《3D打印行業研究系列報告(二):市場競爭加劇規?;a在即從材料端深掘3D打印行業-231108(27頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《3D打印行業研究系列報告(二):市場競爭加劇規?;a在即從材料端深掘3D打印行業-231108(27頁).pdf(27頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 1 證證 券券 研研 究究 報報 告告 Ta行業研究行業研究 行業專題研究行業專題研究 機械設備行業機械設備行業 3D3D 打印行業研究系列報告(二):打印行業研究系列報告(二):市場競爭加劇,規市場競爭加劇,規?;a在即?;a在即 從材料端深掘從材料端深掘 3D3D 打印行業打印行業 投資要點:投資要點:3D打印材料是打印材料是 3D打印技術發展的重要物質基礎,行業加速發展。打印技術發展的重要物質基礎,行業加速發展。3D 打印是將三維實體變為若干個二維平面,運用粉末狀金屬、塑料、樹脂等可粘合原材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。目前全球3D打印行業處在行業成長中期,近30年全球行
2、業收入平均年增長率為26.1%。3D打印材料是3D打印技術發展的重要物質基礎,材料與中游設備和下游需求聯系緊密。原料廠商將加深與中游業務端的合作,深入了解設備及服務的消費應用場景,匹配設備端的加工工藝以及下游消費場景。非金屬材料占比較高,金屬材料與復合材料成為行業未來趨勢。非金屬材料占比較高,金屬材料與復合材料成為行業未來趨勢。就我國目前3D打印粉末材料使用情況來看,非金屬與金屬材料大致形成6:4的格局,非金屬材料占材料市場大部分份額。其中非金屬粉末來說現市場主流的是工程塑料、尼龍、樹脂;金屬粉末主要是常見的主要有金屬材料,缽合金、鋁合金和不銹鋼占比較大,同時生物基可降解材料、復合材料等在不斷
3、研發當中。由于金屬3D打印產品的質量大部分取決于金屬粉末的工藝和物理化學性能穩定性,因此粉末是制約行業發展的因素之一。以航空航天、汽車為代表的工業應用領域空間廣闊,3C電子的應用加速金屬粉末的發展。金屬粉末制備工藝:霧化法已成主流,工藝成熟。金屬粉末制備工藝:霧化法已成主流,工藝成熟。3D打印金屬粉末的制備方法主要有氣霧化、等離子旋轉電極霧化、等離子熔絲霧化和等離子球化技術。從技術角度,氣霧化法制粉種類廣、生產率高、細粉末得率高,GA方法生產綜合優勢最滿足當前產業發展需求,是目前制備球形粉末最普遍的方法。國產粉末加速發展,國產替代正加速國產粉末加速發展,國產替代正加速。2021 年全球增材市場
4、規模達到了 152.44 億美元,預計2025-2030年全球3D打印市場空間年均增幅23.41%。從價值量占比看,粉末端價值占比較少為17.0%。從競爭格局角度來看,非金屬材料競爭較為激烈,而技術壁壘較高的金屬粉末和復合材料市場競爭不完全。國內原材料逐漸由中低端領域向高端領域滲透,粉末制造廠商產能擴充加速,當前海內外金屬粉末質量差距不斷縮短,國產替代正在加速。投資建議:投資建議:建議關注有研粉材(設立控股公司有研增材重點開發、生產增材制造金屬粉體材料,以及軟磁粉末、MIM 粉末、真空釬焊粉末等高溫特種粉體材料產品。)風險提示:風險提示:產業政策風險、技術迭代風險、供應鏈風險。機械設備 202
5、3 年 11 月 08 日 強于大市強于大市(維持評級維持評級)一年內行業相對大盤走勢一年內行業相對大盤走勢 團隊成員團隊成員 分析師 彭元立 執業證書編號:S0210522100001 郵箱:PYL 相關報告相關報告 1、3D 打印行業研究系列報告(一):鈦合金切入消費電子,3D 打印或將迎來新機遇一2023.11.07 2、機械設備行業 2023 年三季報綜述:黎明前的黑暗,靜待周期復蘇之風一 2023.11.05 3、3D 打印行業深度報告:蓄勢待發,產業化應用賦能未來一 2023.11.03 誠信專業 發現價值 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 -10%-5%0%5%10%15%20%日期
6、2022-11-152022-11-292022-12-132022-12-272023-01-112023-02-012023-02-152023-03-012023-03-152023-03-292023-04-132023-04-272023-05-162023-05-302023-06-132023-06-292023-07-132023-07-272023-08-102023-08-242023-09-072023-09-212023-10-132023-10-27機械設備滬深300 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 2 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 正文目錄正
7、文目錄 1 1 3D3D 打印行業加速發展,材料端前景可期打印行業加速發展,材料端前景可期 .1 1 1.1 3D1.1 3D 打?。簭拇蛴。簭摹皽p材減材”到到“增材增材”,傳統制造工藝的革新,傳統制造工藝的革新 .1 1 1.2 3D1.2 3D 打?。翰牧吓c工藝齊飛,科技引領創新打?。翰牧吓c工藝齊飛,科技引領創新 .2 2 2 2 金屬材料與復合材料高歌前進,成為行業未來趨勢金屬材料與復合材料高歌前進,成為行業未來趨勢 .4 4 2.1 2.1 非金屬材料:應用領域廣泛,工藝相對成熟非金屬材料:應用領域廣泛,工藝相對成熟 .4 4 2.2 2.2 金屬材料:對應工業領域,需求增長加速金屬材
8、料:對應工業領域,需求增長加速 .6 6 2.3 2.3 金屬材料整體性能表現優秀,下游應用不斷開拓金屬材料整體性能表現優秀,下游應用不斷開拓 .8 8 3 3 金屬粉末制備工藝:霧化法已成主流,工藝成熟金屬粉末制備工藝:霧化法已成主流,工藝成熟 .1010 4 4 國產粉末性價比提升,國產替代加速進行中國產粉末性價比提升,國產替代加速進行中 .1515 5 5 投資建議投資建議 .2020 6 6 風險提示風險提示 .2323 圖表目錄圖表目錄 圖表圖表 1:3D 打印工藝流程打印工藝流程.1 圖表圖表 2:3D 打印產業鏈打印產業鏈.1 圖表圖表 3:全球:全球 3D 打印市場處于成長階段
9、中期打印市場處于成長階段中期.2 圖表圖表 4:3D 打印粉末與打印粉末與 3D 打印工藝對應關系打印工藝對應關系.3 圖表圖表 5:3D 打印上下游的影響關系打印上下游的影響關系.3 圖表圖表 6:全球:全球 3D 打印材料專利申請占比打印材料專利申請占比.3 圖表圖表 7:中國:中國 3D 打印材料價值量占比打印材料價值量占比.4 圖表圖表 8:中國各粉末價值量占比:中國各粉末價值量占比.4 圖表圖表 9:2025 年全球粉末占比情況預測年全球粉末占比情況預測.4 圖表圖表 10:3D 打印與其他粉末的區別打印與其他粉末的區別.6 圖表圖表 11:3D 打印粉末的主要性能指標說明打印粉末的
10、主要性能指標說明.7 圖表圖表 12:鈦合金粉末產品圖片:鈦合金粉末產品圖片.8 圖表圖表 13:3D 打印粉末的分類與特性打印粉末的分類與特性.8 圖表圖表 14:3D 打印整體下游占比打印整體下游占比.9 圖表圖表 15:制粉工藝匯總:制粉工藝匯總.10 圖表圖表 16:氣霧化法工藝:氣霧化法工藝.11 圖表圖表 17:等離子旋轉電極霧化法:等離子旋轉電極霧化法(PREP).11 圖表圖表 18:等離子絲材霧化法(:等離子絲材霧化法(PA).12 圖表圖表 19:射頻等離子球化工藝射頻等離子球化工藝.13 圖表圖表 20:金屬制粉工藝對比:金屬制粉工藝對比.13 圖表圖表 21:金屬制粉工
11、藝對比:金屬制粉工藝對比.14 圖表圖表 22:全球增材制造市場空間:全球增材制造市場空間.15 圖表圖表 23:3D 打印價值量占比打印價值量占比.15 圖表圖表 24:全球粉末市場空間(億美元):全球粉末市場空間(億美元).15 圖表圖表 25:國內外粉末公司匯總:國內外粉末公司匯總.16 圖表圖表 26:國內外主要粉末公司產能匯總:國內外主要粉末公司產能匯總.17 圖表圖表 27:高分子粉末與國外粉末性能對比(華曙高科):高分子粉末與國外粉末性能對比(華曙高科).18 圖表圖表 28:有研粉材金屬粉末參數與德國:有研粉材金屬粉末參數與德國 TLS 對比對比.18 圖表圖表 29:金屬粉末
12、價格(萬元:金屬粉末價格(萬元/噸)噸).19 圖表圖表 30:海綿鈦價格變動(萬元:海綿鈦價格變動(萬元/噸)噸).19 圖表圖表 31:有研增材股權結構:有研增材股權結構.20 YZMAMBcX9YjZnRnR7NbPaQnPrRpNoNiNnMmNkPrRzQbRpOqRvPsPtPMYsOnP 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 3 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 圖表圖表 32:有研增材主要產品:有研增材主要產品.21 圖表圖表 33:有研增材在:有研增材在 3D 打印中的營收打印中的營收.22 圖表圖表 34:有研增材在:有研增材在 3D 打印中的毛利率打印中的毛
13、利率.22 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 1 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 1 3D 打印行業加速發展,材料端前景可期打印行業加速發展,材料端前景可期 1.1 3D 打?。簭摹皽p材”到“增材”,傳統制造工藝的革新打?。簭摹皽p材”到“增材”,傳統制造工藝的革新 3D 打印又稱為增材制造(打印又稱為增材制造(Additive Manufacturing,AM),是涵蓋多學科的先),是涵蓋多學科的先進制造技術。進制造技術。3D 打印是以計算機三維設計模型為藍本,通過軟件分層離散和數控成型系統,將三維實體變為若干個二維平面,運用粉末狀金屬、塑料、陶瓷、樹脂等可粘合原材料,通過
14、逐層打印的方式來構造物體的技術。整體而言,3D 打印是信息網絡技術、先進材料技術與數字制造技術的結合,制造流程橫跨多個學科,涵蓋機械、材料、軟件、電子、設計、計算機視覺等。圖表圖表 1:3D 打印工藝流程打印工藝流程 數據來源:增材制造與 3D 打印技術及應用,華福證券研究所 圖表圖表 2:3D 打印產業鏈打印產業鏈 數據來源:華曙高科招股說明書,鉑力特招股說明書,華福證券研究所 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 2 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 依托行業不同生命階段關鍵因素的發展特征對行業的成熟度進行綜合判定和分依托行業不同生命階段關鍵因素的發展特征對行業的成熟度進行綜
15、合判定和分析,目前全球析,目前全球 3D 打印行業處在行業成長中期。打印行業處在行業成長中期。3D 打印起源于 19 世紀末的美國,由美國研究的照相雕塑和地貌成型技術開創了的 3D 打印核心思想,1986 年,世界上第一家生產 3D 打印設備的公司 3D Systems 成立,自此,美國開始涌現出多家 3D打印公司。據 Wholers 數據,3D 打印自誕生 30 多年以來,該領域包括設備、材料和服務在內的全球收入平均年增長率為 26.1%,并有 23 年以兩位數的速度增長。圖表圖表 3:全球:全球 3D 打印市場處于成長階段中期打印市場處于成長階段中期 數據來源:前瞻產業研究院,華福證券研究
16、所 1.2 3D 打印打?。翰牧吓c工藝齊飛,科技引領創新:材料與工藝齊飛,科技引領創新 3D 打印材料是打印材料是 3D 打印技術發展的重要物質基礎,材料與中游設備和下游需求打印技術發展的重要物質基礎,材料與中游設備和下游需求聯系緊密。聯系緊密。3D 打印設備可使用的材料相對局限,3D 打印行業上游的原料廠商與中游 3D 打印設備、服務商聯系較緊密,一方面有助于原料廠商了解及推廣材料應用,另一方面原料廠商可以根據中游 3D 打印設備及服務商的業務類型,研究提升新材料的制作工藝。目前,3D 打印原料的生產銷售主要依照 3D 打印設備的需求而決定,主要是由于 3D 打印有多種技術種類,如 SLS、
17、SLA 和 FDM 等,每種打印技術使用的材料各有不同。3D 打印原料廠商將加深與 3D 打印行業中游業務端的合作,深入了解 3D 打印設備及服務的消費應用場景,匹配設備端的加工工藝以及下游消費場景。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 3 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 圖表圖表 4:3D 打印粉末與打印粉末與 3D 打印工藝對應關系打印工藝對應關系 成型材料成型材料 3D 打印成型技術打印成型技術 熱塑性塑料 FDM 紙、金屬膜、塑料薄膜 LOM 石膏、陶瓷粉末 3DP 液態光敏樹脂 SLA/DLP/Poly Jet 金屬、合金、熱塑性材料、陶瓷等粉末 SLS/DML/SL
18、S/EBM 數據來源:增材制造與 3D 打印技術及應用,華福證券研究所 圖表圖表 5:3D 打印上下游的影響關系打印上下游的影響關系 數據來源:華福證券研究所繪制 從專利角度,我國從專利角度,我國 3D 打印材料在加速創新發展。打印材料在加速創新發展。目前相關專利申請量 2021 年達 3079 件,占全球總量超過 50%;美國約占 26%,排名第二。從專利內容可以看出各類復合材料、可降解材料以及更優性能的金屬材料是目前研發的重點方向。例如,中國科學院化學研究所研發的復合材料、納米材料、可降解材料、樹脂基導電材料等。圖表圖表 6:全球:全球 3D 打印材料專利申請占比打印材料專利申請占比 數據
19、來源:艾瑞咨詢,華福證券研究所 56%26%18%0%10%20%30%40%50%60%中國美國其他 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 4 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 2 金屬材料與復合材料高歌前進,成為行業未來趨勢金屬材料與復合材料高歌前進,成為行業未來趨勢 現階段我國現階段我國 3D 打印仍舊以工程塑料、樹脂和部分常見金屬材料為主。打印仍舊以工程塑料、樹脂和部分常見金屬材料為主。3D 打印所用的這些原材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發的,與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區別,其形態一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。就我國目前 3D打印粉末材料使用情況來看,
20、非金屬與金屬材料大致形成 6:4 的格局,非金屬材料占材料市場大部分份額。其中金屬粉末主要是常見的主要有金屬材料,缽合金、鋁合金和不銹鋼占比較大,非金屬粉末是工程塑料、尼龍、樹脂;以及不斷開發的生物基可降解材料、復合材料等。圖表圖表 9:2025 年全球粉末占比情況預測年全球粉末占比情況預測 數據來源:前瞻產業研究院,華福證券研究所 2.1 非金屬材料:非金屬材料:應用領域廣泛應用領域廣泛,工藝工藝相對成熟相對成熟(一)光敏樹脂材料(一)光敏樹脂材料 圖表圖表 7:中國:中國 3D 打印材料價值量占比打印材料價值量占比 圖表圖表 8:中國各粉末價值量占比:中國各粉末價值量占比 數據來源:前瞻產
21、業研究院,激光制造網,華福證券研究所 數據來源:前瞻產業研究院,激光制造網,華福證券研究所 38%38%62%62%金屬材料非金屬材料20.20%20.20%15.20%15.20%14.10%14.10%11.10%11.10%10.10%10.10%9.10%9.10%6.10%6.10%14.10%14.10%鈦合金PLA尼龍ABS鋁合金不銹鋼樹脂其他 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 5 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 光敏樹脂材料,主要包括丙烯酸樹脂、環氧樹脂及聚酯樹脂等的光固化樹脂材料。光敏樹脂材料,主要包括丙烯酸樹脂、環氧樹脂及聚酯樹脂等的光固化樹脂材料。光敏
22、樹脂一般為液態,其在一定波長的紫外光照射下能立刻引起聚合反應完成固化,可用于制作高強度、耐高溫、防水材料。Somos 19120 材料為粉紅色材質,是一種鑄造專用材料,成型后可直接代替精密鑄造蠟膜原型,避免開發模具的風險,具有低留灰率和高精度等特點.Somos Next 材料為白色材質,是一種類 PC 新材料,韌性非常好,基本可達到選擇性激光燒結(SLS)制作的尼龍材料性能,而精度和表面質量更佳,該材料制作的部件擁有迄今最優的剛性和韌性,同時保持了光固化立體造型材料做工精致、尺寸精確和外觀漂亮的優點,主要應用于汽車、家電、電子消費品等領域。(二)工程塑料材料(二)工程塑料材料 工程塑料材料,被
23、用做工業零件或外殼材料的工業用塑料,是強度、耐沖擊性、工程塑料材料,被用做工業零件或外殼材料的工業用塑料,是強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優的塑料。耐熱性、硬度及抗老化性均優的塑料。工程塑料是當前應用最廣泛的一類 3D 打印材料,常見的有 ABS 類材料、PC 類材料、尼龍類材料等。PC-ABS 材料是一種應材料是一種應用最廣泛的熱塑性工程塑料。用最廣泛的熱塑性工程塑料。其具備了 ABS 的韌性和 PC 材料的高強度及耐熱性,大多應用于汽車、家電及通信行業。工業上通常使用 PC-ABS 材料打印出概念模型、功能原型、制造工具及最終零部件等熱塑性部件。PC-ISO 是一種通過醫學衛生認
24、證的白色熱塑性材料,具有很高的強度,被廣泛應用于藥品及醫療器械行業,用于手術模擬、顱骨修復、牙科等專業領域。尼龍材料具有強韌、耐磨、自潤滑、適用的溫度尼龍材料具有強韌、耐磨、自潤滑、適用的溫度范圍廣等特點,范圍廣等特點,主要代替銅和其他有色金屬來制造機械、化工、電器零件,如柴油發動機燃油泵齒輪、水泵、高壓密封圈、輸油管等。(三)陶瓷材料(三)陶瓷材料 陶瓷材料,主要包括粘土、高嶺土等天然硅酸鹽材料和高純度人工合成材料如氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料、碳化物陶瓷材料等。陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩定性好、耐腐蝕等優異特性,在航空航天、汽車、生物等行業有著廣泛的應用。在傳統工
25、藝下,復雜陶瓷件需通過模具來成形,模具加工成本高、開發周期長,難以滿足產品不斷更新的需求。而 3D 打印用選擇性激光燒結(SLS)對陶瓷粉末進行加工處理,能夠刪減繁瑣的設計步驟,實現產品快速成型。SLS 采用激光燒結陶瓷粉末和某一種粘結劑粉末所組成的混合物,在激光燒結之后,還需要將陶瓷制品放入到溫控爐中進行后處理,但是陶瓷粉末在激光直接快速燒結時液相表面張力大,在快速凝固過程中會產生較大的熱應力,從而形成較多微裂紋。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 6 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 2.2 金屬材料:對應工業領域,需求增長加速金屬材料:對應工業領域,需求增長加速 金屬粉末
26、是金屬金屬粉末是金屬 3D 打印的原材料,金屬打印的原材料,金屬 3D 打印產品的質量大部分取決于金屬打印產品的質量大部分取決于金屬粉末的工藝和物理化學性能穩定性。粉末的工藝和物理化學性能穩定性。3D 打印的原材料較為特殊,必須能夠液化、粉體化、絲化,在打印完成后又能重新結合起來,并具有合格的物理化學性質?,F有的3D 打印材料主要以有機高分子材料和金屬材料兩大類為主,形態一般是粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀。金屬材料在工業生產中應用最為廣泛,高性能復雜大型金屬承力構件 3D 打印工藝大都采用絲材和粉末材料,以粉末材料居多。與傳統的熱噴涂及注射成型用粉不同,金屬 3D 打印粉末要求純度好、氧含量低
27、、球形度高、流動性和均勻性良好,粒徑范圍合適,達到精度和流動性的統一。圖表圖表 10:3D 打印與其他粉末的區別打印與其他粉末的區別 3D3D 打印專用金屬粉末打印專用金屬粉末 冶金工業金屬粉末冶金工業金屬粉末 性能要求 高純度,化學組成精確可控,氧含量低,合適的粒徑范圍,球形度高、流動性和均勻性良好 粉末本身沒有好壞之分,它們可適合不同的工藝環境 成型方式 粉末材料與熱源直接作用 將粉末預成型后利用高壓高溫條件進行最終的定型 變化方式 熔融的金屬在基體的冷卻作用下快速凝固 材料發生的物理冶金變化相對緩慢,可以充分融合、擴散、反應 結構尺寸 沒有模具的約束及外部持久壓力的作用 受粉末冶金加工時
28、溫度及壓力的限制 標準化 缺乏 3D 打印用粉末的相關評價方法及指標,沒有形成成熟的評價方法或標準來判定粉末材料與 3D 打印工藝的適用性 已經發展出了一套比較完善的粉末評價方法及標準,有相對比較完善的指標可用來衡量粉末材料的性能 數據來源:航天工藝技術,華福證券研究所 金屬金屬 3D 打印粉末材料需要滿足多項關鍵性能指標,包括純凈度、粉末粒度分布、打印粉末材料需要滿足多項關鍵性能指標,包括純凈度、粉末粒度分布、粉末形態、粉末流動性和松裝密度。粉末形態、粉末流動性和松裝密度。在選擇和使用金屬 3D 打印粉末時,我們需要考慮以下要素:粉末應實心且少含空心粉和衛星粉,純度應高,粒度分布應較窄,粉末
29、顆粒形態要具有良好的球形度,氧含量應低,流動性應良好,松裝密度也應較高。若金屬粉末材料內含空心,可能會在打印過程中導致氣隙、卷入性缺陷以及析出性氣孔和裂紋等問題。較大的粉末粒徑會加劇球化現象,而較小的粉末粒徑則能提高表面光潔度,但也會降低流動性,影響均勻的粉末鋪設。粉末粒度分布過寬難以保證一致性和均勻性。高球形度的粉末具有良好的流動性和高松裝密度,有助于獲得更密實的 3D 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 7 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 打印成品。而氧含量較高的粉末則具有較強的表面活性和較差的潤濕性,也會導致球化現象加劇,從而影響熔化效果。圖表圖表 11:3D 打印粉末
30、的主要性能指標說明打印粉末的主要性能指標說明 3D 3D 打印金屬粉末指標打印金屬粉末指標 具詳細說明具詳細說明 化學成分 1、對不同體系的金屬粉末,氧含量均為一項重要指標:以鈦合金為例,業內對該指標的一般要求在 13001500ppm,亦即氧元素在金屬中所占的質量百分比在 0.130.15%之間。2、部分客戶也要求控制氮含量指標,即氮元素在金屬中所占的質量百分比在 0.05%以下。粉末粒度及粒度分布 金屬 3D 打印常用的粉末的粒度范圍是 1553m(細粉),53105m(粗粉),部分場合下可放寬至 105150m(粗粉);粒度范圍是根據不同能量源的金屬打印機劃分的,以激光作為能量源的打印機
31、適合使用 1553m 的粉末作為耗材;以等離子束作為能量源的打印機適合使用 53105m 為主,部分場合下 105150m 的粉末作為耗材。粉末形狀 1、粉末顆粒形狀直接影響其工藝性能參數,一般由金屬氣態或熔融液態轉變成粉末時,粉末顆粒形狀趨于球形,由固態裝變為粉末時,粉末顆粒趨于不規則形狀,而由水溶液電解法制備的粉末多數呈樹枝狀。2、球形度佳,粉末顆粒的流動性也比較好,在金屬 3D 打印時鋪粉及送粉更容易進行,因此,霧化法、旋轉電極法為成為 3D 打印金屬粉末主流的制備方法。粉末松裝密度和振實密度 1、松裝密度:自然填充狀態下的體積就是顆粒體積+顆粒上的開孔和閉孔體積+顆粒間空隙體積。2、振
32、實密度:粉體材料振實后的體積是指顆粒體積+顆粒上的開孔和閉孔體積+顆粒間振實后空隙體積。3、一般情況,粉末粒度越粗松裝密度越大。粗細搭配的粉末能夠獲得更高的松裝密度,一般振實密度比松裝密度高 20%30%。粉末流動性 通常采用 50g 粉末,單位為 s/50g,可以通過霍爾流速計測量,數值愈小說明該粉末的流動性愈好。流動性是一個與形貌、粒度分布及松裝密度相關的綜合性參數。數據來源:新材料在線,華福證券研究所 金屬材料,重工業產品通常依賴耐高溫耐腐蝕的金屬材料,金屬材料,重工業產品通常依賴耐高溫耐腐蝕的金屬材料,3D 打印為了滿足重打印為了滿足重工業產品的需求,重點投資在金屬粉末。工業產品的需求
33、,重點投資在金屬粉末。目前,應用于 3D 打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金材料等。鈦合金材料強度高、耐熱性高,相比其他金屬,鈦合金還具有抗蝕性好、低溫性能好、化學活性大等優點,因此被廣泛應用于制作飛機發動機壓氣機部件,火箭、導彈和高速飛機的結構件等領域。不銹鋼材料具有易焊接性、耐腐蝕性、強拋光性及耐熱性等優點,被廣泛應用于建筑領域、食品加工、餐飲、釀造、化工和醫療器械領域。鋁合金是目前應用最多的合金,具有密度小、熔點低、可塑性強等特點,被廣泛應用于航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 8 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究
34、|機械設備 圖表圖表 12:鈦合金:鈦合金粉末產品圖片粉末產品圖片 數據來源:南極熊 3D 打印,華福證券研究所 2.3 金屬材料整體性能表現優秀,下游應用不斷開拓金屬材料整體性能表現優秀,下游應用不斷開拓 金屬材料通常價值量更高,生產壁壘也更高。金屬材料通常價值量更高,生產壁壘也更高。3D 打印材料主要可分為金屬材料和非金屬材料。金屬材料通常為金屬粉末,主要包括鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、鋁合金和其他高溫合金,主要應用在航空航天、軍工、汽車等領域,這類領域對金屬粉末的品質要求通常較高,因此金屬 3D 打印材料價值量和技術壁壘也相對較高,價格在百元-千元每千克不等,高端金屬粉末可供應的廠家相對較
35、少,當前仍有部分依賴進口。非金屬材料通常為各類塑料、樹脂、石膏、陶瓷材料,形態通常有粉末狀、絲狀、液體狀等。非金屬材料在工業領域和消費領域均有應用,國內已有較多廠家可以供應。圖表圖表 13:3D 打印粉末的分類與特性打印粉末的分類與特性 材料材料 細分細分 產品特性產品特性 應用領域應用領域 金屬材料 鈦合金 強度高、耐熱性高、抗蝕性好、低溫性能好、化學活性大 制作飛機發動機壓氣機部件,火箭、導彈和高速飛機的結構件 鈷鉻合金 不銹鋼 易焊接性、耐腐蝕性、強拋光性及耐熱性 建筑領域、食品加工、餐飲、釀造、化工和醫療器械等尺寸需求較大領域 工程塑料 ABS 材料 極好的沖擊強度、尺寸穩定性好、電性
36、能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性 產量最大,廣泛應用在工業機械、航空航天、汽車制造、醫療器械、電子制品、消費品制造等領域 PC 材料 高強度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲 應用于電子消費品、家電、汽車制造、航空航天、醫療器城等領域 PLA 材料 相容性、可降解性、機械性能和物理性能良好 應用于對環保要求較高、制品精度較高的領城 尼龍材料 質量輕,耐熱,磨擦系數低,耐磨損等 應用于汽車、家電、電子消費品、藝術設計及工業產品等領城 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 9 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 光敏樹脂材料 Somos 19120 低留灰燼和高精度等特點 鑄造專用材料 Somo
37、s 11122 防水和尺寸穩定性 適合用在汽車、醫療以及電子類產品領域 Somos Next 類 PC 新材料,鋼性和韌性好 應用于汽車、家電、電子消費品等領域 橡膠陶瓷材料 橡膠 硬度、斷裂伸長率、抗撕裂強度和拉仲強度較大 適合于要求防滑或柔軟表面的應用領城 陶瓷 高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩定性好、耐腐蝕等 可作為理想的坎具、餐具和燭臺、覺磚、花瓶、藝術品等家居裝飾材料,航空航天、汽車領域也逐步使用 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、家電、汽車制造、空航天、醫療器械等領域 高分子復合材
38、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 其他 藍蠟和紅蠟 表面光滑 可用于標準熔模材料和鑄造工藝的熔模鑄造應用,是制作珠寶、服飾、醫療器械、機械部件、雕塑、復制品、收藏品的主要材科 數據來源:前瞻產業研究院,艾瑞咨詢,華福證券研究所 以航空航天、汽車為代表的工業應用領域空間廣闊,加速金屬粉末的發展。以航空航天、汽車為代表的工業應用領域空間廣闊,加速金屬粉末的發展。從 3D 打印下游應用市場占比來看,占比最多的三個領域是工業器械、航空航天和汽車,占比分別為 20%、19.0%和 13.0%,其中工業級設備占 65%70%,航空航天是目前中國 3D 打印市
39、場主要應用領域,占比 58%,模具與汽車制造占 18%和 7%;消費級設備占 30%35%,主要應用于教育科研、藝術模型制造和消費電子領域,80%90%桌面級 3D 打印機出口海外,主要是消費級(非金屬為主)國內產業鏈成熟、技術簡單且原材料成熟度高,整體設備售價低于國外。圖表圖表 14:3D 打印整體下游占比打印整體下游占比 數據來源:艾瑞咨詢,華福證券研究所 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 10 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 3 金屬粉末制備工藝:霧化法已成主流,工藝成熟金屬粉末制備工藝:霧化法已成主流,工藝成熟 從生產金屬粉末的制備方法來看,廣泛使用的四種方法分別為
40、固態還原法、電解從生產金屬粉末的制備方法來看,廣泛使用的四種方法分別為固態還原法、電解法、化學法和霧化法。法、化學法和霧化法。其中霧化法是指通過霧化劑將金屬溶液粉碎至尺寸小于 150m 顆粒的方法,霧化法既可以生產元素金屬粉末,也可以生產合金粉末,是當前制備方法中的首選。金屬 3D 打印對于粉末質量要求極高,從參數指標來看,金屬粉末一般要求具備純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低等特質。圖表圖表 15:制粉工藝匯總:制粉工藝匯總 數據來源:增材制造用金屬粉末制備技術研究現狀及展望(何杰 2020),華福證券研究所 3D 打印金屬粉末的制備方法主要有氣霧化(打印金屬粉末的制備方法主要有氣霧化
41、(GA)、)、等離子旋轉電極霧化等離子旋轉電極霧化(PREP)、等離子熔絲霧化()、等離子熔絲霧化(PA)和等離子球化()和等離子球化(PS)技術。)技術。(一)氣霧化法(一)氣霧化法 氣霧化法是利用惰性氣體在高速狀態下對液態金屬進行噴射,使其霧化、冷凝后形成球形粉。根據熱源的不同又可以將氣霧化法細分為電極感應熔煉氣霧化(EIGA)和等離子惰性氣體霧化(VIGA)兩種工藝,采用惰性氣體既能防止產物氧化,又能避免環境污染。在 EIGA 工藝中,為電極形式的預合金棒將在不使用熔煉坩堝的情況下進行感應熔煉和霧化,其工藝原理圖如下圖所示。采用氣霧化法所得粉末粒度分布廣,大部分為細粉,雜質易于控制,但粉
42、末由于粒徑不同而冷卻速度不同,導致顆粒內部易產生氣泡,形成空心結構,粉末形狀不均勻,出現行星球等,對粉末后期應用造成不利影響。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 11 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 圖表圖表 16:氣霧化法工藝:氣霧化法工藝 數據來源:南極熊 3D 打印,華福證券研究所(二)等離子旋轉電極霧化法(二)等離子旋轉電極霧化法(PREP)等離子旋轉電極霧化法(PREP)是生產高純球形鈦粉較常用的離心霧化技術,其基本原理是自耗電極端面被等離子體電弧熔化為液膜,并在旋轉離心力作用下高速甩出形成液滴,然后液滴在表面張力的用下球化并冷凝成球形粉末。PREP 因采用自耗電極
43、,制備出的粉末純凈度較高,且該技術不使用高速惰性氣體霧化金屬液流,避免了“傘效應”引起的空心粉和衛星粉顆粒的形成。因此,相對于氣霧化而言,PREP 制備的粉末中空心粉和衛星粉更少。PREP 制備的粉末球形度可達 99.5%以上,但是粉末粒徑分布較窄,主要介于 50150m,存在著粉末尺寸偏大的問題并且細粉收得率很低。目前俄羅斯最先進的 PREP 技術也只能收得約 15%的細粉(45m),難以服務于微細球形鈦粉市場。圖表圖表 17:等離子旋轉電極霧化法:等離子旋轉電極霧化法(PREP)數據來源:南極熊 3D 打印,華福證券研究所 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 12 請務必閱讀報告末頁的重要聲明
44、 行業專題研究|機械設備(三)等離子絲材霧化法(三)等離子絲材霧化法(PA)等離子絲材霧化法(PA)是加拿大 AP&C 公司特有的金屬粉末制備技術,PA 工藝是以純度高的金屬或合金絲為原料,以等離子槍為加熱源,原料絲材被等離子體瞬間熔化的同時被高溫氣體霧化,形成的微小液滴在表面張力的作用下球化并在下落過程中冷卻固化為球形顆粒的一種工藝。以合金絲為原料制備各種材質球形粉末的工藝,可實現高水平的可追溯性和較好的顆粒大小控制。該工藝生產出的粉末粒徑分布范圍窄,平均粒徑約為 40m,細粉收得率高(80%),幾乎沒有衛星球;粉末純度高(低氧,無夾雜),球形度高,伴生顆粒非常少。具有出色的流動性和表觀密度
45、、振實密度。主要服務對象為生物醫療和航空航天工業。近年來,國外關于近年來,國外關于 PA 技術的研究取得了不少進展,現有技術已能夠在單位時技術的研究取得了不少進展,現有技術已能夠在單位時間內所消耗氣體與原料的質量比小于間內所消耗氣體與原料的質量比小于 20 的條件下,制備大量的條件下,制備大量(至少至少 80%)粒徑分布粒徑分布為為 0106m 的金屬粉末。的金屬粉末。加拿大 APC 公司是 PA 技術的專利持有者,加拿大 Pyro Genesis 公司也擁有相關類似專利,但均不對外出售等離子霧化設備。由于國外公司專利保護及技術封鎖,一直以來國內關于 PA 技術的研究進展緩慢。圖表圖表 18:
46、等離子絲材霧化法(:等離子絲材霧化法(PA)數據來源:南極熊 3D 打印,華福證券研究所(四)射頻等離子球化工藝(四)射頻等離子球化工藝 射頻等離子體球化法是利用射頻電磁場作用對各種氣體(多為惰性氣體)進行感應加熱,產生射頻等離子。例用等離子區的極高溫度熔化非球狀粉末。隨后粉末經過一個極大的溫度梯度,迅速冷凝成球狀小液滴,從而獲得球形粉末。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 13 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 圖表圖表 19:射頻等離子球化工藝射頻等離子球化工藝 數據來源:南極熊 3D 打印,華福證券研究所 氣霧化制粉技術(氣霧化制粉技術(GA)是目前制備球形粉末最普遍的方
47、法。)是目前制備球形粉末最普遍的方法。從技術角度,氣霧化法制粉種類廣、生產率高、細粉末得率高,GA 方法生產綜合優勢最滿足當前產業發展需求。從全球公司制備方法來看,主要公司還是使用氣霧化法和 PREP 法進行生產。圖表圖表 20:金屬制粉工藝對比:金屬制粉工藝對比 制粉工藝制粉工藝 粒徑粒徑/m 細 粉 收 得 率細 粉 收 得 率(45m)/%球形度球形度/%優點優點 缺點缺點 適用金屬適用金屬 氣霧化法 VIGA 0300 70 8590 生產率高,只需錠形式原料,適用的合金范圍廣 需對金屬粉末進行純化,存在衛星粉 熔點低于1700C 的金屬,如 Fe、Ni、Co、Al、Cu EIGA 1
48、5300 3045 90 粒度分布寬,可滿足多種工藝用粉;可生產低氧含量高潔凈度的粉末 存在空心粉和衛星粉 高熔點金屬和活潑金屬,如 Ti 等 離 子 旋 轉 電 極 法(PREP)45400 15 99 制備金屬粉末球形度較高,流動性好 細粉收得率低,高純氬氣成本較高 高熔點金屬,如Ti、高溫合金 等離子霧化法(PA)0300 3240 95 粉末球形度高、純凈度高 金屬絲材的制造成本高,生產效率低 活性金屬和高熔點金屬絲材,如 Ti 水霧化法(WA)0500 6590 5070 生產率高,只需錠形式原料,成本低 粉末純度低,顆粒不規則且含氧量高,需對粉末除水 不活潑金屬 等離子球化法(PS
49、)0200 50 85 顆粒表面光滑,可制備高熔點金屬 生產率低,粉末含氧量高 高熔點金屬,如Ti 數據來源:增材制造用球形金屬粉末主要制備技術的研究進展(吳文恒 2021),焊接切割聯盟,華福證券研究所 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 14 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 圖表圖表 21:金屬制粉工藝對比:金屬制粉工藝對比 廠家廠家 主要產品系列主要產品系列 制備技術制備技術 國外國外 加拿大 AP&C(Arcam)EBM 硬件、金屬粉末和粉末處理設備/德國 EOS 鋁、鈷鉻合金、鋼等金屬粉末/加拿大 Pyro Genesis 鈦合金、鉻鎳鐵合金 PAP 英國 GKN
50、鎳基、鈦基、鈷基、鐵基粉末 氣霧化法 瑞典 Sandvik 3D 打印用金屬粉末 氣霧化法 德國 TLS Technik TC4 鈦合金粉末 EIGA 英國 LPW(被收購)鈦粉、鎢粉 PS 美國普萊克斯 鈦合金粉末 氣霧化法 3D Systems Corporation 3D 打印金屬材料/加拿大泰克納 等離子體系統、金屬/陶瓷粉體 等離子球化 瑞士 Oerlikon 鈦合金、鎳基合金、鈷鉻合金、不銹鋼、模具鋼等金屬材料 氣霧化 美國 Carpenter 特種合金粉末材料/國內國內 西安賽隆金屬 多種鈦/鉻鋁合金粉末/北京中航邁特 鈦/鋁/鎳/高溫合金、不銹鋼、高強鋼等金屬粉末 氣霧化、PR
51、EP 江蘇威拉里 鈦/鋁/鎳/鈷、銅合金、鋼等 氣霧化 盤星新金屬 鈦合金、高溫合金、鈷鉻合金 氣霧化 尚材三維 鈦及其鈦合金/江蘇金物 鈦合金、鋁合金、鎳基合金、高溫高熵合金 IPCA 西安鉑力特 鈦合金粉末等/江西寶航 鋁合金、鈦合金、高溫合金、不銹鋼等 VIGA 東莞精研粉體 超細特種金屬粉 水/氣霧化、等離子球化及旋轉電極 廣州納聯 鈷基合金粉末、不銹鋼粉末、鈦及其合金粉末、鎳基合金/深圳微納 形狀記憶合金、鈦/鎳/特種鋼/錫/鋁合金粉末、貴金屬粉末/河北敬業 鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金粉末 氣霧化 中天上材 鈦/鎳基高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼、模具鋼和新型特種合金粉末 氣霧化 有研
52、粉材 銅合金、鈦合金等 氣霧化 無錫飛而康 鈦/鋁/鎳/鈷鉻合金、鋼等金屬粉末 EIGA 湖南頂立科技 球形鈦/鎳/鈷鉻鉬/鋁/鐵基/合金粉末 N-PREP、氣霧化、水霧化 南通金源智能 鋁合金、不銹鋼、鈦合金及高溫合金粉末 氣霧化 西安歐中 鈦/鋁/鎳/鈷鉻合金、鋼等金屬粉末 SS-PREP 江蘇博遷 納米金屬粉體 PVD 英博金屬 鈦及鈦基合金等 PREP 數據來源:南極熊 3D 打印,華福證券研究所 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 15 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 4 國產粉末性價比提升,國產替代加速進行中國產粉末性價比提升,國產替代加速進行中 全球全球 3D
53、打印市場空間年均增幅打印市場空間年均增幅 23.41%,粉末端價值占比較少為,粉末端價值占比較少為 17.0%。2021 年全球增材市場規模達到了 152.44 億美元,較2020 年增長了 19.49%。2015-2021 年增材市場規模年復合增長率達到了 19.77%。根據華經產業研究院預測,2025 年增材制造收入規模將達到 298 億美元,2021-2025 年 CAGR 為 18.24%;2030 年增材制造收入規模將達到 853 億美元,2025-2030 年 CAGR 為 23.41%。從結構來看,3D 打印設備、3D 打印服務、3D 打印材料市場份額占比分別為 22.4%、40
54、.9%和 17.0%,設備與服務占比較高,2020 年 3D 打印粉末的全球市場空間大概為 36 億美元,即折合人民幣 252 億元。圖表圖表 24:全球粉末市場空間:全球粉末市場空間(億美元)(億美元)數據來源:前瞻產業研究院,華福證券研究所 非金屬材料競爭激烈,金屬粉非金屬材料競爭激烈,金屬粉末和復合材料競爭格局較好。末和復合材料競爭格局較好。我國 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,按照原材料品類劃分來看,以14.517.722.228.836051015202530354020162017201820192020E圖表圖表 22:全球增材制造市場空間:全
55、球增材制造市場空間 圖表圖表 23:3D 打印價值量占比打印價值量占比 數據來源:華經產業研究院,3D 打印資料庫,華福證券研究所 數據來源:華經產業研究院,3D 打印資料庫,華福證券研究所 0%10%20%30%40%02004006008001000市場規模(億美元)增速(%)17.00%17.00%22.40%22.40%40.90%40.90%19.60%19.60%原材料設備打印服務其他 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 16 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 上海聯泰為代表的光固化樹脂材料和以深圳光華偉業為代表的線材競爭較為激烈,國內外對該材料研究較早,技術壁壘較
56、低。而對于金屬粉末材料和某些非金屬的復合材料等技術壁壘較高,國內部分企業有一定的研究性突破,但在這些領域目前還在不斷發展的階段,市場競爭不完全。圖表圖表 25:國內外粉末公司匯總:國內外粉末公司匯總 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 金屬粉末材料 中航邁特、蘇州英納特、AP&C、LPV 等 目前而言,國內的金屬材料開始有著逐漸的突破,在鐵合金和鉆鉻合金等金屬材料中有了一定的研究性突破,但是國內的金屬材料的應用領域目前還不成熟,處于不完全競爭結構。不完全競爭 光固化樹脂 上 海 聯 泰、珠 海 西 通、3DSystens、DSM Somos 等公司 國內市場
57、上的光固化材料主要有國產和國外的兩種,國外對于光固化材料研究較早,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;國內的光因化材料在近年來的研究較快,出現了一些列的產品,但由于技術壁壘的原因,應用領域主要集中在醫藥等方面??傮w來看,光固化材料的競爭較為激烈。競爭較為激烈 線材 深圳光華偉業、Polyaaker、ProtoPlant、Stratays 等公司 線材是 3D 打印中最為常見的材料,競爭程度也是最大的。隨著國內 ABS 材料的需求越來越大,國內 ABS 的自給率也在逐年提高,但是國外 ABS 材料的所占的市場份額仍然巨大,PLA 材料 在我國也有著較大的應用和發展,目前國內
58、已經有多家企業在進行 PLA 材料的研究和生產??傮w來看,線材的競爭情況激烈。競爭激烈 其他非金屬材料 湖南華曙高科AddwiiTaulnan3DDianond等公司 目前這些材料的正處于研發之中,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,競爭情況較小。競爭較小 數據來源:前瞻產業研究院,華福證券研究所 國內國內 3D 打印金屬材料企業成長迅速打印金屬材料企業成長迅速,產品逐漸由中低端領域向高端領域滲透。產品逐漸由中低端領域向高端領域滲透。目前國內的基礎 3D 打印材料已基本滿足國產設備的增材制造需要,已經開發出鈦合金、高強鋼、鎳基合金、尼龍粉末、碳纖
59、維復合材料等近百種牌號專用材料,材料品質性能、種類逐步提升。但高性能金屬粉末耗材依然依賴進口,國產材料在純凈度、顆粒度、均勻度、球化度等對打印成品性能影響較大的原料指標方面相比國外仍存在一定的差距。國外 GKN 公司、山特維克公司、AP&C 公司等都在專攻材料粉末多年,在粉末冶金或金屬打印設備領域有較強的技術積淀。國內目前能提供高質量金屬粉末的公司包括中航邁特、飛而康、塞隆金屬、西安歐中、鉑力特、鋼研高納等,伴隨金屬 3D 打印產業化的快速推進,金屬粉末作為后市場,其需求會越來越強勁,在國家自主可控大背景下,高端金屬打印材料的短板有望彌補。產能方面,中航邁特、威拉里、中體新材專注發展金屬 3D
60、 打印材料多年,未來規劃產能超 8000 噸(40 條產 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 17 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 線至少 1500 噸)。圖表圖表 26:國內外:國內外主要主要粉末公司粉末公司產能產能匯總匯總 公司公司 國別國別 產品類別產品類別 制備技術制備技術 產能(噸)產能(噸)國外 山特維克 瑞典 鎳基超合金工模具鋼、不銹鋼 真空氣體霧化 3000 卡朋特 美國 不銹鋼、工具鋼 真空氣體霧化 3000 GKN 跨國 鐵基合金、鐵合金 高壓水霧化、氣體霧化 2000 AP&C 加拿大 鈦合金 等離子火炬霧化技術 100 LPW Technology 英
61、國 鋁基、鉆基、銅基等 氣體霧化等離子體霧化、等離子球化 1000 產能合計 9100 公司公司 產品類別產品類別 制備技術制備技術 2 2020020 年年產能(噸)產能(噸)目前產能(規劃產能)目前產能(規劃產能)中國 中航邁特 鐵合金、高溫合金、鎳基合金鉆鉻鎢合金 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 1500(5000)威拉里 欽合金、鎳基高溫合金 真空氣霧化等離子霧化 約 300 約 1150(1500)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 飛而康 鐵合金粉末 電極感應熔化氣霧化 約 60 中體新材 鐵基粉末、鋁基粉
62、未銅基粉末、算基扮末、鉆基扮末、欽基扮未等 新型霧化生產線 1000(40 條產線)數據來源:有研粉材_ 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,中航邁特官網,威拉里官網,飛而康官網,CNPC,南極熊 3D 打印,中體新材官網,騰訊新聞,華福證券研究所(注:中國公司產能括號內的數字為規劃產能)當前海內外金屬粉末質量差距不斷縮短,國產替代有望實現。當前海內外金屬粉末質量差距不斷縮短,國產替代有望實現。近年來國產金屬粉末在技術和產能方面不斷提升,根據鉑力特 2021 年年報數據,公司已完成 10 條增材制造專用金屬粉末生產線建設,已開發了大部分牌號的鈦合金粉末和關鍵牌號的高溫合金粉末,
63、公司當前鈦合金粉末基本滿足自用。有研粉材運用霧化技術,在實現降本的同時,產品性能相較德國 TLS 更具備優勢,在球形度、松裝密度、振實密度、流動性等指標上更為出色。華曙高科高分子粉末材料與同行業可比上市公司同類產品對比,粉末熔點、拉伸強度、拉伸模量等關鍵性能指標相近,處于國際先進水平,斷裂伸長率優于同類產品,達到國際領先水平。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 18 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 圖表圖表 27:高分子粉末與國外粉末性能對比(華曙高科):高分子粉末與國外粉末性能對比(華曙高科)項目項目 華曙高科華曙高科 同行業競爭對手同行業競爭對手 說明說明 華曙高科指標華
64、曙高科指標先進性水平先進性水平 惠普惠普 BOSBOS 3Dsystem3Dsystem 粉末熔點()183 187 176 Na 代表材料本身屬性 國際先進 拉伸強度(Mpa)46 48 48 43 代表工件的抗拉強度,數值越高,強度越好 國際先進 拉伸模量(Mpa)1602 1700 1650 1586 體現制件在拉伸時的彈性 國際先進 斷裂伸長率(%)36 20 18 14 體現制件的韌性,數值越高,制件彎折的韌性更好 國際領先 數據來源:華曙高科招股說明書,華福證券研究所 圖表圖表 28:有研粉材金屬粉末參數與德國:有研粉材金屬粉末參數與德國 TLS 對比對比 產品參數產品參數 有研粉
65、材有研粉材 TLSTechnik 參數說明參數說明 球形度 96%-數值越大,性能越好 松裝密度(g/cm3)1.5 1.1 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,性能越好 粒度分布 D10 15-18 13-16 數值越小,性能越好 D150 32-36 30-35 數值越小,性能越好 D90 45-53 45-53 數值越小,性能越好 粉末夾雜 未見夾雜 未見夾雜 雜質低,性能好 數據來源:有研粉材問詢函回復,華福證券研究所 隨著技術的成熟,金屬粉末價格也逐年降低。隨著技術的成熟,金屬粉末價格也逐年降低。根據鉑力特公
66、告,金屬 3D 打印粉末平均售價由 2020 年的 144.48 萬元/噸下降至 2022 年的 78.19 萬元/噸,降幅達45.9%。國內粉末廠商近幾年也逐漸增多,國產粉末的質量也逐漸和進口粉末縮小距離,越多越多的企業開始使用國產粉末,例如國內 3D 打印粉末生產龍頭中航邁特已經具備年產球形金屬粉末 1500 噸的能力。而粉末價格下降主要是因為制粉成本的下降,歸結原因主要是隨著 3D 打印粉末需求的提升以及工藝的積累,規?;a、制粉工藝的提升以及制粉設備國產化替代綜合表現得結果。預計隨著越來越多種類的材料投入使用以及工藝的成熟,各類 3D 打印材料的價格仍有一定的下行空間,將進一步推動金
67、屬 3D 打印的應用和發展。以鈦合金粉末來看,其原材料海綿鈦的價格從 2021 年 10 月的 7.9 萬元每噸到 2023 年 10 月的 5.55 萬元每噸(截止 2023 年10 月 14 日),下降幅度為 29.7%。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 19 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 圖表圖表 29:金屬粉末價格(萬元:金屬粉末價格(萬元/噸)噸)圖表圖表 30:海綿鈦價格變動(萬元:海綿鈦價格變動(萬元/噸)噸)數據來源:鉑力特公司公告,華福證券研究所 數據來源:涂多多,華福證券研究所 144.4898.278.19-32%-20%-35%-30%-25%-2
68、0%-15%-10%-5%0%020406080100120140160202020212022金屬粉末價格(萬元/噸)同比增長44.555.566.577.588.5 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 20 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 5 投資建議投資建議 根據前文可知,隨著 3D 打印技術切入消費電子板塊,3D 打印行業將迎來較大的增長,根據華經產業研究院預測,預計 2025 年增材制造收入規模將達到 298 億美元,2021-2025 年 CAGR 為 18.24%;2030 年增材制造收入規模將達到 853 億美元,2025-2030 年 CAGR 為 23.4
69、1%。而作為行業基石3D 打印粉末將最先受益行業增長,建議關注有研粉材。有研粉材子公司深耕 3D 打印粉末多年,金屬粉體材料突破了核心關鍵技術,實現批量應用和穩定供貨,廣泛應用于航空航天、汽車制造、裝備制造、醫療衛生等領域。公司及全資子公司康普錫威與鋼研投資有限公司合作,新設立控股公司有研增公司及全資子公司康普錫威與鋼研投資有限公司合作,新設立控股公司有研增材。材。新設公司計劃注冊資本為 5,000 萬元人民幣,其中有研粉材以現金形式出資 3,000 萬元,占新設公司 60%股權;康普錫威以經評估的固定資產和無形資產形式出資 1,000 萬元,占新設公司 20%股權。圖表圖表 31:有研增材股
70、權結構:有研增材股權結構 數據來源:有研粉材_ 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華福證券研究所 重點開發、生產增材制造金屬粉體材料,以及軟磁粉末、重點開發、生產增材制造金屬粉體材料,以及軟磁粉末、MIM 粉末、真空釬焊粉末、真空釬焊粉末等高溫特種粉體材料產品。粉末等高溫特種粉體材料產品。有研增材將以市場需求為導向,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。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 21 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 圖表圖表 32:有研增材主要產品:有研增材主要產品 產品類別產品類別 產
71、品產品 特點特點 公司優勢公司優勢 增材制造粉末材料 鋁合金粉末 有密度輕、彈性好、比剛度和比強度高等一系列優良特性 康普錫威成功開發出 2 項增材制造專用高強鋁合金粉末,利用自主研發的高流動性鋁合金粉末制備技術,開發出適合增材制造的高流動性、高球形度、低氧含量、低空心粉率的高品質球形鋁合金粉末。銅合金粉末 具有極好的導電性、導熱性、耐腐蝕性和韌性,并具備良好的鑄造性 康普錫威通過與用戶單位共同開發驗證,目前已成功制備出多種型號銅及銅合金粉末,并完成增材制造。例如,與中國運載火箭研究院(703 所)開展火箭發動機燃燒室用低氧含量(小于 100ppm)銅基合金粉末制備工作;在民用領域,康普錫威已
72、開發出散熱器用高純度球形純銅粉、模具用高強高導銅合金粉末等產品。高溫合金粉末 具有較高的高溫強度、良好的抗氧化和抗腐蝕性、良好的疲勞性能和斷裂韌性等綜合性能 康普增材事業部利用現有惰性氣體霧化制備球形粉末技術,成功開發出 GH4169、GH3536、K418、M400 等高溫合金粉末,對 GH4169、M400 進行成分調控,已通過用戶認可,形成批量供貨。同時,可根據用戶要求實現特殊牌號高溫合金粉末的定制化生產。鈦合金粉末 國內高端球形鈦合金粉末市場基本為國外公司所壟斷,國內廠家生產的球形鈦合金粉末成本較高。計劃將展開相關技術研發攻關,適時推動低成本制備增材制造鈦合金粉末。高溫粉末材料 軟磁粉
73、末 具備損耗低、磁導率高、直流偏置性能優異、溫穩定性高等性能優勢 公司制備的軟磁粉末具有粒徑小、成分均勻、雜質少的特點。MIM 粉末 解 決 了 傳 統 粉 末 冶 金 技 術(PM)、機械加工和精密鑄造對復雜形狀、結構產品不能解決的難成型問題,料主要包括不銹鋼、低合金鋼、鈦合金、硬質合金等種類。公司制備的 MIM 用金屬粉末,具有粒度細小、粒度分布窄,雜質含量低純度高,振實密度高等性能優勢,制備的喂料均勻性好、粘度低,易于充模。正空釬焊粉末 相較于熔焊,真空釬焊粉的焊接具有變形小,接頭光滑美觀等優勢,適用于焊接精密、復雜和不同材料組成的構件。新設公司制備的真空釬焊粉具有粉末成分均勻、雜質少、
74、粒度分布合理和氧含量低等特點。數據來源:有研粉材_ 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,華福證券研究所 有研增材產品設計產能共計 2,500 噸/年,其中 3D 打印金屬粉體材料設計產能 500 噸/年;高溫特種粉體材料設計產能 2,000 噸/年。2022 年,有研增材 3D 打印 500 噸產能已經建成,2022 年 3D 打印金屬粉體材料實現銷量 73.36 噸,同比增長 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 22 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 169%,未來有望跟隨需求持續放量。有研增材與下游客戶合作緊密,公司粉末端營收加速放量。有研增材與下游客戶合作
75、緊密,公司粉末端營收加速放量。將與前期具有良好合作基礎的航天 159 廠、航天 239 廠、鋼研極光、沈飛公司等終端用戶持續穩固、深化合作關系,針對國家重大關鍵需求開展協同攻關和聯合研發,包括新材料開發、新應用開發、打印工藝開發等,力爭在設計初期形成合作,綁定設備與工藝使用,快速占位,形成規?;瘧?。圖表圖表 33:有研增材在:有研增材在 3D 打印中的營收打印中的營收 圖表圖表 34:有研增材在:有研增材在 3D 打印中的毛利率打印中的毛利率 數據來源:Wind,華福證券研究所 數據來源:Wind,華福證券研究所 1.861.082.931.29.9221.30510152025201720
76、182019202020212022(百萬)0%20%40%60%80%2017201820192020202120223D打印材料 丨公司名稱 誠信專業 發現價值 23 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 6 風險提示風險提示(一)產業政策風險。(一)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,將會對行業生產經營造成不利影響。(二)技術迭代風險。(二)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
77、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。(三)供應鏈風險。(三)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。丨公司名稱 誠信專業 發現價值 24 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 行業專題研究|機械設備 分析師聲明分析師聲明 本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并注冊為證券分析師,以勤勉的職業態度,獨立、客觀地出具本報告。本報告清晰準確地反映了本人的研究觀點。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
78、或間接收到任何形式的補償。一般聲明一般聲明 華福證券有限責任公司(以下簡稱“本公司”)具有中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格。本報告僅供本公司的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。本報告的信息均來源于本公司認為可信的公開資料,該等公開資料的準確性及完整性由其發布者負責,本公司及其研究人員對該等信息不作任何保證。本報告中的資料、意見及預測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,之后可能會隨情況的變化而調整。在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息及資
79、料保持在最新狀態,對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改,投資者應當自行關注相應的更新或修改。在任何情況下,本報告所載的信息或所做出的任何建議、意見及推測并不構成所述證券買賣的出價或詢價,也不構成對所述金融產品、產品發行或管理人作出任何形式的保證。在任何情況下,本公司僅承諾以勤勉的職業態度,獨立、客觀地出具本報告以供投資者參考,但不就本報告中的任何內容對任何投資做出任何形式的承諾或擔保。投資者應自行決策,自擔投資風險。本報告版權歸“華福證券有限責任公司”所有。本公司對本報告保留一切權利。除非另有書面顯示,否則本報告中的所有材料的版權均屬本公司。未經本公司事先書面授權,本報告的任何部分均
80、不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品,或再次分發給任何其他人,或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。未經授權的轉載,本公司不承擔任何轉載責任。特別聲明特別聲明 投資者應注意,在法律許可的情況下,本公司及其本公司的關聯機構可能會持有本報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易,也可能為這些公司正在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。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。投資評級聲明投資評級聲明 類別類別 評級評級 評級說明評級說明 公司評級 買入 未來 6 個月內,個股相對市場基準指數漲幅在 20%以上 持有 未來 6 個月內,個股相對市場基準指數漲幅
81、介于 10%與 20%之間 中性 未來 6 個月內,個股相對市場基準指數漲幅介于-10%與 10%之間 回避 未來 6 個月內,個股相對市場基準指數漲幅介于-20%與-10%之間 賣出 未來 6 個月內,個股相對市場基準指數漲幅在-20%以下 行業評級 強于大市 未來 6 個月內,行業整體回報高于市場基準指數 5%以上 跟隨大市 未來 6 個月內,行業整體回報介于市場基準指數-5%與 5%之間 弱于大市 未來 6 個月內,行業整體回報低于市場基準指數-5%以下 備注:評級標準為報告發布日后的 612 個月內公司股價(或行業指數)相對同期基準指數的相對市場表現。其中,A 股市場以滬深 300 指數為基準;香港市場以恒生指數為基準;美股市場以標普 500 指數或納斯達克綜合指數為基準(另有說明的除外)。聯系方式聯系方式 華福證券研究所華福證券研究所 上海上海 公司地址:上海市浦東新區浦明路 1436 號陸家嘴濱江中心 MT 座 20 層 郵編:200120 郵箱: