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1、 本報告由中信建投證券股份有限公司在中華人民共和國(僅為本報告目的,不包括香港、澳門、臺灣)提供。在遵守適用的法律法規情況下,本報告亦可能由中信建投(國際)證券有限公司在香港提供。同時請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。證券研究報告證券研究報告行業行業深度深度 金屬增材制造:方興未艾,金屬增材制造:方興未艾,星辰大海(下)星辰大海(下)核心觀點:核心觀點:增材制造行業龍頭市場份額較大,新興企業發展迅速。2009 年以來隨著以 SLM 為代表的一批技術專利陸續到期,一批新興企業快速涌現,龍頭市場份額明顯受到新興企業擠壓。而并購重組是增材制造龍頭擴張及新玩家入局的重要途經。美國各大軍工企業正在逐步
2、加大對于增材制造的運用,并在政策的驅動下加大對于增材制造工藝的使用以及投入,其中絕大多數都已經設立專門的增材制造中心來加強對增材制造技術的使用并評估其在各自領域中的運用前景。我國增材制造設備廠商已經初具規模,且國內龍頭部分產品性能已能比肩海外龍頭,但是市場規模與傳統國際龍頭企業相比仍有差距。國內金屬增材制造企業與航空航天產業深度綁定,業績增長有支撐。摘要摘要 全球:歐美發達國家主導行業,工業級競爭格局良好 增材制造行業龍頭市場份額較大,新興企業發展迅速增材制造行業龍頭市場份額較大,新興企業發展迅速,3D 打印打印設備制造商的數量增長迅速設備制造商的數量增長迅速。行業發展早期,以 EOS、SLM
3、 Solution、3DSystems 為代表的龍頭企業擁有技術和專利優勢,搶占了大量市場份額,客戶群穩定。2009 年以來隨著以 SLM 為代表的一批技術專利陸續到期,一批新興企業快速涌現,擠占龍頭份額。以工業級增材制造出貨量計算,CR3/CR5/CR10 從17A 的 45.0%/51.6%/64.6%下降至 21A 的 30.3%/41.5%/53.8%,龍頭市場份額明顯受到新興企業擠壓。并購重組是增材制造龍頭擴張及新玩家入局的重要途經。并購重組是增材制造龍頭擴張及新玩家入局的重要途經。安永認為增材制造行業并購行為主要有三大驅動因素:1)行業外制造企業通過收購 3D 打印公司獲取新技術和
4、知識;2)增材制造企業通過收購和合作擴大產品范圍,從而提升其在價值鏈中的地位;3)增材制造設備制造商通過收購規模較小的企業吸收新技術。反映在調查數據上,增材制造行業并購交易的動機主要包括市場份額(Market share,并購競爭對手,占比 42%)、進入市場(Market Entry,占比 28%)、產品擴張(Product Expansion,占比 20%)、地理擴張(Geogr.Expansion,7%)。美國各大軍工美國各大軍工集團不斷集團不斷加大對于增材制造的運用,加大對于增材制造的運用,并在政策的并在政策的驅動下加大對于增材制造工藝的使用以及投入,驅動下加大對于增材制造工藝的使用以
5、及投入,且且航天航空是航天航空是金屬增材制金屬增材制造應用的重要領域,當前應用程度與未來潛在空間造應用的重要領域,當前應用程度與未來潛在空間都較大。都較大。各大軍工集團很早便開始布局金屬增材制造,主要采取合作與建立廠房的方式將增材制造技術融入到日常的設計與生產當中,其中絕大多數都已經設立專門的增材制造中心來加強對增材制造技術的使用并評估其在各自領域中的運用前景。國防軍工國防軍工 維持維持 強大于市強大于市 黎韜揚黎韜揚 010-85130418 SAC 編號:S1440516090001 發布日期:2023 年 07 月 20 日 市場表現市場表現 相關研究報告相關研究報告 -18%-8%2%
6、12%22%32%2022/4/122022/5/122022/6/122022/7/122022/8/122022/9/122022/10/122022/11/122022/12/122023/1/122023/2/122023/3/12國防軍工上證指數 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。中國:依托航空航天快速增長,技術躋身世界前列 增材增材制造金屬粉體材料供應商以歐美廠商為主,如德國制造金屬粉體材料供應商以歐美廠商為主,如德國 EOS、德國、德國 TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典、瑞典solvay、瑞典、瑞典 Hoganas、Con
7、cept Laser、ExOne 等,總產能超過等,總產能超過 10,000 噸噸/年。國內金屬增材制造粉材市場激年。國內金屬增材制造粉材市場激烈競爭與高端粉材供給不足矛盾并存。烈競爭與高端粉材供給不足矛盾并存。國內 3D 打印金屬粉材廠商眾多,但多數企業技術含量低,在激烈的市場競爭中大打“價格戰”;與此同時鉑力特定增說明書指出“市場金屬粉末材料種類偏少、品質偏低、專用化程度不高、供給不足”,金屬粉材市場存在結構性矛盾。主要廠商包括中航邁特、飛而康、西安賽隆、成都優材、亞通焊材、宇光飛利、南通智源等,總產能約 1,600 噸/年。其中,中航邁特公司銷售高溫合金和鈦合金粉末超 100 噸,江蘇威
8、拉里公司銷售模具鋼粉末超 100 噸。國內龍頭部分產品性能已能比肩海外龍頭。國內龍頭部分產品性能已能比肩海外龍頭。以鉑力特 S510/S600、華曙高科 FS811M 和易加三維 EP-M650為例,上述產品關鍵技術指標達到了 EOS、SLM Solutions 同類產品水平,部分指標如成形尺寸、預熱溫度、氧含量控制以及鋪粉效率等方面甚至有所超越,國內外水平基本相當。國內金屬增材制造企業與航空航天產業深度綁定,業績增長有支撐。國內金屬增材制造企業與航空航天產業深度綁定,業績增長有支撐。以鉑力特和華曙高科為例,鉑力特/華曙高科 19A/20A/21A來自航空航天領域營收占比分別為 62.79%/
9、52.60%/57.27%和 23.56%/55.15%/59.43%,下游客戶涵蓋中航工業、中航科工、航發動力等國家隊。此外,國內金屬增材制造企業常與各大研究院所合作攻關相關技術,形成黏性極強的產學研復合體。航空航天客戶需求穩定增長,銷售費用率低,業績增長有支撐。當前國內金屬增材制造企業正依托航空航天產業逐步向其他行業擴張。設備廠商主導產業鏈,建議關注上下游整合、不斷擴展市場、緊跟行業趨勢的企業 目前,我國增材制造產業發展迅速,產品設備關鍵技術指標與國外相當,未來幾年增材制造市場仍將處于目前,我國增材制造產業發展迅速,產品設備關鍵技術指標與國外相當,未來幾年增材制造市場仍將處于快速增長階段。
10、快速增長階段。根據Wohlers Report 2022,2021 年中國增材制造設備裝機數量占全球 10.6%,位列第二。2021 年在全球范圍內跟蹤調查的 266 家工業級增材制造設備廠商中,中國有 37 家,同比增長 11 家,在全球范圍內位列第三。2021 年中國生產的設備數量約為 288 萬臺,同比增長 13.3%。金屬增材制造全產業鏈技術壁壘集中在中游設備廠商,增材制造設備是牽動增材制造行業發展的關鍵之一。金屬增材制造全產業鏈技術壁壘集中在中游設備廠商,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,因此在整個產業鏈中占據主導地位,這些設備生產廠
11、商大多亦提供打印服務業務,近年來,增材制造行業整合加劇,通過并購增材制造軟件公司、材料公司、服務提供商等,設備生產企業轉變為綜合方案提供商,加強了對產業鏈的整體掌控能力。我國的增材制造設備廠商主要有華曙高科、易加三維、漢邦科技、鑫精合等公司。上下游整合:上下游整合:設備廠商是全產業鏈主導者,上下游拓展整合是趨勢所向。設備廠商是全產業鏈主導者,上下游拓展整合是趨勢所向。借鑒海外龍頭發展歷程,以 3D Systems 和Stratasys 為代表的增材設備龍頭多向上游布局打印材料、光學零件、軟件等領域,以提高自身產業鏈地位。國內龍頭華曙高科等企業近年來亦逐漸布局上游,實現產業鏈關鍵節點的自主可控。
12、增材制造下游主要系工業級應用需求,已處產業化階段,航空航天、醫療、汽車應用最廣泛。擴展市場:擴展市場:(1)金屬增材設備下游最大應用場景系航空航天,當前軍用航空航天持續高景氣,深度綁定軍工產業的金屬增材設備下游最大應用場景系航空航天,當前軍用航空航天持續高景氣,深度綁定軍工產業的 SU9YlVkZiYfUDW9YlYaQdNbRpNnNmOsReRrRoRkPnPoOaQqRpPNZmOyQvPsPzQ 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。龍頭或受益。龍頭或受益。軍工產業系增材設備下游最大客戶,與軍工集團、院所、高校關系密切的增材設備企業或有較大競爭優勢
13、。本輪軍事現代化進程將利好戰機、航發、航天產業鏈,深度綁定軍工產業的增材龍頭或因此受益。(2)企業應當擴展海外業務,企業應當擴展海外業務,將國際化發展作為重要經營戰略,堅持國際化及全球業務布局。將國際化發展作為重要經營戰略,堅持國際化及全球業務布局。積極通過“走出去”與全球創新及產業資源進行有效融合,引進海外科研和產業界高端人才,與海外知名機構開展技術及產業化合作。與全球創新及產業資源進行有效融合,以全球視野、居國際前沿、立足“自主”加速推進自身創新與產業化能力躍升。華曙高科于 2017 年與 2018 年成立美國華曙和歐洲華曙全資子公司,且連續多年參加美國 AMUG、Rapid 和德國 Fo
14、rmnext 等國際 3D 打印行業展會,以提高公司在國際上知名度以擴展海外業務。緊跟行業趨勢:緊跟行業趨勢:(1)緊跟金屬增材制造技術在制造業的發展趨勢,瞄準國內外金屬增材制造技術應用需求緊跟金屬增材制造技術在制造業的發展趨勢,瞄準國內外金屬增材制造技術應用需求。針對不同應用領域落地的金屬增材制造解決方案,設計開發更大尺寸、更專用化的金屬增材制造設備,華曙高科能提供最大打印尺寸均達到“米”級,在國際上處于領先地位。推動增材制造效率的提升,多激光、高功率激光技術的推進,實現無模具近終成形,極大的節省材料,降低成本。華曙高科、易加三維與漢邦科技等均能實現多激光技術,提高增材制造效率。(2)關注布
15、局金屬增材制造設備核心零部件的國產化的公司關注布局金屬增材制造設備核心零部件的國產化的公司,通過對金屬增材制造設備應用驗證迭代及核心供應商的培育,核心元器件實現全部國產化,降低金屬增材制造設備的生產成本,助力金屬增材制造行業發展。我國中低功率光纖激光基本實現國產化,已經有個別廠商在使用國產激光器與振鏡。(3)此外,要緊盯行業領域先進技術,綜合應用探究整合,對于金屬增材制造技術邊界不斷探索,保持此外,要緊盯行業領域先進技術,綜合應用探究整合,對于金屬增材制造技術邊界不斷探索,保持研發能力,確保遠期設備發展的競爭力。研發能力,確保遠期設備發展的競爭力。例如增減材一體化的以及去支撐增材制造技術的研究
16、,以及其他高端增材制造技術,加大研究費用與研究人員的投入。漢邦科技從金屬增材制造技術到 LACM 激光增減材復合加工工藝,實現了增減材一體化。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。風險提示 軍工訂單不及預期。軍工訂單不及預期。國內金屬增材打印行業下游客戶集中于軍工行業,收入最終主要來源于國家的國防裝備支出。軍工行業屬于特殊的經濟領域,主要受國際環境、國家安全形勢、地緣政治、國防發展水平等多種因素影響。若未來國際形勢出現重大變化,導致國家削減國防開支若軍工訂單不及預期則可能影響到行業企業的營收。產業政策風險。產業政策風險。增材制造行業系國家重點扶持的戰略新興
17、產業,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,將會對行業生產經營造成不利影響。技術迭代風險。技術迭代風險。隨著增材制造技術的發展,應用領域的擴大,技術的升級迭代加快,不同技術之間的競爭加劇,技術創新和新產品開發仍是行業競爭的關鍵。若企業無法保持技術先進性則可能導致競爭力下降。供應鏈風險。供應鏈風險。國內增材制造領域振鏡、激光器等核心零部件進口依賴嚴重,若因地緣政治導致進口受限,且短期內無法國產化替代,則可能影響到企業產品的交付。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和
18、聲明。目錄 一、全球:歐美發達國家主導行業,工業級競爭格局良好.1 1.1 EOS全球最大的金屬增材制造設備提供商.3 1.2 SLM Solutions技術為王,世界一流金屬增材設備商.5 1.3 3D Systems世界上首家 3D打印公司,增材制造行業龍頭.8 1.4復盤國際增材巨頭成長之路:并購重組鞏固產業鏈地位.9 1.5歐美軍工集團與航天局:加速布局金屬增材,逐步提高增材制造滲透率.11 1.5.1洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin):增材制造首批主要倡導者.12 1.5.2波音公司(The Boeing Company):勇當軍工行業增材制造拓荒者.14 1.5.3
19、雷神科技公司(Raytheon Technologies Corporation):打造全球增材制造中心網絡.17 1.5.4通用電力(General Electric Company):制造巨頭收并購布局增材制造.19 1.5.4美國其他軍工集團增材制造使用情況.22 1.5.5美國國家航空航天局(NASA):推動增材制造技術開發大規模和多合金火箭發動機部件.22 1.5.6歐洲航天局(ESA,European Space Agency):引入新的增材制造 一站式服務.26 1.5.7商業航天增材制造使用情況.28 二、中國:依托航空航天快速成長,技術躋身世界前列.29 2.1有研粉材有色央
20、企龍頭,入局增材制造.33 2.2 中航邁特增材制造設備、材料及工藝一站式服務商.34 2.3 江蘇威拉里做金屬粉末行業的“隱形冠軍”.37 2.4大族激光工業激光裝備龍頭布局增材制造.38 2.5 華曙高科3D打印技術先驅許小曙博士創辦,技術實力國際領先.39 2.6 易加三維專注 PBF技術的新興獨角獸.45 2.7 鑫精合Pre-IPO 輪增材制造獨角獸.46 2.8 中科煜宸專注大型和中小型激光增材制造設備.49 2.9 漢邦科技LACM增減材復合加工技術,解決內表面過程精加工的世界級難題.50 2.10飛而康國際 3D 打印全套解決方案提供商.52 2.11 鋮聯科技:齒科 3D 打
21、印全流程數字化服務平臺.52 三、設備廠商主導產業鏈,建議關注上下游整合、不斷擴展市場、緊跟行業趨勢的企業.55 四、風險提示.56 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。圖目錄 圖 1:2017 年增材制造企業出貨量份額.1 圖 2:2021 年增材制造企業出貨量份額.1 圖 3:2012 年-2021 年全球工業級設備制造商數量.1 圖 4:2017 年全球金屬增材制造市場結構.2 圖 5:2020 年全球 3D 打印產業規模區域結構分布.3 圖 6:EOS 發展歷史梳理.4 圖 7:服務供應商選擇的盈利性最強的增材制造設備.5 圖 8:SLM Sol
22、utions 發展歷史梳理.6 圖 9:截至 2022年 9月已裝機型號分布.7 圖 10:SLM Solutions 下游客戶實力強勁.7 圖 11:NXG XII 600 大尺寸打印機.7 圖 12:NXG XII 600 實現打印速率和打印尺寸大幅提升.7 圖 13:SLM Solutions 營收、毛利情況.8 圖 14:SLM Solutions 各業務營收情況.8 圖 15:SLM Solutions 營收構成(分地區).8 圖 16:3D Systems 發展歷史梳理.9 圖 17:3D Systems 主營業務收入.9 圖 18:3D Systems 凈利潤.9 圖 19:增材
23、制造行業并購交易動機.10 圖 20:Stratasys 與 Desktop Metal 后的專利數.11 圖 21:Stratasys 與 Desktop Metal 四年累計研發支出.11 圖 22:GE 收購 DMLS 龍頭 Concept Laser.11 圖 23:GE收購 EBM龍頭 Arcam.11 圖 24:JUNO號.12 圖 25:第一個在軍用衛星上的 3D打印部件.12 圖 26:使用 Sciaky的 EBAM技術制鈦圓頂.13 圖 27:使用 Sciaky的 EBAM 技術打印關鍵部件.13 圖 28:由 PrintRite3D 平臺檢測的 3D打印金屬部件.14 圖
24、29:洛克希德馬丁公司的 A2100 衛星.14 圖 30:波音增材制造時間線.14 圖 31:F/A-18E Super Hornet aircraft.15 圖 32:Norsk Titanium為波音 3D打印的一個零件.15 圖 33:波音增材制造(BAM)制造中心.15 圖 34:BAM 中的金屬 3D 打印室.15 圖 35:飛行中的 Boeing 777X.16 圖 36:波音 777X飛機和 GE9x發動機.16 圖 37:數字化的小衛星工廠.16 圖 38:含有 3D打印零件的 SES-15 衛星.16 圖 39:位于東哈特福德的“增材制造卓越中心”.17 行業深度報告 金屬
25、增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。圖 40:AMCoE中的 3D 打印機.17 圖 41:柯林斯航空航天公司使用增材制造進行零件制造.18 圖 42:柯林斯航空航天公司中的 RenAM 500Q.18 圖 43:PurePower PW1500G 引擎.18 圖 44:柯林斯航空使用 3D打印的燃油噴嘴.18 圖 45:定制的 IPG Photonics 粉末床機器.19 圖 46:EOSINT M270.19 圖 47:GE增材制造的 LEAP 燃料噴嘴.21 圖 48:為 GE F110 3D 打印的油槽蓋.21 圖 49:GE9X發動機.21 圖 50:GE的 T
26、901 渦輪軸發動機.21 圖 51:增材制造中心(AMC)使用的設備.23 圖 52:NASA 對 3D 打印的銅質燃燒室襯墊與電子束自由成型制造的鎳合金護套進行了熱發射測試24 圖 53:建造完成的全尺寸的 RS-25 噴管襯墊.25 圖 54:(a)NASA JPL 采用金屬超聲增材技術打印的新型一體化換熱器;(b)局部嵌入銅的換熱器.25 圖 55:嵌入光纖應變傳感器的試驗件.26 圖 56:NCAM 車間中的 EOS M400-4.26 圖 57:NCAM 車間中的 FANUC ARC Welding Cell.26 圖 58:先進噴嘴項目的 3D打印噴射器系統.27 圖 59:在英
27、國航空工程有限公司測試 SABRE 高級噴嘴.27 圖 60:阿麗亞娜集團成功測試完全由 3D打印生產的燃燒室.27 圖 61:2021年中國金屬增材制造主要企業營收規模.31 圖 62:國內龍頭來自航空航天的營收占比.32 圖 63:國內企業毛利率存在優勢.33 圖 64:有研增材技術有限公司股權結構.33 圖 65:霧化制粉工藝流程圖.33 圖 66:有研粉材所生產的 3D 打印粉體材料.34 圖 67:有研粉材增材粉末業務營收.34 圖 68:有研粉材 3D打印粉體材料銷售單價及毛利率.34 圖 69:中航邁特發展歷程.35 圖 70:中航邁特增材制造金屬粉末牌號.35 圖 71:MT-
28、280打印的燃油噴嘴.36 圖 72:MT-330打印的火箭發動機電動泵組件.36 圖 73:江蘇威拉里合作伙伴.37 圖 74:18Ni300 模具鋼粉末.38 圖 75:TC4鈦合金.38 圖 76:可變光斑光纖激光器 ABS 系列.39 圖 77:光柵振鏡方頭.39 圖 78:美國焊接委員會為許小曙博士成果所出的專輯.39 圖 79:許小曙博士榮獲“世界 100 位應用科學領域突出貢獻獎”.39 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。圖 80:華曙高科發展歷程.40 圖 81:華曙高科股權結構(截至招股說明書簽署日):.40 圖 82:華曙高科營業收
29、入情況.42 圖 83:華曙高科金屬設備單價及毛利率.42 圖 84:華曙高科歸母凈利潤.42 圖 85:華曙高科扣非歸母凈利潤.42 圖 86:華曙高科期間費用率(19A-22A).43 圖 87:3D 打印設備及輔機配件收入按應用領域分布情況.43 圖 88:華曙高科激光器、振鏡進口依賴率(19A-22H1).44 圖 89:長征五號級間解鎖裝置保護板由華曙高科制造.44 圖 90:易加三維 EP-M250打印的金屬模具.46 圖 91:易加三維 EP-M650打印的航空航天零件.46 圖 92:鑫精合為新一代載人飛船試驗船返回艙打印的大底框架.49 圖 93:漢邦科技發展歷程.50 圖
30、94:天龍二號火箭.52 圖 95:飛而康車間中的 FS421.52 圖 96:鋮聯科技發展歷程.53 圖 97:鋮聯科技 3D打印產品.54 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。表目錄 表 1:EOS 主要金屬增材制造設備.4 表 2:SLM Solutions 主要金屬增材制造設備.6 表 3:部分海外金屬增材龍頭收購案例.10 表 4:Arcam EBM 3D打印系統產品一覽.20 表 5:Concept Laser DMLM 3D 打印系統產品一覽.20 表 6:其他軍工集團金屬增材制造的使用案例及現狀.22 表 7:用于增材制造的火箭燃燒室案例
31、研究.23 表 8:商業航天金屬增材制造的使用案例及現狀.28 表 9:2021 年國內外增材制造金屬粉體主要廠商的產品類別、技術及產能.29 表 10:有研粉材與德國 TLSTechNIk 公司 15m-53m規格 AlSi10Mg粉體材料性能對比.30 表 11:國內外鈦合金性能比較.30 表 12:國內外大中型定位金屬增材制造設備對比.31 表 13:中航邁特激光選區熔化(SLM)設備部分產品一覽.36 表 14:大族激光鋪粉式金屬激光 3D打印系統產品一覽.38 表 15:華曙高科金屬增材制造設備橫向對比,技術水平國際領先.40 表 16:華曙高科金屬增材制造設備應用案例.41 表 1
32、7:易加三維金屬增材制造設備部分產品一覽.45 表 18:鑫精合主要打印設備產品梳理.46 表 19:中科煜宸金屬增材制造設備部分產品一覽.49 表 20:漢邦科技金屬增材制造設備部分產品一覽.51 表 21:鋮聯科技金屬增材制造設備部分產品一覽.53 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。1 一、一、全球:歐美發達國家主導行業,工業級競爭格局良好全球:歐美發達國家主導行業,工業級競爭格局良好 增材制造行業龍頭市場份額較大,新興企業發展迅速。增材制造行業龍頭市場份額較大,新興企業發展迅速。行業發展早期,以 EOS、SLM Solution、3D Syste
33、ms、Stratasys 為代表的龍頭企業擁有技術和專利優勢,搶占了大量市場份額,客戶群穩定。2009 年以來隨著以 SLM 為代表的一批技術專利陸續到期,一批新興企業快速涌現,擠占龍頭份額。根據 Wohlers Associates,以價格計算,龍頭 Stratasys 和 3D Systems 18A/19A/20A 的合計市場份額分別為 13.8%/10.7%/8.5%;以 工 業 級 增 材 制 造 出 貨 量 計 算,CR3/CR5/CR10 從17A 的45.0%/51.6%/64.6%下 降 至21A 的30.3%/41.5%/53.8%,龍頭市場份額明顯受到新興企業擠壓。圖圖
34、1:2017 年增材制造企業出貨量份額年增材制造企業出貨量份額 圖圖 2:2021 年增材制造企業出貨量份額年增材制造企業出貨量份額 資料來源:Wohlers Associates,中信建投 資料來源:Wohlers Associates,中信建投 近年來,近年來,3D 打印設備制造商的數量增長迅速。打印設備制造商的數量增長迅速。根據Wohlers Report 2022披露的數據,2021 年,全球有 266 家制造商生產和銷售工業 3D 打印系統(價格高于 5000 美元),與 2020 年相比,增加了 38家,自 2012年以來,工業系統制造商的數量增長了近 8 倍;且 2021 年有
35、39 家公司的工業 3D 打印系統銷量超過了 100 套。這 266 家系統制造商來自于世界各地,其中中國制造商數量從 20 年 26 家增長到了 21 年的 37 家。美國系統制造商同期從 47 家增長到 59 家。圖圖 3:2012 年年-2021 年全球工業級設備制造商數量年全球工業級設備制造商數量 資料來源:Wohlers Associates,中信建投 Stratasys,27.2%3D Systems,9.8%Envisiontec,8.0%聯泰科技,3.3%DWS,3.3%EOS,3.1%其他,45.3%Stratasys,12.0%Formlabs,10.3%3D system
36、s,8.0%Markforged,6.3%ETEC,4.9%others,58.50%05010015020025030012A13A14A15A16A17A18A19A20A21A全球工業級設備制造商全球每年至少賣100臺系統的工業級設備制造商 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。2 金屬增材制造市場頭部效應明顯。金屬增材制造市場頭部效應明顯。根據 SmarTech Publishing,2017 年 EOS、Concept Laser、SLM Solutions分別占據全球金屬增材制造市場份額的 28.0%、18.1%、12.6%,CR3 達 58.
37、7%,市場集中度較高。2016 年 GE收購 Concept Laser 和 Arcam,成為金屬增材制造行業頭號玩家之一;2022 年 Nikon 收購 SLM Solutions 入局金屬增材制造。圖圖 4:2017 年全球金屬增材制造市場結構年全球金屬增材制造市場結構 資料來源:SmarTech Publishing,中信建投 國內企業國內企業與國外主要競爭對手與國外主要競爭對手 EOS、惠普(、惠普(HP)、)、SLM solutions 等跨國公司相比,業務體量、行業運等跨國公司相比,業務體量、行業運營經驗、品牌影響力、資源網絡、業務覆蓋面等方面尚存在一定差距。營經驗、品牌影響力、資
38、源網絡、業務覆蓋面等方面尚存在一定差距。根據 Wohlers Associates 統計數據顯示,2021 年全球增材制造產值(包括產品和服務)152.44 億美元,其中設備銷售收入 31.74 億美元,SLM Solutions 設備銷售市場占有率為 2.15%,3D Systems 設備銷售市場占有率為 6.89%,華曙高科設備銷售市場占有率為 1.42%,鉑力特設備銷售市場占有率為 1.06%。全球全球 3D 打印市場美國占據打印市場美國占據約約 1/3,中國,中國 3D 打印市場規模仍然離美國有很大差距。打印市場規模仍然離美國有很大差距。2020 年美國 3D 打印產業規模占全球比重
39、34.4%,中國為 10.8%。作為 3D 打印起步較晚的中國,近幾年,抓緊自主創新和研發,雖然和國外的技術還有一定差距,但也一步步朝著精細化和專業發展。當然,國內巨大的市場潛能,也吸引了不少國外 3D 打印行業巨頭的目光和投資,進一步推動了中國 3D 打印產業的發展。EOS(未上市)28.0%Concept Laser(GE旗下)18.1%SLM Solutions12.6%3D Systems9.0%Renishaw6.0%Arcam(GE旗下)4.6%Trumpf/sisma3.5%其他18.2%行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。3 圖圖 5:2
40、020 年全球年全球 3D打印產業規模區域結構分布打印產業規模區域結構分布 資料來源:前瞻產業研究院,Wohlers Associates,中信建投 1.1.1 1 EOS全球最大的金屬增材制造設備提供商全球最大的金屬增材制造設備提供商 德國 EOS 成立于 1989 年,是金屬和高分子材料工業 3D 打印的領導者。EOS 公司現在已經成為全球最大的金屬增材制造設備提供商,產品類型覆蓋增材制造設備、打印服務、材料、工藝和咨詢服務等。公司實力強勁,2017 年全球市占率達 28%,EOS 公司目前已經成為全球最大的金屬增材制造設備提供商。EOS 所設計的所設計的 3D 打印機最初運用于汽車領域,
41、德國慕尼黑的寶馬汽車公司是第一個用戶。打印機最初運用于汽車領域,德國慕尼黑的寶馬汽車公司是第一個用戶。物理學博士Hans J.Langer 于 1989 年成立了 EOS GmbH Electro Optical Systems 公司。在 1990年,公司開始研發第一款產品,寶馬汽車制造商無法在美國市場上找到一種滿足其規格的基于樹脂的 3D 打印機,因此在 EOS 還只是設計階段的時候,就為專門滿足寶馬要求的激光 3D 打印機項目提供了風險投資。1991 年,EOS 交付了 STEREOS 400,其能滿足慕尼黑汽車制造商的要求與期望。因此,一時之間,EOS 成為首家也是唯一一家歐洲高端快速原
42、型系統供應商。1992 年,年,3D 打印在汽車領域的成功打印在汽車領域的成功吸引了其他汽車制造商的關注,吸引了其他汽車制造商的關注,EOS 繼續奉行其發展戰略繼續奉行其發展戰略,推出了市場上的第二臺 3D 打印機 STEREOS600,并提供給奔馳公司使用。1993 年,第一次商業銷售 2 臺 STEREOS 600 給日本日立公司,前兩臺 EOSCAN 100 分別安裝在 BMW 和 IPT Aachen。1995 年,EOSINT S 350 是第一款采用激光燒結技術制作金屬砂模的系統,為寶馬公司制作金屬鑄造件。1996 年,EOSINT S 700 砂質激光燒結系統在寶馬公司安裝。EO
43、S 持續開拓海外業務,實現業務的持續擴產與上下游整合。持續開拓海外業務,實現業務的持續擴產與上下游整合。1991 年,EOS 在法國開設了第一家分支機構 EOS Electro Optical Systems S.A.。1997 年,意大利公司 EOS s.r.l.Electro Optical Systems 在米蘭成立。2000年,在芬蘭成立 EOS Oy,用于研究金屬材料。2001 年,在英國成立 EOS Electro Optical System Ltd.,在美國成立 EOS of North America,Inc.。在 2005 年,在印度成立 EOS India Branch
44、Office。在 2006 年,在新加坡成立EOS Singapore Pte.Ltd。在 2007 年,在韓國成立 EOS GmbH Korea Branch Office。在 2008 年,EOS 成立開姆尼茨的子公司,專門從事微型激光燒結。在 2010 年,在瑞典成立 Electro optical Systems Nordic AB,面向北歐與波羅的海國家。在 2012年,在中國香港成立 EOS GmbH Electro Optical Systems Ltd.。在 2013 年,在上海成34.40%10.80%9.30%8.20%4.00%33.30%美國中國日本德國韓國其他 行業深
45、度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。4 立 office and technology center。在 2016 年,隨著在德克薩斯州開設新辦事處,公司在美國的業務得到了擴展。在 2018 年,公司在日本成立 EOS Electro Optical Systems Japan K.K.。圖圖 6:EOS 發展歷史梳理發展歷史梳理 資料來源:EOS官網,中信建投 公司主要產品包括 EOS M 290、EOS M 300 系列、EOS M 400、EOS M 400-4 等多種型號,尺寸覆蓋250*250*325mm3到 400*400*400mm3,全球裝機
46、4180 多個,面向全球進行服務,且在 15 個國家設有銷售和服務辦事處。表表 1:EOS 主要金屬增材制造設備主要金屬增材制造設備 設備名稱 EOS M 290 系列 EOS M 300 系列 EOS M 400 系列 EOS M 400-4 系列 設備圖片 成型空間 250*250*325mm 300*300*400 mm 400*400*400 mm 400*400*400mm 激光器類型 Yb 光纖激光器;400W Yb 光纖激光器,4*400W Yb 光纖激光器,1000W Yb 光纖激光器,4*400W 精密光學部件 F-鏡頭;高速掃描儀 4 個 F-鏡頭;4 個高速掃描儀 F-鏡
47、頭 4 個 F-鏡頭;4 個高速掃描儀 掃描速度 掃描速度高達 7.0 m/s 7.0m/s 7.0m/s 7.0m/s 基價 48 萬 100 萬 125 萬 142 萬 資料來源:EOS官網,Wohlers Report 2022,中信建投 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。5 根據 Wohlers Report 2022,當增材制造服務供應商被問到 2021 年盈利性最強的增材制造設備時,16.8%的供應商首選了來自 EOS 的聚合物粉末床熔融,而同時 EOS 的金屬增材制造設備也成為了 9.5%的服務供應商的首選,表明 EOS 在整個增材制造行
48、業中的龍頭地位。圖圖 7:服務供應商選擇的盈利性最強的增材制造設備:服務供應商選擇的盈利性最強的增材制造設備 資料來源:Wohlers Report 2022,中信建投 1.1.2 2 SLM Solutions技術為王,世界一流金屬增材設備商技術為王,世界一流金屬增材設備商 SLM Solutions(AM3D.DF)是世界領先的金屬激光增材制造設備生產商。)是世界領先的金屬激光增材制造設備生產商。公司成立于 1996 年,2003 年公司發布首款商用 SLM 打印機 SLM 250,2014 年公司在德意志交易所上市;2016 年曾與 GE Additive 洽談收購事宜,但最終收購失??;
49、2022 年 11 月尼康(Nikon)宣布完成 SLM Solutions 92.38%的股份的收購。公司實力強勁,2017 年全球市占率達 12.6%。SLM Solutions Group AG 是一家上市公司,總部位于德國呂貝克是一家上市公司,總部位于德國呂貝克,該公司是,該公司是選擇性激光熔化選擇性激光熔化工藝的發明工藝的發明者者,于,于 1996 年年獲得獲得 SLM 技術專利技術專利,專利布局較早奠定發展基礎,先發優勢搶占專利布局較早奠定發展基礎,先發優勢搶占增材制造增材制造市場。市場。公司專注于開發和分銷最具創新性、以生產為導向的金屬增材制造系統。SLM Solutions 是
50、第一家將多激光引入 SLM 系統中并將其產業化的公司,是多激光器技術領域先驅,且 100%投入到金屬增材制造設備以及材料的研究。SLM解決方案所采用的選擇性激光熔化技術,特別是激光束-粉床融合技術(LB-PBF)仍然是增材制造領域的主導技術,其中金屬 PBF 是最大的單一創收技術,占系統供應商創收的 40%左右。咨詢公司 AMPOWER 將選擇性激光熔化(SLM)技術評為金屬基增材制造領域最知名的領先技術。在總共 18 種技術中,選擇性激光熔化被評估為具有最高的技術成熟度,因此是唯一可以廣泛用于工業的技術。此外,根據安裝基地的規模,粉末床熔化技術(PBF)的總市場份額為 84%。且 SLM S
51、olutions 的動態產品組合與多激光器系統為客戶提供了廣泛的利益,以滿足他們的需求,從而很好地從這種增長中受益。25.30%16.80%14.70%12.60%9.50%9.50%5.20%3.20%3.20%0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%OtherEOS P HP MJF3DSSLAEOS M StratasysFDM3DS SLS 3DS M-PBFSLMSolutions 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。6 圖圖 8:SLM Solutions 發展歷史梳理發展歷史梳理 資料來源:SLM S
52、olutions官網,中信建投 公司主要產品包括 SLM125、SLM280、SLM500、SLM800、NXG XII 600 多種型號,尺寸覆蓋125*125*125mm3到 600*600*600mm3,截止 2022 年 9 月,全球裝機數量超過 800 臺,其中 SLM125、SLM280、SLM500&SLM800、NXG XII 600 裝機數量占比為 17%、63%、19%、1%。公司下游客戶包括羅爾斯 羅伊斯、BMW、保時捷、波音、空客、博世、NASA等,客戶質量較高。表表 2:SLM Solutions 主要金屬增材制造設備主要金屬增材制造設備 設備名稱 SLM125 SL
53、M280 2.0 SLM500 SLM800 NXG XII 600 設備圖片 成型空間 125*125*125mm 280*280*365 mm 500*280*365mm 500*280*850mm 600*600*600mm 激光器類型 400W IPG光纖激光器 1/2*400W/700W IPG光纖激光器 2/4*400W/700W IPG光纖激光器 4*700W IPG光纖激光器 12*1000W IPG光纖激光器 掃描速度 10m/s 10m/s 10m/s 10m/s 10m/s 鋪粉層厚 20 m-75 m 20 m-75 m 20 m-90 m 20 m-90 m 120
54、m 打印速率 最高 25 cm/h 88 cm/h(2*400W)最高 171 cm/h 最高 171 cm/h 最高 1000 cm/h 基價 19.5 萬 45 萬 70 萬 200300 萬/資料來源:SLM Solutions官網,Wohlers Report 2022,中信建投 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。7 圖圖 9:截至截至 2022 年年 9 月已裝機型號分布月已裝機型號分布 圖圖 10:SLM Solutions 下游客戶實力強勁下游客戶實力強勁 資料來源:SLM Solutions官網,中信建投 資料來源:SLM Soluti
55、ons官網,中信建投 公司于公司于 2020 年發布的年發布的 NXG XII 600 打印機系全球最先進的大尺寸打印機系全球最先進的大尺寸 SLM 打印機之一,打印效率較上一代打印機之一,打印效率較上一代提升約提升約 500%。該系列打印機配有 12 個激光器,打印速率可達打印速率可達 1000cm3/h,打印尺寸達 600*600*600 mm3,系最先進大尺寸 SLM 打印設備之一。圖圖 11:NXG XII 600 大尺寸打印機大尺寸打印機 圖圖 12:NXG XII 600 實現打印速率和打印尺寸大幅提升實現打印速率和打印尺寸大幅提升 資料來源:SLM Solutions官網,Nik
56、on官網,中信建投 資料來源:SLM Solutions官網,Nikon官網,中信建投 公司營收自公司營收自 2012 年以來快速增長,年以來快速增長,2017 年后陷入調整,年后陷入調整,2020 年后逐步企穩回升。年后逐步企穩回升。公司營收自 2012 年的1780 萬歐元增長至 2017 年的 8250 萬歐元,5 年 CAGR 達 35.85%,但此后營收急速下跌至 2019 年的 4900 萬歐元。公司營收下跌或與 SLM 技術專利于 2016 年到期行業競爭加劇,和 3D 打印需求增長不及預期有關。新冠疫情爆發嚴重沖擊全球供應鏈,供應鏈依賴度更低的 3D 打印技術受到市場青睞,公司
57、也在 2020/2021/2022年實現營收 6180/7510/10571 萬歐元,同比增長 26.1%/21.6%/40.7%。公司毛利率總體保持在 50%以上水平,盈利能力優秀。業務結構方面,設備及輔件銷售和粉末等商品銷售兩個板塊占比約為 1:4,結構總體穩定。SLM 12517%SLM28063%SLM500&SLM80019%NXG XII 6001%行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。8 圖圖 13:SLM Solutions 營收營收、毛利、毛利情況情況 圖圖 14:SLM Solutions 各業務營收情況各業務營收情況 資料來源:Win
58、d,公司年報,中信建投 資料來源:Wind,公司年報,中信建投 公司營收主要來自歐洲和北美,亞太營收占比持續走低。公司營收主要來自歐洲和北美,亞太營收占比持續走低。從營收地區來源看,22A 來自德國/亞太/歐洲(非德國)/北美的營收占比分別為 13.12%/17.10%/21.24%/47.81%,17A-22A 來自亞太的營收占比分別為28.21%/32.08%/28.82%/23.50%/9.18%/17.10%。亞太地區營收下滑嚴重,或與亞太地區新興 3D 金屬打印設備制造商崛起有關。圖圖 15:SLM Solutions 營收構成(分地區)營收構成(分地區)資料來源:Wind,公司年報
59、,中信建投 1.3 1.3 3D Systems世界上首家世界上首家 3 3D D 打印公司,增材制造行業龍頭打印公司,增材制造行業龍頭 1983 年創立 3D Systems,至今已 30 余年。3D Systems 公司由 3D 打印技術之父 Charles(“Chuck”)Hull 參與創建,至今已發展成為一家全球化的 3D 解決方案提供商,憑借世界一流專業知識與先進的數字化制造流程,為客戶解決業務、設計和工程等各方面的需求。從數字化、設計與仿真,到制造、檢驗和管理,全方位的技術產品組合提供可定制的一體化工作流程,實現產品與工藝優化,同時加速制造成果產出。憑借先進的軟硬件和材料資源,以及
60、按需制造服務和全球專家團隊,3D Systems 將通過制造創新,擔當企業變革的領路人。-40%-20%0%20%40%60%80%020,00040,00060,00080,000100,000120,00017A18A19A20A21A22A營收-千歐元毛利潤-千歐元毛利率營收-yoy-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%020,00040,00060,00080,000100,000120,00017A18A19A20A21A22A設備及輔件銷售-千歐元粉末等商品銷售-千歐元設備及輔件銷售-yoy粉末等商品銷售-yoy020,00040,0006
61、0,00080,000100,000120,00017A18A19A20A21A22A德國-千歐元亞太-千歐元歐洲(非德國)-千歐元北美-千歐元其他-千歐元 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。9 圖圖 16:3D Systems發展歷史梳理發展歷史梳理 資料來源:3D Systems官網,中信建投 公司金屬 3D 打印機主要產品包括 DMP Flex 100、DMP Flex 200、DMP Factory 350 系列、DMP Flex 350系列、DMP Factory 500 Solution 等多種型號,尺寸覆蓋 100*100*90mm3到
62、500*500*500mm3。公司營收自公司營收自 2009 年以來快速增長,年以來快速增長,2014 年后陷入調整年后陷入調整,規模并購或對短期業績造成壓力,但長期來看有,規模并購或對短期業績造成壓力,但長期來看有助于龍頭地位鞏固助于龍頭地位鞏固。公司營收自 2009 年的 11283.5 萬美元增長至 2014 年的 65365.2 萬美元,5 年 CAGR 達42.10%,但此后營收基本在 6 億美元左右波動。3D Systems 自 2015 年以來營收和利潤增長陷入停滯,或與公司大規模并購行為密切相關。雖然大規模并購行為對公司短期業績造成了壓力,但長期而言具有以下優勢:1)布局多技術
63、路線有助于保持企業技術先進性;2)整合上下游產業鏈有助于提升公司行業話語權,例如通過優勢地位強制捆綁銷售打印材料;3)兼并競爭對手有助于公司實現擴張。因此盡管近年來業績承壓,行業龍頭仍在進行大規模并購活動,龍頭效應不斷提升。圖圖 17:3D Systems 主營業務收入主營業務收入 圖圖 18:3D Systems 凈利潤凈利潤 資料來源:Wind,公司公告,中信建投 資料來源:Wind,公司公告,中信建投 1.41.4 復盤國際增材巨頭成長之路:并購重組鞏固產業鏈地位復盤國際增材巨頭成長之路:并購重組鞏固產業鏈地位 并購重組是增材制造龍頭擴張及新玩家入局的重要途經。并購重組是增材制造龍頭擴張
64、及新玩家入局的重要途經。安永認為增材制造行業并購行為主要有三大驅動因素:1)行業外制造企業通過收購 3D 打印公司獲取新技術和知識;2)增材制造企業通過收購和合作擴大產品范圍,從而提升其在價值鏈中的地位;3)增材制造設備制造商通過收購規模較小的企業吸收新技術。反映在調查數據上,增材制造行業并購交易的動機主要包括市場份額(Market share,并購競爭對手,42%)、進入市場(Market Entry,28%)、產品擴張(Product Expansion,20%)、地理擴張(Geogr.Expansion,7%)。-30.00%-20.00%-10.00%0.00%10.00%20.00%
65、30.00%40.00%50.00%60.00%0.010,000.020,000.030,000.040,000.050,000.060,000.070,000.080,000.006A07A08A09A10A11A12A13A14A15A16A17A18A19A20A21A22A主營業務收入-萬美元主營業務收入-yoy-800-600-400-200020040010A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17A 18A 19A 20A 21A 22A3D Systems凈利潤(百萬美元)行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。10 圖圖 1
66、9:增材制造行業并購交易動機:增材制造行業并購交易動機 資料來源:3D printing:hype or game changer?(A Global EY Report 2019),中信建投 表表 3:部分海外金屬增材龍頭收購案例:部分海外金屬增材龍頭收購案例 類型 企業 收購案例 原業內龍頭 3D Systems dp polar、Oqton、Z Corporation、Geomagic、botObjects、Volumetric、Rapidform、Quickparts、Kumovis、Titan Robotics、Volumetric Biotechnologies 等 Stratas
67、ys GrabCAD、Solid Concepts、Origin、Covestro、Xaar 3D、Riven、Desktop Metal、Econolyst 等 行業外制造巨頭 GE Additive Arcam、Concept Laser Nikon SLM Solutions、Morf3D 資料來源:Nikon官網、3D printing industry、Tracxn等,中信建投 Stratasys 并購并購 Desktop Metal 形成第一家覆蓋從設計到大規模生產整個制造周期,金屬與非金屬的工業化形成第一家覆蓋從設計到大規模生產整個制造周期,金屬與非金屬的工業化增材制造公司。增材
68、制造公司。2023 年 5月 25 日,Stratasys Ltd.(納斯達克代碼:SSYS)和 Desktop Metal,Inc.(紐約證券交易所代碼:DM)宣布達成最終協議,雙方將通過一項價值約 18 億美元的全股票交易進行合并,預計該交易將在年底前完成。根據其 Investor Presentation,合并后的公司將包括聚合物和金屬在內的多種獨特的 3D 打印工藝,這些工藝能夠相互補充,為用戶提供最全面的增材制造解決方案。此外,Stratasys 表示,合并后的實體將擁有約 3400 項專利和 800 多名科學家和工程師。雙方四年累計研發支出已超過 5 億美元,這也是一項重要資產。預
69、計合并后的公司將覆蓋廣泛的垂直行業和應用市場。市場份額42%進入市場28%產品擴張20%地理擴張7%PE收購4%行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。11 圖圖 20:Stratasys與與 Desktop Metal 后的專利數后的專利數 圖圖 21:Stratasys 與與 Desktop Metal 四年累計研發支出四年累計研發支出 資料來源:Stratasys官網,中信建投 資料來源:Stratasys官網,中信建投 GE 收購收購 Arcam 和和 Concept Laser 布局金屬增材制造。布局金屬增材制造。GE(通用動力,NYSE:GE)是
70、全球主要航空航天、汽車、醫療設備生產商,也是全球增材制造行業的重要下游客戶。GE 非常重視 3D 打印技術在航空航天零部件制造中的潛力,2016 年 GE 通過收購 Concept Laser 和 Arcam 同時掌握了 SLM 和 EBM 技術,大大促進了金屬增材制造技術在其航空航天產品中的應用。圖圖 22:GE收購收購 DMLS 龍頭龍頭 Concept Laser 圖圖 23:GE收購收購 EBM 龍頭龍頭 Arcam 資料來源:3D Printing Industry,中信建投 資料來源:3D Printing Industry,中信建投 3D Systems 通過大量收購布局全產業鏈
71、和多技術路線。通過大量收購布局全產業鏈和多技術路線。公司收購 dp polar、Oqton、Z Corporation、Geomagic、botObjects、Volumetric、Rapidform、Quickparts、Kumovis、TitanRobotics、Volumetric Biotechnologies 等公司布局打印材料、打印軟件、打印服務等且上下游產業鏈覆蓋金屬、塑料、陶瓷多種材料打印技術。大批收購擴張了 3D Systems 的增材制造技術路線和業務版圖,有利鞏固了 3D Systems 的龍頭地位。1.51.5 歐美歐美軍工集團與航軍工集團與航天天局:加速布局金屬增材,
72、逐步提高增材制造滲透率局:加速布局金屬增材,逐步提高增材制造滲透率 美國各大軍工美國各大軍工集團不斷集團不斷加大對于增材制造的運用,并在政策的驅動下加大對于增材制造工藝的使用以及投加大對于增材制造的運用,并在政策的驅動下加大對于增材制造工藝的使用以及投入入,且且航天航空是金屬增材制造應用的重要領域,當前應用程度與未來潛在空間都較大。航天航空是金屬增材制造應用的重要領域,當前應用程度與未來潛在空間都較大。各大軍工集團與航天局很早便開始布局金屬增材制造,主要采取合作與建立廠房的方式將增材制造技術融入到日常設計與生產當中,其中絕大多數都已經設立專門的增材制造中心來加強對增材制造技術的使用并評估其在各
73、自領域中的運用前景。2022 年,美國國防部年,美國國防部通過一項名為通過一項名為“提高吸氣式高超聲速增材制造成熟度提高吸氣式高超聲速增材制造成熟度”(Growing Additive Manufacturing Maturity for Airbreathing Hypersonics,GAMMA-H)的計劃,將相關材料和工藝用于制造超)的計劃,將相關材料和工藝用于制造超過過 5 馬赫的飛行和機動系統部件。馬赫的飛行和機動系統部件。目前,傳統的制造工藝無法滿足先進高超聲速武器所需的復雜結構零件的制造要求,GAMMA-H 計劃將有助于推動增材制造工藝的應用與發展,以滿足現代高超聲速空氣助燃系統
74、所需的推進和溫度要求。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。12 拜登政府拜登政府為了解決美國高企的通貨膨脹為了解決美國高企的通貨膨脹推出了推出了 AM Forward,將通過提高美國中小型制造商的競爭力,創將通過提高美國中小型制造商的競爭力,創造和維持高薪的制造業工作,造和維持高薪的制造業工作,形成更安全、更有韌性的供應鏈形成更安全、更有韌性的供應鏈,從而幫助降低美國家庭的成本。,從而幫助降低美國家庭的成本。在該計劃當中,大型標志性制造商與他們美國本土的小型供應商之間簽訂自愿契約。通用航空、霍尼韋爾、洛克希德-馬丁公司、雷神公司和西門子能源公司是 AM
75、Forward 的最初參與者,這些公司均做出了明確的公開承諾:1)洛克希德-馬丁公司將與其中小企業供應商合作開展研究,以提高增材制造技術的性能,特別是側重于將 3D 打印作為鑄件和鍛件的替代品;它將進一步參與大學和技術學院的增材制造勞動力發展計劃。2)波音公司將提高中小企業供應商對涉及增材制造的產品報價訂單的競爭能力。波音公司還將為合格的中小企業供應商增加 30%的需求量,同時為資格要求提供技術援助。3)雷神公司將尋求中小企業制造商參與其使用增材制造技術制造的產品的 50%以上的詢價;該公司還將尋求簡化和加速增材制造零件的采購過程。4)諾斯羅普-格魯曼公司正尋求從小型美國公司采購其 50%的增
76、材制造產品、機械、工具和工藝研發包。1.5.1 洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin):增材制造首批主要倡導者 航空航天業是航空航天業是 3D 打印的首批主要倡導者之一,因為該行業一直是這項技術發展的推動力。打印的首批主要倡導者之一,因為該行業一直是這項技術發展的推動力。早在 2011 年由 NASA 發射升空的 JUNO,是由洛克希德馬丁公司研發的第一艘飛行 3D 打印部件的行星航天器,其中有十幾個由鈦合金制成的 3D 打印波導支架。2016 年 7 月 4 日晚,朱諾號以每小時 130,000 英里的速度接近木星的北極上空,此時它成為進入環繞行星軌道的最快航天器。2017 年,
77、當美國空軍的第六顆 AEHF-3 衛星發射到太空時,其中有一個 3D 打印部件也將隨之而去。該遠程接口單元是一個鋁制電子外殼,旨在容納航空電子電路,并且是在常規加工下需要多個組件和工藝才能制造的部件。但是通過 3D 打印,零件總數減少到只有一個,這反過來又將制造時間從六個月減少到 1.5 個月,并將裝配時間從 12 小時減少到僅 3 小時。該零件也成為第一個經認證可用于洛克希德馬丁公司軍用衛星上的 3D 打印部件。圖圖 24:JUNO號號 圖圖 25:第一個在軍用衛星上的第一個在軍用衛星上的 3D 打印部件打印部件 資料來源:Lockheed Martin官網,中信建投 資料來源:Lockhe
78、ed Martin官網,中信建投 2018 年,全球安全科學公司年,全球安全科學公司 UL 宣布,洛克希德馬丁公司在加利福尼亞州的專用增材設計和制造中心宣布,洛克希德馬丁公司在加利福尼亞州的專用增材設計和制造中心(ADMC)已成為第一個獲得)已成為第一個獲得 UL 3400 認證的組織。認證的組織。該認證表明洛克希德馬丁公司擁有一套基于證據的安全指南,可解決與增材制造(AM)設施相關的各種危害。在 2022 年,洛克希德馬丁公司在其增材設計和制造中心(ADMC)使用 Velo3D 的端到端增材制造解決方案。之所以選擇 Velo3D 是因為其 Assure 軟件實現了先進 行業深度報告 金屬增材
79、制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。13 的質量保證功能,該軟件提供了機器運行狀況、零件完整性和構建報告的逐層可追溯性。Velo3D 交付給洛克希德馬丁公司的解決方案包括 Sapphire 打印機,Velo3D 的 Flow打印準備軟件,其 Assure 質量保證和控制軟件,以及其底層的 Intelligent Fusion 制造工藝,該工藝通過結合工藝模擬,基于幾何的檢測和打印執行期間的構建工藝監控來優化增材制造工藝。洛克希德馬丁公司與電子束增材制造先驅洛克希德馬丁公司與電子束增材制造先驅 Sciaky 展開合作展開合作。2011 年,Sciaky 被洛克希德馬丁航空公司選
80、為國防部 Mentor-Protege 協議,協議表明洛克希德馬丁航空公司將幫助 Sciaky 擴大制造能力和管理基礎設施,以提供價格合理,高質量,創新的鈦原材料預制件,以支持未來的國防部和主承包商需求。該協議的最初重點將是為洛克希德馬丁公司的 F-35 飛機項目制造鈦結構部件。根據 3D Printing Industry,在 2014 年,Sciaky 開始向商業市場提供交鑰匙電子束增材制造(EBAM)系統,洛克希德馬丁作為其第二個客戶從 Sciaky 購買了工業級 EBAM 3D 打印機。并且洛克希德馬丁公司已經為一個高壓罐生產了兩個大型鈦 3D 打印圓頂,該高壓罐負責在軌道衛星上容納燃
81、料。使用 Sciaky 的電子束增材制造(EBAM)技術制造的鈦圓頂直徑為 46 英寸,是洛克希德馬丁公司最大的 3D 打印部件。且縮短了 87%的穹頂建造時間,將總交付時間從兩年縮短到三個月。圖圖 26:使用使用 Sciaky 的的 EBAM 技術技術制制鈦圓頂鈦圓頂 圖圖 27:使用使用 Sciaky 的的 EBAM 技術技術打印關鍵部件打印關鍵部件 資料來源:Lockheed Martin官網,中信建投 資料來源:Sciaky官網,中信建投 洛克希德馬丁公司與洛克希德馬丁公司與多家多家 3D 打印廠商打印廠商展開合作展開合作。2019 年,空中客車公司的德國子公司 Premium AER
82、OTEC 已經與洛克希德馬丁公司簽署了一項增材制造協議。為了優化生產和降低成本,合作伙伴將努力確定 F-35 閃電 II 飛機中可以使用 3D 打印技術生產的部件。2020 年,洛克希德馬丁公司選擇 Relativity Space 的3D 打印技術進行實驗性 NASA 任務。洛克希德計劃與美國宇航局及其合作伙伴合作設計和建造低溫系統,但該公司需要在開發過程中與其發射提供商密切合作。為了優化火箭的設計靈活性,并在盡可能短的時間內建造它,該公司選擇分包 Relativity Space。2021 年,質量保證軟件開發商 Sigma Labs 獲得洛克希德馬丁公司的合同,使用 PrintRite3
83、D 為其太空部門提供過程中質量保證技術支持。2022 年,國防巨頭洛克希德馬丁公司的太空部門已選擇電子公司 SWISSto12和 CAES(Cobham Advanced Electronic Solutions)為未來的衛星任務打印相控陣天線。并在同年年底,為表明洛克希德馬丁公司致力于白宮 AM Forward 計劃,擴大增材制造的使用并創建彈性供應鏈,洛克希德馬丁公司和 Sintavia 宣布合作擴大金屬增材制造機會的研究,作為鑄件和鍛件的替代品。新的合作將探索其他增材制造技術領域,包括激光粉末床融合、電子束定向能量沉積和摩擦攪拌增材制造。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀
84、正文之后的免責條款和聲明。14 圖圖 28:由由 PrintRite3D平臺檢測的平臺檢測的 3D打印金屬部件打印金屬部件 圖圖 29:洛克希德馬丁公司的洛克希德馬丁公司的 A2100 衛星衛星 資料來源:3D Printing Industry,Sigma Labs官網,中信建投 資料來源:3D Printing Industry,Lockheed Martin官網,中信建投 該公司很早布局增材制造技術,在 2011 年由 NASA 發射升空的 JUNO,洛克希德馬丁公司便將 3D 打印零件融入到該行星航天器中,并持續與多家新興增材制造企業展開合作,提高增材制造于其產品中的滲透率。并建立專用
85、增材設計和制造中心(ADMC),配置多臺 3D 打印機以擴大金屬增材制造研究,以替代鑄、鍛件。1.5.2 波音公司(The Boeing Company):勇當軍工行業增材制造拓荒者 早在早在 2001 年,年,Boeing 便第一次使用激光部件在其便第一次使用激光部件在其 X-37A 上。上。2003 年,波音就通過美國空軍研究實驗室年,波音就通過美國空軍研究實驗室來驗證一個來驗證一個 3D 打印的金屬零件,這個零件是用于打印的金屬零件,這個零件是用于 F-15 戰斗機上的備品備件。戰斗機上的備品備件。當需要更換部件時,3D 打印的作用顯現出來,因為通過模具加工的時間太長了,并且通過 3D
86、打印加工鈦合金,替代了原先的鋁鍛件,而鈦合金的抗腐蝕疲勞更高,反而更加滿足這個零部件所需要達到的性能。當時這個零件是通過激光能量沉積的工藝加工金屬粉末來獲得的,這種定向能量沉積(DED)的工藝被首次應用到軍事飛機上。直至今天,直至今天,波音有超波音有超過過 70000 個個 3D 打印打印零件在波音產品中飛行,包括聚合物和金屬零件在波音產品中飛行,包括聚合物和金屬部件部件。圖圖 30:波音增材制造時間線波音增材制造時間線 資料來源:sme,boeing公司官網,中信建投 2017 年,年,波音公司宣布已經組建了新的波音增材制造波音公司宣布已經組建了新的波音增材制造(BAM)業務單元,以簡化和加
87、速增材制造在整個業務單元,以簡化和加速增材制造在整個波音企業內的應用。波音企業內的應用。波音公司還將在波音的奧本、華盛頓等地建立專門的增材制造生產中心,通過這些設施來 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。15 培訓并獲得合格的增材制造生產能力。整個波音企業的工程師將能夠與設計、分析、材料和流程領域的增材制造專家合作,從而快速傳播知識并通過增材制造技術獲得更加廣泛的機會。同年,同年,在金屬零件的在金屬零件的 3D 打印方面,波音為打印方面,波音為 787 Dreamliner 飛機啟動了飛機啟動了 3D 打印鈦合金結構件的生產。打印鈦合金結構件的生產。其中
88、波音公司通過 Norsk Titanium 快速等離子沉積設備 3D 打印的鈦合金結構件已經進入了生產階段。這個 3D 打印鈦合金結構件是由波音公司設計的,使用的制造工藝為 Norsk Titanium 的快速等離子沉積技術。在結構件研發的過程中,雙方共同改進工藝,并進行了一系列嚴格的測試,最終在 2017 年 2月獲得了首個 3D 打印鈦合金結構件的 FAA 認證。Norsk Titanium 公司表示通過快速等離子沉積技術 3D 打印鈦合金結構件,將最終為每架Dreamliner 飛機節省 200 萬美元-300 萬美元的成本。首批 3D 打印鈦合金結構件在挪威完成制造,不久之后會轉移到美
89、國 Plattsburgh 的工廠進行生產,該工廠的規模為 6220 平方米,安裝 9 臺 Norsk Titanium 的快速等離子沉積設備。根據根據 3D Printing Industry,F/A-18E Super Hornet aircraft 具有至少具有至少 150 個使用金屬個使用金屬 3D 打印選擇打印選擇性激光燒結(性激光燒結(SLS)方法制造的零件。)方法制造的零件。圖圖 31:F/A-18E Super Hornet aircraft 圖圖 32:Norsk Titanium為為波音波音 3D 打印的一個零件打印的一個零件 資料來源:3D Printing Indust
90、ry,Boeing官網,中信建投 資料來源:Norsk Titanium官網,中信建投 在波音的奧本工廠,建立了波音增材制造(在波音的奧本工廠,建立了波音增材制造(BAM)制造中心)制造中心,其于,其于 2020 年春季竣工。年春季竣工。其建立目標在于進一步推動公司開發可重復、穩定和可靠的增材制造工藝,并滿足認證和資格要求,以增加飛機零件和系統的增材制造生產。該制造中心具有以下功能:1)鋁和鈦金屬粉末床打印在一個 32000 平方的占地面積室中,有九臺機器和實驗室設備。2)在大型增材制造打印機上進行工具的大型聚合物打印,該打印機位于制造廠內,與打印室相鄰。大型增材制造打印機有一個 20 英尺的
91、打印床,可以打印 10 英尺寬、20 英尺長、5 英尺高的工具。3)聚合物打印在一個 4500 平方英尺的空間里,有 13 臺熔融絲制造機器和后處理機器。他們的聚合物熔融絲制造機器可以打印工具和零件,如管道、支架和內飾。4)在工廠車間上方的夾層中的是辦公空間和會議室,其用于推動增材制造工程師和機器技術人員之間加強合作和整合。圖圖 33:波音增材制造(波音增材制造(BAM)制造中心)制造中心 圖圖 34:BAM 中的金屬中的金屬 3D打印室打印室 資料來源:Boeing官網,中信建投 資料來源:Boeing官網,中信建投 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明
92、。16 Boeing 777X 于于 2021 年年成功完成了首次長途飛行,使其成為市場上最大的雙引擎飛機之一。成功完成了首次長途飛行,使其成為市場上最大的雙引擎飛機之一。GE9X 具有許多 3D 打印部件,因為波音和 GE 準備使用 777X 進行首次試飛。由大約 300 個 3D 打印部件組成,這些部件共同構成了七個多部件組件。這包括著名的 GE 3D 打印燃料噴嘴。其他組件,包括溫度傳感器和燃料混合器,以及較大的部件,如熱交換器、分離器和一英尺長的低壓渦輪葉片,有助于減輕發動機的重量。2019 年晚些時候,據透露,GE 航空集團增加了 27 臺 Arcam 電子束熔化(EBM)機器,為
93、GE9X 發動機生產鈦鋁化物(TiAl)葉片。據 GE 稱,3D 打印有助于使 GE9X 發動機的燃油效率比 GE10 高 90%。圖圖 35:飛行中的飛行中的 Boeing 777X 圖圖 36:波音波音 777X飛機和飛機和 GE9x 發動機發動機 資料來源:3D Printing Industry,Boeing官網,中信建投 資料來源:3D Printing Industry,Boeing官網,中信建投 2022 年,年,波音公司公布了一個新的高產能小型衛星生產、集成和測試設施,旨在提高效率和快速交付時波音公司公布了一個新的高產能小型衛星生產、集成和測試設施,旨在提高效率和快速交付時間。
94、間。該小型衛星生產線位于世界上最大的衛星工廠波音公司 100 萬平方英尺的埃爾塞貢多工廠,將由波音公司的子公司 Millennium Space Systems 公司提供動力。該公司正在應用先進的增材制造技術,包括 3D 打印整個空間合格的衛星總線,以提供更快的周期時間,同時提高性能,預計將于 2022年底全面投入運營。波音公司在波音公司在 2017 年公布了其年公布了其 3D 打印衛星的計劃,并在此后的時間里推出了包含打印衛星的計劃,并在此后的時間里推出了包含 50 多個多個 3D 打印組件的打印組件的SES-15 衛星。衛星。最近,波音公司也已經開始使用 3D 打印技術,為美國太空部隊加緊
95、生產寬帶全球衛星通信衛星,這是一份價值 6.05 億美元的合同的一部分。該公司在衛星的工作流程中引入了增材制造,將交貨時間從 10 年大幅縮短到 5 年。圖圖 37:數字化的小衛星工廠數字化的小衛星工廠 圖圖 38:含有含有 3D打印零件的打印零件的 SES-15 衛星衛星 資料來源:Boeing官網,中信建投 資料來源:3D Printing Industry,Boeing官網,中信建投 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。17 波音公司組建新的波音增材制造波音公司組建新的波音增材制造(BAM)業務單元,并在波音的奧本工廠建立了波音增材制造(業務單元,
96、并在波音的奧本工廠建立了波音增材制造(BAM)制)制造中心造中心,布局多臺金屬,布局多臺金屬 3D 打印機打印機,抬高增材制造技術戰略地位抬高增材制造技術戰略地位。并將該技術廣泛的用于公司各路產品當中,787 Dreamliner 以及 777X 均有攜帶增材制造部件。且波音公司長期與 GE 公司展開合作,GE Additive 作為 GE的一部分為金屬增材制造提供機器、軟件、咨詢和粉末,并使用增材制造技術打印航空發動機多部件組件。1.5.3 雷神科技公司(Raytheon Technologies Corporation):打造全球增材制造中心網絡 2020 年年 4 月月 3 日雷神公司與
97、聯合技術公司正式合并組建雷神科技公司。主要包括日雷神公司與聯合技術公司正式合并組建雷神科技公司。主要包括 4 項業務:來自雷神的項業務:來自雷神的太空與機載系統(太空與機載系統(Space&Airborne Systems)、來自雷神的綜合防御與導彈系統來自雷神的綜合防御與導彈系統、來自聯合技術公司的柯林來自聯合技術公司的柯林斯航空斯航空、來自聯合技術公司的來自聯合技術公司的普惠發動機普惠發動機(Pratt&Whitney)??铝炙购娇蘸教煜到y公司專門從事航空結構、航空電子設備、內飾、機械系統、任務系統和動力控制,為商業、區域、商務航空和軍事領域的客戶提供服務。普惠公司為商用、軍用和公務機設計
98、、制造和服務世界上最先進的飛機發動機和輔助動力系統。雷神情報與空間部門專門開發先進的傳感器、培訓以及網絡和軟件解決方案提供其客戶在任何領域、面對任何挑戰時取得成功所需的顛覆性技術。雷神導彈與防御部門提供業界最先進的端到端解決方案,以探測、跟蹤和對付威脅。雷神科技公司旗下的柯林斯航空航天系統公司雷神科技公司旗下的柯林斯航空航天系統公司建成了全球增材制造中心網絡。建成了全球增材制造中心網絡。三十多年來,UTC 及其業務部門一直在使用增材制造來制作聚合物和非金屬零件的原型。2017 年,在認識到金屬增材制造的巨大潛力后,聯合技術公司宣布對其研究部門 UTRC 進行大規模投資,其中就包括計劃建立一個
99、7500 萬美元的“增材制造卓越中心”(AMCoE)。該計劃專注于三個關鍵目標:實現關鍵增材制造工藝的工藝認證,部署增材制造工具鏈,培訓 UTC 的工程和運營團隊進行增材設計和制造。加上 UTC 各業務部門正在進行的努力,該計劃將展示新的工程和運營能力,以生產各種材料和功能的具有成本競爭力的增材制造零件。目前的重點是鎳基超耐熱合金、鈦、鋁和工程塑料的支架、燃料噴嘴、復雜的歧管和其他部件。圖圖 39:位于東哈特福德的位于東哈特福德的“增材制造卓越中心”“增材制造卓越中心”圖圖 40:AMCoE中的中的 3D打印機打印機 資料來源:Metal-AM,中信建投 資料來源:Metal-AM,中信建投
100、2022 年,柯林斯航空航天公司宣布在其位于北卡羅來納州門羅的園區開設一個新的增材制造中心并擴大年,柯林斯航空航天公司宣布在其位于北卡羅來納州門羅的園區開設一個新的增材制造中心并擴大其維護、修理和檢修(其維護、修理和檢修(MRO)能力。)能力??铝炙构驹陂T羅的新增材制造中心包括兩臺 3D 打印機,并計劃在未來增加更多。它有兩臺激光粉末床熔化機作為其初始能力,一臺是雷尼紹 RenAM 500Q(僅用于鋁),另一臺是SLM Solutions 的 SLM 500(用于鈦)。新的設施將加入公司現有的全球增材制造網絡,包括位于愛荷華州、明尼蘇達州和新加坡的增材制造中心,以及位于康涅狄格州和波蘭的增材
101、研究中心,以最先進的系統和優化設計支持下一代飛機??铝炙构究铝炙构緭碛卸嗯_擁有多臺 3D 打印機,打印機,包括多臺包括多臺 SLM 280 和和 SLM 500 3D 打印機、雷尼紹打印機、雷尼紹系統系統,以及幾臺,以及幾臺 3D 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。18 Platform 和和 Prusa 打印機用于原型制作。打印機用于原型制作。2022 年 2 月,Collins Aerospace 為其位于愛荷華州西德梅因的工廠購買了一臺 NXG XII 600,包括多臺 SLM 280 和 SLM 500。該工廠在發動機噴嘴的設計和生產方面處
102、于世界領先地位,現在正將這種制造技術引入增材制造。這臺新打印機將幫助該公司更快地生產增材制造的航空航天零件。SLM Solutions 將于 2022 年下半年交付機器,使柯林斯成為全球首批利用其先進技術的十家公司之一。圖圖 41:柯林斯航空航天公司柯林斯航空航天公司使用使用增材制造進行零件制造增材制造進行零件制造 圖圖 42:柯林斯航空航天公司柯林斯航空航天公司中的中的 RenAM 500Q 資料來源:3D PRINT.COM,Collins Aerospace公司官網,中信建投 資料來源:3D PRINT.COM,Collins Aerospace公司官網,中信建投 雖然雖然 AMCoE
103、是在整個企業中擴大增材制造操作的催化劑,但它并不是是在整個企業中擴大增材制造操作的催化劑,但它并不是 UTC 在該領域的第一次或唯一的在該領域的第一次或唯一的嘗試。嘗試。自 20 世紀 80 年代以來,普惠公司已經批量制造了超過 10 萬個原型,其中數百個原型支持其“PurePower”齒輪傳動渦扇(GTF)發動機系列的開發。2017 年,該公司將其 PW1500G 齒輪傳動渦扇發動機的增材制造部件投入生產,該發動機被龐巴迪公司獨家用于其 C 系列飛機家族,現在被打造成空客 A220?;谄湓谠擃I域幾十年的工作,UTC 已經開始實現新的市場機會。例如,在柯林斯航空航天公司,僅用四個部件就生產出
104、了一個完全增材制造的工業燃料噴嘴,而傳統的標準燃料噴射器需要 17 個部件,這為柴油機領域的業務帶來了新的可能性。增材制造燃料噴嘴還產生了顯著的優勢,如交貨時間縮短 75%,重量減輕 10%,操作步驟減少 70%,原材料減少 80%。圖圖 43:PurePower PW1500G 引擎引擎 圖圖 44:柯林斯航空柯林斯航空使用使用 3D打印的燃油噴嘴打印的燃油噴嘴 資料來源:Pratt&Whitney公司官網,中信建投 資料來源:Metal-AM,中信建投 雷神科技公司旗下的普惠公司(雷神科技公司旗下的普惠公司(Pratt&Whitney)早在)早在 2013 年與康涅狄格大學合作成立了普惠公
105、司增材年與康涅狄格大學合作成立了普惠公司增材制造中心(制造中心(PW AMC)。)。旨在進一步推動增材制造的研究和開發,是美國東北部地區專注于 3D 打印金屬而非塑料的先鋒中心。其核心資源包括 Arcam 電子束熔化(EBM)A2X 機器、一臺 EOS 激光燒結系統(EOSINT M270)、一臺 3DSystems ProX-300 激光金屬增材制造機等設備,在 2019 年早些時候,購買了一臺定制的 IPG Photonics 粉末床機器。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。19 圖圖 45:定制的定制的 IPG Photonics 粉末床機器粉末床
106、機器 圖圖 46:EOSINT M270 資 料 來 源:PRATT&WHITNEY ADDITIVE MANUFACTURING CENTER,中信建投 資料來源:Uconn University官網,中信建投 在在 2020 年,普惠公司(年,普惠公司(Pratt&Whitney)宣布首次將)宣布首次將 3D 打印應用于航空發動機部件的維護、修理和大打印應用于航空發動機部件的維護、修理和大修(修(MRO)中。)中。3D 打印的航空發動機部件利用了 ST Engineering 公司的生產級 3D 能力,以及通過普惠公司操作的受控流程在金屬打印方面的強大領域知識。該 3D 打印部件將首先被用
107、于普惠公司的一個發動機模型的燃料系統部件中。雷神科技公司設立多家增材制造中心以推動增材制造的研究與開發,提升增材制造在該公司業務中的使用雷神科技公司設立多家增材制造中心以推動增材制造的研究與開發,提升增材制造在該公司業務中的使用以及滲透。以及滲透。雷神科技公司旗下的柯林斯公司建立起了全球增材制造中心網絡,包括位于愛荷華州、北卡羅來納州門羅、明尼蘇達州和新加坡的增材制造中心,以及位于康涅狄格州和波蘭的增材研究中心,并配備來自于Renshaw、SLM Solutions 等老牌增材制造公司的 3D 打印機器,且其購置了全球最先進的大尺寸 SLM 打印機之一 NXG XII 600,足以見得其對增材
108、制造技術的重視。雷神科技公司旗下的普惠公司(Pratt&Whitney)也在2013 年與康涅狄格大學合作成立了普惠公司增材制造中心(PW AMC),該增材制造中心配備 Arcam、EOS、3D Systems 等行業巨頭所產的 3D 打印機。1.5.4 通用電力(General Electric Company):制造巨頭收并購布局增材制造 GE 公司在公司在 2016 年便設立了年便設立了 GE Additive,標志著,標志著 Concept Laser 技術和技術和 GE 生產業務的結合。隨后在生產業務的結合。隨后在2017 年增加了年增加了 Arcam EBM 和和 AP&C 技術,
109、以進一步加強產品。技術,以進一步加強產品。在過去的十年中,GE 逐漸在 3D 打印領域站穩了腳跟,最初是通過收購 Arcam EBM,Concept Laser 和 Morris Technologies 來實現的,收購使 GE 同時掌握了 SLM 和 EBM 技術。除了繼續銷售前兩家公司的機器外,GE 還利用它們在其 GE Additive 和 GE Aerospace業務中進行創新,大大促進了金屬增材制造技術在其航空航天產品中的應用。GE Additive 是是 GE 公司的一部分,公司的一部分,該部門研發并且售賣基于該部門研發并且售賣基于 PBF 的金屬的金屬 3D 打印機。打印機。其主
110、要包括增材機其主要包括增材機品牌品牌 Concept Laser 和和 Arcam EBM,以及,以及增材制增材制造造粉末供應商粉末供應商 AP&C。其中 Arcam EBM 于 2017 年加入 GE Additive,以獨特的電子束熔化(EBM)技術進一步加強增材制造產品,該技術是金屬部件批量生產的理想選擇之一。Arcam AB 成立于 1997 年,并于 2003 年交付了第一套 EBM 系統。迄今為止,全球已經安裝了 300多套系統。Concept Laser 成立于 2000 年,并迅速成為世界領先的金屬零件 3D 打印的機器和設備技術供應商之一。2016 年 12 月,Concep
111、t Laser 加入了 GE Additive 公司,為 GE 的增材制造專業領域增加了廣泛的 DMLM 機器尺寸。AP&C 擁有 10 多年與主要生物醫學和航空航天 OEM 合作的經驗。AP&C 不斷投資于研發,以優化專有的先進等離子體霧化(APA)工藝,是唯一能夠以有競爭力的價格提供最高質量的 3D 打印粉末的公司。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。20 表表 4:Arcam EBM 3D打印系統打印系統產品一覽產品一覽 型號 打印尺寸 電子束功率 陰極類型 基價(萬歐元)圖示 Q10plus 200mm 200mm 200mm 3kW 單結晶 4
112、9.9 Spectra H 250 mm 430 mm(D,H)6kW 單結晶 94.2 Spectra L 350 mm 430 mm(H)4.5kW 單結晶 84 A2X 200 mm 200 mm380 mm 3kW 鎢絲/資料來源:GE Additive官網,中信建投 表表 5:Concept Laser DMLM 3D打印系統打印系統產品一覽產品一覽 型號 打印尺寸 激光器系統 打印層厚 基價(萬歐元)圖示 M2 Series 5 245mm 245mm max 405mm 21000W/400W光纖激光器 25-120 m 73 M Line 500mm 500mm 400mm 3
113、D optics帶有 4400W 20-100 m/X Line 2000R 800mm 400mm 500mm 21000W光纖激光器 30-150 m 178 Mlab R 50/90 mm 50/90 mm80 mm 100W光纖激光器 15-30 m 17.3 資料來源:GE Additive官網,中信建投 GE 航空在航空在 2015 年生產了其第一個經聯邦航空管理局認證(年生產了其第一個經聯邦航空管理局認證(FAA)的增材制造的燃料噴嘴。)的增材制造的燃料噴嘴。從那時起,已經生產了超過 60,000 個燃料噴嘴,將該部件的庫存減少了 95%,并將該部件的成本降低了 30%。使用增材
114、制造技術生產該燃料噴嘴擁有諸多優勢:零部件由 20 個減少到 1 個、重量減輕 25%,從而減少了飛行期間中 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。21 的燃料消耗、減少 95%的存貨、降低 30%成本、5 倍多的壽命。圖圖 47:GE增材制造的增材制造的 LEAP燃料噴嘴燃料噴嘴 圖圖 48:為:為 GE F110 3D 打印的油槽蓋打印的油槽蓋 資料來源:GE Additive官網,中信建投 資料來源:GE Additive官網,中信建投 美國空軍過去在尋找方法為他們服役了幾十年的飛機來采購所需的關鍵備件,而且二手部件非常稀缺。美國空軍過去在尋找方法為
115、他們服役了幾十年的飛機來采購所需的關鍵備件,而且二手部件非常稀缺。使用直接金屬激光熔化(DMLM)技術,GE 的工程師與美國空軍合作,為 GE F110 發動機建造了一個 3D 打印的油槽蓋。油底殼是機油潤滑系統的一部分,而油底殼是發動機的一個關鍵部分。噴氣發動機原型和最終使用的部件的噴氣發動機原型和最終使用的部件的 3D 打印已經對開發和生產產生了重大影響。打印已經對開發和生產產生了重大影響。GE90 系列高旁路渦輪風扇飛機發動機于 1995 年首次投入使用?,F在,GE 航空的下一代 GE9X 將使用 19 個 3D 打印的燃料噴嘴,并將 300 多個發動機零件組合成七個 3D 打印組件,從
116、而減輕了重量,且整個 GE9X 發動機上擁有 300 多個增材制造零部件,為波音 777X 等下一代寬體飛機提供動力。GE9X 是有史以來制造的最大和最強大的噴氣發動機僅前部風扇的直徑就達 11 英尺。2016 年年 4 月,空客為其下一代月,空客為其下一代 A320 客機接收了首批兩臺客機接收了首批兩臺 LEAP-1A 發動機。發動機。GE 航空和法國賽峰集團是該發動機制造商 CFM 國際公司的平等合作伙伴。CFM 已經收到了超過 12000 份 LEAP 發動機及其 3D 打印燃料噴嘴的訂單。阿拉巴馬州的一家制造廠將生產成千上萬的噴嘴,以滿足訂單的要求。在使用增材制造工藝時,功能原型測試通
117、常更便宜、更簡單、更快速。圖圖 49:GE9X發動機發動機 圖圖 50:GE的的 T901 渦輪軸發動機渦輪軸發動機 資料來源:GE Aerospace官網,中信建投 資料來源:GE Aerospace官網,中信建投 2017 年底,在與美國陸軍的合作中,年底,在與美國陸軍的合作中,GE 航空完成了未來可負擔渦輪發動機(航空完成了未來可負擔渦輪發動機(FATE)的原型測試。)的原型測試。增材 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。22 制造是設計和生產該原型機的渦輪裝置的關鍵。FATE 發動機的效率和性能達到了前所未有的未知水平。與目前現場的發動機相比,它
118、可以減少 35%的燃料消耗,同時減少 45%的生產和維護費用。改進渦輪發動機計劃(ITEP)發動機旨在作為阿帕奇和黑鷹直升機的直接替代品。該發動機將提供 25%的燃料節省和 35%的生產成本降低。擬議生產模式的 T901 原型機利用了 3D 打印部件的功能原型。在 FATE 和 ITEP 項目中使用增材制造工藝是建立在以前開發商業 LEAP 發動機所獲得的見解之上的。1.5.4 美國其他軍工集團增材制造使用情況 近年來美國各大軍工集團加大了對于金屬增材制造的投入,并將金屬增材制造工藝廣泛運用于航空航天裝近年來美國各大軍工集團加大了對于金屬增材制造的投入,并將金屬增材制造工藝廣泛運用于航空航天裝
119、備制造等領域。備制造等領域。2021 年 6 月,美國空軍向三家公司授予了三份為期 15 個月的合同,以完成高超聲速巡航導彈的初步設計。雷神的發動機提供商是諾格,在 2019 年第一次成功測試后,諾格公司負責先進項目和技術的副總裁約翰 威爾科克斯表示,諾格的整個超燃沖壓發動機都是使用先進材料進行 3D 打印的。2022 年 7 月,雷神宣布完成第二次高超音速武器飛行試驗,發動機依然由諾格提供。2022 年 9 月,美國國防部稱,雷神和諾格擊敗了波音和洛克希德 馬丁,獲得美國空軍 9.58 億美元的高超聲速武器制造合同。根據諾斯羅普-格魯曼公司官網,該公司已經在增材制造方面投資了 7000 多萬
120、美元,目前有 5000 多個 3D打印部件集成到公司的航空平臺上,且這些零部件全部由中小型供應商和合作伙伴生產。該公司目前還與幾所大學和學院進行合作。表表 6:其他軍工集團金屬增材制造的使用案例其他軍工集團金屬增材制造的使用案例及現狀及現狀 企業企業 應用項目應用項目 具體內容具體內容 諾斯羅普-格魯曼 長約 2.5 米的鈦航空結構部件 吉凱恩航空航天公司與諾斯羅普-格魯曼公司合作,生產了一個長約2.5 米的鈦合金航空結構件,該部件使用 DED 工藝在吉凱恩航空航天公司的增材制造卓越中心用大約 45 公斤的鈦金屬制造的。NASA的 Artemis I 任務 諾斯羅普-格魯曼公司將 10 個火箭
121、發動機段組裝成兩個獨立的固體火箭助推器。這些助推器的組裝部分依賴于 3D 打印和計算機建模,以修改航天飛機計劃中的傳統組件設計,并創建與使用中的傳統組件兼容的新組件。通用動力 美國地面戰車 與 GE Additive 合作,將一個鈦合金電纜護罩過渡到生產,以取代一個由 18 個部件組成的焊接鋼部件,與現有部件相比,重量減輕了85%。資料來源:Metal AM,Northrop Grumman公司官網,中信建投 1.5.5 美國國家航空航天局(NASA):推動增材制造技術開發大規模和多合金火箭發動機部件 增材制造中心(增材制造中心(AMC)是噴氣推進實驗室()是噴氣推進實驗室(JPL)的增材制造
122、的研究實驗室和生產設施)的增材制造的研究實驗室和生產設施,其,其由由 NASA 擁擁有和贊助,并由有和贊助,并由加州理工學院加州理工學院管理和管理。管理和管理。它使用激光粉末床融合(LPBF)、直接能量沉積(DED)和熔融沉積模型(FDM)技術,為實驗室提供金屬和聚合物增材制造服務。AMC 專注于早期研究和原型設計,旨在為各種任務和項目注入新技術,并為 NASA/JPL 任務制造空間飛行硬件和機械地面支持設備(MGSE)。該中心是該國開發多功能分級材料(又稱梯度合金)、極端環境下的多功能結構、兩相熱交換器、3D 打印順應機制、晶格結構、拓撲優化和增材制造設計(DFAM)等工作的首要設施之一。該
123、中心的研究重點是開發新的合金,優化金屬 3D 打印機的工藝參數,以及評估并與提供增材制造服務的供應商進行合作。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。23 圖圖 51:增材制造中心(增材制造中心(AMC)使用的設備)使用的設備 資料來源:Jet Propulsion Laboratory官網,中信建投 NASA 已經使用各種這些金屬已經使用各種這些金屬增材制造增材制造技術開發并測試了推力為技術開發并測試了推力為 100-35000 磅的部件,其中許多部件已經磅的部件,其中許多部件已經過熱火測試。過熱火測試。隨著使用多種材料和工藝的增材制造工藝技術的發展,凸顯
124、出更多的設計和程序上的優勢,且金屬增材制造在交付時間和成本方面均具有顯著優勢,且能夠實現零件整合,設計更加方便。表表 7:用于用于增材制造增材制造的火箭燃燒室案例研究的火箭燃燒室案例研究 類別類別 傳統制造傳統制造 最初的增材制造最初的增材制造 發展后的增材制造發展后的增材制造 設計與制造方式 多次鍛壓、加工、開槽和連接操作,以完成最終的多合金腔體組件 使用多種增材制造工藝的四件套裝配;受限于增材制造機器的尺寸。兩件式 L-PBF GRCop-84 襯里和 EBW-DED Inconel 625 外套 三件式裝配,減少了增材制造機器的尺寸限制并實現了工業化。多合金加工;一體式 L-PBF GR
125、Cop-42 內襯和Inconel 625 LP-DED外套。耗時(減少)18 個月 8 個月(56%)5 個月(72%)成本(減少)310000 美元 200000 美元(35%)125000 美元(60%)資料來源:NASA,Metal Additive Manufacturing for Spaceflight,中信建投 2018 年,美國國家航空航天局(年,美國國家航空航天局(NASA)正在通過低成本上階段級推進項目在增材制造領域取得突破。)正在通過低成本上階段級推進項目在增材制造領域取得突破。該機構在阿拉巴馬州亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心成功地對一個燃燒室進行了熱火測試,該
126、燃燒室是使用一種新的 3D 打印技術組合制造的。并證明了電子束自由形態制造生產的燃燒室護套可以保護燃燒室襯墊免受燃燒室中的壓力影響。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。24 圖圖 52:NASA對對 3D打印打印的銅質燃燒室襯墊與的銅質燃燒室襯墊與電子束電子束自由成型制造的鎳合金護套進行了熱發射測試自由成型制造的鎳合金護套進行了熱發射測試 資料來源:NASA官網,中信建投 該項目是由美國宇航局的三個中心該項目是由美國宇航局的三個中心俄亥俄州克利夫蘭的格倫研究中心、弗吉尼亞州漢普頓的蘭利研究俄亥俄州克利夫蘭的格倫研究中心、弗吉尼亞州漢普頓的蘭利研究中心和馬
127、歇爾聯合開展的。中心和馬歇爾聯合開展的。該機構于 2015 年在馬歇爾成功打印了第一個全尺寸的 3D 打印銅燃燒室襯墊,使用的是格倫的材料科學家創造的粉末狀銅合金。襯墊隨后被送到蘭利,在那里,電子束自由成型制造技術,一種使用電子束和金屬絲制造金屬結構的層加工藝,被用來在襯墊上沉積鎳合金以形成燃燒室外套。雖然銅襯里具有良好的導熱性,但它并不十分堅固,因此它被覆蓋在鎳合金護套中,以提供一個堅固的結構,能夠承受腔體中所包含的壓力。NASA 實現了使用實現了使用 DMD 技術對于技術對于 RS-25 發動機噴嘴襯墊的增材制造,發動機噴嘴襯墊的增材制造,RS-25 發動機為美國宇航局的太空發動機為美國宇
128、航局的太空發射系統(發射系統(SLS)運載火箭提供動力,該運載火箭被選為)運載火箭提供動力,該運載火箭被選為 Artemis 月球計劃。月球計劃。這個襯墊(高度為 10 英尺,直徑為 8 英尺)超出了現有 3D 打印工藝的打印能力。為了打印這個零件,對 DMD 技術進行了重大改進,使工藝吞吐量增加了一倍,顯著擴大了技術規模,并與工藝模擬相結合,制造出以前認為不可行的大型零件。這是通過在定制機器中加入兩個同時進行的工藝頭和擴大工作范圍來實現的,以便在一個安全和高效的環境中制造這樣的大型零件。RS25 發動機噴嘴襯墊的增材制造的成功演示,標志著 3D 打印的新時代,并將目前的 3D 打印技術提升到
129、一個新的水平,使大型金屬零件的制造成本更低。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。25 圖圖 53:建造完成的建造完成的全尺寸的全尺寸的 RS-25 噴管襯墊噴管襯墊 資料來源:Rapid Large Scale Additive Manufacturing of Full-scale RS-25 Engine Nozzle Liner,中信建投 從 2014 年開始,NASA 噴氣實驗室(JPL)與美國 Fabrisonic 公司合作,探索使用金屬超聲增材技術制備一體化熱管理系統來替代原有的分體式外部換熱管道,以達到減輕質量、縮短加工時間的目的。采用超聲
130、增材技術打印的一體化換熱器,通過綜合利用支撐材料和機械加工,可實現將換熱管道打印到部件結構中,從而提高換熱器的換熱效率和魯棒性。上述換熱器已經通過 NASA JPL TL6 質量測試,用于 2020 年 NASA 火星探測任務。圖圖 54:(a)NASA JPL 采用金屬超聲增材技術打印的新型一體化換熱器;采用金屬超聲增材技術打印的新型一體化換熱器;(b)局部嵌入銅的換熱器局部嵌入銅的換熱器 資料來源:超聲增材制造在航空航天領域的應用進展,中信建投 利用超聲增材技術還可以將對溫度敏感的傳感器直接嵌入結構件中,如 NASA與 Fabrisonic 公司合作,將直徑為 195的光纖應變傳感器(工作
131、溫度:-180260)嵌入鋁合金結構件中。隨后上述技術被用于NASA 數字孿生項目中,在結構件內部應力集中的區域,利用增材制造技術布置了 30 個光纖應變傳感器,提前預測部件的疲勞壽命。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。26 圖圖 55:嵌入光纖應變傳感器的試驗件嵌入光纖應變傳感器的試驗件 資料來源:超聲增材制造在航空航天領域的應用進展,中信建投 NASA 建立建立增材制造中心(增材制造中心(AMC)的增材制造的研究實驗室和生產設施)的增材制造的研究實驗室和生產設施,其其使用激光粉末床融合使用激光粉末床融合(LPBF)、直接能量沉積()、直接能量沉積(
132、DED)和熔融沉積模型()和熔融沉積模型(FDM)技術,為實驗室提供金屬和聚合物增材制造服務。)技術,為實驗室提供金屬和聚合物增材制造服務。NASA 致力于利用增材制造技術進行大規模和多合金火箭發動機部件開發,使用金屬增材制造進行部件開發在交付時間和成本方面均具有顯著優勢,且能夠實現零件整合,設計更加方便。且 NASA 加強了對于新興的金屬超聲增材技術的使用,并與該技術壟斷企業 Fabrisonic 展開合作,以探索該技術的適用領域。1.5.6 歐洲航天局(ESA,European Space Agency):引入新的增材制造 一站式服務 歐空局增材制造基準中心(歐空局增材制造基準中心(AMB
133、C)于)于 2017 年年 5 月成立,由位于英國考文垂的月成立,由位于英國考文垂的 MTC 領導。領導。位于考文垂的 MTC 研究機構是英國國家增材制造中心的所在地,它將管理新的歐空局增材制造基準中心,該中心將為歐空局項目和高科技公司調查 3D 打印在其工作中的潛力提供一個簡單易行的方法。歐空局將調用 MTC 的專業知識,該中心提供最新的最先進的 3D 打印設備,允許生產原型零件,然后評估其對特定應用的適用性。國家增材制造中心有幾個車國家增材制造中心有幾個車間,放置著他們的增材制造和下游加工設備。間,放置著他們的增材制造和下游加工設備。這些設施具有工業規模,為開發工作提供了代表性的試驗臺。它
134、們也是數字連接的,能夠從工藝鏈的各個階段獲取數據,并用于優化加工。其中包括金屬粉末床熔融(PBF)設備:Renishaw RenAM 500Q、Renishaw-AM250 PlusPac、Trumpf TruPrint 3000、EOS M280、EOS M400-4、AddUp FormUp 350 和 Arcam Q20+。定向能量沉積(DED)設備:Tec Laser Processing Cell、Trumpf Laser Processing Cell、FANUC ARC Welding Cell 和 10KW IPG Cell。圖圖 56:NCAM 車間中的車間中的 EOS M4
135、00-4 圖圖 57:NCAM 車間中的車間中的 FANUC ARC Welding Cell 資料來源:National Centre Additive Manufacturing官網,中信建投 資料來源:National Centre Additive Manufacturing官網,中信建投 該項目迄今為止該項目迄今為止已經已經產出了產出了很多成果。很多成果。主要有六個項目:1)對沖壓件表面處理的污化過程進行評估;2)一項用于增材制造組件疲勞評估的軟件的基準;3)先進的推進式微晶石過濾器;4)用于發射器引擎的增材制造銅材料;5)混合型 IN718 部件的增材制造;6)用于國際停泊和對接的
136、增材制造環。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。27 ESA 通過英國航天局為通過英國航天局為協同噴氣式火箭發動機協同噴氣式火箭發動機 SABRE 的開發投資了的開發投資了 1000 萬歐元,加上英國航天局的萬歐元,加上英國航天局的5000 萬英鎊。萬英鎊。ESA 還代表英國航天局履行技術監督的職責還代表英國航天局履行技術監督的職責,該引擎由,該引擎由 Reaction Engines 公司進行研發。公司進行研發。目前的 SABRE 4 發動機需要對火箭發動機的推力室和噴嘴進行新的設計,以允許在空氣呼吸和火箭模式下運行,并在兩者之間有一個平穩的過渡。先進
137、噴嘴實驗一直在解釋這一概念的可行性,并代表了對 SABRE 發動機的重要技術開發努力。該試驗發動機采用了幾項新技術,包括一個 3D 打印的主動冷卻推進劑噴射器。自 2015 年春季投入使用以來,該試驗發動機已成功發射了 30 多次。圖圖 58:先進噴嘴項目的先進噴嘴項目的 3D打印噴射器系統打印噴射器系統 圖圖 59:在英國在英國航空工程有限公司測試航空工程有限公司測試 SABRE高級噴嘴高級噴嘴 資料來源:SABRE ENABLING COMMERCIAL SINGLE STAGE TO ORBIT,SAFELY,中信建投 資料來源:SABRE ENABLING COMMERCIAL SIN
138、GLE STAGE TO ORBIT,SAFELY,中信建投 在在 2020 年,阿麗亞娜集團成功測試完全由年,阿麗亞娜集團成功測試完全由 3D 打印生產的燃燒室。打印生產的燃燒室。這些測試的成功為完全由 3D 打印制造的火箭發動機鋪平了道路,德國 Ariane Group 的液體推進團隊根據 ESA 的未來發射裝置預備計劃,為未來歐洲發射裝置的末級發動機設計并制造了一個完全 3D 打印的燃燒室。這個 3D 打印的燃燒室是在 ESA的擴展器-循環技術綜合演示器(ETID)項目下制造和測試的,該項目是 ESA 未來發射裝置準備計劃的一部分。3D 打印將被全面用于所有阿麗亞娜集團的液體推進劑發動機
139、,包括上面級發動機(ETID)和大推力主級發動機(普羅米修斯)。關于 ETID 和 Prometheus 的工作正在 ESA 的未來發射裝置準備計劃(FLPP)下進行。該計劃的目的是通過創造成熟的技術解決方案,為快速部署做好準備,開發成本、努力和風險較低的產品,從而提高歐洲未來發射裝置的競爭力。圖圖 60:阿麗亞娜集團成功測試完全由阿麗亞娜集團成功測試完全由 3D打印生打印生產的燃燒室產的燃燒室 資料來源:Ariane Group公司官網,中信建投 歐空局將設立增材制造中心并將其外包給專業機構以減少投入并歐空局將設立增材制造中心并將其外包給專業機構以減少投入并提高專業性,利用現成的技術和設備以
140、加提高專業性,利用現成的技術和設備以加速對于增材制造的研究速對于增材制造的研究,掃除前期探索可能出現的諸多問題,并加大對于增材制造的投資,掃除前期探索可能出現的諸多問題,并加大對于增材制造的投資。歐空局建立增材制 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。28 造基準中心(AMBC),并由位于英國考文垂的 MTC 領導。歐空局將調用 MTC 的專業知識以及其最先進的3D 打印設備,在 MTC 中,其擁有多臺金屬粉末床熔融(PBF)設備以及定向能量沉積(DED)設備,設備主要來自于 Renishaw、Trumpf、EOS、Arcam 等行業龍頭。并利用其設備以及
141、專業知識轉化為諸多成果。且歐空局還持續對于新興企業進行注資,為其將增材制造融入到生產當中鋪平道路。1.5.7 商業航天增材制造使用情況 近年來商業航天領域的增材制造使用也越來越頻繁,各大商業航天公司也加大了對于金屬增材制造的投入。近年來商業航天領域的增材制造使用也越來越頻繁,各大商業航天公司也加大了對于金屬增材制造的投入。SpaceX 公司作為最早推出增材制造火箭發動機的公司之一,讓其他公司了解到了金屬增材制造的優勢及其作為先進、高性能部件制造工藝的可靠性。越來越多的商業航天公司開始將增材制造技術融入到自己日常生產當中,以 Relativity 為例,其已經實現了全火箭 3D 打印,旗下的 T
142、erran1 火箭的 85%質量均由 3D 打印制造,盡管沒有進入軌道,但是已經通過了 Max-Q。Relativity 在加利福尼亞州的巨型工廠中擁有三臺大型 EOS M400級 DMLS 系統,四臺 Velo3D Sapphire 系統(包括兩臺 Sapphire XC 級系統)和內部開發的巨型 Stargate 金屬DED(定向能量沉積)系統。表表 8:商業航天商業航天金屬增材制造的使用案例及現狀金屬增材制造的使用案例及現狀 企業企業 應用應用 具體內容具體內容 Relativity Terran 1/R 使用增材制造技術后,火箭零件數量由超過 10 萬個降至 1000 個以下,火箭制造
143、時間由 24 個月縮短至 2 個月,產品迭代時間由 48 個月壓縮至 6 個月。按照 95%質量由 3D 打印的目標,最終 Terran 1 火箭 85%質量由 3D 打印制造,下一代產品 Terran R 火箭將會是 95%的質量由 3D 打印完成的可重復使用的火箭。SpaceX SuperDraco engines SpaceX 使用 SLM 技術制造二代龍飛船引擎室,解決了復雜結構制造、縮短火箭發動機交貨期、降低制造成本。SpaceX 公司開發的新一代 Dragon V2 載人飛船的 SuperDraco 引擎的制造中應用了 EOS 提供的SLM 打印設備。SuperDraco 引擎的冷
144、卻道、噴射頭、節流閥等結構復雜程度非常高。Vast E-2 火箭引擎的燃燒室 在 EOS 的 AMCM 的專家的支持下使用其 M4K 機器生產出了最大的單個 3D 打印零部件:一個用于 E-2 火箭發動機的 86 厘米高的銅合金 3D打印火箭發動機燃燒室。它是世界上最大的單件 3D 打印液體火箭發動機燃燒室,噴嘴出口直徑為 16英寸(41 厘米)。Rocket Lab 太空飛行器 Electron 火箭第一級的 9 臺盧瑟福發動機是第一臺使用 3D 技術的氧氣/煤油電動渦輪泵供油發動機。2019 年 7 月,火箭實驗室完成了第 100 臺拉瑟福德發動機的生產,并繼續生產 3D打印部件。Ursa
145、 Major 火箭發動機燃燒室 Ursa Major 在其位于俄亥俄州揚斯敦的增材制造實驗室交付了首臺銅基3D 打印火箭發動機燃燒室。該項目將生產和交付周期壓縮到了一個月,而相比之下,使用傳統制造工藝至少需要六個月。這些先進的銅合金發動機部件正在進行太空發射和高超音速應用測試。Orbex 世界上最大的單件金屬 3D打印火箭發動機 使用德國增材制造公司 SLM Solutions 的 SLM800 金屬 3D 打印機制造了世界上最大的單件 3D 打印金屬火箭發動機。該公司目前還在使用AMCM Gmbh 公司定制的 M4K。全尺寸單體火箭鐓鍛機和減壓閥 該公司還在使用 AMCM Gmbh 公司定制
146、的 M4K。該設備是 EOS M400的改進版,具有更大的制造容積,可在公司內部打印全尺寸單體火箭鐓鍛機和減壓閥。資料來源:VoxelMatters,中信建投 在商業航天領域,許多公司在商業航天領域,許多公司使用使用 EOS 以及以及 SLM Solutions 這些行業巨頭的這些行業巨頭的 3D 打印機來實現零部件的制造。打印機來實現零部件的制造。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。29 SpaceX 公司是最早推出增材制造火箭發動機的公司之一,在其開啟了增材制造打印火箭發動機的先河之后,越來越多商業航天公司開始采用增材制造打印火箭的發動機的重要零部件
147、,壓縮了交付周期并降低制造成本。行業先驅 Relativity 開始研發全 3D 打印火箭,以加快增材制造在航天領域的滲透率,將 3D 打印融入到航天器零部件的日常生產當中,利用增材制造技術顛覆 60 年的航空航天領域。二、二、中國:依托航空航天快速成長,技術躋身世界前列中國:依托航空航天快速成長,技術躋身世界前列 增材制造金屬粉體材料供應商以歐美廠商為主增材制造金屬粉體材料供應商以歐美廠商為主,如德國 EOS、德國 TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典solvay、瑞典 Hoganas、Concept Laser、ExOne 等,總產能超過 10,000 噸/年。國內金屬增材制造
148、粉材市場激烈國內金屬增材制造粉材市場激烈競爭與高端粉材供給不足矛盾并存。競爭與高端粉材供給不足矛盾并存。國內 3D 打印金屬粉材廠商眾多,但多數企業技術含量低,在激烈的市場競爭中大打“價格戰”;與此同時鉑力特定增說明書指出“市場金屬粉末材料種類偏少、品質偏低、專用化程度不高、供給不足”,金屬粉材市場存在結構性矛盾。2021 年主要廠商包括中航邁特、飛而康、西安賽隆、成都優材、亞通焊材、宇光飛利、南通智源等,總產能約 1,600 噸/年。其中,中航邁特公司銷售高溫合金和鈦合金粉末超 100 噸,江蘇威拉里公司銷售模具鋼粉末超 100 噸。表表 9:2021 年年國內外增材制造金屬粉體主要廠商的產
149、品類別、技術及產能國內外增材制造金屬粉體主要廠商的產品類別、技術及產能 地區地區 廠商廠商 產品類別產品類別 制備技術制備技術 產能產能(噸(噸/年)年)海外 Sandvik 鎳基超合金工模具鋼、不銹鋼 真空氣體霧化 3000 Carpenter Technology 不銹鋼、工具鋼 真空氣體霧化 3000 GKN 鐵基合金、鈦合金 高壓水霧化、氣體霧化 2000 AP&C 鈦合金 等離子火炬霧化技術 100 LPW Technology 鋁基、鈷基、銅基等 氣體霧化等離子體霧化、等離子球化 1000 國內 中國航發北京航空材料研究院 高溫合金、工模具鋼、不銹鋼等 真空氣體霧化 450 江蘇威
150、拉里新材料科技有限公司 鈦合金、鎳基高溫合金 真空氣霧化、等離子霧化 300 無錫飛而康 鈦合金粉末 電極感應熔化氣霧化 60 中航邁特 鈦合金、高溫合金、鎳基合金、鈷鉻鎢合金 真空感應氣霧化、等離子旋轉電極霧化技術、電極感應氣霧化 800 上海材料研究所 鈦合金、鎳基高溫合金、不銹鋼、模具鋼 電極感應熔煉氣體霧化/有研粉材 鋁合金粉末、高強高導銅合金粉末、高溫合金粉體材料、模具鋼粉末、鈦合金粉末等 真空氣霧化制粉技術、高壓水霧化制粉技術、高速離心霧化制粉技術 500 資料來源:增材及特種粉體材料產業公司化運營項目可行性研究報告,中信建投 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文
151、之后的免責條款和聲明。30 國內外粉材質量仍有差距,國內廠商正快速追趕。國內外粉材質量仍有差距,國內廠商正快速追趕??傮w上,國產金屬粉末在質量上與國外同類產品仍存在差距,但近年來國內企業發展迅速,部分產品已趕超國外同類產品。以有研粉材的 15m-53m 規格 AlSi10Mg粉體材料為例,與競爭對手德國 TLSTechNIk 公司相比,產品在球形度、松裝密度、振實密度、流動性、粒度分布等技術指標上均具備優勢,同時產品原材料成本降低 50%,產品綜合競爭力明顯優于對手。母合金原料質母合金原料質量是金屬增材制造粉材的痛點。量是金屬增材制造粉材的痛點。表表 10:有研粉材與德國:有研粉材與德國 TL
152、STechNIk 公司公司 15m-53m規格規格 AlSi10Mg 粉體材料性能對比粉體材料性能對比 技術指標技術指標 德國德國 TLSTechNIk 有研粉材有研粉材 指標說明指標說明 球形度 96%數值越大,性能越好 松裝密度(g/cm3)1.1 1.5 數值越大,性能越好 振實密度(g/cm3)1.65 數值越大,性能越好 流動性(s/50g)66.7 數值越小,流動性越好 粒度分布(m)D10 13-16 15-18 最高值和最低值之差越小,性能越好 D50 30-35 32-36 D90 45-53 45-53 粉末夾雜 未見夾雜 未見夾雜 雜質低,粉末性能高 資料來源:增材及特種
153、粉體材料產業公司化運營項目可行性研究報告,中信建投 材料的制作成本和使用性能是上游核心痛點材料的制作成本和使用性能是上游核心痛點。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。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、機械性能越好。相比較而言,我國 3D 打印粉末材料在各個方面都落后于國外,而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。表表 11:國內外鈦合金國內外鈦合金性能性能比較比較 以鈦合金為例以鈦合金為例 國外水平國外水平 國內水平國內水平 粉末
154、粒徑 6-60 微米 產品粒徑數值波動小 15-55 微米 產品粒徑數值波動大 異質雜夾 低 高 流動性 一致性 35.1s/50g 5.3 26.8s/50g 0.7 微量元素 波動小 波動小 資料來源:艾瑞咨詢,中信建投 國內主要金屬增材制造企業包括:鉑力特(688333.SH)、華曙高科(688433.SH)、鑫精合(Pre-IPO輪)、易加三維(從先臨三維剝離,先臨三維申請科創版 IPO 后撤回,B 輪)、中科煜宸(C 輪)、飛而康(B 輪)、光韻達全資子公司通宇航空。2021 年鉑力特、華曙高科營收分別達 5.52、3.32 億元。根據南極熊3D 打印預測,2021 年鑫精合營收約為
155、 2 億元,易加三維營收超過 2 億元。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。31 圖圖 61:2021 年中國金屬增材制造主要企業營收規模年中國金屬增材制造主要企業營收規模 資料來源:Wind,南極熊3D打印,易加三維,中信建投 國內龍頭部分產品性能已能比肩海外龍頭。國內龍頭部分產品性能已能比肩海外龍頭。以鉑力特 S510/S600、華曙高科 FS811M 和易加三維 EP-M650為例,上述產品關鍵技術指標達到了 EOS、SLM Solutions 同類產品水平,部分指標如成形尺寸、預熱溫度、氧含量控制以及鋪粉效率等方面甚至有所超越,國內外水平基本相當
156、。表表 12:國內外大中型定位金屬增材制造設備對比國內外大中型定位金屬增材制造設備對比 設備名稱 BLT-S600 EP-M650 FS811M SLM-NXG XII 600 M 400 生產產家 鉑力特 易加三維 華曙高科 德國 SLM Solutions EOS 圖示 成型空間 600*600*600 mm 657*657*800 mm 840*840*960 mm 600*600*600 mm 400*400*400 mm 激光器功率 500W*4 光纖激光器,4*500W/4*1000W 光纖激光器,500W*6,500W*8,500W*10 激光器 1000W*12 1000 W*
157、1 精密光學部件 F-鏡頭 F-鏡頭 F-鏡頭 F-鏡頭 F-鏡頭 掃描速度 掃描速度高達 7.0 m/s 8m/s 最高達 10m/s 1000ccm/h 掃描速度高達 7.0 m/s 光斑直徑 M 1.1 M 1.1 多激光光斑誤差小于 3%,全幅面光斑尺寸差異小 80-160m 光斑直徑約 90 m 鋪粉層厚 20-100um 20-120um 20-100um 120um 20-100um 可打印材料 鈦合金、鋁合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼、高強鋼、模具鋼等 鈦合金、鋁合金、高溫鎳基合金、模具鋼、不銹鋼、鈷鉻鉬等粉末 不銹鋼、模具鋼、高溫合金、鋁合金、鈦合金等 鋁合金等金屬燒結粉末
158、 鈦合金、鋁合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼、高強鋼、模具鋼等 基價/150 萬/14.2 萬 資料來源:鉑力特招股說明書,各公司官網,中信建投 5.523.322110246鉑力特華曙高科鑫精合易加三維中科煜宸營業收入-億元 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。32 國內金屬增材制造企業與航空航天產業深度綁定,業績增長有支撐。國內金屬增材制造企業與航空航天產業深度綁定,業績增長有支撐。以鉑力特和華曙高科為例,鉑力特/華曙高科 19A/20A/21A來自航空航天領域營收占比分別為 62.79%/52.60%/57.27%和 23.56%/55.15%/5
159、9.43%,下游客戶涵蓋中航工業、中航科工、航發動力等國家隊。此外,國內金屬增材制造企業常與各大研究院所合作攻關相關技術,形成黏性極強的產學研復合體。航空航天客戶需求穩定增長,銷售費用率低,業績增長有支撐。當前國內金屬增材制造企業正依托航空航天產業逐步向其他行業擴張。圖圖 62:國內龍頭來自航空航天的營收占比:國內龍頭來自航空航天的營收占比 資料來源:Wind,中信建投 國內企業毛利水平較高,產品價格較低,成本端或存在優勢。國內企業毛利水平較高,產品價格較低,成本端或存在優勢。2022 年 SLM Solutions/3D Systems/鉑力特/華曙高科毛利率分別為 41.55%/39.82
160、%/54.55%/53.32%,國內企業毛利水平明顯較高。但各家公司具體產品并不相同,國內企業綜合毛利率高于 3D Systems、SLM Solutions,主要系:1)3D Systems 的主要產品技術路線為立體光固化(SLA),SLM Solutions 的產品技術路線均為選區激光熔融(SLM),而華曙高科產品技術路線為選區激光熔融(SLM)和選區激光燒結(SLS),鉑力特的產品技術路線是選區激光熔融(SLM),激光熔覆沉積技術(LSF)和電弧增材制造技術(WAAM);2)國內企業的產品結構與 3D Systems 存在差異,華曙高科 3D 打印設備銷售占比較高,而 3D System
161、s 設備銷售收入占比相對較低;3)與歐美企業相比,國內企業具有一定的成本優勢。62.79%52.60%57.27%69.46%23.56%55.15%59.43%0%10%20%30%40%50%60%70%80%19A20A21A22A鉑力特華曙高科 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。33 圖圖 63:國內企業毛利率存在優勢:國內企業毛利率存在優勢 資料來源:Wind,各公司年報,中信建投 2.12.1 有研粉材有研粉材有色央企龍頭,入局增材制造有色央企龍頭,入局增材制造 有研粉材(688456.SH)成立于 2004 年 3 月,由有研科技集團控股
162、,專業從事有色金屬粉體材料的設計、研發、生產和銷售,是國內銅基金屬粉體材料和錫基焊粉材料領域的龍頭企業。2021 年 12 月公司與鋼研投資合資設立有研增材技術有限公司,新增金屬增材制造粉末產能 500 噸/年(根據公司公告,2022 年 10 月年產能已達 300 噸),采用真空氣霧化制粉技術、高壓水霧化制粉技術和高速離心霧化制粉技術三種技術路線,產品覆蓋鋁合金、銅合金、高溫合金、模具鋼、鈦合金等多種常見粉末。圖圖 64:有研增材技術有限公司股權結構:有研增材技術有限公司股權結構 圖圖 65:霧化制粉工藝流程圖:霧化制粉工藝流程圖 資料來源:有研粉材公司公告,中信建投 資料來源:有研粉材公司
163、公告,中信建投 有研增彩技術有限公司有研增彩技術有限公司以市場需求為導向,依托自身在金屬粉末制備環節的技術優勢,圍繞航空航天、汽以市場需求為導向,依托自身在金屬粉末制備環節的技術優勢,圍繞航空航天、汽車、國防軍工、醫療健康、模具設計等下游應用領域,重點開發車、國防軍工、醫療健康、模具設計等下游應用領域,重點開發、生產增材制造金屬粉體材料生產增材制造金屬粉體材料。其可生產多牌號金屬粉末:鋁合金粉末(AlSi10Mg、CPAL-G 高強鋁合金粉末、CPAL-G2 高強鋁合金粉末)、高強高導銅合金粉末(純銅、CuCrZr、CuNiSiCr、CuSn10 等增材制造用銅及銅合金粉末)、高溫合金粉體材料
164、(GH4169、GH3536、GH3625 三個牌號為主)以及模具鋼粉末。0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%毛利率19A毛利率20A毛利率21A毛利率22ASLM Solutions3D Systems鉑力特華曙高科 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。34 圖圖 66:有研粉材所生產的有研粉材所生產的 3D打印粉體材料打印粉體材料 資料來源:有研粉材官網,中信建投 公司金屬增材制造粉末業務快速增長,前景可觀。公司金屬增材制造粉末業務快速增長,前景可觀。公司 3D 打印粉體材料業務 17A-22
165、A 分別實現營收185.64/108.27/293.00/119.78/992.02/2129.56 萬元,21A 同比增長 728.5%,增速迅猛。預計隨著增材公司產能逐步釋放,公司金屬增材粉末業務將進一步放量,前景可觀。金屬增材制造粉材噸價上漲,毛利率總體保持較高金屬增材制造粉材噸價上漲,毛利率總體保持較高水平。水平。17A-21A 實現毛利率 54.5%/63.3%/55.7%/46.6%/45.5%,金屬增材粉材銷售單價 14.7/11.3/10.5/11.4/36.4萬元/噸,毛利總體保持較高水平,粉材噸價 2021 年以來快速上漲。根據有研粉材公司公告,公司預計 22E-26E 平
166、均噸價保持在 24 萬元。圖圖 67:有研粉材增材粉末業務營收:有研粉材增材粉末業務營收 圖圖 68:有研粉材:有研粉材 3D打印粉體材料銷售單價及毛利率打印粉體材料銷售單價及毛利率 資料來源:Wind,中信建投 資料來源:Wind,有研粉材公司公告,中信建投 2.2.2 2 中航邁特中航邁特增材制造設備、材料及工藝一站式服務商增材制造設備、材料及工藝一站式服務商 中航邁特增材科技(北京)有限公司成立于 2015 年,位于北京經濟技術開發區,是北京市市屬國企京城機電控股企業,國家高新技術企業,國家級專精特新“小巨人”企業。公司以國家戰略為指引,以市場需求為導向,專注金屬粉末材料、金屬 3D 打
167、印設備研發生產,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,服務國家科技戰略目標和重大工程建設。-100%0%100%200%300%400%500%600%700%800%05001,0001,5002,0002,50017A18A19A20A21A22A營業收入-萬元營業收入-yoy0%10%20%30%40%50%60%70%051015202530354017A18A19A20A21A22E-26E銷售單價-萬元/噸毛利率 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。35 圖圖 69:中航邁特發展歷程中航邁特發展歷程 資料來源:
168、中航邁特官網,中信建投 中航邁特核心團隊來自我國航空航天材料院所,擁有中航邁特核心團隊來自我國航空航天材料院所,擁有 10 年以上先進合金材料研發經驗,掌握高性能金屬年以上先進合金材料研發經驗,掌握高性能金屬粉末材料設計、制備工藝及成套裝備關鍵技術,先后解決了粉末收得率低、流動性差、力學性能不穩定等行業粉末材料設計、制備工藝及成套裝備關鍵技術,先后解決了粉末收得率低、流動性差、力學性能不穩定等行業技術難題。技術難題。中航邁特科研團隊先后成功研發了 TC4、TA15、TC11、TA19 等鈦合金,GH3536、GH4169、GH3625、GH5188、GH3230、GH4099 等高溫合金,Ni
169、Ti50 形狀記憶合金,TiAl4822 金屬間化合物,AlSi10Mg、AlMgErZr 等鋁合金,Ta、W 等難熔金屬,18Ni300、CX 等模具鋼等 3D 打印專用粉末材料,產品純度高、球形度好、性能穩定、品質卓越,可 100%替代國外產品,廣泛應用于航空、航天、醫療、汽車、模具、消費電子等行業領域。圖圖 70:中航邁特增材制造金屬粉末牌號:中航邁特增材制造金屬粉末牌號 資料來源:南極熊3D打印,中信建投 中航邁特中航邁特于于 2021 年年明確“十四五”發展戰略,進軍增材設備領域。明確“十四五”發展戰略,進軍增材設備領域。聚焦激光選區熔化(SLM)、激光立體成形(LSF)、激光熔覆(
170、LC)等金屬增材制造與再制造技術,中航邁特創新研發系列開源增材設備產品,結合十余年材料創新及應用研究技術優勢,為行業用戶提供設備、材料及工藝一站式服務。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。36 表表 13:中航邁特中航邁特激光選區熔化(激光選區熔化(SLM)設備部分產品一覽設備部分產品一覽 型號 打印尺寸 掃描系統 激光器功率 鋪粉層厚 圖示 MT170 170 120mm(直徑 高度)高速數字振鏡 200/500W光纖激光器、單/雙激光器 20m-100m MT280 250mm250mm300mm Scanlab 高速振鏡 IPG 500W 70m-
171、100m MT330 325mm325mm420mm Scanlab 高速振鏡 IPG 500W 2 20m-100m MT450 400mm450mm500mm Scanlab 高速振鏡 IPG 500W 2 20m-100m MT650 650mm650mm800mm Scanlab 高速振鏡 IPG 500W 4 20m-100m 資料來源:中航邁特官網,中信建投 面向大型化、一體化、復雜化等空天產品特點及輕量化、低成本、快速研制的迫切需求,中航邁特可以用面向大型化、一體化、復雜化等空天產品特點及輕量化、低成本、快速研制的迫切需求,中航邁特可以用戶提供包含設備、材料及工藝的一站式金屬增材
172、制造解決方案。戶提供包含設備、材料及工藝的一站式金屬增材制造解決方案。根據中航邁特官網,公司使用 MT-280 完成了燃油噴嘴的批量化應用,其中材料選擇公司自產的 MT-GH3536,針對合金沉積態開裂及高溫延伸率低等問題,進行針對性粉末成分優化,實現粉末微裂紋明顯消除。并實現了發動機關鍵部位的合理結構設計、多零件整合,并且實現整體減重以提高了飛機發動機的效率。圖圖 71:MT-280 打印的燃油噴嘴打印的燃油噴嘴 圖圖 72:MT-330 打印的火箭發動機電動泵組件打印的火箭發動機電動泵組件 資料來源:中航邁特官網,中信建投 資料來源:中航邁特官網,中信建投 公司還采用了公司還采用了 MT-
173、330 打印了火箭發動機電動泵組件,打印了火箭發動機電動泵組件,選用公司自產的選用公司自產的 MT-GH4169,并深度優化合金高,并深度優化合金高溫延伸率,經成分、工藝優化及原材優選,實現高溫溫延伸率,經成分、工藝優化及原材優選,實現高溫 650C 延伸率提升至延伸率提升至 12%以上。以上。其優化了產品性能,減少工序及零件數,提高生產效率及成品一致性。并且發動機推力及各項壓力數據穩定,泵系統性能滿足預期。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。37 2.2.3 3 江蘇威拉里江蘇威拉里做做金屬粉末行業金屬粉末行業的的“隱形冠軍隱形冠軍”江蘇威拉里新材料科
174、技有限公司是江蘇省國資委重點培育、徐州礦務集團有限公司投資組建的國家級高新技術企業,主要從事金屬 3D 打印粉末的研發生產,成功解決我國增材制造領域關鍵原材料“卡脖子”難題,入選國家科改示范企業、國家專精特新“小巨人”企業名單,融入長三角國家技術創新中心體系,是全球領先的金屬增材制造整體解決方案提供商。主攻高溫合金、鈦合金、模具鋼和鋁合金等增材制造用金屬粉末,主營產品市場占有率居行業前列,高端智能裝備及關鍵零部件自主化率 100%、達到世界先進水平。公司與多所院校展開合作,聯合中南大學、西北工業大學、哈爾濱工業大學共同研發真空氣霧化、電極感應氣霧化制粉技術。并與同行業華曙高科、鉑力特、漢邦科技
175、展開合作,下游客戶包括中國航天、中國兵器工業集團等大型軍工集團,客戶質量高。圖圖 73:江蘇威拉里合作伙伴江蘇威拉里合作伙伴 資料來源:江蘇威拉里官網,中信建投 2023 年年 7 月,威拉里公司完成月,威拉里公司完成 A 輪融資,融資額近億元,本輪融資將助力二期項目智慧工廠建設和產業輪融資,融資額近億元,本輪融資將助力二期項目智慧工廠建設和產業鏈拓展延伸。鏈拓展延伸。威拉里二期項目位于徐州市經開區,占地 50 畝,規劃建設 40 條生產線,設計產能 1500 噸/年,項目建成后將更好滿足航空航天、生物醫療等領域對高端金屬粉末材料需求,對于公司著力延鏈補鏈強鏈、鍛造產業競爭優勢、鞏固行業頭部地
176、位具有重要意義。近 5 年,威拉里公司經營業績保持高速增長,今年上半年營業收入同比增長近 100%,在高溫合金粉末、鈦合金粉末等細分領域中優勢明顯、位居行業前列。真空惰性氣體霧化系統(真空惰性氣體霧化系統(VIGA)生產線)生產線 10 條,條,3D 打印分年產能打印分年產能 750 噸以上。噸以上。采用惰性氣體保護生產,粉末球形狀度高,氧含量低,衛星球低等特點。適用于生產不銹鋼、模具鋼、鋁合金、高溫合金、鈷鉻合金、銅合金、定制合金。VIGA 設備完成了全自動制粉流水線的設計,能夠在該設備上實現霧化、冷卻、轉運、篩分、包裝的流水線式操作,粉末生產將從現在的半自動方式轉變為全自動方式,單條線的產
177、能將增長 4 倍以上。無坩堝感應熔煉氣霧化系統(無坩堝感應熔煉氣霧化系統(EIGA)生產線)生產線 5 條,條,3D 打印鈦合金年產能打印鈦合金年產能 120 噸以上。噸以上。采用惰性氣體霧化,粉末球形度高,氧含量低,衛星球少等特點。適用于生產 TC4、TA15、TA1 等高品質粉末。將氬氣循環系統與新型鈦粉生產線深度整合,氣體消耗量降低 95%,得粉率提高十個百分點。據人民網,威拉里生產的模具鋼粉末國內客戶覆蓋率超據人民網,威拉里生產的模具鋼粉末國內客戶覆蓋率超 70%,其中,其中 18Ni300、Vms-131、12Cr9Ni 等粉末等粉末材料因具有優良的鋪粉性能、較高的松裝密度以及較低的
178、氧含量受到模具市場廣泛好評。材料因具有優良的鋪粉性能、較高的松裝密度以及較低的氧含量受到模具市場廣泛好評。憑借 18Ni300 這一款通過工業化應用驗證的模具鋼粉末,威拉里拿下了創業以來的第一張訂單,進而開始迅速占領國內市場份額。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。38 圖圖 74:18Ni300 模具鋼粉末模具鋼粉末 圖圖 75:TC4 鈦合金鈦合金 資料來源:江蘇威拉里官網,中信建投 資料來源:江蘇威拉里官網,中信建投 2.2.4 4 大族激光大族激光工業激光裝備龍頭布局增材制造工業激光裝備龍頭布局增材制造 大族激光大族激光(002008.SZ)是一
179、家專業從事智能制造裝備及其關鍵器件的研發、生產和銷售的高新技術企業,是一家專業從事智能制造裝備及其關鍵器件的研發、生產和銷售的高新技術企業,具備從基礎器件、整機設備到工藝解決方案的垂直一體化優勢,是全球領先的智能制造裝備整體解決方案服務具備從基礎器件、整機設備到工藝解決方案的垂直一體化優勢,是全球領先的智能制造裝備整體解決方案服務商。商。3D 打印機多是采用光纖激光器作為能量源,配置高精密掃描振鏡,成熟切片及路徑規劃軟件等,達到高速掃描和生產,安全可靠,穩定高精,適用于不銹鋼,鋁、鈦合金,模具鋼等材料打印。融合該公司多年在激光及自動化設備開發領域積累的研發成果及豐富經驗,以市場為主導,專注于工
180、業級 3D 打印設備開發與應用。表表 14:大族激光大族激光鋪粉式金屬激光鋪粉式金屬激光 3D打印系統打印系統產品一覽產品一覽 型號 打印尺寸 光學部件 激光器功率 鋪粉層厚 圖示 Hans M100 110mm 110mm 100mm F-theta-lens,掃描振鏡 200W/500W 20m-100m Hans M260 250mm250mm300mm F-theta-lens,掃描振鏡 500W/500W*2(可選)20m-100m Hans M360 350mm350mm300mm F-theta-lens,掃描振鏡 IPG 500W 2 20m-100m 資料來源:大族激光官網,
181、中信建投 伴隨著近年來國內增材制造逐步升溫,得益于在激光器、運動控制、機械機構、軟件開發、工藝研究以及伴隨著近年來國內增材制造逐步升溫,得益于在激光器、運動控制、機械機構、軟件開發、工藝研究以及材料領域雄厚的技術積累,加之客戶端的需求反饋,大族激光在最近幾年逐步加大增材制造領域的布局。材料領域雄厚的技術積累,加之客戶端的需求反饋,大族激光在最近幾年逐步加大增材制造領域的布局。其有能力自主生產 3D 打印所需要的光纖激光器以及掃描振鏡。其自主生產的可變光斑光纖激光器 ABS 系列和連續光纖激光器單模組系列 500-3000W 均可用于增材制造,ExtraScan 數字振鏡產品型號覆蓋全面并且自主
182、研發高精度光柵編碼器,打破國外技術壟斷,適用于精度要求高的客戶,就比如增材制造。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。39 圖圖 76:可變光斑光纖激光器:可變光斑光纖激光器 ABS 系列系列 圖圖 77:光柵振鏡方頭光柵振鏡方頭 資料來源:大族激光官網,中信建投 資料來源:大族激光官網,中信建投 2 2.5 5 華曙高科華曙高科3D3D 打印技術先驅打印技術先驅許小曙博士創辦,技術實力國際領先許小曙博士創辦,技術實力國際領先 華曙高科由國際華曙高科由國際 3D 打印技術先驅許小曙博士創辦,技術實力雄厚。打印技術先驅許小曙博士創辦,技術實力雄厚。公司創始人
183、許小曙博士系國際 3D 打印知名專家和技術先驅,曾先后擔任美國焊接研究所(AWI)、DTM、3D Systems、Solid Concepts 公司技術總監,在在 3D Systems 期間帶領團隊發明了期間帶領團隊發明了 SLS 技術技術,榮獲世界 100 位應用科學領域突出貢獻獎(R&D100 Award)、美國“Dinosaur Award”(恐龍獎)。許小曙博士許小曙博士 2009 年回國創辦華曙高科,年回國創辦華曙高科,目前公司專注于 SLM和 SLS 技術路線,已開發設備 20 余款,并配套專用材料及工藝 40 余款,其中 SLM 產品覆蓋從 120 mm 120mm 100mm
184、小尺寸入門級到 1330 mm 700mm 1700mm超大型專用設備的各類尺寸,能夠滿足不同行業的打印需求。公司業務覆蓋全球 32 個國家和地區,全球銷量超過 800 臺。圖圖 78:美國焊接委員會為許小曙博士成果所出的專輯:美國焊接委員會為許小曙博士成果所出的專輯 圖圖 79:許小曙博士榮獲:許小曙博士榮獲“世界世界 100 位應用科學領域突出貢位應用科學領域突出貢獻獎獻獎”資料來源:華曙高科官網,中信建投 資料來源:華曙高科官網,中信建投 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。40 圖圖 80:華曙高科發展歷程:華曙高科發展歷程 資料來源:公司官網,
185、中信建投 公司股權結構清晰,相對集中。公司股權結構清晰,相對集中。公司第一大股東為許小曙父子,通過美納科技合計持股 44.53%,興旺建設、侯銀華各持有公司 24.38%、12.37%的股份。截至招股說明書簽署日,公司的股權結構如下所示:圖圖 81:華曙高科股權結構(截至招股說明書簽署日):華曙高科股權結構(截至招股說明書簽署日):資料來源:華曙高科招股說明書,中信建投 華曙高科金屬華曙高科金屬 3D 打印設備技術達到國際先進水平。打印設備技術達到國際先進水平。華曙高科金屬 3D 打印設備最大成形尺寸和振鏡最大最大成形尺寸和振鏡最大掃描速度居于第一掃描速度居于第一,公司深度掌握動態聚焦和定焦兩
186、種光學系統技術,可貼合用戶需求靈活配置,設備的技術難度和制造效率優于國內外可比公司。表表 15:華曙高科金屬增材制造設備橫向對比,技術水平國際領先:華曙高科金屬增材制造設備橫向對比,技術水平國際領先 指標指標 華曙高科華曙高科 EOS SLM Solutions 3D systems 鉑力特鉑力特 說明說明 先進性水平先進性水平 最大成形尺寸(mm-mm-mm)1330 700 1700 450 450 1000 600 600 600 500 500 500 1200 600 1500 成形尺寸越大,設備設計、制造難度成倍增加:國際領先 光學系統 動態聚焦技術、動態聚焦技術、定焦技術可選定焦
187、技術可選 定焦技術 動態聚焦技術/定焦技術 定焦技術適合批量化生產;動態聚焦技術難度更高,更靈活 國際先進 振鏡最大掃描速度(m/s)15.2 7 10/7 最大掃描速度越快,可有效減少激光掃描跳轉時間,生產效率越高 國際先進 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。41 軟件 全自主研發全自主研發 設備控制軟作自研,數據處理軟件購買第三方 設備控制軟作自研,數據處理軟件購買第三方 全自主研發 設備控制軾件白研,數據處理軟件購買第三方 全系列軟件自主研發,數據安全性更高,開放核心參數,支持快速功能定制,貼合行業應用 國際領先 資料來源:華曙高科招股說明書,中
188、信建投 公司業務由公司業務由“3D 打印設備及輔機配件打印設備及輔機配件”、“3D 打印粉末材料打印粉末材料”、“售后服務及其他售后服務及其他”三大板塊組成,產品廣泛三大板塊組成,產品廣泛應用于航空航天、模具、汽車等領域。應用于航空航天、模具、汽車等領域。21A三大板塊營收占比分別為 87.84%/8.04%/4.12%,其中“3D 打印設備及輔機配件”在航空航天/模具及加工服務/高校及科研/汽車/醫療/消費及電子品的營收比重分別為59.43%/21.38%/8.59%/4.33%/0.53%/2.41%。表表 16:華曙高科金屬增材制造設備應用案例:華曙高科金屬增材制造設備應用案例 行業行業
189、 材料材料 產品圖片產品圖片 特點特點 航空航天 鋁合金 衛星支架類產品設計上采用拓撲優化、點陣+蒙皮的先進設計理念,僅能通過 3D 打印方式一體化生產制造。采用公司 SLM 技術使產品大幅減重,帶來了顯著經濟效益,該類型產品已實現在軌驗證。高溫合金 收擴段是火箭發動機核心部件,具有復雜的內型面和上百條毫米級再生冷卻通道。采用公司 SLM 工藝成功實現其一體化制造成形,能夠顯著縮短制造周期。汽車 液冷換熱器 傳統加工方式為沖壓成形及釬焊焊接,小批量試制模具成本高,良品率低,周期較長。采用公司 SLM 技術可整體打印成形,致密度高,滿足耐壓氣密性要求,制作周期縮短。醫療 椎體融合器 椎間融合器
190、國內首個采用 SLM 技術的三類醫療器械認證多孔型椎體融合器、多孔型椎間融合器,具有解剖匹配、提高植骨融合率及椎體永久穩定性、可批量定制等優勢特點。模具 滑塊和斜銷 采用公司 SLM 技術,能夠實現狹窄空間內隨形冷卻回路的設計,并可集成隔水片系統和噴泉水路系統,確保冷卻效果并消除了漏水風險。核酸試管模具 核酸試管架模具 采用公司 SLM 技術應用在核酸試管模具、96 孔核酸試管架模具等產品上,創新優化模具隨形水道設計,并實現高精度高效打印,使產品的冷卻周期時間縮短,生產效率提高 消費 短道速滑冰刀 采用公司 SLM 技術為參加北京冬季奧運會的中國短道速滑隊提供設備優化解決方案,為運動員量身定制
191、輕量化、個性化新型短道速滑冰刀。資料來源:華曙高科招股說明書,中信建投 營業收入增長較快,金屬增材制造設備利潤可觀。營業收入增長較快,金屬增材制造設備利潤可觀。19A/20A/21A/22A 公司分別實現營收 1.55/2.17/3.32/4.57 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。42 億 元,其 中 3D 打 印 設 備 及 輔 機 配 件 實 現 營 收 1.25/1.83/2.92/4.03 億 元,3D 打 印 粉 末 實 現 營 收0.23/0.24/0.27/0.34 億元,售后服務實現毛利 0.07/0.11/0.14/0.18 億元。
192、公司金屬設備單價持續走高,毛利總體穩定。19A/20A/21A/22H1 金屬設備平均單價為 149.88/215.43/273.70/295.52 萬元。圖圖 82:華曙高科營業收入:華曙高科營業收入情況情況 圖圖 83:華曙高科金屬設備單價及毛利率:華曙高科金屬設備單價及毛利率 資料來源:華曙高科招股說明書,中信建投 資料來源:華曙高科招股說明書,中信建投 公司 2020-2022 年分別實現歸母凈利潤 0.41 億元/1.17 億元/0.99 億元,YOY 依次為 128.19%/186.60%/-15.52%,三年歸母凈利潤的年復合增速 76.78%;實現扣非歸母凈利潤 0.33 億元
193、/0.71 億元/0.89 億元,歸母凈利潤受補貼等非經常性損益略有下降,但扣除非經常性損益后歸屬于母凈利潤總體呈現良好態勢。圖圖 84:華曙高科歸母凈利潤:華曙高科歸母凈利潤 圖圖 85:華曙高科扣非歸母凈利潤:華曙高科扣非歸母凈利潤 資料來源:Wind,中信建投 資料來源:Wind,中信建投 公司期間費用水平穩定下降。公司期間費用水平穩定下降。19A/20A/21A/22A 期間費用營收占比分別為 54.41%/38.60%/32.35%/29.37%,其 中 研 發 費 用 營 收 占 比 分 別 為20.26%/14.46%/11.69%/12.02%,銷 售 費 用 營 收 占 比
194、分 別 為24.84%/15.34%/12.40%/10.81%,管理費用營收占比分別為 12.79%/9.75%/8.89%/8.56%。公司期間費用率下降主要得益于經營管理效率提升和營收快速增長。0%10%20%30%40%50%60%70%0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.019A20A21A22A3D 打印設備及輔機配件-億元3D 打印粉末材料-億元售后服務及其他-億元3D 打印設備及輔機配件-yoy3D 打印粉末材料-yoy售后服務及其他-yoy30%35%40%45%50%55%60%65%70%05010015020025030035019A20A2
195、1A22H1金屬設備平均單價-萬元金屬設備及輔機配件-毛利率-20%30%80%130%180%230%-0.200.000.200.400.600.801.001.201.402019A2020A2021A2022A2023Q1歸屬于母公司股東的凈利潤(億元)同比增長(%)0.06 0.33 0.71 0.89 0.18 418.75%114.72%25.06%0.00%50.00%100.00%150.00%200.00%250.00%300.00%350.00%400.00%450.00%0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.002019A2
196、020A2021A2022A2023Q1扣除非經常性損益后歸屬于母公司股東的凈利潤-億元扣除非經常性損益后歸屬于母公司股東的凈利潤-yoy 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。43 圖圖 86:華曙高科期間費用率(:華曙高科期間費用率(19A-22A)資料來源:Wind,中信建投 華曙高科華曙高科 3D 打印設備及輔機配件主要應用于航空航天領域、模具及加工服務領域,其中金屬設備及輔機打印設備及輔機配件主要應用于航空航天領域、模具及加工服務領域,其中金屬設備及輔機配件主要應用于航空航天領域,高分子設備及輔機配件主要應用于模具及加工服務領域。配件主要應用于航
197、空航天領域,高分子設備及輔機配件主要應用于模具及加工服務領域。對于航空航天領域,由于相關零部件形態復雜,對輕量化要求較高,3D 打印突破了傳統制造技術對結構尺寸、復雜程度、成形材料的限制,已發展成為提升設計與制造能力的一項關鍵核心技術;對于模具領域,3D 打印隨形水路可以更加均勻地接近產品外壁,減少冷卻盲點,從而更快更好地帶走熱量,讓模具生產效率和光潔度大幅提升,同時能有效解決產品的變形開裂問題,提高成品的良品率。隨著 3D 打印技術在汽車領域的應用推廣,該領域客戶對 公司的設備需求上升。華曙高科華曙高科 3D 打印設備的主要使用領域為航空航天,模具及加工服務以及汽車領域。打印設備的主要使用領
198、域為航空航天,模具及加工服務以及汽車領域。19A/20A/21A/22H1公 司 3D 打 印 設 備 及 輔 機 配 件 收 入 在 航 空 航 天,模 具 及 加 工 服 務 以 及 汽 車 領 域 分 別 占 比 為23.56/55.15/59.43/35.91%,34.81/19.75/21.38/25.44%以及 10.28/4.26/4.33/25.02%。隨著 3D 打印技術在模具及加工服務領域的深度應用,國內下游企業需求呈增長趨勢。圖圖 87:3D 打印設備及輔機配件收入按應用領域分布情況打印設備及輔機配件收入按應用領域分布情況 資料來源:華曙高科招股說明書,中信建投 華曙高科
199、打印設備核心元器件激光器、振鏡對進口依賴的程度較高。華曙高科打印設備核心元器件激光器、振鏡對進口依賴的程度較高。19A/20A/21A/22H1 公司激光器進口比例分別為 82.88%/88.01%/86.08%/69.90%,振鏡進口比例高于 99%。公司已逐步在部分中小機型設備中使用國產激光器、振鏡,但其長期穩定性相比進口零部件存在不足,公司短期內無法實現全面國產替代。激光器主-5%0%5%10%15%20%25%30%19A20A21A22A銷售費用率管理費用率研發費用率財務費用率0100002000030000400002019A2020A2021A2022H1航空航天(萬元)模具及加
200、工服務(萬元)高校及科研(萬元)汽車(萬元)醫療(萬元)消費及電子產品(萬元)其他(萬元)行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。44 要從美國、德國進口,振鏡主要從德國進口。圖圖 88:華曙高科激光器、振鏡進口依賴率(:華曙高科激光器、振鏡進口依賴率(19A-22H1)資料來源:華曙高科招股說明書,中信建投 積極積極“走出去走出去”,加速國際化布局,加速國際化布局。公司與全球創新及產業資源進行了有效融合,以全球視野、居國際前沿、立足“自主”加速推進自身創新與產業化能力躍升。為更好服務當地客戶,開拓當地市場,公司分別于 2017 年和 2018 年成 立美國
201、華曙和歐洲華曙全資子公司,海外子公司的主要職責是推廣公司品牌,進行產品銷售、提供技術支持和售后服務。截至目前公司海外區域和渠道銷售網絡已覆蓋全球 30 多個主要國家和地區,公司連續多年參加美國 AMUG、Rapid 和德國 Formnext 等國際 3D 打印行業展會,在國際舞臺上展示了中國增材制造的品牌與力量。技術實技術實力強勁,下游客戶廣泛認可。力強勁,下游客戶廣泛認可。公司創始人許小曙系國際 3D 打印界知名專家,SLS 技術發明人,原3D Systems 技術總監。公司 SLM 技術在最大成形尺寸、振鏡掃描速率等指標上均處于全球領先地位,技術實力強勁。公司牽頭或參與制定了 10 項增材
202、制造技術國家標準和 6 項行業標準,申請專利與軟件著作權登記超 400 項。公司用戶主要包括飛而康、航天科工、峻宸集團等優質客戶,積極參與長征五號等一批重大項目保障工作,技術實力受到用戶廣泛認可。圖圖 89:長征五號級間解鎖裝置保護板由華曙高科制造:長征五號級間解鎖裝置保護板由華曙高科制造 資料來源:華曙高科官網,中信建投 100.00%98.02%100.00%99.13%82.88%88.01%86.08%69.90%0%20%40%60%80%100%120%19A20A21A22H1激光器進口率振鏡進口率 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。45
203、 2.6 易加三維易加三維專注專注 PBF 技術的新興獨角獸技術的新興獨角獸 易加三維成立于易加三維成立于 2014 年(原為先臨三維子公司,年(原為先臨三維子公司,2021 年年 9 月獨立),月獨立),致力于研發和生產工業級 3D 打?。ㄔ霾闹圃欤┫到y與應用技術,為航空航天、高性能工業制造、模具制造、精準醫療等領域提供專業的增材制造應用解決方案。公司目前在金屬粉末床熔化(MPBF)、選擇性粉末床燒結(PPBF)兩種設備的設計、裝備、工藝、軟件、材料及后處理等方面擁有豐碩的成果,產品遠銷 40 多個國家和地區。易加三維金屬打印設備品種廣泛,大中小型金屬增材制易加三維金屬打印設備品種廣泛,大中
204、小型金屬增材制造齊頭并進,關注大型制造設備。造齊頭并進,關注大型制造設備。Eplus3D 金屬打印機從入門級型號到多激光機,可用于工業級的增材生產。我們還提供與各種金屬材料兼容的工業金屬 3D 打印先進工藝,包括鋁合金,鈦合金,鈷鉻合金,鎳基合金,不銹鋼,模具鋼,銅合金和其他微型金屬粉末。表表 17:易加三維金屬增材制造設備部分產品一覽:易加三維金屬增材制造設備部分產品一覽 型號 打印尺寸 激光器 最高掃描速度(m/s)成型速度(cm3/h)圖示 EP-M1250 1258*1258*1350mm 九激光 7 240 EP-M650H 657*657*1080mm 四激光 8 120 EP-M
205、260 266*266*390mm 單激光 雙激光 8 15-35 25-55 EP-M150 153*100 mm 單激光 雙激光 8 5-20/8-35 資料來源:易加三維官網,中信建投 易加三維金屬增材制造設備助力模具應用發展。易加三維金屬增材制造設備助力模具應用發展。易加拔罐制造商使用 Eplus3D EP-M250 SLM 3D 打印機生產帶有隨形冷卻通道的金屬模具,以提高最終拔罐的質量和注射效率。(1)通過傳統 CNC 技術生產的拔罐模具只能加工垂直冷卻通道,盡管冷卻通道的直徑最大為 20mm,但它無法有效地冷卻模具,這導致最終注塑零件的透明度低和注塑效率低。(2)采用 3D 打印
206、制造的金屬模具的冷卻時間比傳統模具減少了 26,溫度降低了 60。通過 3D 打印金屬模具在模具進出口之間的共形冷卻通道的溫差最大為 5,滿足通道設計要求。且壓力為 0.3Mpa,可以滿足一般模具溫度控制器的要求,而沒有任何停滯,渦流,回流等現象。(3)綜上所述,具有隨形冷卻通道的 3D 打印金屬模具不僅能夠滿足注塑工藝的要求,而且與傳統模具相比還具有更多的性能優勢,從而提高了注塑效率以及最終注塑產品的質量。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。46 易加三維金屬增材制造設易加三維金屬增材制造設備助力航空航天領域。備助力航空航天領域。根據易加三維公司官網,
207、易加三維 EP-M650 四激光機生產的 3D 打印件順利通過驗收測試。金屬件的整體尺寸為 620mm 620mm 150mm,打印 D 工藝采用層厚50m 的打印參數,耗時 255h。在打印過程中,無需在線調整重疊區域的精度,過濾器循環系統支持在線反吹除塵,可實現長時間不間斷打印。EP-M650 采用 MPBF(Metal Powder Bed Fusion)技術,采用 655 655 800mm3 的成型室和四個激光系統,確保高效打印生產。精確定位和創新的區域拼接控制技術,整個打印過程均勻和穩定。該系統可以操作各種金屬粉末,如鈦,鋁和鎳基合金、模具鋼、不銹鋼、鉻鈷合金和其他材料。適用于航空
208、航天、汽車、國防等行業的大尺寸、高精度、高性能零件的直接制造。圖圖 90:易加三維:易加三維 EP-M250 打印的金屬模具打印的金屬模具 圖圖 91:易加三維:易加三維 EP-M650 打印的航空航天零件打印的航空航天零件 資料來源:易加三維官網,中信建投 資料來源:易加三維官網,中信建投 2.2.7 7 鑫精合鑫精合Pre-IPO 輪增材制造獨角獸輪增材制造獨角獸 鑫精合激光科技發展有限公司是中國領先的金屬增/減材制造整體解決方案提供商。公司成立于 2015 年,最初為外購 SLM 設備的 3D 打印服務提供商,近年來逐漸成為 3D 打印設備提供商。公司于 2022 年 1 月完成Pre-
209、IPO 輪融資,融資規模 5 億元人民幣,參投機構包括鼎暉百孚、中車資本、紅塔創投、安徽省投、中鋁創投、日出資本等。公司技術路線覆蓋激光選取融化(SLM)、激光近凈成型(LENS)、電弧增材制造(WAAM)等多種技術路線,成型尺寸覆蓋范圍大,產品齊全。表表 18:鑫精合主要打印設備產品梳理:鑫精合主要打印設備產品梳理 分類分類 設備型號設備型號 最大成型尺寸最大成型尺寸 成型效率成型效率 產品展示產品展示 SLM LiM-X800 800mm 800mm 1080mm 150cm/h 六激光 200cm/h 八激光 250cm/h 十激光 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文
210、之后的免責條款和聲明。47 LiM-X650 650mm 650mm 860mm 100cm/h 四激光 150cm/h 六激光 LiM-X400 400mm 400mm 550mm單激光 400mm 450mm 550mm 雙激光 40cm/h 單激光 60cm/h 雙激光 LiM-X260 260mm 260mm 430mm 30cm/h 單激光 45cm/h 雙激光 LiM-X150A 140mm220mm 最大15cm/h 200W 激光器 30cm/h 500W 激光器 LENS LiM-S1006 1000mm 800mm 500mm/LiM-S0402 500mm 300mm 4
211、00mm/LiM-S2510 2500mm 2500mm 1500mm/行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。48 LiM-S4510 4500mm 4500mm 1500mm/WAAM WAAM501(三軸機床)500mm 500mm 500mm 可按需求定制/LiM-PWAAM1501(三軸機床)1500mm 1500mm 1000mm 可按需求定制/LiM-WAAM1200(六軸機器人)1000mm 1000mm 800mm 可按需求定制/資料來源:鑫精合官網,中信建投 公司屢獲行業殊榮。公司屢獲行業殊榮。2017 年獲得國家高新技術企業榮譽稱號,2
212、018 年初被工信部增材制造研究院授予中國增材制造產業聯盟理事單位,2019 年成為中國增材制造(3D 打?。┊a業推進工程戰略合作伙伴,成為工信部工業強基“一條龍”示范企業,2020 年榮獲金橋獎,2021 年被評為工信部專精特新“小巨人”企業,2022 年 5月入選工信部重點支持的國家級專精特新“小巨人”企業名單。公司深度綁定軍工產業,客戶資源優秀。公司深度綁定軍工產業,客戶資源優秀。公司多次承接國家重點任務,合作方涵蓋國家航空及航天各領域的大型企業、科研院所及高校,主要客戶涉及中航工業集團,中國航發集團,中國航天科工、中國航天科技等四大產業集團。2019 年公司交付某型四倍音速無人機前中機
213、身項目。2020 年長征五號 B 火箭成功發射的我國新一代載人飛船試驗船,其返回艙防熱大底框架由中國航天科技集團空間技術研究院總研制,沈陽精合(鑫精合子公司)利用金屬 3D 打印工藝制造,成功實現了減輕重量、縮短周期、降低成本等目標。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。49 圖圖 92:鑫精合為新一代載人飛船試驗船返回艙打印的大底框架:鑫精合為新一代載人飛船試驗船返回艙打印的大底框架 資料來源:鑫精合,中信建投 2 2.8 8 中科煜宸中科煜宸專注大型和中小型激光增材制造設備專注大型和中小型激光增材制造設備 中科煜宸成立于 2013 年,由中國科學院上海
214、光學精密機械研究所孵化,是一家專業從事激光增材制造裝備(金屬 3D 打印、表面處理技術)、智能激光焊接裝備、自動化生產線、核心器件的研發與制造的高新技術企業。中科煜宸在大型及中小型金屬激光增材制造裝備方面已取得突破性進展,大型送粉式金屬 3D 打印裝備采用具有自主知識產權的核心部件(如加工頭、送粉器、工藝軟件等)。并于 2022 年江蘇獨角獸企業評估中入選江蘇潛在獨角獸企業。中科煜宸已經形成同軸送粉打?。ㄖ锌旗襄芬呀浶纬赏S送粉打?。↙ENS)、鋪粉打?。ǎ?、鋪粉打?。⊿LM)、電?。?、電弧 3D 打印裝備(打印裝備(WAAM)三大類標)三大類標準機型。準機型。中科煜宸專業從事激光增材制造裝備
215、(3D 打印、激表面技術)、智能激光焊接裝備、自動化生產線、核心器件(工藝軟件、送粉器、加工頭)和金屬粉末材料的研發與制造。其成果已廣泛應用于汽車、船舶、模具等行業,為以上領域的終端用戶提供了上百套智能金屬激光增材制造裝備,中科煜宸已成為國內系列化金屬激光增材制造裝備的供應商。表表 19:中科煜宸中科煜宸金屬增材制造設備部分產品一覽金屬增材制造設備部分產品一覽 型號 打印尺寸 激光器功率 成型速度(cm3/h)圖示 RC-LMD1500同軸送粉金屬 3D打印裝備 1500*1000*1000mm 4KW/6KW 60-120 RC-LMD4000同軸送粉金屬 3D打印裝備 4000*3500*
216、3000mm 2KW/15KW/行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。50 RC-AD 2500電弧送絲 3D打印設備 2500*2500*1500mm /350-500(鋁合金)400-550(不銹鋼)RS-650-4 金屬 3D打印機 625*625*1100 mm 500/700/1KW 2-120 資料來源:中科煜宸官網,中信建投 中科煜宸已為國內研制并提供多套遠程激光焊接系統、激光中科煜宸已為國內研制并提供多套遠程激光焊接系統、激光-MIG(MAG)復合焊接系統、激光復合焊接系統、激光-TIG 復合焊復合焊接系統、窄間隙激光填絲焊接系統、激光釬焊
217、系統等。接系統、窄間隙激光填絲焊接系統、激光釬焊系統等。同時公司對激光焊接過程中智能檢測技術及閉環焊接質量控制技術等方面進行了深入的研究,相關成果榮獲了 2016 年度中國機械工業科學技術進步一等獎,并實現了產業化應用。2.2.9 9 漢邦科技漢邦科技LACM 增減材復合加工技術,增減材復合加工技術,解決解決內表面過程精加工的世界內表面過程精加工的世界級難題級難題 漢邦科技,于漢邦科技,于 2007 年進入金屬年進入金屬 3D 打印領域,專注于設備的研發、制造、銷售、應用和技術服務,是國打印領域,專注于設備的研發、制造、銷售、應用和技術服務,是國內專業的工業級金屬增材制造(內專業的工業級金屬增
218、材制造(3D 打?。┰O備制造商。打?。┰O備制造商。行業應用覆蓋航空航天、醫療齒科、骨科、新能源、模具、汽車、教育科研等多個領域,逐步走出一條產業多元化高質量發展新路,得到客戶的高度認可并達成長期戰略合作,包括中國鋼研、中國核動力院、未來工場、珠海格力、深圳光韻達、上海交大等各名企高校。2022 年年 1 月月 27 日,金屬日,金屬 3D 打印行業領軍者漢邦科技宣布完成近打印行業領軍者漢邦科技宣布完成近 4 億人民幣首輪融資,創下該領域首次融資億人民幣首輪融資,創下該領域首次融資額最高紀錄。額最高紀錄。本輪融資由前海方舟領投,遠翼投資、中信證券投資共同投資,云岫資本擔任獨家財務顧問。圖圖 93
219、:漢邦科技發展歷程:漢邦科技發展歷程 資料來源:漢邦科技官網,中信建投 漢邦科技通過不斷創新迭代的金屬漢邦科技通過不斷創新迭代的金屬 3D 打印裝備、軟件、控制系統、工藝和技術參數庫,擁有大量的應用打印裝備、軟件、控制系統、工藝和技術參數庫,擁有大量的應用技術及數據積累,目前申請金屬增材制造技術相關技術專利和軟件著作權技術及數據積累,目前申請金屬增材制造技術相關技術專利和軟件著作權 200 余項,并參與制定多項增材制造余項,并參與制定多項增材制造 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。51 國家標準、行業標準及團體標準,凝聚了強大的合作專家資源。國家標準、
220、行業標準及團體標準,凝聚了強大的合作專家資源。多年來,公司不斷加強全面管理,以優良的質量贏得了信譽。2017 年榮獲國家高新技術企業認定,2018 年獲批廣東省金屬 3D 打印工程技術研究中心,2019年獲批廣東省博士后創新實踐基地,2020 年被授予廣東省知識產權示范企業,2021 年獲批建立院士工作站,2022 年當選國家第四批專精特新“小巨人”企業。漢邦科技致力于成為金屬漢邦科技致力于成為金屬 3D 打印行業大工匠。依托強大的先進裝備設計與制造能力,目前已成功研發大打印行業大工匠。依托強大的先進裝備設計與制造能力,目前已成功研發大中小多款強力迭代機型,產品矩陣完整。中小多款強力迭代機型,
221、產品矩陣完整。其中HBD E500、HBD 1000 及 HBD 1200等多光路大尺寸設備,已與多家航空航天、能源和知名高端工業企業達成穩定合作并批量供貨。從金屬增材制造技術到從金屬增材制造技術到 LACM 激光增激光增減材復合加工工藝,漢邦科技以智能、自動、數字化為抓手減材復合加工工藝,漢邦科技以智能、自動、數字化為抓手,提供一體化專業金屬增材制造解決方案,為客戶提供更加高效、柔性的新業態合作方式,持續為客戶創造最大價值。表表 20:漢邦科技漢邦科技金屬增材制造設備部分產品一覽金屬增材制造設備部分產品一覽 型號 打印尺寸 激光器功率 打印層厚 圖示 HBD-150/150T 159100m
222、m 200W/200W 2 10m-40m LACM 150(激光增材微切割混合制造)159100mm SLM:200W&Cutting:50W 10m-40m HBD 350 325mm 325mm 400mm 500W/500W 2 30m-100m HBD E500 430mm 520mm 520mm 500W 2/500W 3 30m-100m HBD 1000 600mm 600mm 1000mm 500W 4/1000W4 30m-120m HBD 1200 460mm 460mm 1200mm 500W 2/1000W2 20m-120m 資料來源:漢邦科技官網,中信建投 行業深
223、度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。52 2 2.1 10 0 飛而康飛而康國際國際 3D3D 打印全套解決方案提供商打印全套解決方案提供商 飛而康科技是中國領先的金屬增材制造技術全套解決方案提供商飛而康科技是中國領先的金屬增材制造技術全套解決方案提供商,公司下設三個事業部:特種金屬粉末事業部,3D 打印解決方案事業部,特種制造技術事業部。這三個部門可以共同為客戶提供金屬粉末研發和生產、應用工藝研發、部件生產、后處理檢驗等整體標準化工藝閉環線。飛而康科技可以提供高品質鈦合金粉末和其他粉末,且其生產的鈦合金粉末已經通過民用航空的資質認證,飛而康科技可以提供高品質
224、鈦合金粉末和其他粉末,且其生產的鈦合金粉末已經通過民用航空的資質認證,并用于民航飛機。并用于民航飛機。近年來,飛而康與工業制造、技術研究等領域的眾多先鋒企業進行了緊密的合作,其高端鈦合金粉末材料在中國和全球范圍內都得到了廣泛應用和一致認可。目前飛而康鈦合金粉末年產量可達到近 90噸,并以超高品質脫穎而出,在全球高端材料市場中占有重要的市場份額。飛而康與增材制造龍頭企業合作,飛而康與增材制造龍頭企業合作,是是中國領先的中國領先的 3D 打?。す膺x區熔化)航空級零件產品供應商打?。す膺x區熔化)航空級零件產品供應商。2020年 6 月,飛而康對外宣布了金屬增材制造超級工廠計劃,這個計劃包含安裝
225、50 臺華曙高科金屬增材制造設備,其中絕大多以大型和超大型設備為主。截止 2020 年 10 月底,超級工廠已成功驗收第 24 臺華曙高科金屬增材制造設備,在華曙高科技術團隊的鼎力支持下,飛而康提前完成了 2020 年裝機計劃。飛而康科技作為國內領先的金屬增材制造(飛而康科技作為國內領先的金屬增材制造(3D 打?。┙鉀Q方案提供商,承擔了天龍二號運載火箭打?。┙鉀Q方案提供商,承擔了天龍二號運載火箭 TH11閉式補燃循環發動機的部分結構閉式補燃循環發動機的部分結構 3D 打印任務。打印任務。根據飛而康官網,液體火箭發動機零件具有結構復雜、流道豐富、一體化程度高、拓撲優化程度高等結構特征,充分體現了
226、激光選區熔融(SLM)工藝的生產制造優勢。飛而康團隊通過調校打印激光參數、穩定熱處理工藝制度、優化磨粒流處理工藝等方法,突破了金屬 3D 打印工藝的穩定性、一致性、重復性、控形控性等難點,解決了液發零件狹小流道、異形曲面、復雜結構的加工制造難題,實現零件質量上的精益求精。同時,通過熱等靜壓(HIP)工藝,消除零件內部潛在的疏松、縮孔等細微缺陷,有效提高零件的冶金性能水平,保障了零件在惡劣工況下的使用可靠性和壽命。圖圖 94:天龍二號火箭:天龍二號火箭 圖圖 95:飛而康車間中的:飛而康車間中的 FS421 資料來源:飛而康科技官網,中信建投 資料來源:飛而康科技官網,中信建投 2 2.1 11
227、 1 鋮聯鋮聯科技:科技:齒科齒科 3 3D D 打印打印全流程數字化服務平臺全流程數字化服務平臺 鋮聯科技專注于用新一代技術實現口腔齒科全流程數字化,提供一站式齒科鋮聯科技專注于用新一代技術實現口腔齒科全流程數字化,提供一站式齒科 3D 打印數字化解決方案。打印數字化解決方案。2021 年 5 月,公司完成品牌升級,從“鋮聯激光”升級為“鋮聯科技”,同時開始商業模式轉型之路。從傳統的3D 打印設備供應商轉型為云打印服務模式,鋮聯科技開創性地把硬件即服務(HaaS)的模式應用在齒科 3D打印領域,將 3D 打印機智聯上網,在全球范圍內建設大規模分布式義齒制造云工廠,打通義齒加工的數據 行業深度
228、報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。53 設計制造全流程,構建齒科全流程數字化服務平臺。并于 2023 年 4 月,完成 2.36 億元人民幣的 B 輪融資。本輪融資由三正健康領投,祥峰投資中國基金和老股東真成投資跟投,泰合資本擔任財務顧問。圖圖 96:鋮聯科技鋮聯科技發展歷程發展歷程 資料來源:鋮聯科技官網,中信建投 當下,數字化已成為口腔齒科行業上下游企業的共識,而當下,數字化已成為口腔齒科行業上下游企業的共識,而 3D 打印是實現齒科產業升級的最佳供給。打印是實現齒科產業升級的最佳供給。鋮聯云平臺能夠提供普惠的齒科 3D 打印服務,用戶無需付出昂貴的設備成
229、本和人力成本,即可按需選用數字化設計、數據處理、3D 打印、后處理等多項服務。只需通過鋮聯云平臺發送任務需求,數字化設計團隊即可在線進行工業 CAD 設計和數據處理,云平臺的智能生產調度系統將打印任務分配到最優的云工廠完成半成品或成品制作,最后通過智慧物流系統將產品快速交付到用戶的手中。目前,鋮聯科技已進入全球 27 個國家,在世界各地落地 260 多個云工廠,日生產牙冠 80000 顆,支架 8000 個,為 1500 家義齒工廠提供服務,鋮聯科技金屬 3D 打印機裝機量已經突破 1000 臺,穩居 3D 打印義齒行業 TOP 1 的領先地位。得益于扎實的研發實力,鋮聯科技對義齒加工全鏈條進
230、行科技賦能,實現數字化升級。得益于扎實的研發實力,鋮聯科技對義齒加工全鏈條進行科技賦能,實現數字化升級。研發出 DLP 光敏樹脂 3D 打印機,替代傳統手工石膏模型;應用金屬 3D 機,代替手工鑄造工藝;研發熱處理爐、拋光機等后處理設備,大大縮短后處理時間,全面覆蓋義齒生產加工的整個流程。金屬 3D 打印方面擁有多型號 3D 打印機,全球裝機量超 1000 臺。表表 21:鋮聯鋮聯科技科技金屬增材制造設備部分產品一覽金屬增材制造設備部分產品一覽 型號 最大成型尺寸 激光器功率 打印層厚 最大掃描速度 圖示 NCL-M1100 100 75mm 200W 20m-100m 7m/s NCL-M1
231、50 150 75mm 300W 2 20m-100m 7m/s NCL-M180 180 80mm 300W 2/500W 2 20m-100m 7m/s 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。54 NCL-M3280 280 280 350mm 500W/500W 2 20m-100m 7m/s NCL-M3250 250 250 300mm 500W 20m-100m 7m/s NCL-M200 200 200 200mm 200W/500W 20m-100m 7m/s 資料來源:鋮聯科技官網,中信建投 鋮聯科技開創性地將硬件即服務模型應用在義齒鋮聯
232、科技開創性地將硬件即服務模型應用在義齒 3D 打印領域,將所有金屬打印領域,將所有金屬 3D 打印機聯網變成一個義齒打印機聯網變成一個義齒打印云工廠,提供義齒三維模型設計、打印云工廠,提供義齒三維模型設計、3D 打印、后處理等打印、后處理等 3D 打印云服務。打印云服務。并提供一站式齒科 3D 打印服務,從接收模型/數據、設計、數據處理、3D 打印、后處理最后到質檢發貨。專業的數字化齒科 3D 打印解決方案,為義齒工廠帶來全新的齒科產品制作流程和工作方式。高精度、高效率、低成本的柔性制造,使義齒制造向更加精準、高效、個性化的方向發展。圖圖 97:鋮聯科技鋮聯科技 3D打印產品打印產品 資料來源
233、:鋮聯科技官網,中信建投 公司在齒科公司在齒科 3D 打印領域基本實現全產業鏈布局,提供設備、軟件、打印材料以及打印服務。打印領域基本實現全產業鏈布局,提供設備、軟件、打印材料以及打印服務。軟件方面,公司提供齒科智能設計軟件以及 LionSky 智能切片軟件,前者可以基于大數據、人工智能技術的個性化義齒設計軟件,替代傳統人工,快速設計出義齒三維模型;后者是專為齒科金屬 3D 打印研發的數據切片軟件解決方案,深度結合金屬打印義齒產品的技術特點,采用先進的圖形圖像處理算法,大大減少用戶數據處理時間,顯著提高了打印的成功率和效率。3D 打印材料方面,公司提供金屬材料主要包含鈦合金以及鈷鉻合金,粉末雜
234、質元素和有害元素含量低,球形度和流動性好,松裝密度高,可滿足牙科修復體、金屬烤瓷修復體的金屬內冠、橋,金屬修復體的金屬全冠、橋、嵌體、樁核、可摘局部義齒支架及卡環,全口義齒支架的 3D 打印要求。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明。55 三三、設備廠商主導產業鏈,建議關注設備廠商主導產業鏈,建議關注上下游整合上下游整合、不斷擴展市場、緊、不斷擴展市場、緊跟行業趨勢的企業跟行業趨勢的企業 目前,我國增材制造產業發展迅速,產品設備關鍵技術指標與國外相當,未來幾年增材制造市場仍將處于目前,我國增材制造產業發展迅速,產品設備關鍵技術指標與國外相當,未來幾年增材制
235、造市場仍將處于快速增長階段??焖僭鲩L階段。根據Wohlers Report 2022,2021 年中國增材制造設備裝機數量占全球 10.6%,位列第二。2021 年在全球范圍內跟蹤調查的 266 家工業級增材制造設備廠商中,中國有 37 家,同比增長 11 家,在全球范圍內位列第三。2021 年中國生產的設備數量約為 288 萬臺,同比增長 13.3%。金屬增材制造全產業鏈技術壁壘集中在中游設備廠商,增材制造設備是牽動增材制造行業發展的關鍵之一。金屬增材制造全產業鏈技術壁壘集中在中游設備廠商,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,因此在整個產業鏈中
236、占據主導地位,這些設備生產廠商大多亦提供打印服務業務,近年來,增材制造行業整合加劇,通過并購增材制造軟件公司、材料公司、服務提供商等,設備生產企業轉變為綜合方案提供商,加強了對產業鏈的整體掌控能力。我國的增材制造設備廠商主要有華曙高科、易加三維、漢邦科技、鑫精合等公司。上下游整合:上下游整合:設備廠商是全產業鏈主導者,上下游拓展整合是趨勢所向。設備廠商是全產業鏈主導者,上下游拓展整合是趨勢所向。借鑒海外龍頭發展歷程,以 3D Systems 和Stratasys 為代表的增材設備龍頭多向上游布局打印材料、光學零件、軟件等領域,以提高自身產業鏈地位。國內龍頭華曙高科等企業近年來亦逐漸布局上游,實
237、現產業鏈關鍵節點的自主可控。增材制造下游主要系工業級應用需求,已處產業化階段,航空航天、醫療、汽車應用最廣泛。擴展市場:擴展市場:(1)金屬增材設備下游最大應用場景系航空航天,當前軍用航空航天持續高景氣,深度綁定軍工產業的金屬增材設備下游最大應用場景系航空航天,當前軍用航空航天持續高景氣,深度綁定軍工產業的龍頭或受益。龍頭或受益。軍工產業系增材設備下游最大客戶,與軍工集團、院所、高校關系密切的增材設備企業或有較大競爭優勢。本輪軍事現代化進程將利好戰機、航發、航天產業鏈,深度綁定軍工產業的增材龍頭或因此受益。(2)企業應當擴展海外業務,企業應當擴展海外業務,將國際化發展作為重要經營戰略,堅持國際
238、化及全球業務布局。將國際化發展作為重要經營戰略,堅持國際化及全球業務布局。積極通過“走出去”與全球創新及產業資源進行有效融合,引進海外科研和產業界高端人才,與海外知名機構開展技術及產業化合作。與全球創新及產業資源進行有效融合,以全球視野、居國際前沿、立足“自主”加速推進自身創新與產業化能力躍升。華曙高科于 2017 年與 2018 年成立美國華曙和歐洲華曙全資子公司,且連續多年參加美國 AMUG、Rapid 和德國 Formnext 等國際 3D 打印行業展會,以提高公司在國際上知名度以擴展海外業務。緊跟行業趨勢:緊跟行業趨勢:(1)緊跟金屬增材制造技術在制造業的發展趨勢,瞄準國內外金屬增材制
239、造技術應用需求緊跟金屬增材制造技術在制造業的發展趨勢,瞄準國內外金屬增材制造技術應用需求。針對不同應用領域落地的金屬增材制造解決方案,設計開發更大尺寸、更專用化的金屬增材制造設備,華曙高科能提供最大打印尺寸均達到“米”級,在國際上處于領先地位。推動增材制造效率的提升,多激光、高功率激光技術的推進,實現無模具近終成形,極大的節省材料,降低成本。華曙高科、易加三維與漢邦科技等均能實現多激光技術,提高增材制造效率。(2)關注布局金屬增材制造設備核心零部件的國產化的公司關注布局金屬增材制造設備核心零部件的國產化的公司,通過對金屬增材制造設備應用驗證迭代及 行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 請務必
240、閱讀正文之后的免責條款和聲明。56 核心供應商的培育,核心元器件實現全部國產化,降低金屬增材制造設備的生產成本,助力金屬增材制造行業發展。我國中低功率光纖激光基本實現國產化,已經有個別廠商在使用國產激光器與振鏡。(3)此外,要緊盯行業領域先進技術,綜合應用探究整合,對于金屬增材制造技術邊界不斷探索,保持此外,要緊盯行業領域先進技術,綜合應用探究整合,對于金屬增材制造技術邊界不斷探索,保持研發能力,確保遠期設備發展的競爭力。研發能力,確保遠期設備發展的競爭力。例如增減材一體化的以及去支撐增材制造技術的研究,以及其他高端增材制造技術,加大研究費用與研究人員的投入。漢邦科技從金屬增材制造技術到 LA
241、CM 激光增減材復合加工工藝,實現了增減材一體化。四、風險提示四、風險提示 軍工訂單不及預期。軍工訂單不及預期。國內金屬增材打印行業下游客戶集中于軍工行業,收入最終主要來源于國家的國防裝備支出。軍工行業屬于特殊的經濟領域,主要受國際環境、國家安全形勢、地緣政治、國防發展水平等多種因素影響。若未來國際形勢出現重大變化,導致國家削減國防開支若軍工訂單不及預期則可能影響到行業企業的營收。產業政策風險。產業政策風險。增材制造行業系國家重點扶持的戰略新興產業,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
242、業生產經營造成不利影響。技術迭代風險。技術迭代風險。隨著增材制造技術的發展,應用領域的擴大,技術的升級迭代加快,不同技術之間的競爭加劇,技術創新和新產品開發仍是行業競爭的關鍵。若企業無法保持技術先進性則可能導致競爭力下降。供應鏈風險。供應鏈風險。國內增材制造領域振鏡、激光器等核心零部件進口依賴嚴重,若因地緣政治導致進口受限,且短期內無法國產化替代,則可能影響到企業產品的交付。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 57 分析師介紹分析師介紹 黎韜揚:黎韜揚:研發部執行總經理、軍工與新材料團隊首席分析師,北京大學碩士。2015-2017 年新財富、水晶球、Wind 軍工行業第一名團隊核心成員,2
243、018-2022 年水晶球軍工行業上榜,2018-2020 年 Wind 軍工行業第一名,2019-2022 年金牛獎最佳軍工行業分析團隊,2018-2022 年新財富軍工行業上榜、入圍。行業深度報告 金屬增材制造金屬增材制造 58 評級說明評級說明 投資評級標準 評級 說明 報告中投資建議涉及的評級標準為報告發布日后6 個月內的相對市場表現,也即報告發布日后的 6個月內公司股價(或行業指數)相對同期相關證券市場代表性指數的漲跌幅作為基準。A 股市場以滬深 300 指數作為基準;新三板市場以三板成指為基準;香港市場以恒生指數作為基準;美國市場以標普 500 指數為基準。股票評級 買入 相對漲幅
244、 15以上 增持 相對漲幅 5%15 中性 相對漲幅-5%5之間 減持 相對跌幅 5%15 賣出 相對跌幅 15以上 行業評級 強于大市 相對漲幅 10%以上 中性 相對漲幅-10-10%之間 弱于大市 相對跌幅 10%以上 分析師聲明分析師聲明 本報告署名分析師在此聲明:(i)以勤勉的職業態度、專業審慎的研究方法,使用合法合規的信息,獨立、客觀地出具本報告,結論不受任何第三方的授意或影響。(ii)本人不曾因,不因,也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接收到任何形式的補償。法律主體說明法律主體說明 本報告由中信建投證券股份有限公司及/或其附屬機構(以下合稱“中信建投”)制作,由中信
245、建投證券股份有限公司在中華人民共和國(僅為本報告目的,不包括香港、澳門、臺灣)提供。中信建投證券股份有限公司具有中國證監會許可的投資咨詢業務資格,本報告署名分析師所持中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格證書編號已披露在報告首頁。在遵守適用的法律法規情況下,本報告亦可能由中信建投(國際)證券有限公司在香港提供。本報告作者所持香港證監會牌照的中央編號已披露在報告首頁。一般性聲明一般性聲明 本報告由中信建投制作。發送本報告不構成任何合同或承諾的基礎,不因接收者收到本報告而視其為中信建投客戶。本報告的信息均來源于中信建投認為可靠的公開資料,但中信建投對這些信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告所
246、載觀點、評估和預測僅反映本報告出具日該分析師的判斷,該等觀點、評估和預測可能在不發出通知的情況下有所變更,亦有可能因使用不同假設和標準或者采用不同分析方法而與中信建投其他部門、人員口頭或書面表達的意見不同或相反。本報告所引證券或其他金融工具的過往業績不代表其未來表現。報告中所含任何具有預測性質的內容皆基于相應的假設條件,而任何假設條件都可能隨時發生變化并影響實際投資收益。中信建投不承諾、不保證本報告所含具有預測性質的內容必然得以實現。本報告內容的全部或部分均不構成投資建議。本報告所包含的觀點、建議并未考慮報告接收人在財務狀況、投資目的、風險偏好等方面的具體情況,報告接收者應當獨立評估本報告所含
247、信息,基于自身投資目標、需求、市場機會、風險及其他因素自主做出決策并自行承擔投資風險。中信建投建議所有投資者應就任何潛在投資向其稅務、會計或法律顧問咨詢。不論報告接收者是否根據本報告做出投資決策,中信建投都不對該等投資決策提供任何形式的擔保,亦不以任何形式分享投資收益或者分擔投資損失。中信建投不對使用本報告所產生的任何直接或間接損失承擔責任。在法律法規及監管規定允許的范圍內,中信建投可能持有并交易本報告中所提公司的股份或其他財產權益,也可能在過去 12 個月、目前或者將來為本報告中所提公司提供或者爭取為其提供投資銀行、做市交易、財務顧問或其他金融服務。本報告內容真實、準確、完整地反映了署名分析
248、師的觀點,分析師的薪酬無論過去、現在或未來都不會直接或間接與其所撰寫報告中的具體觀點相聯系,分析師亦不會因撰寫本報告而獲取不當利益。本報告為中信建投所有。未經中信建投事先書面許可,任何機構和/或個人不得以任何形式轉發、翻版、復制、發布或引用本報告全部或部分內容,亦不得從未經中信建投書面授權的任何機構、個人或其運營的媒體平臺接收、翻版、復制或引用本報告全部或部分內容。版權所有,違者必究。中信建投證券研究發展部中信建投證券研究發展部 中信建投(國際)中信建投(國際)北京 上海 深圳 香港 東城區朝內大街 2 號凱恒中心B座 12 層 上海浦東新區浦東南路 528 號南塔 2103室 福田區福中三路與鵬程一路交匯處廣電金融中心 35 樓 中環交易廣場 2 期 18樓 電話:(8610)8513-0588 電話:(8621)6882-1600 電話:(86755)8252-1369 電話:(852)3465-5600 聯系人:李祉瑤 聯系人:翁起帆 聯系人:曹瑩 聯系人:劉泓麟 郵箱: 郵箱: 郵箱: 郵箱:charleneliucsci.hk