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深度解讀

3D打印行業(yè)深度報告:直擊傳統(tǒng)制造痛點(diǎn),雙驅(qū)動力加速行業(yè)走向成熟

激光制造網(wǎng) 來源:未來智庫2024-09-21 我要評論(0 )   

一、增材制造——直擊傳統(tǒng)制造工藝痛點(diǎn)1、增材制造概述(1)增材制造定義增材制造又稱“3D 打印”,是基于三維模型數(shù)據(jù),采用與傳統(tǒng)減材制造技術(shù)(對 原材料去除、切削...

一、增材制造——直擊傳統(tǒng)制造工藝痛點(diǎn)

1、增材制造概述

(1)增材制造定義

增材制造又稱“3D 打印”,是基于三維模型數(shù)據(jù),采用與傳統(tǒng)減材制造技術(shù)(對 原材料去除、切削、組裝的加工模式)完全相反的逐層疊加材料的方式,直接制 造與相應(yīng)數(shù)字模型完全一致的三維物理實(shí)體模型的制造方法,將對傳統(tǒng)的工藝流 程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響,是制造業(yè)有代表性的顛覆性 技術(shù),集合了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)與數(shù)字制造技術(shù),是先進(jìn)制造業(yè)的重 要組成部分。其基本原理為:以計算機(jī)三維設(shè)計模型為藍(lán)本,通過軟件分層離散 和數(shù)控成形系統(tǒng),將三維實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€二維平面,利用激光束、熱熔噴嘴等方 式將粉末、樹脂等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié),最終疊加成形,制造出實(shí)體產(chǎn)品。 增材制造將復(fù)雜的零部件結(jié)構(gòu)離散為簡單的二維平面加工,解決同類型零部件難 以加工難題。

(2)增材制造歷史沿革

增材制造產(chǎn)業(yè)化歷史起始于 1986 年,技術(shù)進(jìn)步帶來大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的提升。1986 年,美國人 Hull 發(fā)明光固化技術(shù)(SLA)并成立了全球首家 3D 打印公司 3D Systems,標(biāo)志著 3D 打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的開端。1995年德國 Fraunhofer 激光技術(shù) 研究所(ILT)推出 SLM 技術(shù),激光技術(shù)開始被應(yīng)用于增材制造并逐步普及,開啟了 3D 打印大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化試制和應(yīng)用階段。而對于我國來說,起步相對較晚,增材制 造產(chǎn)業(yè)化相對短暫,隨著美歐的3D打印底層技術(shù)專利在2009-2015年陸續(xù)到期, 我國增材制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)入快速的技術(shù)追趕階段,據(jù)統(tǒng)計 2011 年-2016 年期間, 我國 3D 打印專利數(shù)由 2011 年的 5 個迅速攀升至 2016 年的 6564 個。2016 年以 來,我國逐漸從技術(shù)積累向商業(yè)化批量應(yīng)用過渡,進(jìn)入到快速放量發(fā)展的起步階 段。

(3)增材制造技術(shù)特點(diǎn)

作為新興的制造方式,金屬增材制造與傳統(tǒng)精密加工技術(shù)相比具備以下特點(diǎn): 縮短新產(chǎn)品研發(fā)及實(shí)現(xiàn)周期。3D 打印工藝成形過程由三維模型直接驅(qū)動,無 需模具、夾具等輔助工具,可以極大的降低產(chǎn)品的研制周期,并節(jié)約昂貴的模 具生產(chǎn)費(fèi)用,提高產(chǎn)品研發(fā)迭代速度。 可高效成形更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。3D 打印的原理是將復(fù)雜的三維幾何體剖分為二 維的截面形狀來疊層制造,故可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)精密加工較難實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜構(gòu)件成形, 提高零件成品率,同時提高產(chǎn)品質(zhì)量。 實(shí)現(xiàn)一體化、輕量化設(shè)計。金屬 3D 打印技術(shù)的應(yīng)用可以優(yōu)化復(fù)雜零部件的 結(jié)構(gòu),在保證性能的前提下,將復(fù)雜結(jié)構(gòu)經(jīng)變換重新設(shè)計成簡單結(jié)構(gòu),從而起 到減輕重量的效果,3D 打印技術(shù)也可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件一體化成形,從而提升產(chǎn)品的 可靠性 。材料利用率較高。與傳統(tǒng)精密加工技術(shù)相比,金屬 3D 打印技術(shù)可節(jié)約大量 材料,特別是對較為昂貴的金屬材料而言,可節(jié)約較大的成本。 實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的力學(xué)性能。基于 3D 打印快速凝固的工藝特點(diǎn),成形后的制件內(nèi) 部冶金質(zhì)量均勻致密,無其他冶金缺陷;同時快速凝固的特點(diǎn),使得材料內(nèi)部 組織為細(xì)小亞結(jié)構(gòu),成形零件可在不損失塑性的情況下使強(qiáng)度得到較大提高。

金屬 3D 打印工藝原理主要分為粉末床選區(qū)熔化和定向能量沉積兩大類別,采用 這兩類工藝原理的金屬 3D 打印技術(shù)都可以制造達(dá)到鍛件標(biāo)準(zhǔn)的金屬零件。根據(jù) Wohlers 對包括鉑力特在內(nèi)的全球 36 家主要的金屬 3D 打印企業(yè)統(tǒng)計,2018 年 度,采用粉末床選區(qū)熔化技術(shù)為 18 家,采用定向能量沉積技術(shù)為 8 家,合計占 比達(dá)到 72%。為了獲得更為廣泛的應(yīng)用,這兩類主流金屬 3D 打印技術(shù)都在努力 向兼顧高性能、高精度、高效率、低成本、更大的尺寸范圍和更廣泛的材料適用 性方向發(fā)展。

2、增材制造具備從設(shè)計端和制造端解決傳統(tǒng)制造技術(shù)痛點(diǎn)的 能力

基于增材制造的五大特點(diǎn),其能夠解決下游在使用傳統(tǒng)精密制造技術(shù)中的: ①設(shè)計端:研發(fā)迭代周期長、“制造決定設(shè)計”等問題; ②制造端:材料利用率低,小批量生產(chǎn)成本偏高、庫存偏高等痛點(diǎn)。

設(shè)計端:增材制造加快產(chǎn)品設(shè)計端落地與迭代,提升設(shè)計自由度,可以有效結(jié)合 拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計等輕量化、一體化設(shè)計方式。增材制造的在設(shè)計端優(yōu)勢突出,更易 于從設(shè)計端切入下游行業(yè),不斷提升滲透率,其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在: 縮短產(chǎn)品研發(fā)和制造周期,幫助產(chǎn)品廠商從設(shè)計端快速實(shí)現(xiàn)“圖紙——實(shí)物” 的轉(zhuǎn)化。相較傳統(tǒng)精密加工技術(shù)需要更長的周期來準(zhǔn)備模具、工裝等能夠?qū)崿F(xiàn) 設(shè)計端的快速落地和迭代。 二維截面疊層制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)件能夠給予產(chǎn)品設(shè)計端更高的自由度,突破傳統(tǒng)的 “制造決定設(shè)計”問題,實(shí)現(xiàn)“設(shè)計引導(dǎo)制造”。增材制造可以協(xié)助產(chǎn)品廠商在 設(shè)計上突破傳統(tǒng)精密加工技術(shù)在復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造的限制,給予產(chǎn)品設(shè)計端更高 的自由度;另外,增材制造技術(shù)能夠有效結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計、點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計、 一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計等,解決了結(jié)構(gòu)優(yōu)化存在的“制造決定設(shè)計”的問題,在產(chǎn)品 一體化、輕量化方面實(shí)現(xiàn)設(shè)計端的突破。

制造端:去模具、減廢料、降庫存,小批量生產(chǎn)優(yōu)勢顯著。增材制造材料利用率 高、三維模型直接驅(qū)動、生產(chǎn)周期短等優(yōu)勢,能夠在制造端實(shí)現(xiàn)降本、降庫存等 優(yōu)勢。另外,其邊際成本隨打印數(shù)量下降相對平緩,相對傳統(tǒng)制造方式存在規(guī)模 效應(yīng)閾值,在小批量生產(chǎn)方面優(yōu)勢顯著。增材制造材料利用率高。使用金屬粉末、樹脂等各種材料,以逐層疊加材料方 式制造產(chǎn)品,相較傳統(tǒng)精密加工方式材料利用率更高,甚至能夠達(dá)到 95%以上。 增材制造生產(chǎn)周期短,可以有效降低庫存量。由于增材制造不需要模具和工裝 等,使用原材料和設(shè)備即可打印產(chǎn)品,生產(chǎn)周期有效縮短,例如 GE 航空的燃 油噴嘴采用增材制造后庫存量降低 95%。 增材制造規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)相較傳統(tǒng)制造方式存在閾值,降低最低有效生產(chǎn)規(guī)模所 需的資本投入,小批量生產(chǎn)方面優(yōu)勢顯著。根據(jù)艾瑞咨詢,隨著生產(chǎn)規(guī)模的增 加,增材制造的邊際成本下降相對傳統(tǒng)制造方式更緩慢,這使得其在達(dá)到一定 的生產(chǎn)規(guī)模后將可能喪失其成本優(yōu)勢,但在閾值前的小批量生產(chǎn)方面優(yōu)勢顯著。 增材制造靈活性強(qiáng),具備高柔性生產(chǎn)能力。增材制造能夠根據(jù)下游不同需求領(lǐng) 域靈活切換,具備高柔性的生產(chǎn)能力,但需要對設(shè)備掃描速度、分區(qū)掃描、激 光功率等參數(shù)設(shè)置等具備很深的理解。

3、增材制造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

(1)產(chǎn)業(yè)鏈情況介紹

增材制造產(chǎn)業(yè)鏈主要由原材料(金屬、非金屬粉末)、設(shè)備硬件(振鏡系統(tǒng)、激 光器等)和輔助運(yùn)行(掃描儀、軟件等)組成上游,增材制造設(shè)備和產(chǎn)品制造服 務(wù)組成中游,以及下游的需求端組成,目前已覆蓋航空航天、汽車、工業(yè)機(jī)械、 醫(yī)療等領(lǐng)域。

①上游:主要由原材料(金屬粉末和非金屬粉末)、設(shè)備核心硬件(振鏡、激光 器、主板等)以及輔助運(yùn)行的軟件、掃描儀等組成。 原材料:國內(nèi)金屬粉末占比接近 40%,鈦合金、鋁合金及不銹鋼為主。增材制 造原材料是影響增材制造產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一,是增材制造技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。增材制造原材料目前主要可分為金屬材料、非金屬材料。數(shù)據(jù)顯示, 在我國整個增材制造市場中,鈦合金、鋁合金、不銹鋼分別占 20.2%、10.0%、 9.1%,合計占比 39.3%,其余多為非金屬材料,包括尼龍、PLA、ABS 塑料、 樹脂等。

設(shè)備核心硬件:激光器、振鏡系統(tǒng)價值量占比較高,具備國產(chǎn)化替代空間。根 據(jù)南極熊 3D 打印網(wǎng),激光器價值量占比一般為整體設(shè)備成本 20%以上;根據(jù) 鉑力特招股說明書,振鏡系統(tǒng)在各型號設(shè)備產(chǎn)品的成本中平均占比約為 6%。 隨著設(shè)備升級,激光器和振鏡在同一臺 3D 打印機(jī)中安裝的數(shù)量、品質(zhì)也將提 升,二者價值占比將會更高。當(dāng)前國內(nèi)設(shè)備中激光器和振鏡主要以國外進(jìn)口為 主,根據(jù)華曙高科招股說明書,2019-2022 年激光器和振鏡的平均進(jìn)口比例分 別為 81.72%和 99.29%,其中激光器進(jìn)口比例 22 年降為 69.90%,國產(chǎn)化替 代已在路上。

②中游:主要由增材制造設(shè)備(金屬打印設(shè)備/非金屬打印設(shè)備)和增材制造服 務(wù)組成。

增材制造設(shè)備:增材制造工藝較多,PBF 工藝的 SLM/SLS 設(shè)備占據(jù)主流。根 據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO/TC261 增材制造技術(shù)委員會 2015 年發(fā)布的國際標(biāo)準(zhǔn) ISO/ASTM52900:2015,3D 打印工藝原理可分為 7 大類:粉末床選區(qū)熔化(PBF)、 定向能量沉積(DED)、 立體光固化、 粘結(jié)劑噴射、材料擠出、 材 料噴射、 薄材疊層。 目前打印設(shè)備主要以 SLS/SLM、FDM、SLA、DLP 為 主,分別占比達(dá) 32%、15%、15%和 14%。

增材制造服務(wù):制造費(fèi)用為主要成本,存在一定規(guī)模效應(yīng)。根據(jù)鉑力特年報及 招股說明書中披露,自 2019 年至 2022 年,其 3D 打印定制化產(chǎn)品的成本占比 中折舊等制造費(fèi)用始終維持 60%以上,但呈現(xiàn)下降態(tài)勢;直接人工成本占比同 樣在趨勢上呈現(xiàn)下行;直接材料占比保持提升,2022 年達(dá)到 27.1%。雖然增 材制造定制化產(chǎn)品的成本構(gòu)成取決于其產(chǎn)品本身復(fù)雜程度以及結(jié)構(gòu)大小,但上 述制造費(fèi)用、直接人工占比下降和直接材料占比提升在一定程度上能夠解釋增 材制造服務(wù)存在一定規(guī)模效應(yīng)。

③下游:國內(nèi)航空航天等為主要下游,下游具備開拓和滲透率提升空間。增材制 造目前已被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域,并逐漸被嘗試應(yīng)用于更多 的領(lǐng)域中。根據(jù) Wohlers Report 2022 報告顯示,2021 年增材制造主要應(yīng)用于 航空航天、汽車、消費(fèi)及電子產(chǎn)品、醫(yī)療及牙科、學(xué)術(shù)科研等領(lǐng)域。對比全球與 中國下游應(yīng)用領(lǐng)域,2022 年我國增材制造下游前五大領(lǐng)域(工業(yè)機(jī)械、航空航 天、汽車、消費(fèi)&電子、醫(yī)療&牙科)的集中度達(dá)到 78.90%,而全球前五大領(lǐng)域 集中度為 69.90%,相比之下我國在下游領(lǐng)域拓展和滲透率方面均具備提升空間。

(2)中游設(shè)備環(huán)節(jié)處于產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)位置

產(chǎn)業(yè)鏈縱向分析:中游增材制造設(shè)備處于產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)位置,承上啟下促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈 整體提升。增材制造產(chǎn)業(yè)鏈自上而下主要包含原材料和設(shè)備核心軟硬件、增材制 造設(shè)備、增材制造服務(wù)等。其中,增材制造設(shè)備處于產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵位置,①對接下 游需求,開拓下游領(lǐng)域并提升滲透率:對接下游各領(lǐng)域需求并展開設(shè)備研發(fā)和迭 代,以提供適應(yīng)相應(yīng)下游領(lǐng)域需求的增材制造設(shè)備,推動增材制造技術(shù)在下游應(yīng) 用領(lǐng)域的開拓和單一領(lǐng)域滲透率的提升;②為中游增材制造服務(wù)業(yè)務(wù)拓展開辟道 路:隨著增材制造設(shè)備不斷開拓下游領(lǐng)域并提升滲透率,中游增材制造服務(wù)業(yè)務(wù) 應(yīng)運(yùn)而生,企業(yè)可以通過購買增材制造設(shè)備的方式為下游提供產(chǎn)品制造服務(wù),市 場空間不斷擴(kuò)容;③倒逼上游原材料產(chǎn)能擴(kuò)充,提升效率,降低材料成本:在中 游設(shè)備對接下游需求的過程中,其對上游粉末的需求量和質(zhì)量提出了更高的產(chǎn)能、 成本要求,倒逼上游原材料提升出粉率、材料利用率等,降低材料成本。 產(chǎn)業(yè)鏈橫向分析:國內(nèi)增材制造設(shè)備產(chǎn)值占比最高。根據(jù) Wohlers Associates 統(tǒng) 計數(shù)據(jù)顯示,2021 年全球增材制造產(chǎn)值(包括產(chǎn)品和服務(wù))152.44 億美元,同 比2020年增長19.50%,其中增材制造相關(guān)產(chǎn)品(包括增材制造設(shè)備銷售及升級、 增材制造原材料、專用軟件、激光器等)產(chǎn)值為 62.29 億美元,同比增長 17.50%, 其中設(shè)備銷售收入 31.74 億美元;增材制造相關(guān)服務(wù)(包括增材制造零部件打印、 增材制造設(shè)備維護(hù)、技術(shù)服務(wù)及人員培訓(xùn)、增材制造相關(guān)咨詢服務(wù)等)產(chǎn)值為 90.15 億美元,同比增長 20.90%。而國內(nèi)來看,2021 年中國增材制造設(shè)備規(guī)模 占比達(dá) 44%,增材制造服務(wù)規(guī)模占比達(dá) 31%,增材制造材料規(guī)模占比達(dá) 25%, 增材制造設(shè)備環(huán)節(jié)產(chǎn)值占比最高。 對比中國與全球增材制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值結(jié)構(gòu),國內(nèi)目前以中游的增材制造設(shè)備為主, 而全球則以增材制造服務(wù)為主,此種差異體現(xiàn)我國目前相較全球仍處于下游開拓 和快速滲透階段。

二、兩大驅(qū)動力推動市場空間擴(kuò)容

1、2025 年國內(nèi)市場規(guī)模有望突破 600 億元,增速高于全球 水平

預(yù)計 2026 年全球增材制造市場規(guī)模達(dá) 362 億美元,CAGR 為 19.0%。經(jīng)過多年 發(fā)展,增材制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)入加速成長期,近五年增材制造行業(yè)在全球范圍內(nèi)整體呈 現(xiàn)增長態(tài)勢。2020 年全球增材制造產(chǎn)業(yè)的行業(yè)增長率有所放緩,但 2021 年增材 制造行業(yè)恢復(fù)快速增長態(tài)勢。根據(jù)《Wohlers Report 2024》報告顯示,2023 年 全球增材制造市場規(guī)模(包括產(chǎn)品和服務(wù))達(dá)到 200.35 億美元,同比增長 11.1%。 根據(jù)《Wohlers Report 2023》預(yù)測,到 2026 年增材制造收入規(guī)模較 2022 年將 增長超 2 倍,達(dá)到 362 億美元,到 2032 年增材制造收入規(guī)模將較 2022 年增長 5.7 倍,達(dá)到 1027 億美元。 預(yù)計 2025 年國內(nèi)增材制造市場規(guī)模達(dá) 600 億元,增速高于全球水平。根據(jù)前瞻 產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測,隨著增材制造市場應(yīng)用程度不斷深化,在各行業(yè)應(yīng)用越來越廣 泛,未來幾年增材制造市場將保持快速增長態(tài)勢,預(yù)計到 2025 年我國 3D 打印市 場規(guī)模將超過 630 億元,2021-2025 年復(fù)合年均增速 20%以上。

2、驅(qū)動力一:原型制造轉(zhuǎn)向批量生產(chǎn),增材制造在單一領(lǐng) 域滲透率有望提升

成本降低疊加生產(chǎn)效率提升,增材制造進(jìn)入批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型期。根據(jù)前文增材制 造的特點(diǎn),其規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)相較傳統(tǒng)制造方式存在閾值,在技術(shù)條件等保持不變 的前提下,隨著生產(chǎn)規(guī)模的增加,增材制造的邊際成本下降相對傳統(tǒng)制造方式更 緩慢。相較傳統(tǒng)制造方式,增材制造規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)相對受限是目前普遍的認(rèn)知, 但目前增材制造正在 1)一方面通過降低設(shè)備單價、增加單臺設(shè)備激光器數(shù)量等 方式降低單位固定成本;2)另一方面通過降低粉末材料成本、加裝粉末循環(huán)系統(tǒng) 等方式降低單位可變成本。兩方面疊加推動增材制造規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)曲線向下移動, 不斷提高最大生產(chǎn)規(guī)模閾值,進(jìn)而促進(jìn)增材制造打破原型制造的局限,步入批量 生產(chǎn)的“增材制造 2.0”時代。 根據(jù)《Wohlers Report 2023》顯示,2022 年,零部件直接制造的產(chǎn)值為 26.8 億 美元,同比增長 22.1%,近六年增長率均超過 20%。

航空航天、醫(yī)療牙科、模型制造等領(lǐng)域已經(jīng)開始批量應(yīng)用,單一領(lǐng)域滲透率提升 成為關(guān)注重點(diǎn)。根據(jù)艾瑞咨詢,2021 年國內(nèi)工業(yè)級增材制造(占整體應(yīng)用領(lǐng)域的 65%-70%)主要的應(yīng)用領(lǐng)域集中于航空航天、模型制造、汽車制造及生物醫(yī)療, 合計占比達(dá)到 93%,并以金屬類增材制造為主,其中航空航天占比達(dá)到 58%,是 目前國內(nèi)增材制造應(yīng)用的主要領(lǐng)域。

(1)航空航天&國防領(lǐng)域:成為技術(shù)迭代、規(guī)模擴(kuò)張的基石領(lǐng)域

航空航天領(lǐng)域是當(dāng)前增材制造需求落地最成功產(chǎn)業(yè)之一。隨著產(chǎn)品型號的不斷迭 代和技術(shù)的突破,航空航天領(lǐng)域?qū)α悴考岢隽溯p量化、集成化、縮短研發(fā)周期 以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化成形等需求,這些需求和特性均與前文提到的增材制造的特 點(diǎn)完美契合。同時,航空航天領(lǐng)域相對其他行業(yè)對零部件的功能敏感性更高,價 格敏感性低,這為增材制造的優(yōu)先落地奠定了基礎(chǔ)。 根據(jù)《Wohlers Report 2022》顯示,航空航天行業(yè)對增材制造技術(shù)的應(yīng)用逐年增 長,是應(yīng)用最廣泛的行業(yè),2021年全球航空航天增材制造規(guī)模達(dá)到25.61億美元, 但相對于航空航天產(chǎn)業(yè)整體占比較小,隨著金屬 3D 打印技術(shù)的持續(xù)推廣應(yīng)用, 具有較大的增長潛力。

航空航天領(lǐng)域成為增材制造技術(shù)迭代、規(guī)模擴(kuò)張的基石領(lǐng)域。目前,增材制造在 航空航天裝備領(lǐng)域主要應(yīng)用于飛機(jī)、發(fā)動機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等精密零部件的 設(shè)計與制造等方向,應(yīng)用零部件范圍和品種逐步拓展,滲透率呈現(xiàn)提升態(tài)勢。同 時,在擴(kuò)展航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的過程中,下游客戶不斷對零部件的高可靠性、大 型化、輕量化、復(fù)雜構(gòu)件制造以及成本降低和效率提高不斷提出新的需求,反推 增材制造進(jìn)行技術(shù)迭代和升級,對增材制造面對的多激光一致性、搭接穩(wěn)定性以 及成本偏高等問題開展研究解決,促進(jìn)了設(shè)備的升級換代和材料成本的下降,進(jìn) 而迎合下游需求,推動增材制造在該領(lǐng)域的產(chǎn)值規(guī)模擴(kuò)張。

(2)汽車制造:從設(shè)計端走向批量生產(chǎn),模具制造打開新市場

1)原型制造

快速原型制造、輕量化等關(guān)鍵特點(diǎn)推動增材制造在汽車行業(yè)順利切入。1)車企 研發(fā)周期不斷縮短:在汽車“新四化”時代,為滿足消費(fèi)者對產(chǎn)品快速迭代的需 求,車企投放新車型的節(jié)奏越來越快。特別是在車市加速“內(nèi)卷”的當(dāng)下,車企 產(chǎn)品推出的速度在很大程度上影響著銷量表現(xiàn)。根據(jù)第一財經(jīng)報道,傳統(tǒng)車企的 一個開發(fā)項(xiàng)目周期一般在 2 年左右,日企客戶甚至長達(dá) 4~5 年。而為了搶占市場 先機(jī),目前中國車企對供應(yīng)商的開發(fā)周期要求普遍在 9 個月。2)汽車輕量化趨 勢顯著:隨著碳排放標(biāo)準(zhǔn)日益趨嚴(yán),汽車輕量化已成為全球汽車工業(yè)的一致目標(biāo)。 根據(jù)歐洲汽車工業(yè)協(xié)會的研究,汽車質(zhì)量每下降100公斤,百公里油耗可下降0.4L, 碳排放大約可以減少 1 公斤。新能源汽車每減重 10%,續(xù)航里程可提升 5-6%。 汽車制造的研發(fā)周期不斷縮短和輕量化的需求,切實(shí)貼合了增材制造的優(yōu)勢所在。 增材制造通過三維模型的直接落地去除了繁瑣的開模等工序,實(shí)現(xiàn)了快速原型制 造能力;并能夠從設(shè)計端通過拓?fù)鋬?yōu)化等方式實(shí)現(xiàn)輕量化。從設(shè)計端更好解決車 企的痛點(diǎn)和需求,增材制造實(shí)現(xiàn)了汽車行業(yè)的順利切入。 比如,福特在德國默克尼希設(shè)立了快速技術(shù)中心,以便利用多種 3D 打印技術(shù)快 速制造原型。僅僅只需要數(shù)小時,工程師和設(shè)計師就能拿到設(shè)計成果,而使用傳 統(tǒng)方法則需要等待幾個星期。

2)零部件批量生產(chǎn)

局限逐步突破,汽車零部件增材制造的批量生產(chǎn)有望從高端車型向下鋪開。觀察 目前汽車行業(yè)增材制造的相對成批量應(yīng)用案例,更多的集中在價格敏感度更低、 小批量生產(chǎn)的高端車型上,如寶馬 M850i 夜空特別版的 3D 打印剎車卡鉗,以及 寶馬最強(qiáng) 6 缸發(fā)動機(jī) S58 的 3D 打印零件等。而隨著增材制造規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益曲線 的不斷下移,其小批量的局限有望逐步突破,批量生產(chǎn)也將從高端車型向下逐漸 鋪開。 當(dāng)前,通過整理公開資料可以發(fā)現(xiàn),下游國內(nèi)外車企均已對增材制造開展較大規(guī) 模布局,其中寶馬汽車公司的“增材制造工業(yè)化和數(shù)字化”(IDAM)項(xiàng)目搭建的兩條生產(chǎn)線已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)年產(chǎn) 5 萬零件的產(chǎn)能,并且同時運(yùn)行,幾乎不需要人工 介入。

根據(jù) 3dpbm 汽車行業(yè)增材制造白皮書,預(yù)計 2030 年增材制造汽車零部件市場 空間將達(dá)到 203.5 億美元。根據(jù) 3dpbm2021 年發(fā)布的一份汽車行業(yè)增材制造白皮書,2020 年增材制造用于汽車零部件生產(chǎn)的收入為 26.78 億美元,預(yù)計 2026 年為 129.74 億美元,2030 年達(dá)到 203.5 億美元(其中 25%是與電動汽車零部件 相關(guān)的生產(chǎn))。同時,其對汽車零部件的主要應(yīng)用四個部分:車身、電子附件、內(nèi) 飾和動力部件以及后市場的增材制造應(yīng)用空間進(jìn)行更加細(xì)分的預(yù)測,其中動力部 件 2030 年的應(yīng)用空間將達(dá)到 70 億,在整體市場中占比最高。

3)模具制造

另外,隨著增材制造在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用推進(jìn),模具制造或?qū)⒋蜷_新市場。 傳統(tǒng)金屬模具設(shè)計過程花費(fèi)巨大。根據(jù) 3D 打印技術(shù)參考,一旦制作出大型金屬 測試模具,設(shè)計過程中的機(jī)加工調(diào)整一次可能會花費(fèi) 10 萬美元,或者完全重做 模具可能會花費(fèi) 150 萬美元。另一位人士表示,大型金屬模具的整個設(shè)計過程 通常需要花費(fèi)約 400 萬美元。 3D 打印砂型模具,助力一體化壓鑄降本增效。2023 年 9 月,根據(jù)路透社,特斯 拉 (TSLA.O) 結(jié)合了一系列創(chuàng)新技術(shù),取得了技術(shù)突破,通過這項(xiàng)技術(shù),特斯拉 可將電動汽車幾乎所有復(fù)雜車身底部零件壓鑄成一個整體,而非僅壓鑄約 400 個 零部件。該技術(shù)將令特斯拉生產(chǎn)成本減半,或改變傳統(tǒng)的電動汽車制造方式。為 此,特斯拉使用 3D 打印機(jī)用工業(yè)砂制作測試模具。通過粘結(jié)劑噴射技術(shù),打印 設(shè)備將液體粘合劑沉積到薄薄的沙層上,并逐層構(gòu)建可以壓鑄熔融合金的模具。 根據(jù)南極熊 3D 打印網(wǎng),砂型鑄造的設(shè)計驗(yàn)證過程的成本(即使有多個版本)也 是最低的——僅為金屬原型的 3%;設(shè)計驗(yàn)證周期僅需兩到三個月,而金屬模具 原型則需要六個月到一年。這意味著特斯拉可以根據(jù)需要多次調(diào)整原型,使用 Desktop metal (DM.N)及其子公司 ExOne、德國公司 voxeljet 以及其他幾家國 產(chǎn)公司的機(jī)器在幾小時內(nèi)重新打印出一個新原型。 據(jù)上海證券報 2023 年 9 月 27 日報道,上海浦東臨港的特斯拉超級工廠生產(chǎn)的特 斯拉 Model Y 車型的后底板總成系統(tǒng),已經(jīng)成功采用一體化壓鑄技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速鑄 型。相比傳統(tǒng)方式,車身系統(tǒng)節(jié)省重量超 10%。另外,成本也有非常明顯的優(yōu)勢, 得益于優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及材料回收利用成果,車的后底板總成系統(tǒng)采用一體壓 鑄方式后,成本降低了 40%。

(3)醫(yī)療&牙科領(lǐng)域:需求個性化帶來批量應(yīng)用

需求個性化帶來增材制造的批量應(yīng)用?;谌梭w存在個體差異而傳統(tǒng)制造醫(yī)療器 械多為標(biāo)準(zhǔn)化樣式或尺寸的現(xiàn)狀,增材制造憑借可個性化定制的特點(diǎn)在醫(yī)療領(lǐng)域 內(nèi)應(yīng)用逐步廣泛,主要應(yīng)用方向包括制造醫(yī)療模型、手術(shù)導(dǎo)板、外科/口腔科植入 物、康復(fù)器械等(主要材料包括塑料、樹脂、金屬、高分子復(fù)合材料等),以及生 物增材制造人體組織、器官等。 增材制造技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中已逐漸成熟應(yīng)用于義齒打印、矯正器制作、預(yù)演手術(shù) 模型制作、手術(shù)導(dǎo)板制作等,有助于提高精度和效率,降低手術(shù)風(fēng)險。增材制造 技術(shù)在骨科植入方面也發(fā)展迅速,目前開始采用金屬增材制造技術(shù)生產(chǎn)全膝關(guān)節(jié) 植入物、髖臼杯、脊柱植入物等,金屬增材制造技術(shù)有利于模擬人體骨骼的層狀 結(jié)構(gòu),通過多孔設(shè)計可以更好地與人體組織融合,促進(jìn)骨骼生長,此外增材制造 技術(shù)亦為植入物設(shè)計帶來了更高設(shè)計自由度。

隨著未來經(jīng)濟(jì)水平和精準(zhǔn)醫(yī)療要求的不斷提升,增材制造技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展 將擁有巨大空間。據(jù) Acumen Research and Consulting 發(fā)布的報告稱,2022 年 全球醫(yī)療 3D 打印應(yīng)用市場規(guī)模為 28 億美元,到 2032 年將達(dá)到 110 億美元,復(fù) 合年增長率為 16.6%。

3、驅(qū)動力二:顛覆各行業(yè)制造方式,下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷開 拓

(1)消費(fèi)電子領(lǐng)域:鈦合金增材制造引領(lǐng)變革,有望打開行業(yè)天花板

榮耀、蘋果領(lǐng)銜,3D 打印鈦合金部件首次在消費(fèi)電子領(lǐng)域大規(guī)模使用。

根據(jù)榮耀 CEO 趙明發(fā)布的“明哥答網(wǎng)友問”視頻,華為榮耀 Magic V2 搭載的 “魯班鈦合金鉸鏈”的軸蓋首次采用了 3D 打印技術(shù),卷軸的軸蓋是影響折疊屏 厚度的關(guān)鍵,鈦合金技術(shù)可以讓軸蓋變得更輕更薄,相比鋁合金材質(zhì)的強(qiáng)度提 升了 150%,鉸鏈寬度降低 27%,而且更韌、更耐腐蝕,帶動折疊屏整體厚度 和重量的下降。2023 年 10 月 12 日,榮耀正式發(fā)布的榮耀 Magic Vs2 同樣采 用鈦合金 3D 打印技術(shù)制成的榮耀魯班鈦金鉸鏈。

鈦合金加工難度大,增材制造具備材料利用率高的優(yōu)勢。鈦合金具有彈性模量低、 彈性變形大、切削溫度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、高溫時化學(xué)活性高等特點(diǎn),相較鋁合金 的加工難度更大,加工過程中容易出現(xiàn)加工硬化、刀具磨損等現(xiàn)象,采取傳統(tǒng)機(jī) 加和減材制造的方式效率偏低,材料利用率低。而鈦合金的增材制造則能夠?qū)崿F(xiàn) 較高的材料利用率,并隨著近年設(shè)備的效率的提升和成本的下降,加工優(yōu)勢逐漸 顯現(xiàn)。

(2)人形機(jī)器人領(lǐng)域:輕量化需求和復(fù)雜結(jié)構(gòu)繁多,增材制造帶來效 率提升

人形機(jī)器人目前處于研發(fā)的快速迭代期,而增材制造具備大大縮短研發(fā)周期、快 速原型制造能力、輕量化等特點(diǎn),在研發(fā)和小批量階段具備顯著優(yōu)勢,能夠?qū)崿F(xiàn) 研發(fā)端切入。

人形機(jī)器人具備復(fù)雜結(jié)構(gòu)繁多、輕量化需求等特點(diǎn),處于研發(fā)的快速迭代期, 對制造方式提出更高需求。1)縮短研發(fā)周期需求:當(dāng)前,人形機(jī)器人處于產(chǎn)業(yè) 發(fā)展前期,研發(fā)需要不斷迭代,并根據(jù)未來應(yīng)用場景不斷在設(shè)計端調(diào)整和試驗(yàn)。 在產(chǎn)業(yè)發(fā)展前期,一家企業(yè)若能夠快速推出穩(wěn)定、適合下游需求并能夠量產(chǎn)的 產(chǎn)品,將迅速實(shí)現(xiàn)占據(jù)市場的優(yōu)勢。因此,人形機(jī)器人對研發(fā)周期的縮短和快 速原型制造能力提出較高需求。2)輕量化需求:人形機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)類似人的靈 活性,對其結(jié)構(gòu)和制造的輕量化提出了更高的需求。3)復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造需求:人 形機(jī)器人內(nèi)外部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,通過傳統(tǒng)制造方式將帶來較大的供應(yīng)鏈管理壓力, 對復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的一體化制造提出了更高的需求。

增材制造的快速原型制造能力、輕量化等特點(diǎn)以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造的獨(dú)特優(yōu)勢, 決定了其在人形機(jī)器人將具備優(yōu)勢。根據(jù) 3D 打印技術(shù)參考,波士頓動力的 Atlas 人形機(jī)器人使用 3D 打印技術(shù)來幫助減重、提高空間利用率并提升效率,其使用 3D 打印開展以下優(yōu)化:1)3D 打印定制非標(biāo)部件(如伺服閥);2)3D 打印優(yōu) 化結(jié)構(gòu)設(shè)計,減輕機(jī)器人肢體慣性;3)3D 打印液壓動力單元(HPU)實(shí)現(xiàn)更 高效率。

(3)核能領(lǐng)域:直擊需求痛點(diǎn),有望打開廣闊市場

核能設(shè)備復(fù)雜件完美適配增材制造工藝,實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)與替換。隨著我國核電 事業(yè)的快速發(fā)展,部分核能設(shè)備的設(shè)計變得更加精密復(fù)雜,此等復(fù)雜件若采取傳 統(tǒng)制造方式生產(chǎn)存在生產(chǎn)周期長、制造工序繁雜、產(chǎn)業(yè)鏈條冗長等問題。而采取 增材制造能夠?qū)崿F(xiàn)一體化、快速成型,并大大降低零部件重量和體積,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜 精密構(gòu)件的生產(chǎn)。 增材制造能夠發(fā)揮顯著制造和設(shè)計優(yōu)勢。根據(jù)中國核動力研究院何戈寧主任的《增 材制造賦能,核創(chuàng)共進(jìn)》主題演講,中國核動力研究院的 3D 打印模塊化高效換 熱設(shè)備項(xiàng)目采取選取熔化技術(shù),打印的換熱設(shè)備與傳統(tǒng)的換熱設(shè)備相比,重量、 體積、零部件數(shù)量、制造周期均減小 90%以上,因?yàn)橹亓俊Ⅲw積的減少,制造成本降低 50%以上。

國內(nèi)外研究及應(yīng)用逐漸增加,未來有望打開能源市場。國外橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室、西屋 電氣公司、法馬通公司等核電巨頭都在積極研發(fā)增材制造技術(shù),中國中核北方核 燃料元件有限公司、中國核動力研究設(shè)計院等也在致力于該技術(shù)的核工業(yè)應(yīng)用。 隨著國內(nèi)外研究及應(yīng)用探索的逐漸增加,未來增材制造在能源領(lǐng)域的滲透預(yù)計將 不斷提升,成為下一個潛在爆發(fā)點(diǎn)。

(4)模具領(lǐng)域:3D 打印隨行水路貼合產(chǎn)業(yè)需求,鞋模領(lǐng)域商業(yè)化取 得較快發(fā)展

增材制造隨行水路設(shè)計貼合產(chǎn)業(yè)需求,鞋模領(lǐng)域商業(yè)化取得較快發(fā)展。隨形水路 又名隨型水路,是一種基于 3D 打印技術(shù)的新型模具冷卻水路。因其加工特性, 隨形水路可以很好的貼合產(chǎn)品形狀,且水路截面可以做圓形以外的其他任意截面。 注塑時塑膠產(chǎn)品的冷卻主要靠模具冷卻水路來完成,而傳統(tǒng)冷卻水路是通過銑床 等機(jī)加工工藝制造,水路形狀有局限性,且距離模仁表面更遠(yuǎn),導(dǎo)致冷卻效率低、 注塑周期長、冷卻不均勻、產(chǎn)品變形量大、良品率低等。而增材制造隨形水路可 以使水路根據(jù)零件形狀均勻排布,在積熱區(qū)域可以增加水路密度,從而使型腔溫 度均衡、提升產(chǎn)品良率,有效降低冷卻周期,提高生產(chǎn)效率。根據(jù)毅速 3D 打印, 相比傳統(tǒng)水路,隨形水路可根據(jù)注塑件形狀均勻排布,從而降低冷卻時間 20%~80%,減少變形量 15%~90%;雖然模具成本略有增加,但綜合注塑產(chǎn)能、 良品率等因素,最終整體效益大幅提高。目前隨形水路主要采用選區(qū)激光熔融 (SLM)3D 打印技術(shù)與擴(kuò)散焊技術(shù)來進(jìn)行加工,由于 SLM 3D 打印技術(shù)可做出 更為復(fù)雜與圓滑的水路形狀且成本更低,因此 SLM 3D 打印技術(shù)在隨形水路上應(yīng) 用更為廣泛。

鞋模賽道進(jìn)展較快,多家企業(yè)與頭部增材制造設(shè)備商開展合作。鞋模制造作為傳 統(tǒng)加工行業(yè)之一,其完整工序包括設(shè)計、木模制造、鑄造、模具制作、咬花、噴 砂、電鍍/噴鐵氟龍防護(hù)處理等工序。整個加工過程非常復(fù)雜,周期長,成本高, 需要耗費(fèi)大量的人工及滿足嚴(yán)格的綠色環(huán)保要求。而增材制造在鞋企的應(yīng)用大大 簡化了鞋模的生產(chǎn)流程,大大提高了生產(chǎn)效率,不斷提高產(chǎn)品更新速度。SLM 技 術(shù)直接金屬 3D 打印成型,可免去木模、鑄造和咬花等工序,實(shí)現(xiàn)更快的產(chǎn)品交 付、更有立體感的花紋呈現(xiàn)效果和更環(huán)保的制造方式。金屬 3D 打印成為各大鞋 模廠商關(guān)注的焦點(diǎn),紛紛加入了解、測試,并積極應(yīng)用推廣,金屬 3D 打印技術(shù) 勢必掀起鞋模行業(yè)的革命和創(chuàng)新。根據(jù)漢邦科技,若采用漢邦科技 HBD-350T 設(shè) 備打印 39 小時,綜合打印成本已經(jīng)降至約 1500 元/公斤(自用設(shè)備情況下),并 可在 5~7 天完成整套模具交付,對比傳統(tǒng)加工方式效率得以明顯提升,可以實(shí)現(xiàn) 更加復(fù)雜、帶防偽紋路的鞋模,并且對于精密鑄造和 CNC 現(xiàn)場管理、節(jié)約人工 等具有優(yōu)勢。

合作案例: 2022 年 6 月,中科豐陽(福建)科技有限公司與鉑力特達(dá)成合作。中科豐陽作 為“鞋都”的海濱城市泉州(全國最大的鞋業(yè)生產(chǎn)、加工、貿(mào)易基地之一)的 科技型鞋模生產(chǎn)企業(yè)將通過鉑力特引入金屬 3D 打印技術(shù)和高端設(shè)備,將其與自 主研發(fā)技術(shù)結(jié)合,廣泛應(yīng)用于各類專業(yè)運(yùn)動鞋底模具的制造中。 2023 年 7 月 21 日,西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司與永京集團(tuán)簽署戰(zhàn)略合 作協(xié)議。本次簽約展示出雙方對建立長久、穩(wěn)固、深入戰(zhàn)略合作的信心,雙方 將充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,在模具設(shè)計優(yōu)化、工藝迭代、材料研制和新應(yīng)用開發(fā) 等領(lǐng)域精誠合作。根據(jù)華曙高科公告,2021 年華曙高科公司前五大直銷客戶中第五大客戶為東莞 市站勝模具有限公司,雙方達(dá)成深度合作。銷售的型號包括 FS273M、FS421M 和 FS721M。

三、競爭格局:頭部玩家初露鋒芒

全產(chǎn)業(yè)鏈布局與專業(yè)化布局并存。根據(jù)前文所述,從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看,增材制造 行業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域主要包括增材制造材料、增材制造設(shè)備及增材制造服務(wù)三部分。 當(dāng)前,從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)布局來看,國內(nèi)目前主要存在兩類布局情況:1)全產(chǎn)業(yè)鏈 布局:以鉑力特為代表,業(yè)務(wù)自增材制造設(shè)備向上下游延伸至粉末材料及打印服 務(wù),并不斷打通軟件、振鏡等核心構(gòu)件的布局;2)專業(yè)化布局:華曙高科、有 研粉材、飛而康、中航邁特等企業(yè)為代表,專業(yè)從事某一環(huán)節(jié),但存在向上下游 拓展的趨勢,如華曙高科、中航邁特等。

各環(huán)節(jié)主要參與者相對穩(wěn)定,頭部玩家初露鋒芒。從各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)分別分析,國內(nèi)增材制造行業(yè)處于應(yīng)用拓展和快速增長的初期,屬于增量市場的競爭,各環(huán)節(jié) 雖然出現(xiàn)了一定的新晉參與者,但主要參與者仍保持相對穩(wěn)定,并且頭部玩家憑 借長期技術(shù)積累、吸取下游反饋迭代軟硬件等方式,已開始初露鋒芒。

1、原材料環(huán)節(jié)主要參與者情況

原材料端:各大參與者爭先擴(kuò)產(chǎn),布局增材制造粉末。當(dāng)前,增材制造材料端主 要以鈦合金、高溫合金、模具鋼以及鋁合金等粉末材料為主。主要參與者包括鉑 力特、有研粉材、中航邁特、威拉里、西安賽隆以及眾遠(yuǎn)新材料等公司。根據(jù)統(tǒng) 計,目前原材料端的主要參與者均具備產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)計劃,搶占增材制造粉末市場。 根據(jù)不完全統(tǒng)計,擴(kuò)產(chǎn)計劃合計將擴(kuò)充增材制造粉末(不區(qū)分粉末種類)產(chǎn)能達(dá) 到 1.8 萬噸以上。

2、設(shè)備環(huán)節(jié)主要參與者情況

增材制造設(shè)備端:頭部玩家初露鋒芒。目前國內(nèi)增材制造設(shè)備環(huán)節(jié)主要參與者包 括鉑力特、華曙高科、易加三維、漢邦科技等公司。其中,鉑力特憑借其全產(chǎn)業(yè) 鏈布局,具備更強(qiáng)對產(chǎn)業(yè)鏈整體的掌控能力,能夠?yàn)榭蛻籼峁┙饘僭霾闹圃炫c再 制造技術(shù)全套解決方案,并利用全產(chǎn)業(yè)鏈的解決方案帶來的更強(qiáng)的技術(shù)能力和成 本優(yōu)勢迅速擴(kuò)大市場,成長為當(dāng)前設(shè)備環(huán)節(jié)的龍頭。另外,華曙高科作為 SLS 和 SLM 設(shè)備的提供商,具備國際化戰(zhàn)略方向和布局,國內(nèi)外設(shè)備銷售量快速增 長,成為我國工業(yè)級增材制造設(shè)備龍頭企業(yè)之一。

頭部玩家不斷推動增材制造進(jìn)入新應(yīng)用領(lǐng)域,并積極走向國際市場。根據(jù)前文所 述,增材制造設(shè)備處于產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)位置,具備承上啟下促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈整體提升以及 開拓應(yīng)用領(lǐng)域及市場的功能。經(jīng)過多年的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)鏈布局,鉑力特、華曙 高科等頭部玩家初步展現(xiàn)核心競爭力,更大尺寸、更多激光的增材制造設(shè)備陸續(xù) 發(fā)布。根據(jù) TCT 亞洲視角,超大尺寸、超多光束激光選區(qū)熔化設(shè)備能夠在批量 打印小截面積、小高度產(chǎn)品中發(fā)揮高集成度的性價比優(yōu)勢。頭部玩家憑借多激光、 大幅面等方式提高效率、降低成本,推動增材制造走向 3C 電子、鞋模、汽車制 造等新應(yīng)用領(lǐng)域。另外,鉑力特、華曙高科、漢邦科技等公司均對國際市場進(jìn)行 了一定布局,通過在國外設(shè)立子公司的方式開辟國際市場,與國際競爭對手同臺 競技。

3、增材制造服務(wù)環(huán)節(jié)主要參與者情況

增材制造服務(wù):國內(nèi)金屬 3D 打印機(jī)保有量超 3500 臺,鉑力特成為工業(yè)級增材 制造服務(wù)提供商龍頭。當(dāng)前,國內(nèi)提供增材制造服務(wù)的主要參與者包括鉑力特、 飛而康、鑫精合、鋼研極光、鋮聯(lián)科技(義齒打印云工廠)以及各軍工院所等。 根據(jù)南極熊 3D 打印網(wǎng)統(tǒng)計和估算,國內(nèi)用于加工服務(wù)的金屬 3D 打印機(jī)保有量 超過 3500 臺,鉑力特以約 380 臺設(shè)備及近 1400 個激光頭數(shù)量成為面向航空航 天、3C 電子、鞋模等多領(lǐng)域金屬增材制造服務(wù)提供商龍頭。

四、產(chǎn)業(yè)鏈核心標(biāo)的

1、鉑力特——增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋龍頭

鉑力特是一家專注于工業(yè)級金屬增材制造的高新技術(shù)企業(yè),為客戶提供金屬增材 制造與再制造技術(shù)全套解決方案,業(yè)務(wù)涵蓋金屬增材制造設(shè)備的研發(fā)及生產(chǎn)、金 屬增材制造定制化產(chǎn)品服務(wù)、金屬增材制造原材料的研發(fā)及生產(chǎn)、金屬增材制造 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計開發(fā)及工藝技術(shù)服務(wù),構(gòu)建了較為完整的金屬增材制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈, 整體實(shí)力在國內(nèi)外金屬增材制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。 2016-2023 年公司營收自 1.66 億增至 12.32 億,復(fù)合增長率為 33.2%;歸母凈 利潤自 3132.7 萬增至 14159.4 萬,復(fù)合增長率為 24.05%。2023 年,公司營收 12.32 億(同比+34.24%),歸母凈利潤 14,159.4 萬(同比+78.11%),2024Q1 公司營收 2.06億(同比+54.72%),實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 134.35 萬(同比+104.72%)。 公司于 2020 年 10 月推出限制性股票激勵計劃,剔除股份支付影響,公司歸母 凈利潤逐年穩(wěn)步提升,2021-2023 年,公司剔除股份支付影響的歸母凈利潤自 1.20 億增至 2.20 億元,復(fù)合增長率為 35.4%。

全產(chǎn)業(yè)鏈布局賦予鉑力特強(qiáng)大優(yōu)勢,推動行業(yè)走向成熟,定增擴(kuò)產(chǎn)打開產(chǎn)能瓶頸。 鉑力特作為國內(nèi)全產(chǎn)業(yè)鏈布局的龍頭,其業(yè)務(wù)自增材制造設(shè)備向上下游延伸至粉 末材料及打印服務(wù),并不斷打通軟件、振鏡等核心軟硬件的布局。全產(chǎn)業(yè)鏈布局 給予了鉑力特及時、快速、高效響應(yīng)下游需求,開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域并提供完整解 決方案等優(yōu)勢,能夠作為“主推者”加速行業(yè)成熟和下游開拓,并以優(yōu)異的解決 方案強(qiáng)化客戶粘性,在產(chǎn)業(yè)成熟的過程中全環(huán)節(jié)受益。2023 年 12 月 27 日,公 司發(fā)布《2022 年度向特定對象發(fā)行 A 股股票上市公告書》,公司向特定對象 3204.81 萬股募集資金總額 30.29 億元,用于金屬增材制造大規(guī)模智能生產(chǎn)基地 項(xiàng)目及補(bǔ)充流動資金項(xiàng)目。針對公司金屬增材制造產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求,擬投資 250,936.41 萬元,在公司擬購置土地上,建設(shè)高品質(zhì)金屬 3D 打印原材料粉末生 產(chǎn)線、高效和高精度金屬 3D 打印定制化產(chǎn)品生產(chǎn)線,建造生產(chǎn)車間、廠房,總 建筑面積約 16.32 萬平方米。項(xiàng)目配套金屬 3D 打印粉末自動生產(chǎn)線、產(chǎn)品檢驗(yàn) 檢測設(shè)備、大尺寸/超大尺寸 3D 打印設(shè)備和后處理設(shè)備等合計 505 臺/套。此次 定增擴(kuò)產(chǎn)將大幅提升公司金屬增材定制化產(chǎn)品和原材料粉末的產(chǎn)能,滿足航空航 天、醫(yī)療及汽車等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)υ霾闹圃炜焖僭鲩L的需求,并同時滿足公司和行業(yè) 對金屬增材制造粉末的需求。

2、華曙高科——SLS+SLM 雙布局,堅持走國際化戰(zhàn)略

公司 SLS+SLM 公司專注于工業(yè)級增材制造設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售,致力于為全球客戶提供金屬(SLM)增材制造設(shè)備和高分子(SLS)增材制造設(shè)備,并提 供 3D 打印材料、工藝及服務(wù)。公司核心產(chǎn)品為具有自主知識產(chǎn)權(quán)和應(yīng)用核心技 術(shù)的金屬 3D 打印設(shè)備和高分子 3D 打印設(shè)備,同時向客戶提供自主研制的 3D 打印高分子粉末材料。公司擁有產(chǎn)品和服務(wù)所對應(yīng)的完整知識產(chǎn)權(quán)體系,自主開 發(fā)了增材制造設(shè)備數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的全套軟件源代碼,是國內(nèi)唯一一家 加載全部自主開發(fā)增材制造工業(yè)軟件、控制系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn) SLM 設(shè)備和 SLS 設(shè)備 產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)銷售的企業(yè)。 2019-2023 年公司營收自 1.55 億增至 6.06 億,復(fù)合增長率為 40.62%;歸母凈 利潤自 1795.05 萬增至 1.31 億,復(fù)合增長率為 64.41%。2023 年,公司營收 6.06 億(同比+32.74%),歸母凈利潤 1.31 億(同比+32.26%),2024Q1 公司營收 1.24 億,同比增長 23.49%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 0.26 億元,同比增長 28.44%。

出海先鋒,堅持走國際化戰(zhàn)略。公司分別于 2017、2018 年成立美國華曙和歐洲 華曙子公司,并且在亞太地區(qū)發(fā)展本地代理或經(jīng)銷商,早早實(shí)現(xiàn)國際化布局,并 在重要戰(zhàn)略區(qū)域配備了經(jīng)驗(yàn)豐富的售后工程師,打造“本地化、專業(yè)化”全球售 后服務(wù)網(wǎng)絡(luò),以最快速度響應(yīng)客戶需求。2023 年中報,美國華曙和歐洲華曙分 別實(shí)現(xiàn) 2264.72 萬元和 3128.09 萬元收入,歐洲華曙凈利潤實(shí)現(xiàn) 576.32 萬元。 2023 年 11 月 7-10 日,公司在德國法蘭克福 Formnext 展會上,現(xiàn)場展示雙激光 Flight SS403P-2 光纖激光設(shè)備與 FS621M 金屬增材制造設(shè)備,這兩款設(shè)備均已 被歐洲用戶訂購。此次是 Formnext 展會歷年來首次在現(xiàn)場展出的最大尺寸粉床 技術(shù)金屬增材制造設(shè)備,也是華曙高科實(shí)施國際化戰(zhàn)略、布局海外市場的重要舉措。根據(jù) 3D 打印技術(shù)參考,弗勞恩霍夫材料與光束技術(shù)研究所(Fraunhofer IWS) 近期將安裝一臺“獨(dú)特的”工業(yè)級大尺寸金屬 3D 打印設(shè)備。該設(shè)備來自華曙高 科,是一款基于粉末床技術(shù)的金屬激光熔融設(shè)備,可以打印鋁合金、鈦合金、鎳 基高溫合金、不銹鋼、銅合金以及其它金屬粉末材料,生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)實(shí)體部件。 Fraunhofer IWS 研究所所長 Christoph Leyens 教授強(qiáng)調(diào):“此次引進(jìn)大尺寸增材 制造技術(shù),將為 SpreeTec neXt 項(xiàng)目和薩蒂亞地區(qū)的工業(yè)轉(zhuǎn)型注入強(qiáng)大的驅(qū)動力, Fraunhofer IWS 將助力德國東部地區(qū)中小企業(yè)開發(fā)出具有獨(dú)特優(yōu)勢、高附加值 的工業(yè)產(chǎn)品。

3、有研粉材——布局 3D 打印粉末材料,有望帶來高速增長

有研粉材自設(shè)立以來一直專注于先進(jìn)有色金屬粉體材料的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)和銷 售,主要產(chǎn)品包括銅基金屬粉體材料、微電子錫基焊粉材料和 3D 打印粉體材料 等,是國內(nèi)銅基金屬粉體材料和錫基焊粉材料領(lǐng)域的龍頭企業(yè),已成為國際領(lǐng)先 的先進(jìn)有色金屬粉體材料生產(chǎn)企業(yè)之一。 2019-2023 年公司營收自 17.12 億增至 26.81 億,復(fù)合增長率為 11.87%;歸母 凈利潤自 6019.23 萬降至 5511.93 萬,復(fù)合增長率為-2.18%。2023 年,公司營 收 26.81 億(-3.58%),歸母凈利潤 5511.93 萬(-0.59%),2024Q1 公司營收 6.61 億,同比上升 8.76%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 977.89 萬(同比-8.44%)。 公司新設(shè)立有研增材子公司,規(guī)劃 500 噸/年增材項(xiàng)目。2021 年 12 月,公司與 全資子公司北京康普錫威、鋼研投資共同設(shè)立新公司有研增材技術(shù)有限公司,公 司合計持股比例 80%(含康普錫威 20%),鋼研投資占比 20%。設(shè)計產(chǎn)能 2500/ 年,其中增材 500 噸/年。有研粉材將圍繞航空航天、汽車、國防軍工、醫(yī)療健 康、模具設(shè)計等下游應(yīng)用領(lǐng)域,重點(diǎn)開發(fā)、生產(chǎn)增材制造金屬粉體材料,以及軟 磁粉末、注射成型(MIM)粉末、真空釬焊粉末等高溫特種粉體材料產(chǎn)品,設(shè)計 產(chǎn)能共計 2,500 噸/年。其中增材制造金屬粉體材料設(shè)計產(chǎn)能 500 噸/年,高溫粉 末材料設(shè)計產(chǎn)能 2,000 噸/年。2019-2023 年公司綜合毛利率自 11.20%降至 8.31%。 銅基金屬粉體材料和微電子錫基焊粉材料已成為公司兩大核心主業(yè),2023 年主 營業(yè)務(wù)收入占比合計 99.6%。其中,2019-2023 年銅基金屬粉體材料營收占比自 72.0%降低至 55%,仍為公司第一大業(yè)務(wù);微電子錫基焊粉材料營收占比自 18.4%提升至 30%;3D 打印粉體材料營收占比由 0.1%提至 1.14%。

4、超卓航科——布局冷噴涂增材再制造技術(shù),瞄準(zhǔn)航空航 天維修后市場

超卓航科自設(shè)立以來,公司專注于航空機(jī)載設(shè)備維修,主要從事軍用及民用航空 器氣動附件、液壓附件、燃油附件和電氣附件的維修業(yè)務(wù)。公司經(jīng)過多年研發(fā)創(chuàng) 新,通過產(chǎn)線定制化設(shè)計、原材料供應(yīng)鏈與原材料質(zhì)量檢測體系的構(gòu)建、金屬粉 末的配制和改性、冷噴涂工藝參數(shù)的研發(fā)以及基體材質(zhì)的適配性研究,實(shí)現(xiàn)了多 種金屬材料的高強(qiáng)度沉積,建立了公司冷噴涂增材制造技術(shù)體系,并將該技術(shù)成 功應(yīng)用于機(jī)體結(jié)構(gòu)再制造領(lǐng)域。公司是國內(nèi)少數(shù)掌握冷噴涂增材制造技術(shù)并產(chǎn)業(yè) 化運(yùn)用在航空器維修再制造領(lǐng)域的企業(yè)之一。 2019-2023 年公司營收自 0.51 億增至 2.70 億,復(fù)合增長率為 51.69%;歸母凈 利潤自1071.28 萬降至-3500.16 萬。2023 年,公司營收 2.70 億(同比+93.38%), 歸母凈利潤-3500.16 萬(同比-159.64%)。2024Q1 公司營收 0.86 億(同比 +42.90%),實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 0.17 億(同比-19.82%)。 公司自成立以來,深耕航空機(jī)載設(shè)備維修十余載。通過多年技術(shù)積淀與工藝創(chuàng)新, 公司服務(wù)的產(chǎn)品種類不斷豐富,業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)不斷完善。2015 年以來,公司以冷噴 涂增材制造技術(shù)作為核心攻克目標(biāo),逐漸切入機(jī)體結(jié)構(gòu)再制造、零部件生產(chǎn)制造 業(yè)務(wù)。


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