、零件布局和加工余量等,提升協作效率。14資料來源:艾
31、瑞咨詢,天風證券研究所資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所表:表:3D3D打印材料對比打印材料對比上游:材料上游:材料3D3D打印最重要的物質基礎打印最重要的物質基礎3D打印是通過設備逐層增加材料來制造三維產品,材料是材料是3D3D打印最重要的物質基礎打印最重要的物質基礎。材料的發展在很大程度上決定了3D打印能否得到更加廣泛應用?,F階段我國3D打印仍舊以工程塑料、樹脂和部分常見金屬材料為主,且國內在3D打印原材料方面的生產企業較少,特別是金屬材料方面,仍依賴進口。材料材料細分細分特性特性應用應用金屬材料鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高飛機發動機壓氣機部件,以及火箭、導彈等各種結構件鈷鉻合金腐蝕性
32、能和機械性能優異不銹鋼耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕適合打印尺寸較大的物品工程塑料ABS材料強度高、韌性好、耐沖擊汽車、家電、電子消費品等領域PC材料高強度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲電子消費品、家電、汽車制造、航空航天、醫療器械等領域光敏樹脂材料Somos 19120低留灰率、高精度汽車、家電、電子消費品等領域Somos Next韌性好、精度和表面質量佳陶瓷材料陶瓷有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩定性好、耐腐蝕等航空航天、汽車、生物等領域復合材料碳纖維復合材料將單一材料與碳纖維混合,綜合提升產品的強度、粘合度、耐熱度,同時可以優化產品重量等物理性質電子消費品
33、、家電、汽車制造、航空航天、醫療器械等領域高分子復合材料耐高溫、耐腐蝕、高阻燃性、優異的力學性能汽車制造、航空航天、醫療器械等領域15資料來源:資料來源:金屬增材制造技術的發展與展望金屬增材制造技術的發展與展望馬劍雄等,馬劍雄等,我國增材制造技術與產業發展研究我國增材制造技術與產業發展研究王磊等,艾瑞咨詢,天風證券研究所王磊等,艾瑞咨詢,天風證券研究所(注:(注:ASTMASTM表示美國材料與試驗協會)表示美國材料與試驗協會)圖:部分金屬材料增材制件的力學性能比較圖:部分金屬材料增材制件的力學性能比較上游:材料上游:材料金屬材料、復合材料成為未來發展趨勢金屬材料、復合材料成為未來發展趨勢金屬和
34、復合材料憑借其比傳統材料更優異的機械特性(剛性、抗沖擊性、輕便性等)和其他力學性能,其中典型金屬增材制造結構的力學性能趨于穩定甚至部分超過鍛件性能,未來或將推動3D打印技術服務更多應用場景,有望實現真正的3D打印制造創新。圖:圖:3D3D打印金屬粉末的制備方法打印金屬粉末的制備方法16資料來源:智慧芽,艾瑞咨詢,天風證券研究所資料來源:智慧芽,艾瑞咨詢,天風證券研究所圖:圖:3D3D打印材料細分類型占比打印材料細分類型占比上游:材料上游:材料我國仍以非金屬類型為主,材料研發邁向復合化我國仍以非金屬類型為主,材料研發邁向復合化3D打印有多種技術種類如SLS、SLA和FDM等,每種打每種打印技術使
35、用的材料各有不同印技術使用的材料各有不同,如SLM技術常用金屬材料,而SLA通常用光敏樹脂,FDM適應于工程塑料等。我國我國非金屬材料仍占主要部分,與金屬材料大致形成非金屬材料仍占主要部分,與金屬材料大致形成6 6:4 4的格的格局局(截至2022年10月);但同時我國對于材料技術的更新創造不斷加速,2021年相關專利申請量達3079件,超過美國位列第一。從專利內容來看,各類復合材料、可降解材料以及更優性能的金屬材料是我國研發的重點方向?,F階段國內金屬粉末性能略差于國外現階段國內金屬粉末性能略差于國外。金屬3D打印工藝中,金屬粉末質量是影響最終打印部件結構及性能質量以及使用成熟度的關鍵因素之一
36、。金屬粉末質量越好,一致金屬粉末質量越好,一致性越高,波動越小,粒徑越小,其打印出的產品致密性、性越高,波動越小,粒徑越小,其打印出的產品致密性、機械性能越好。機械性能越好。專用粉末材料體系不完備、標準缺乏、工藝性驗證不足等問題是造成現階段國內金屬粉末性能略差于國外的主要原因。圖:全球圖:全球3D3D打印材料技術專利申請量打印材料技術專利申請量鈦合金20%PLA15%尼龍15%ABS14%鋁合金11%不銹鋼9%光敏樹脂6%其他10%中國56%美國26%其他18%中國科學院化學研究所復合材料、納米材料、可降解材料、樹脂基導電材料等中國石油化工改性PC材料、尼龍復合材料、可降解材料、合金材料等同濟
37、大學合金材料、高性能合金材料等四川大學復合樹脂材料、可降解材料、復合絲材等表:中國專利申請表:中國專利申請TOPTOP機構材料研究方向機構材料研究方向表:國內外金屬粉末性能對比表:國內外金屬粉末性能對比以鈦合金為例以鈦合金為例國內水平國內水平國外水平國外水平粉末粒徑15-55微米產品粒徑數值波動大6-60微米產品粒徑數值波動小異質雜夾高低流動性一致性26.8s/50g0.735.1s/50g5.3微量元素波動大波動小17資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所表:表:3D3D打印技術工作原理打印技術工作原理中游:中游:3D3D打印主流技術對比打印主流技術對比目前主流
38、使用的目前主流使用的3D3D打印技術可分為三大類:擠出成型技術、光聚合成型技術和燒結打印技術可分為三大類:擠出成型技術、光聚合成型技術和燒結/粘結成型技術。粘結成型技術。FDM憑借其易操作、材料利用率高以及FDM線材機械性能優異等優勢廣泛應用在制作成品原型或研發模型中。PolyJetPolyJetDLPDLPSLASLA:光固化技術中SLA技術是最早出現的一種快速成形技術,憑借激光掃描及光固化原理更適用于制作精度要求高的物品,但以點為單位打印速度較慢;相比之下以數字微鏡元件投影產品的DLP逐層打印速度更快,且精度高,DLP的綜合表現略優于SLA技術;而光固化PolyJet技術與前兩者對比,又憑
39、借其可用多種材料混合多種色彩,滿足更多樣化的需求,更勝一籌。類別類別技術技術工作原理工作原理熔融擠出成型技術FDM在打印機開始工作過程中:加熱噴嘴加熱噴嘴至一定高度后,材料會依靠壓力以長絲的形式依靠壓力以長絲的形式分別通過X、Y和Z三個軸系統按照計算機建好物品的預定位置熔化擠出,逐層沉積并且固化冷卻熔化擠出,逐層沉積并且固化冷卻。構建平臺在單層填充完畢后逐層向下移動,重復此過程完成制品制作。整體FDM成型原理簡單易操作,FDM多使用工程塑料,整體打印過程中材料利用率高,并且對環境污染影響小材料利用率高,并且對環境污染影響小,屬于性價比高、可操作難度小的技術。但由于其需要先加熱再將物品固化,熱脹
40、冷縮變化下會導致物品翹曲縮小會導致物品翹曲縮小。光固化成型技術SLA首先利用CADCAD設計出三維模型設計出三維模型,并設計好掃描路徑和位置,制作過程中激光器發出紫外線激光束激光器發出紫外線激光束按照零件的分層截面信息逐點掃描光敏樹脂材料表面逐點掃描光敏樹脂材料表面,使被掃描區域的樹脂薄層產生光聚合反應而固化產生光聚合反應而固化,工作臺自上而下移動逐層疊加掃描固化出成品。激光掃描法可以制作出更加精度、結構復雜且尺寸精細的物體。DLPDLP技術在打印過程中首先會利用切片軟件把模型切薄片,形成層面建模記憶;然后把影像信號經過數字處理后以面光的影像信號經過數字處理后以面光的形式在液態光敏樹脂表面進行
41、層層投影形式在液態光敏樹脂表面進行層層投影,每一層圖像在樹脂層很薄的區域產生光聚合反應固化,形成零件的一個薄層,層層固化成型堆積成最終的成品。由于直接使用投影儀投影成形,不使用額外噴頭裝置和加熱裝置,大大降低電氣安全隱患,避免噴頭堵塞問題,實現節能省材。PolyJetPolyJet打印技術采用陣列式噴頭陣列式噴頭,將液體光聚合物層液體光聚合物層噴射到構建托盤上,滾輪把噴射的樹脂表面處理平整,UVUV紫外光燈紫外光燈對光敏聚合材料進行固化固化,層層累積后形成精確的模型成品,PolyJet打印技術可以載用多種多色材料,同時憑借噴射技術可以使制品細節精致、表面平滑。18資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研
42、究所資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所中游:中游:3D3D打印主流技術對比打印主流技術對比在燒結/粘結成型技術中,SLM、SLS和EBM是主流的金屬成型工藝,三者制件過程雖有一定的相似度,但也各有特點。首先SLS和SLM屬于利用激光器將粉末進行逐層疊加,而EBM則利用高能電子束掃描熔融粉末逐層固化成形;SLS相比SLM需要另添加粘合劑材料,混合粉末后SLS打印的成品硬度和精度略差于SLM制品。而EBM利用電子束產生的熱量和能量高于SLM,更適合制造高導熱金屬、高溫合金、高熔點金屬零件,但SLM利用激光打印的制品力學性能和制品強度仍略優于EBM制品。綜合來看,燒結燒結/粘結成型技術憑借金屬材料和
43、技術特點能保證制品的硬度、力學性能好等粘結成型技術憑借金屬材料和技術特點能保證制品的硬度、力學性能好等優點更多應用于工業制造、航空航天、汽車制造中優點更多應用于工業制造、航空航天、汽車制造中。表:表:3D3D打印技術工作原理打印技術工作原理工作流程工作流程工作原理工作原理SLSSLS技術技術技術操作過程中首先用輥筒將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面,并加熱至合適溫度,由由CO2CO2激光激光器發出的激光束器發出的激光束在計算機的控制下,根據幾何形體各層橫截面的CAD數據,有選擇地對粉末層進行掃描有選擇地對粉末層進行掃描,使粉末的溫度升到熔化點,進行燒結粉末的溫度升到熔化點,進行燒結并與下面
44、已成型的部分實現粘結。一層完成后,工作臺下降一層厚度,鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實粉末,進行新一截面的燒結,直至完成,全部燒結完成后除去未被燒結的多余粉末,得到整個成品。整個過程工藝簡單且不需要支撐結構,但整個過程由于需要燒結會產生異味且制作時間久。SLMSLM技術技術SLM打印首先利用刀片將金屬粉末以薄層分布在積層板上刀片將金屬粉末以薄層分布在積層板上,聚焦的激光在掃描振鏡的控制下激光在掃描振鏡的控制下進行參數掃描,金屬粉末在高能量激光的照射下發生熔化,快速凝固,形成冶金結合層金屬粉末在高能量激光的照射下發生熔化,快速凝固,形成冶金結合層。當一層打印任務結束后,基板下降一個切片層厚高度,刮刀
45、繼續進行粉末鋪平,激光掃描加工,重復這樣的過程直至整個零件打印結束。SLM技術采用分層鋪粉的方式進行打印,打印精度較高。EBMEBM技術技術利用軟件將制品的三維立體模型數據導入EBM設備中并確定位置擺放,然后在工作艙內平鋪一層微細金屬平鋪一層微細金屬粉末薄層粉末薄層,利用高能電子束高能電子束經偏轉聚焦后在焦點所產生的高密度能量焦點所產生的高密度能量使被掃描到的金屬粉末層在局部微小區域產生高溫,導致金屬微粒熔融,電子束連續掃描電子束連續掃描將使一個個微小的金屬熔池相互融合并凝固,連接形成線微小的金屬熔池相互融合并凝固,連接形成線狀和面狀金屬層狀和面狀金屬層。19資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所
46、資料來源:艾瑞咨詢,天風證券研究所表:表:3D3D打印技術對比打印技術對比中游:中游:3D3D打印主流技術對比打印主流技術對比根據其配合材料和技術的原理特點,成品的質量強度各有差別。根據其配合材料和技術的原理特點,成品的質量強度各有差別。使用非金屬(工程塑料、樹脂)的技術在制作過程中需要支撐結構輔佐,其中PolyJet、SLA、DLP成型速率快,由于使用樹脂或光敏材料,成品精度高表面質量優,適合生產精細零件,但制品的耐熱度和強度受限。FDM雖打印速率慢,成品精度一般,但現階段憑成本低,易操作優點被廣泛使用。使用金屬材料為主的SLM、EBM、SLS成品強度和密度更高、制作周期短等特點,廣泛應用于
47、工業制造、航空航天和汽車制造領域。打印方式打印方式技術技術使用材料及材料利用率使用材料及材料利用率制作方式及周期制作方式及周期/打印速率打印速率制作過程制作過程制品質量制品質量熔融擠出成型技術FDM工程塑料(PLA、ABS)材料利用率較高,耗材價格較低1.以點成型,操作方式簡單易上手2.制作周期長,成型速度慢1.需要設計和制作支撐結構2.過程不產生污染但噪音較大成品精度較低,表面有紋理。不適用于打印高精度的裝配件。光固化成型技術SLA 光敏聚合物材料利用率一般,耗材價格高1.以點成型,設備操作方式較復雜2.成型速度較快,制作周期較短1.需要設計工件的支撐結構2.工作中產生較多污染,或對人體有害
48、1.成品精度較高,表面質量高且光滑,適用于精細零件。2.由于使用樹脂材料,制品的強度和耐熱度受限,不利于長期保存。DLP 液體樹脂材料使用率一般,耗材價格高以面成型成型速度快,整體制造周期短(比SLA速度更快)需要設計支撐結構受數字光鏡分辨率限制,只能打印尺寸較小產品成品精度較高,表面質量高且光滑。由于使用樹脂材料,制品的強度和耐熱度受限,不利于長期保存。PolyJet 樹脂材料使用率適中1.制作速度快,無需二次凝固2.材料沉淀效率快需要設計支撐結構成品精度高,同時成品精確率和分辨率高,適用于打印精小物品。實現多種材料、多色材料同時打印。燒結/粘結成型技術SLS 尼龍等聚合物;鐵、鈦、合金等金
49、屬、陶瓷等材料使用率高,耗材價格適中1.以點成型,操作較簡單2.制作周期長(使用燒結技術,需經過預熱、打印、冷卻等耗時久的繁瑣步驟)1.無需支撐結構2.操作過程會產生異味1.成品強度和韌性較高。2.成品精度一般,表面光滑度低(成粉粒狀)SLM 以鈦合金、高溫合金、銅合金、鈷鉻合金、高強鋼、模具鋼等金屬材料為主材料使用率高,耗材價格適中以點成型,制作速率低需要設計支撐結構(主要作用是防止激光掃描到過厚的金屬粉末層,對未成形層造成塌陷)1.制件強度高(完全熔化以后再融合,產品的強度要高于SLS)2.成形的零件精度中等,表面經打磨、噴砂等處理可達到使用精度要求3.成形件的力學性能良好,一般拉伸性能可
50、超過鑄件水平,達到鍛件水平EBM鈦合金、鈷鈦合金等金屬材料打印速度快,制作周期短部分情況會使用金屬支撐結構(使用后,需要通過熱處理支撐物件與成品分離)成品強度高、密度高(能熔煉結合不同性質的難熔金屬)20資料來源:資料來源:FormlabsFormlabs官網,天風證券研究所官網,天風證券研究所表表:主流:主流3D3D打印技術成本對比打印技術成本對比中游:中游:3D3D打印主流技術對比打印主流技術對比至于成本端,計算3D打印成本不光要考慮前期設備成本,3D打印材料和人工成本都會顯著影響單件成本,近年來近年來3D3D打打印的費用已大幅下降印的費用已大幅下降。我們以三大主流技術中的FDM、SLA、
51、SLS進行對比分析。FDM FDM SLA SLA SLSSLS設備成本經濟性打印機和3D打印機套件售價幾百美元起。質量更高的中端桌面級打印機售價約2000美元起,工業系統售價15000美元起。專業桌面級打印機售價3500美元起,大型臺式打印機售價10000美元起,大型工業打印機售價80000美元起。臺式工業系統售價18500美元起,傳統工業打印機售價100000美元起。材料成本大多數標準和工程長絲成本為50-150美元/千克,支撐材料成本為100-200美元/千克。大多數標準和工程樹脂成本為149-200美元/升。尼龍成本為100美元/千克。SLS不需要支撐結構,未熔合的粉末可以重復利用以降
52、低材料成本。人工需求手動去除支撐(對于使用可溶性支撐的工業系統,大部分支撐可自動去除)。為了獲得高質量的表面光潔度,需要進行長時間的后處理。清洗和后固化(大部分流程均自動進行)進行簡單的后處理以去除支撐標記。進行簡單的清潔以去除多余的粉末。21資料來源:資料來源:WohlersWohlers AssociatesAssociates,立鼎產業研究院,華曙高科、鉑力特招股書,艾瑞咨詢,億渡數據,天風證券研究所,立鼎產業研究院,華曙高科、鉑力特招股書,艾瑞咨詢,億渡數據,天風證券研究所圖:圖:3D3D打印設備市場競爭格局情況打印設備市場競爭格局情況中游:中游:3D3D打印設備市場現狀及特點打印設備
53、市場現狀及特點截至2022年10月,中國3D打印設備主要以SLS、SLM和非金屬的FDM為主,前兩者占比約32%,FDM占比約15%,分別對應主要應用于工業級和桌面級。其中金屬增材制造設金屬增材制造設備技術壁壘較高,均價遠高于工業級增材制造設備整體均價。備技術壁壘較高,均價遠高于工業級增材制造設備整體均價。國內外生產企業商業模式和技術路徑有所差別國內外生產企業商業模式和技術路徑有所差別。國外企業核心技術涉獵金屬和非金屬兩大板塊,且普遍已打通全產業鏈技術,應用范圍廣;國內企業核心技術專攻性強,發展側重3D打印設備和后期針對性服務,有待提升多樣性。表:國內外表:國內外3D3D打印設備主要企業對比打
54、印設備主要企業對比表:桌面表:桌面VSVS工業級工業級3D3D打印設備打印設備32%15%15%14%8%5%3%8%SLS/SLMFDMSLADLP3DPLMDEBM其他工業級工業級桌面級桌面級主要以SLS、SLM為主主要以FDM、PolyJet、DLP為主打印尺寸大小皆可,打印成功率可達90-100%打印尺寸較小,打印成功率70%左右簡單模型制作航空、汽車制造等高精尖零件主要服務于國內市場主要出口海外,比例高達90%代表企業:鉑力特、華曙高科、聯泰代表企業:創想三維、縱維立方市場主要參與方市場主要參與方主要工藝主要工藝/主要產品主要產品EOS金屬設備(SLM)+高分子設備(SLS)惠普(H
55、P)多射流熔融成形(MJF)3D Systems金屬設備(SLM)+高分子設備(SLA為主、SLS)SLM Solutions金屬設備(SLM)華曙高科金屬設備(SLM)+高分子設備(SLS)鉑力特金屬設備(SLM為主、LSF、WAAM)聯泰SLA圖:全球圖:全球3D3D打印設備均價(萬美元)打印設備均價(萬美元)10910101095541414750510102030405060201620172018201920202021全球工業級增材制造設備均價全球金屬增材制造設備均價22資料來源:資料來源:CCIDCCID,艾瑞咨詢,天風證券研究所,艾瑞咨詢,天風證券研究所圖:我國圖:我國3D3D
56、打印整體應用領域占比打印整體應用領域占比下游:對內面向工業級,對外面向消費級下游:對內面向工業級,對外面向消費級工業級(工業級(占比占比6565-70%70%):):航空航天是中國3D打印市場應用的主要領域(截至2022年10月),因增材制造更適用于高精尖,對產品有輕量化、結構優質化和集成化要求產業;同時航空航天對3D打印需求彈性相對較小、功能敏感性高,是3D打印需求最落地、應用最旺盛的領域。消費級(占比消費級(占比3030-35%35%):):主要應用于教育科研、藝術模型制造、消費電子領域。國內應用占比較低,80-90%的桌面消費級3D打印機出口海外,主要原因是消費級(非金屬為主)國內產業鏈
57、成熟、技術簡單且原材料成熟度高,整體設備售價低于國外。未來消費級將仍以出口桌面用3D打印機為主,部分企業會開發三維打印服務平臺,服務于產品研發或原型件小批量制造。圖:工業級應用,以金屬類為主圖:工業級應用,以金屬類為主20.0%19.0%13.0%13.1%13.0%10.0%5.8%3.0%3.1%工業機械航空航天汽車制造消費電子生物醫療教育科研軍事用途建筑建造其他58%18%7%10%7%航空航天模型制造汽車制造生物醫療其他市場:長坡厚雪,蓄勢待發市場:長坡厚雪,蓄勢待發323請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明24資料來源:資料來源:WohlersWohlers AssociatesA
58、ssociates,華經產業研究院,天風證券研究所(注:,華經產業研究院,天風證券研究所(注:2025E2025E、2030E2030E增速為年均復合增長速度),天風證券研究所增速為年均復合增長速度),天風證券研究所圖:圖:20152015-20302030年全球增材制造行業市場規模及增速年全球增材制造行業市場規模及增速全球全球3D3D打印行業蓬勃發展,預計打印行業蓬勃發展,預計20302030年達年達850850億美元億美元根據Wohlers數據,2021年全球增材制造產值(包括產品和服務)152.44億美元,同比+19.50%,其中增材制造相關產品(包括增材制造設備銷售及升級、增材制造原材
59、料、專用軟件、激光器等)產值為62.29億美元,同比+17.50%,其中設備銷售收入31.74億美元;增材制造相關服務(包括增材制造零部件打印、增材制造設備維護、技術服務及人員培訓、增材制造相關咨詢服務等)產值為90.15億美元,同比+20.90%。根據華經產業研究院預測,20252025年全球增材制造收入規模將達到年全球增材制造收入規模將達到298298億億美元,美元,20212021-20252025年年CAGRCAGR為為18.24%18.24%;20302030年增材制造收入規模將年增材制造收入規模將達到達到853853億美元,億美元,20252025-20302030年年CAGRCA
60、GR為為23.41%23.41%。51.6560.6373.3697.95118.67127.58152.442988530%5%10%15%20%25%30%35%40%010020030040050060070080090020152016201720182019202020212025E2030E市場規模(億美元)YoY(%)圖:圖:20212021年全球增材制造行業細分產品規模占比情況年全球增材制造行業細分產品規模占比情況打印服務打印服務40.9%40.9%設備設備22.4%22.4%原材料原材料17.0%17.0%其他其他19.6%19.6%圖:全球增材制造主要下游應用市場規模(億美
61、元)圖:全球增材制造主要下游應用市場規模(億美元)17.4420.2925.6116.517.7323.7819.4620.4122.26051015202530201920202021航空航天醫療汽車25資料來源:中國增材制造產業聯盟,資料來源:中國增材制造產業聯盟,wohlerswohlers associatesassociates,億渡數據,億渡數據,中國增材制造產業發展現狀與趨勢展望中國增材制造產業發展現狀與趨勢展望李方正等,天風證券研究所李方正等,天風證券研究所圖:圖:20172017-20262026年中國年中國3D3D打印行業市場規模(億元)打印行業市場規模(億元)國內行業進入
62、穩增長賽道,預計國內行業進入穩增長賽道,預計2626年市場規模超千億元年市場規模超千億元20222022年國內年國內3D3D打印市場規模達打印市場規模達320320億元,設備與打印服務為主要細分億元,設備與打印服務為主要細分領域:領域:當前國內3D打印行業政策分為支持類和規范類,鼓勵企業進入行業的同時也抬高了行業標準,2017-2022年市場規模穩步爬坡上揚,期間CAGR為26.7%;億渡數據預計26年國內3D打印行業市場規模將達1101.9億元,22-26年CAGR為36.22%,仍將保持高速增長趨勢。行業規模全球占比行業規模全球占比17%17%,仍處成長上升期:,仍處成長上升期:2021年
63、全球增材制造市場規模達到152.44億美元,中國占比約為17%;當前全球3D打印頭部企業主要集中在美國,我國3D打印行業仍處于成長早期,多項專利通過申請但未投入具體應用,核心技術與尖端人才是制約我國當前3D打印產業發展的關鍵因素。圖:圖:20212021年全球年全球3D3D打印行業規模區域結構分布打印行業規模區域結構分布圖:圖:20222022年產業鏈各環節營收比重年產業鏈各環節營收比重40%17%11%10%5%4%3%2%8%美國中國日本德國韓國意大利法國加拿大其他98122158208265320447.9604.6816.21101.90%9%18%27%36%45%020040060
64、08001000120020172018 2019202020212022 2023E2024E2025E2026E市場規模yoy53.2%26.0%12.4%5.9%2.6%設備服務材料零部件其他26資料來源:資料來源:WindWind,魔猴網,南極熊,艾瑞咨詢,天風證券研究所(注:營收為,魔猴網,南極熊,艾瑞咨詢,天風證券研究所(注:營收為20222022年數據)年數據)圖:圖:3D3D打印行業梯隊打印行業梯隊國內正處發展上升期,競爭態勢尚且相對溫和國內正處發展上升期,競爭態勢尚且相對溫和憑借我國相關政策驅動,以及政策指引下企業端、研發端、資本端等齊力發展,推動3D打印行業迎熱潮大發展。2
65、021年國內以增材制造為主營業務的上市公司已有22家,實力較為雄厚的有鉑力特、先臨三維、華曙高科等實力較為雄厚的有鉑力特、先臨三維、華曙高科等。我國我國3D3D打印區域特點為:打印區域特點為:京津冀全國領先,長三角地區憑借良好的經濟發展優勢、區位條件基礎,已初步形成全3D打印產業鏈發展形式;而華中部地區以研發為主,以陜西、湖北為核心建立產業培育重地;珠三角地區則為3D打印應用服務的高地,主要分布在廣州、深圳等地。圖:圖:3D3D打印各省市分布情況打印各省市分布情況10億元及以上2-10億元0.5-2億元0.1-0.5億元第一梯隊第一梯隊2 2家家兩大全球消費級3D打印機龍頭廠商:深圳創想三維、
66、深圳眾維立方第二梯隊第二梯隊約約1616家家鉑力特:營收9.18億元先臨三維:營收7.68億元華曙高科:營收4.57億元第三梯隊第三梯隊約約6060家家峰華卓立:營收1.71億元第四梯隊第四梯隊100100家家京津冀:京津冀:河北春蕾3D打印產業園、三河鼎盛3D打印產業基地;聚集了主要掃描儀和控制軟件廠商及打印機核心零部件的相關廠商陜西:陜西:3D打印產業培育基地;金屬材料領域具有領先地位擁有近半數3D打印技術專利權湖北:湖北:華中必印3D打印產業培育基地、創想三維產業園;金屬材料領域具有領先地位廣東:廣東:廣州市3D打印技術產業園、深圳市3D打印產業園;廣東在輔助設計、個性化定制、藝術創意等
67、應用服務層具有明顯優勢江蘇:江蘇:增材制造產業園、泰州3D打印產業園區;江蘇省3D打印產業位于全國領先位置,產值約占全國10上海:上海:上海3D打印信息產業園27資料來源:億渡數據,天風證券研究所資料來源:億渡數據,天風證券研究所國內國內3D3D打印行業逐漸獲得資本市場和風投機構青睞打印行業逐漸獲得資本市場和風投機構青睞當前國內當前國內3D3D打印行業的投融資項目主要集中在打印行業的投融資項目主要集中在A A、B B輪次,多數企業處于成長早期、潛在空間較大。輪次,多數企業處于成長早期、潛在空間較大??傮w上看,資本市場與投資者認為3D打印行業具有較大潛力空間,近年來投融資總金額逐步增加,2021
68、年國內3D打印行業投融資項目/投融資總金額達34個/48億元,2022年國內3D打印行業投融資需求或超70億元。由2021年國內3D打印行業融資輪次資料顯示,融資項目主要集中在A輪(12個)、B輪(10個)意味著現階段大部分企業仍處于成長早期,具有較大成長空間。表:表:20212021年國內年國內3D3D打印行業融資金額億元級主要企業打印行業融資金額億元級主要企業圖:圖:20212021年中國年中國3D3D打印項目融資輪次統計打印項目融資輪次統計IPO10%D輪7%C輪3%B輪33%A輪40%天使/種子7%圖:圖:20172017-20212021年國內年國內3D3D打印行業投融資項目數量(個
69、)打印行業投融資項目數量(個)/投融資總投融資總金額(億元)金額(億元)9182236483321183134010203040010203040506020172018201920202021總金額項目數量公司公司主營業務主營業務投資金額投資金額輪次輪次上海聯泰科技工業級3D打印機2億元D輪金石三維工業級光固化3D打印機1億元B輪深圳未來工場3D打印服務1.2億元A輪蘇州博理高速光固化3D打印技術近億元A+輪28資料來源:華曙高科公告,資料來源:華曙高科公告,WohlersWohlers Associates,IncAssociates,Inc,前瞻產業研究院,天風證券研究所,前瞻產業研究院
70、,天風證券研究所圖:全球增材原材料銷售額(百萬美元)圖:全球增材原材料銷售額(百萬美元)材料:需求高增,國內市場規?;驅⑼黄撇牧希盒枨蟾咴?,國內市場規?;驅⑼黄?00300億元億元根據Wohlers Associates,Inc.統計數據顯示,全球增材制造專用原材料銷售金額從2012年的4.17億美元增長至2021年的25.98億美元,CAGR22.54%。根據Reports and Data報告,20222022年全球增材制造材料市場規模已達到年全球增材制造材料市場規模已達到3030億億美元,預計美元,預計20322032年全球市場規模將達到年全球市場規模將達到240240億美元,期間億美元
71、,期間CAGR23%CAGR23%。隨著3D打印材料行業持續增長,預計未來幾年產業增長動力將由以3D打印設備為主向設備和材料雙驅動轉變,3D打印材料需求量將較快增長。前瞻產業研究院預計預計20282028年中國年中國3D3D打印材料行業規?;驅⑼黄拼蛴〔牧闲袠I規?;驅⑼黄?00300億元。億元。圖:圖:20232023-20282028年中國年中國3D3D打印材料行業市場前景預測(億元)打印材料行業市場前景預測(億元)0%5%10%15%20%25%30%35%050010001500200025003000銷售額(百萬美元)YoY(%)0%10%20%30%40%50%60%70%05010
72、01502002503003502023E2024E2025E2026E2027E2028E市場規模YoY(%)29資料來源:正略資訊公眾號,前瞻網,天風證券研究所資料來源:正略資訊公眾號,前瞻網,天風證券研究所表:中國表:中國3D3D打印材料行業競爭格局(打印材料行業競爭格局(20212021年)年)材料:需求高增,國內市場規?;驅⑼黄撇牧希盒枨蟾咴?,國內市場規?;驅⑼黄?00300億元億元目前中國目前中國3D3D打印材料市場主要由國內大型公司和國外打印材料市場主要由國內大型公司和國外3D3D打印材料公司占據。打印材料公司占據。材料材料代表公司代表公司主要競爭現狀主要競爭現狀競爭程度競爭程度
73、金屬粉末材料中航邁特、蘇州英納特、AP&C、LPV國內的金屬材料開始逐漸突破,但國內金屬材料應用領域目前還不成熟。不完全競爭光固化樹脂上海聯泰、珠海西通、3DSystems、DSM Somos國內光固化材料主要有國產和國外兩種。國外對于光固化材料研究較旱,在光引發劑等方面有著較強的技術壁壘,占據著高端的材料市場。國內的光固化材料在近年來的研究較快,但由于技術壁壘的原因,應用領域主要集中在醫藥等方面。競爭激烈線材深圳光華偉業、Polymaker、ProtoPlant、Stratays線材是3D打印中最為常見的材料,競爭程度最大的,隨著國內ABS材料的需求越來越大,國內ABS自給率逐年提高,但是國
74、外ABS材料所占市場份額仍然巨大,PLA材料在我國也有較大應用和發展。目前國內已經有多家企業在進行PLA材料的研究和生產。競爭激烈非金屬材料湖南華曙高科、Addwii、Taulman3D、Dlamond正處于研發之中,所占市場份額較小,但前景較好。國內外較為領先的3D打印材料企業已經開始逐步研究。競爭較小30資料來源:資料來源:CCIDCCID,艾瑞咨詢,中國增材制造產業聯盟,艾瑞咨詢,中國增材制造產業聯盟,wohlerswohlers associatesassociates,億渡數據等,天風證券研究所,億渡數據等,天風證券研究所圖:圖:20212021-20262026年中國年中國3D3D
75、打印行業細分市場規模(億元)打印行業細分市場規模(億元)設備:航空航天市場規模至設備:航空航天市場規模至2626年超年超200200億元,億元,SLS/SLMSLS/SLM技術接近技術接近200200億元億元分應用下游來看:分應用下游來看:從工業級3D打印設備的應用下游來看,至2026年工業級市場規模將接近400億元,其中航空航天、模型制造為主要下游應用領域,市場規模將分別達到230、71億元。分技術路徑來看:分技術路徑來看:至2026年,采用SLS/SLM、FDM、SLA技術路徑的3D打印設備市場規模將分別到達188、88、88億元,國內華曙高科(SLM+SLS)、鉑力特(SLM為主)、聯泰
76、科技(SLA)等廠商提升空間較為廣闊。(億元)(億元)202120212022E2022E2023E2023E2024E2024E2025E2025E2026E2026E行業規模265 345 448 605 816 1102 設備規模141 183 238 322 434 586 分應用下游(工業級)分應用下游(工業級)工業級市場規模95 124 161 217 293 396 航空航天55 72 93 126 170 230 模型制造17 22 29 39 53 71 汽車制造7 9 11 15 21 28 生物醫療10 12 16 22 29 40 其他7 9 11 15 21 28 分
77、技術路徑分技術路徑SLS/SLM 45 59 76 103 139 188 FDM 21 27 36 48 65 88 SLA 21 27 36 48 65 88 DLP 20 26 33 45 61 82 3DP 11 15 19 26 35 47 LMD 7 9 12 16 22 29 EBM 4 5 7 10 13 18 其他11 15 19 26 35 47 31資料來源:資料來源:3D3D科學谷,中商產業研究院,各公司公告、官網,南極熊科學谷,中商產業研究院,各公司公告、官網,南極熊3D3D打印網,艾瑞咨詢,天風證券研究所打印網,艾瑞咨詢,天風證券研究所圖:中國圖:中國3D3D打印設
78、備市場競爭格局(截至打印設備市場競爭格局(截至20222022年年1212月)月)設備:國產工業級主流廠商為鉑力特、華曙等,目前尚處起步階段設備:國產工業級主流廠商為鉑力特、華曙等,目前尚處起步階段目前國內工業級目前國內工業級3D3D打印設備與材料主要供給國內,而消費級打印設備與材料主要供給國內,而消費級3D3D打印打印設備主要銷往國外。設備主要銷往國外。根據3D行業專家觀點,這是由于國內原材料較為便宜,加工3D打印設備成本較低,且國內消費級供應鏈已較為完善,3D打印的用途沒有完全凸顯,國外則更需要3D打印簡化供應鏈。對標外資,國內廠商仍處起步階段。對標外資,國內廠商仍處起步階段。目前全球已建
79、立起較為穩定的3D打印產業生態體系和行業競爭格局,呈現出行業整體高速增長,由幾家巨頭主導,其他設備制造商后起追趕的發展態勢。國內頭部工業級設備企業鉑力特、華曙高科等近年來快速發展,并募資用于擴產、技術研發等不斷提升競爭力,對標外資而言,整體提升空間充足。16.4%14.8%13.1%9.8%8.2%6.6%4.9%3.3%23.0%聯泰StratasysEOSGE3D Systems華曙鉑力特惠普其他表:表:20212021年中國年中國3D3D打印頭部企業設備與材料年產能情況打印頭部企業設備與材料年產能情況類別類別公司公司產品產品年產量年產量工業級金屬鉑力特金屬3D打印設備293臺華曙高科金屬
80、3D打印設備164臺高分子粉末150臺漢邦科技金屬3D打印設備(累計出貨超500臺)飛而康快速制造3D打印鈦合金粉末90噸工業級非金屬聯泰科技3D打印設備(年銷量1500臺)樹脂材料(年銷量100噸)消費級創想三維消費級3D打印機100萬臺縱維立方消費級3D打印機20年出貨量50萬臺表:鉑力特、華曙高科募投情況(單位:億元)表:鉑力特、華曙高科募投情況(單位:億元)公司公司募投時間募投時間項目名稱項目名稱總投資總投資鉑力特2019年金屬增材制造智能工廠建設項目62023年金屬增材制造大規模智能生產基地項目25.09華曙高科 2023年增材制造設備擴產項目6.64研發總部及產業化應用中心項目增材
81、制造技術創新(上海)研究院建設項目32風險提示風險提示 行業競爭加劇的風險:伴隨著中國增材制造行業的發展及全球增材制造研發產業鏈條向新興市場國家轉移,大型跨國增材制造企業紛紛進入中國市場,這些企業資源網絡豐富,技術積累雄厚,業務覆蓋面廣,對我國增材制造企業構成挑戰。同時,隨著增材制造技術趨向成熟,產品應用領域擴大,市場規模不斷增長,國內進入增材制造市場的企業增多。產業政策風險:增材制造行業是先進制造業和戰略新興產業的重要組成部分,發展增材制造技術是我國制造業核心競爭力提升與智能制造技術發展的重要舉措之一,是制造業未來規劃發展的重點領域,國家產業政策對該行業的發展起到了積極的引導作用。如果未來政
82、府對行業支持政策發生變化導致財政稅收優惠、政府補助及科技扶持等政策縮減甚至取消,將會對行業發展造成不利影響。增材制造裝備關鍵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嚴重依賴進口的問題依然較為突出。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以及部分電氣元器件等存在對進口產品的依賴。若上述核心器件受出口國貿易禁用、管制等因素影響,將對行業內企業的生產經營產生不利影響。33請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明股票投資評級自報告日后的6個月內,相對同期滬深300指數的漲跌幅行業投資評級自報告日后的6個月內,相對同期
83、滬深300指數的漲跌幅買入預期股價相對收益20%以上增持預期股價相對收益10%-20%持有預期股價相對收益-10%-10%賣出預期股價相對收益-10%以下強于大市預期行業指數漲幅5%以上中性預期行業指數漲幅-5%-5%弱于大市預期行業指數漲幅-5%以下投資評級聲明投資評級聲明類別類別說明說明評級評級體系體系分析師聲明分析師聲明本報告署名分析師在此聲明:我們具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力,本報告所表述的所有觀點均準確地反映了我們對標的證券和發行人的個人看法。我們所得報酬的任何部分不曾與,不與,也將不會與本報告中的具體投資建議或觀點有直接或間接聯系。一般聲明一般聲
84、明除非另有規定,本報告中的所有材料版權均屬天風證券股份有限公司(已獲中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格)及其附屬機構(以下統稱“天風證券”)。未經天風證券事先書面授權,不得以任何方式修改、發送或者復制本報告及其所包含的材料、內容。所有本報告中使用的商標、服務標識及標記均為天風證券的商標、服務標識及標記。本報告是機密的,僅供我們的客戶使用,天風證券不因收件人收到本報告而視其為天風證券的客戶。本報告中的信息均來源于我們認為可靠的已公開資料,但天風證券對這些信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告中的信息、意見等均僅供客戶參考,不構成所述證券買賣的出價或征價邀請或要約。該等信息、意見并未考慮到獲取
85、本報告人員的具體投資目的、財務狀況以及特定需求,在任何時候均不構成對任何人的個人推薦??蛻魬攲Ρ緢蟾嬷械男畔⒑鸵庖娺M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、稅收等方面咨詢專家的意見。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,天風證券及/或其關聯人員均不承擔任何法律責任。本報告所載的意見、評估及預測僅為本報告出具日的觀點和判斷。該等意見、評估及預測無需通知即可隨時更改。過往的表現亦不應作為日后表現的預示和擔保。在不同時期,天風證券可能會發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告。天風證券的銷售人員、交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論和/或交易觀點。天風證券沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。天風證券的資產管理部門、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。特別聲明特別聲明在法律許可的情況下,天風證券可能會持有本報告中提及公司所發行的證券并進行交易,也可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問和金融產品等各種金融服務。因此,投資者應當考慮到天風證券及/或其相關人員可能存在影響本報告觀點客觀性的潛在利益沖突,投資者請勿將本報告視為投資或其他決定的唯一參考依據。