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1、2023 年深度行业分析研究报告 目录 一、全球:欧美发达国家主导行业,工业级竞争格局良好.1 1.1 EOS全球最大的金属增材制造设备提供商.3 1.2 SLM Solutions技术为王,世界一流金属增材设备商.5 1.3 3D Systems世界上首家 3D打印公司,增材制造行业龙头.8 1.4复盘国际增材巨头成长之路:并购重组巩固产业链地位.9 1.5欧美军工集团与航天局:加速布局金属增材,逐步提高增材制造渗透率.11 1.5.1洛克希德马丁公司(Lockheed Martin):增材制造首批主要倡导者.12 1.5.2波音公司(The Boeing Company):勇当军工行业增材
2、制造拓荒者.14 1.5.3雷神科技公司(Raytheon Technologies Corporation):打造全球增材制造中心网络.17 1.5.4通用电力(General Electric Company):制造巨头收并购布局增材制造.19 1.5.4美国其他军工集团增材制造使用情况.22 1.5.5美国国家航空航天局(NASA):推动增材制造技术开发大规模和多合金火箭发动机部件.22 1.5.6欧洲航天局(ESA,European Space Agency):引入新的增材制造 一站式服务.26 1.5.7商业航天增材制造使用情况.28 二、中国:依托航空航天快速成长,技术跻身世界前列
3、.29 2.1有研粉材有色央企龙头,入局增材制造.33 2.2 中航迈特增材制造设备、材料及工艺一站式服务商.34 2.3 江苏威拉里做金属粉末行业的“隐形冠军”.37 2.4大族激光工业激光装备龙头布局增材制造.38 2.5 华曙高科3D打印技术先驱许小曙博士创办,技术实力国际领先.39 2.6 易加三维专注 PBF技术的新兴独角兽.45 2.7 鑫精合Pre-IPO 轮增材制造独角兽.46 2.8 中科煜宸专注大型和中小型激光增材制造设备.49 2.9 汉邦科技LACM增减材复合加工技术,解决内表面过程精加工的世界级难题.50 2.10飞而康国际 3D 打印全套解决方案提供商.52 2.1
4、1 铖联科技:齿科 3D 打印全流程数字化服务平台.52 三、设备厂商主导产业链,建议关注上下游整合、不断扩展市场、紧跟行业趋势的企业.55 图目录 图 1:2017 年增材制造企业出货量份额.1 图 2:2021 年增材制造企业出货量份额.1 图 3:2012 年-2021 年全球工业级设备制造商数量.1 图 4:2017 年全球金属增材制造市场结构.2 图 5:2020 年全球 3D 打印产业规模区域结构分布.3 图 6:EOS 发展历史梳理.4 图 7:服务供应商选择的盈利性最强的增材制造设备.5 图 8:SLM Solutions 发展历史梳理.6 图 9:截至 2022年 9月已装机
5、型号分布.7 图 10:SLM Solutions 下游客户实力强劲.7 图 11:NXG XII 600 大尺寸打印机.7 图 12:NXG XII 600 实现打印速率和打印尺寸大幅提升.7 图 13:SLM Solutions 营收、毛利情况.8 图 14:SLM Solutions 各业务营收情况.8 图 15:SLM Solutions 营收构成(分地区).8 图 16:3D Systems 发展历史梳理.9 图 17:3D Systems 主营业务收入.9 图 18:3D Systems 净利润.9 图 19:增材制造行业并购交易动机.10 图 20:Stratasys 与 Des
6、ktop Metal 后的专利数.11 图 21:Stratasys 与 Desktop Metal 四年累计研发支出.11 图 22:GE 收购 DMLS 龙头 Concept Laser.11 图 23:GE收购 EBM龙头 Arcam.11 图 24:JUNO号.12 图 25:第一个在军用卫星上的 3D打印部件.12 图 26:使用 Sciaky的 EBAM技术制钛圆顶.13 图 27:使用 Sciaky的 EBAM 技术打印关键部件.13 图 28:由 PrintRite3D 平台检测的 3D打印金属部件.14 图 29:洛克希德马丁公司的 A2100 卫星.14 图 30:波音增材
7、制造时间线.14 图 31:F/A-18E Super Hornet aircraft.15 图 32:Norsk Titanium为波音 3D打印的一个零件.15 图 33:波音增材制造(BAM)制造中心.15 图 34:BAM 中的金属 3D 打印室.15 图 35:飞行中的 Boeing 777X.16 图 36:波音 777X飞机和 GE9x发动机.16 图 37:数字化的小卫星工厂.16 图 38:含有 3D打印零件的 SES-15 卫星.16 图 39:位于东哈特福德的“增材制造卓越中心”.17 图 40:AMCoE中的 3D 打印机.17 图 41:柯林斯航空航天公司使用增材制造
8、进行零件制造.18 图 42:柯林斯航空航天公司中的 RenAM 500Q.18 图 43:PurePower PW1500G 引擎.18 图 44:柯林斯航空使用 3D打印的燃油喷嘴.18 图 45:定制的 IPG Photonics 粉末床机器.19 图 46:EOSINT M270.19 图 47:GE增材制造的 LEAP 燃料喷嘴.21 图 48:为 GE F110 3D 打印的油槽盖.21 图 49:GE9X发动机.21 图 50:GE的 T901 涡轮轴发动机.21 图 51:增材制造中心(AMC)使用的设备.23 图 52:NASA 对 3D 打印的铜质燃烧室衬垫与电子束自由成型
9、制造的镍合金护套进行了热发射测试24 图 53:建造完成的全尺寸的 RS-25 喷管衬垫.25 图 54:(a)NASA JPL 采用金属超声增材技术打印的新型一体化换热器;(b)局部嵌入铜的换热器.25 图 55:嵌入光纤应变传感器的试验件.26 图 56:NCAM 车间中的 EOS M400-4.26 图 57:NCAM 车间中的 FANUC ARC Welding Cell.26 图 58:先进喷嘴项目的 3D打印喷射器系统.27 图 59:在英国航空工程有限公司测试 SABRE 高级喷嘴.27 图 60:阿丽亚娜集团成功测试完全由 3D打印生产的燃烧室.27 图 61:2021年中国金
10、属增材制造主要企业营收规模.31 图 62:国内龙头来自航空航天的营收占比.32 图 63:国内企业毛利率存在优势.33 图 64:有研增材技术有限公司股权结构.33 图 65:雾化制粉工艺流程图.33 图 66:有研粉材所生产的 3D 打印粉体材料.34 图 67:有研粉材增材粉末业务营收.34 图 68:有研粉材 3D打印粉体材料销售单价及毛利率.34 图 69:中航迈特发展历程.35 图 70:中航迈特增材制造金属粉末牌号.35 图 71:MT-280打印的燃油喷嘴.36 图 72:MT-330打印的火箭发动机电动泵组件.36 图 73:江苏威拉里合作伙伴.37 图 74:18Ni300
11、 模具钢粉末.38 图 75:TC4钛合金.38 图 76:可变光斑光纤激光器 ABS 系列.39 图 77:光栅振镜方头.39 图 78:美国焊接委员会为许小曙博士成果所出的专辑.39 图 79:许小曙博士荣获“世界 100 位应用科学领域突出贡献奖”.39 图 80:华曙高科发展历程.40 图 81:华曙高科股权结构(截至招股说明书签署日):.40 图 82:华曙高科营业收入情况.42 图 83:华曙高科金属设备单价及毛利率.42 图 84:华曙高科归母净利润.42 图 85:华曙高科扣非归母净利润.42 图 86:华曙高科期间费用率(19A-22A).43 图 87:3D 打印设备及辅机
12、配件收入按应用领域分布情况.43 图 88:华曙高科激光器、振镜进口依赖率(19A-22H1).44 图 89:长征五号级间解锁装置保护板由华曙高科制造.44 图 90:易加三维 EP-M250打印的金属模具.46 图 91:易加三维 EP-M650打印的航空航天零件.46 图 92:鑫精合为新一代载人飞船试验船返回舱打印的大底框架.49 图 93:汉邦科技发展历程.50 图 94:天龙二号火箭.52 图 95:飞而康车间中的 FS421.52 图 96:铖联科技发展历程.53 图 97:铖联科技 3D打印产品.54 表目录 表 1:EOS 主要金属增材制造设备.4 表 2:SLM Solut
13、ions 主要金属增材制造设备.6 表 3:部分海外金属增材龙头收购案例.10 表 4:Arcam EBM 3D打印系统产品一览.20 表 5:Concept Laser DMLM 3D 打印系统产品一览.20 表 6:其他军工集团金属增材制造的使用案例及现状.22 表 7:用于增材制造的火箭燃烧室案例研究.23 表 8:商业航天金属增材制造的使用案例及现状.28 表 9:2021 年国内外增材制造金属粉体主要厂商的产品类别、技术及产能.29 表 10:有研粉材与德国 TLSTechNIk 公司 15m-53m规格 AlSi10Mg粉体材料性能对比.30 表 11:国内外钛合金性能比较.30
14、表 12:国内外大中型定位金属增材制造设备对比.31 表 13:中航迈特激光选区熔化(SLM)设备部分产品一览.36 表 14:大族激光铺粉式金属激光 3D打印系统产品一览.38 表 15:华曙高科金属增材制造设备横向对比,技术水平国际领先.40 表 16:华曙高科金属增材制造设备应用案例.41 表 17:易加三维金属增材制造设备部分产品一览.45 表 18:鑫精合主要打印设备产品梳理.46 表 19:中科煜宸金属增材制造设备部分产品一览.49 表 20:汉邦科技金属增材制造设备部分产品一览.51 表 21:铖联科技金属增材制造设备部分产品一览.53 1 一、一、全球:欧美发达国家主导行业,工
15、业级竞争格局良好全球:欧美发达国家主导行业,工业级竞争格局良好 增材制造行业龙头市场份额较大,新兴企业发展迅速。增材制造行业龙头市场份额较大,新兴企业发展迅速。行业发展早期,以 EOS、SLM Solution、3D Systems、Stratasys 为代表的龙头企业拥有技术和专利优势,抢占了大量市场份额,客户群稳定。2009 年以来随着以 SLM 为代表的一批技术专利陆续到期,一批新兴企业快速涌现,挤占龙头份额。根据 Wohlers Associates,以价格计算,龙头 Stratasys 和 3D Systems 18A/19A/20A 的合计市场份额分别为 13.8%/10.7%/8
16、.5%;以 工 业 级 增 材 制 造 出 货 量 计 算,CR3/CR5/CR10 从17A 的45.0%/51.6%/64.6%下 降 至21A 的30.3%/41.5%/53.8%,龙头市场份额明显受到新兴企业挤压。图图 1:2017 年增材制造企业出货量份额年增材制造企业出货量份额 图图 2:2021 年增材制造企业出货量份额年增材制造企业出货量份额 资料来源:Wohlers Associates,中信建投 资料来源:Wohlers Associates,中信建投 近年来,近年来,3D 打印设备制造商的数量增长迅速。打印设备制造商的数量增长迅速。根据Wohlers Report 202
17、2披露的数据,2021 年,全球有 266 家制造商生产和销售工业 3D 打印系统(价格高于 5000 美元),与 2020 年相比,增加了 38家,自 2012年以来,工业系统制造商的数量增长了近 8 倍;且 2021 年有 39 家公司的工业 3D 打印系统销量超过了 100 套。这 266 家系统制造商来自于世界各地,其中中国制造商数量从 20 年 26 家增长到了 21 年的 37 家。美国系统制造商同期从 47 家增长到 59 家。图图 3:2012 年年-2021 年全球工业级设备制造商数量年全球工业级设备制造商数量 资料来源:Wohlers Associates,中信建投 Str
18、atasys,27.2%3D Systems,9.8%Envisiontec,8.0%联泰科技,3.3%DWS,3.3%EOS,3.1%其他,45.3%Stratasys,12.0%Formlabs,10.3%3D systems,8.0%Markforged,6.3%ETEC,4.9%others,58.50%05010015020025030012A13A14A15A16A17A18A19A20A21A全球工业级设备制造商全球每年至少卖100台系统的工业级设备制造商 2 金属增材制造市场头部效应明显。金属增材制造市场头部效应明显。根据 SmarTech Publishing,2017 年
19、EOS、Concept Laser、SLM Solutions分别占据全球金属增材制造市场份额的 28.0%、18.1%、12.6%,CR3 达 58.7%,市场集中度较高。2016 年 GE收购 Concept Laser 和 Arcam,成为金属增材制造行业头号玩家之一;2022 年 Nikon 收购 SLM Solutions 入局金属增材制造。图图 4:2017 年全球金属增材制造市场结构年全球金属增材制造市场结构 资料来源:SmarTech Publishing,中信建投 国内企业国内企业与国外主要竞争对手与国外主要竞争对手 EOS、惠普(、惠普(HP)、)、SLM solution
20、s 等跨国公司相比,业务体量、行业运等跨国公司相比,业务体量、行业运营经验、品牌影响力、资源网络、业务覆盖面等方面尚存在一定差距。营经验、品牌影响力、资源网络、业务覆盖面等方面尚存在一定差距。根据 Wohlers Associates 统计数据显示,2021 年全球增材制造产值(包括产品和服务)152.44 亿美元,其中设备销售收入 31.74 亿美元,SLM Solutions 设备销售市场占有率为 2.15%,3D Systems 设备销售市场占有率为 6.89%,华曙高科设备销售市场占有率为 1.42%,铂力特设备销售市场占有率为 1.06%。全球全球 3D 打印市场美国占据打印市场美国
21、占据约约 1/3,中国,中国 3D 打印市场规模仍然离美国有很大差距。打印市场规模仍然离美国有很大差距。2020 年美国 3D 打印产业规模占全球比重 34.4%,中国为 10.8%。作为 3D 打印起步较晚的中国,近几年,抓紧自主创新和研发,虽然和国外的技术还有一定差距,但也一步步朝着精细化和专业发展。当然,国内巨大的市场潜能,也吸引了不少国外 3D 打印行业巨头的目光和投资,进一步推动了中国 3D 打印产业的发展。EOS(未上市)28.0%Concept Laser(GE旗下)18.1%SLM Solutions12.6%3D Systems9.0%Renishaw6.0%Arcam(GE
22、旗下)4.6%Trumpf/sisma3.5%其他18.2%3 图图 5:2020 年全球年全球 3D打印产业规模区域结构分布打印产业规模区域结构分布 资料来源:前瞻产业研究院,Wohlers Associates,中信建投 1.1.1 1 EOS全球最大的金属增材制造设备提供商全球最大的金属增材制造设备提供商 德国 EOS 成立于 1989 年,是金属和高分子材料工业 3D 打印的领导者。EOS 公司现在已经成为全球最大的金属增材制造设备提供商,产品类型覆盖增材制造设备、打印服务、材料、工艺和咨询服务等。公司实力强劲,2017 年全球市占率达 28%,EOS 公司目前已经成为全球最大的金属增
23、材制造设备提供商。EOS 所设计的所设计的 3D 打印机最初运用于汽车领域,德国慕尼黑的宝马汽车公司是第一个用户。打印机最初运用于汽车领域,德国慕尼黑的宝马汽车公司是第一个用户。物理学博士Hans J.Langer 于 1989 年成立了 EOS GmbH Electro Optical Systems 公司。在 1990年,公司开始研发第一款产品,宝马汽车制造商无法在美国市场上找到一种满足其规格的基于树脂的 3D 打印机,因此在 EOS 还只是设计阶段的时候,就为专门满足宝马要求的激光 3D 打印机项目提供了风险投资。1991 年,EOS 交付了 STEREOS 400,其能满足慕尼黑汽车制
24、造商的要求与期望。因此,一时之间,EOS 成为首家也是唯一一家欧洲高端快速原型系统供应商。1992 年,年,3D 打印在汽车领域的成功打印在汽车领域的成功吸引了其他汽车制造商的关注,吸引了其他汽车制造商的关注,EOS 继续奉行其发展战略继续奉行其发展战略,推出了市场上的第二台 3D 打印机 STEREOS600,并提供给奔驰公司使用。1993 年,第一次商业销售 2 台 STEREOS 600 给日本日立公司,前两台 EOSCAN 100 分别安装在 BMW 和 IPT Aachen。1995 年,EOSINT S 350 是第一款采用激光烧结技术制作金属砂模的系统,为宝马公司制作金属铸造件。
25、1996 年,EOSINT S 700 砂质激光烧结系统在宝马公司安装。EOS 持续开拓海外业务,实现业务的持续扩产与上下游整合。持续开拓海外业务,实现业务的持续扩产与上下游整合。1991 年,EOS 在法国开设了第一家分支机构 EOS Electro Optical Systems S.A.。1997 年,意大利公司 EOS s.r.l.Electro Optical Systems 在米兰成立。2000年,在芬兰成立 EOS Oy,用于研究金属材料。2001 年,在英国成立 EOS Electro Optical System Ltd.,在美国成立 EOS of North America
26、,Inc.。在 2005 年,在印度成立 EOS India Branch Office。在 2006 年,在新加坡成立EOS Singapore Pte.Ltd。在 2007 年,在韩国成立 EOS GmbH Korea Branch Office。在 2008 年,EOS 成立开姆尼茨的子公司,专门从事微型激光烧结。在 2010 年,在瑞典成立 Electro optical Systems Nordic AB,面向北欧与波罗的海国家。在 2012年,在中国香港成立 EOS GmbH Electro Optical Systems Ltd.。在 2013 年,在上海成34.40%10.80
27、%9.30%8.20%4.00%33.30%美国中国日本德国韩国其他 4 立 office and technology center。在 2016 年,随着在德克萨斯州开设新办事处,公司在美国的业务得到了扩展。在 2018 年,公司在日本成立 EOS Electro Optical Systems Japan K.K.。图图 6:EOS 发展历史梳理发展历史梳理 资料来源:EOS官网,中信建投 公司主要产品包括 EOS M 290、EOS M 300 系列、EOS M 400、EOS M 400-4 等多种型号,尺寸覆盖250*250*325mm3到 400*400*400mm3,全球装机
28、4180 多个,面向全球进行服务,且在 15 个国家设有销售和服务办事处。表表 1:EOS 主要金属增材制造设备主要金属增材制造设备 设备名称 EOS M 290 系列 EOS M 300 系列 EOS M 400 系列 EOS M 400-4 系列 设备图片 成型空间 250*250*325mm 300*300*400 mm 400*400*400 mm 400*400*400mm 激光器类型 Yb 光纤激光器;400W Yb 光纤激光器,4*400W Yb 光纤激光器,1000W Yb 光纤激光器,4*400W 精密光学部件 F-镜头;高速扫描仪 4 个 F-镜头;4 个高速扫描仪 F-镜
29、头 4 个 F-镜头;4 个高速扫描仪 扫描速度 扫描速度高达 7.0 m/s 7.0m/s 7.0m/s 7.0m/s 基价 48 万 100 万 125 万 142 万 资料来源:EOS官网,Wohlers Report 2022,中信建投 5 根据 Wohlers Report 2022,当增材制造服务供应商被问到 2021 年盈利性最强的增材制造设备时,16.8%的供应商首选了来自 EOS 的聚合物粉末床熔融,而同时 EOS 的金属增材制造设备也成为了 9.5%的服务供应商的首选,表明 EOS 在整个增材制造行业中的龙头地位。图图 7:服务供应商选择的盈利性最强的增材制造设备:服务供应
30、商选择的盈利性最强的增材制造设备 资料来源:Wohlers Report 2022,中信建投 1.1.2 2 SLM Solutions技术为王,世界一流金属增材设备商技术为王,世界一流金属增材设备商 SLM Solutions(AM3D.DF)是世界领先的金属激光增材制造设备生产商。)是世界领先的金属激光增材制造设备生产商。公司成立于 1996 年,2003 年公司发布首款商用 SLM 打印机 SLM 250,2014 年公司在德意志交易所上市;2016 年曾与 GE Additive 洽谈收购事宜,但最终收购失败;2022 年 11 月尼康(Nikon)宣布完成 SLM Solutions
31、 92.38%的股份的收购。公司实力强劲,2017 年全球市占率达 12.6%。SLM Solutions Group AG 是一家上市公司,总部位于德国吕贝克是一家上市公司,总部位于德国吕贝克,该公司是,该公司是选择性激光熔化选择性激光熔化工艺的发明工艺的发明者者,于,于 1996 年年获得获得 SLM 技术专利技术专利,专利布局较早奠定发展基础,先发优势抢占专利布局较早奠定发展基础,先发优势抢占增材制造增材制造市场。市场。公司专注于开发和分销最具创新性、以生产为导向的金属增材制造系统。SLM Solutions 是第一家将多激光引入 SLM 系统中并将其产业化的公司,是多激光器技术领域先驱
32、,且 100%投入到金属增材制造设备以及材料的研究。SLM解决方案所采用的选择性激光熔化技术,特别是激光束-粉床融合技术(LB-PBF)仍然是增材制造领域的主导技术,其中金属 PBF 是最大的单一创收技术,占系统供应商创收的 40%左右。咨询公司 AMPOWER 将选择性激光熔化(SLM)技术评为金属基增材制造领域最知名的领先技术。在总共 18 种技术中,选择性激光熔化被评估为具有最高的技术成熟度,因此是唯一可以广泛用于工业的技术。此外,根据安装基地的规模,粉末床熔化技术(PBF)的总市场份额为 84%。且 SLM Solutions 的动态产品组合与多激光器系统为客户提供了广泛的利益,以满足
33、他们的需求,从而很好地从这种增长中受益。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 6 图图 8:SLM Solutions 发展历史梳理发展历史梳理 资料来源:SLM Solutions官网,中信建投 公司主要产品包括 SLM125、SLM280、SLM500、SLM800、NXG XII 600 多种型号,尺寸覆盖12
34、5*125*125mm3到 600*600*600mm3,截止 2022 年 9 月,全球装机数量超过 800 台,其中 SLM125、SLM280、SLM500&SLM800、NXG XII 600 装机数量占比为 17%、63%、19%、1%。公司下游客户包括罗尔斯 罗伊斯、BMW、保时捷、波音、空客、博世、NASA等,客户质量较高。表表 2:SLM Solutions 主要金属增材制造设备主要金属增材制造设备 设备名称 SLM125 SLM280 2.0 SLM500 SLM800 NXG XII 600 设备图片 成型空间 125*125*125mm 280*280*365 mm 50
35、0*280*365mm 500*280*850mm 600*600*600mm 激光器类型 400W IPG光纤激光器 1/2*400W/700W IPG光纤激光器 2/4*400W/700W IPG光纤激光器 4*700W IPG光纤激光器 12*1000W IPG光纤激光器 扫描速度 10m/s 10m/s 10m/s 10m/s 10m/s 铺粉层厚 20 m-75 m 20 m-75 m 20 m-90 m 20 m-90 m 120 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 基价 19.
36、5 万 45 万 70 万 200300 万/资料来源:SLM Solutions官网,Wohlers Report 2022,中信建投 7 图图 9:截至截至 2022 年年 9 月已装机型号分布月已装机型号分布 图图 10:SLM Solutions 下游客户实力强劲下游客户实力强劲 资料来源:SLM Solutions官网,中信建投 资料来源:SLM Solutions官网,中信建投 公司于公司于 2020 年发布的年发布的 NXG XII 600 打印机系全球最先进的大尺寸打印机系全球最先进的大尺寸 SLM 打印机之一,打印效率较上一代打印机之一,打印效率较上一代提升约提升约 500%
37、。该系列打印机配有 12 个激光器,打印速率可达打印速率可达 1000cm3/h,打印尺寸达 600*600*600 mm3,系最先进大尺寸 SLM 打印设备之一。图图 11:NXG XII 600 大尺寸打印机大尺寸打印机 图图 12:NXG XII 600 实现打印速率和打印尺寸大幅提升实现打印速率和打印尺寸大幅提升 资料来源:SLM Solutions官网,Nikon官网,中信建投 资料来源:SLM Solutions官网,Nikon官网,中信建投 公司营收自公司营收自 2012 年以来快速增长,年以来快速增长,2017 年后陷入调整,年后陷入调整,2020 年后逐步企稳回升。年后逐步企
38、稳回升。公司营收自 2012 年的1780 万欧元增长至 2017 年的 8250 万欧元,5 年 CAGR 达 35.85%,但此后营收急速下跌至 2019 年的 4900 万欧元。公司营收下跌或与 SLM 技术专利于 2016 年到期行业竞争加剧,和 3D 打印需求增长不及预期有关。新冠疫情爆发严重冲击全球供应链,供应链依赖度更低的 3D 打印技术受到市场青睐,公司也在 2020/2021/2022年实现营收 6180/7510/10571 万欧元,同比增长 26.1%/21.6%/40.7%。公司毛利率总体保持在 50%以上水平,盈利能力优秀。业务结构方面,设备及辅件销售和粉末等商品销售
39、两个板块占比约为 1:4,结构总体稳定。SLM 12517%SLM28063%SLM500&SLM80019%NXG XII 6001%8 图图 13:SLM Solutions 营收营收、毛利、毛利情况情况 图图 14:SLM Solutions 各业务营收情况各业务营收情况 资料来源:Wind,公司年报,中信建投 资料来源:Wind,公司年报,中信建投 公司营收主要来自欧洲和北美,亚太营收占比持续走低。公司营收主要来自欧洲和北美,亚太营收占比持续走低。从营收地区来源看,22A 来自德国/亚太/欧洲(非德国)/北美的营收占比分别为 13.12%/17.10%/21.24%/47.81%,17
40、A-22A 来自亚太的营收占比分别为28.21%/32.08%/28.82%/23.50%/9.18%/17.10%。亚太地区营收下滑严重,或与亚太地区新兴 3D 金属打印设备制造商崛起有关。图图 15:SLM Solutions 营收构成(分地区)营收构成(分地区)资料来源:Wind,公司年报,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,增材制造行业龙头打印公司,增材制造行业龙头 1983 年创立 3D Systems,至今已 30 余年。3D Systems 公司由 3D 打印技术之父 Charles(“Chuck”)Hull 参与创建,至今
41、已发展成为一家全球化的 3D 解决方案提供商,凭借世界一流专业知识与先进的数字化制造流程,为客户解决业务、设计和工程等各方面的需求。从数字化、设计与仿真,到制造、检验和管理,全方位的技术产品组合提供可定制的一体化工作流程,实现产品与工艺优化,同时加速制造成果产出。凭借先进的软硬件和材料资源,以及按需制造服务和全球专家团队,3D Systems 将通过制造创新,担当企业变革的领路人。-40%-20%0%20%40%60%80%020,00040,00060,00080,000100,000120,00017A18A19A20A21A22A营收-千欧元毛利润-千欧元毛利率营收-yoy-50%-40
42、%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%020,00040,00060,00080,000100,000120,00017A18A19A20A21A22A设备及辅件销售-千欧元粉末等商品销售-千欧元设备及辅件销售-yoy粉末等商品销售-yoy020,00040,00060,00080,000100,000120,00017A18A19A20A21A22A德国-千欧元亚太-千欧元欧洲(非德国)-千欧元北美-千欧元其他-千欧元 9 图图 16:3D Systems发展历史梳理发展历史梳理 资料来源:3D Systems官网,中信建投 公司金属 3D 打印机主要产品包括 D
43、MP Flex 100、DMP Flex 200、DMP Factory 350 系列、DMP Flex 350系列、DMP Factory 500 Solution 等多种型号,尺寸覆盖 100*100*90mm3到 500*500*500mm3。公司营收自公司营收自 2009 年以来快速增长,年以来快速增长,2014 年后陷入调整年后陷入调整,规模并购或对短期业绩造成压力,但长期来看有,规模并购或对短期业绩造成压力,但长期来看有助于龙头地位巩固助于龙头地位巩固。公司营收自 2009 年的 11283.5 万美元增长至 2014 年的 65365.2 万美元,5 年 CAGR 达42.10%
44、,但此后营收基本在 6 亿美元左右波动。3D Systems 自 2015 年以来营收和利润增长陷入停滞,或与公司大规模并购行为密切相关。虽然大规模并购行为对公司短期业绩造成了压力,但长期而言具有以下优势:1)布局多技术路线有助于保持企业技术先进性;2)整合上下游产业链有助于提升公司行业话语权,例如通过优势地位强制捆绑销售打印材料;3)兼并竞争对手有助于公司实现扩张。因此尽管近年来业绩承压,行业龙头仍在进行大规模并购活动,龙头效应不断提升。图图 17:3D Systems 主营业务收入主营业务收入 图图 18:3D Systems 净利润净利润 资料来源:Wind,公司公告,中信建投 资料来源
45、:Wind,公司公告,中信建投 1.41.4 复盘国际增材巨头成长之路:并购重组巩固产业链地位复盘国际增材巨头成长之路:并购重组巩固产业链地位 并购重组是增材制造龙头扩张及新玩家入局的重要途经。并购重组是增材制造龙头扩张及新玩家入局的重要途经。安永认为增材制造行业并购行为主要有三大驱动因素:1)行业外制造企业通过收购 3D 打印公司获取新技术和知识;2)增材制造企业通过收购和合作扩大产品范围,从而提升其在价值链中的地位;3)增材制造设备制造商通过收购规模较小的企业吸收新技术。反映在调查数据上,增材制造行业并购交易的动机主要包括市场份额(Market share,并购竞争对手,42%)、进入市场
46、(Market Entry,28%)、产品扩张(Product Expansion,20%)、地理扩张(Geogr.Expansion,7%)。-30.00%-20.00%-10.00%0.00%10.00%20.00%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主营业务收入-万美元主营业务收入-yoy-800-600-400-200020040010A 1
47、1A 12A 13A 14A 15A 16A 17A 18A 19A 20A 21A 22A3D Systems净利润(百万美元)10 图图 19:增材制造行业并购交易动机:增材制造行业并购交易动机 资料来源:3D printing:hype or game changer?(A Global EY Report 2019),中信建投 表表 3:部分海外金属增材龙头收购案例:部分海外金属增材龙头收购案例 类型 企业 收购案例 原业内龙头 3D Systems dp polar、Oqton、Z Corporation、Geomagic、botObjects、Volumetric、Rapidfor
48、m、Quickparts、Kumovis、Titan Robotics、Volumetric Biotechnologies 等 Stratasys GrabCAD、Solid Concepts、Origin、Covestro、Xaar 3D、Riven、Desktop Metal、Econolyst 等 行业外制造巨头 GE Additive Arcam、Concept Laser Nikon SLM Solutions、Morf3D 资料来源:Nikon官网、3D printing industry、Tracxn等,中信建投 Stratasys 并购并购 Desktop Metal 形成第
49、一家覆盖从设计到大规模生产整个制造周期,金属与非金属的工业化形成第一家覆盖从设计到大规模生产整个制造周期,金属与非金属的工业化增材制造公司。增材制造公司。2023 年 5月 25 日,Stratasys Ltd.(纳斯达克代码:SSYS)和 Desktop Metal,Inc.(纽约证券交易所代码:DM)宣布达成最终协议,双方将通过一项价值约 18 亿美元的全股票交易进行合并,预计该交易将在年底前完成。根据其 Investor Presentation,合并后的公司将包括聚合物和金属在内的多种独特的 3D 打印工艺,这些工艺能够相互补充,为用户提供最全面的增材制造解决方案。此外,Stratas
50、ys 表示,合并后的实体将拥有约 3400 项专利和 800 多名科学家和工程师。双方四年累计研发支出已超过 5 亿美元,这也是一项重要资产。预计合并后的公司将覆盖广泛的垂直行业和应用市场。市场份额42%进入市场28%产品扩张20%地理扩张7%PE收购4%11 图图 20:Stratasys与与 Desktop Metal 后的专利数后的专利数 图图 21:Stratasys 与与 Desktop Metal 四年累计研发支出四年累计研发支出 资料来源:Stratasys官网,中信建投 资料来源:Stratasys官网,中信建投 GE 收购收购 Arcam 和和 Concept Laser 布
51、局金属增材制造。布局金属增材制造。GE(通用动力,NYSE:GE)是全球主要航空航天、汽车、医疗设备生产商,也是全球增材制造行业的重要下游客户。GE 非常重视 3D 打印技术在航空航天零部件制造中的潜力,2016 年 GE 通过收购 Concept Laser 和 Arcam 同时掌握了 SLM 和 EBM 技术,大大促进了金属增材制造技术在其航空航天产品中的应用。图图 22:GE收购收购 DMLS 龙头龙头 Concept Laser 图图 23:GE收购收购 EBM 龙头龙头 Arcam 资料来源:3D Printing Industry,中信建投 资料来源:3D Printing Ind
52、ustry,中信建投 3D Systems 通过大量收购布局全产业链和多技术路线。通过大量收购布局全产业链和多技术路线。公司收购 dp polar、Oqton、Z Corporation、Geomagic、botObjects、Volumetric、Rapidform、Quickparts、Kumovis、TitanRobotics、Volumetric Biotechnologies 等公司布局打印材料、打印软件、打印服务等且上下游产业链覆盖金属、塑料、陶瓷多种材料打印技术。大批收购扩张了 3D Systems 的增材制造技术路线和业务版图,有利巩固了 3D Systems 的龙头地位。1.
53、51.5 欧美欧美军工集团与航军工集团与航天天局:加速布局金属增材,逐步提高增材制造渗透率局:加速布局金属增材,逐步提高增材制造渗透率 美国各大军工美国各大军工集团不断集团不断加大对于增材制造的运用,并在政策的驱动下加大对于增材制造工艺的使用以及投加大对于增材制造的运用,并在政策的驱动下加大对于增材制造工艺的使用以及投入入,且且航天航空是金属增材制造应用的重要领域,当前应用程度与未来潜在空间都较大。航天航空是金属增材制造应用的重要领域,当前应用程度与未来潜在空间都较大。各大军工集团与航天局很早便开始布局金属增材制造,主要采取合作与建立厂房的方式将增材制造技术融入到日常设计与生产当中,其中绝大多
54、数都已经设立专门的增材制造中心来加强对增材制造技术的使用并评估其在各自领域中的运用前景。2022 年,美国国防部年,美国国防部通过一项名为通过一项名为“提高吸气式高超声速增材制造成熟度提高吸气式高超声速增材制造成熟度”(Growing Additive Manufacturing Maturity for Airbreathing Hypersonics,GAMMA-H)的计划,将相关材料和工艺用于制造超)的计划,将相关材料和工艺用于制造超过过 5 马赫的飞行和机动系统部件。马赫的飞行和机动系统部件。目前,传统的制造工艺无法满足先进高超声速武器所需的复杂结构零件的制造要求,GAMMA-H 计划
55、将有助于推动增材制造工艺的应用与发展,以满足现代高超声速空气助燃系统所需的推进和温度要求。12 拜登政府拜登政府为了解决美国高企的通货膨胀为了解决美国高企的通货膨胀推出了推出了 AM Forward,将通过提高美国中小型制造商的竞争力,创将通过提高美国中小型制造商的竞争力,创造和维持高薪的制造业工作,造和维持高薪的制造业工作,形成更安全、更有韧性的供应链形成更安全、更有韧性的供应链,从而帮助降低美国家庭的成本。,从而帮助降低美国家庭的成本。在该计划当中,大型标志性制造商与他们美国本土的小型供应商之间签订自愿契约。通用航空、霍尼韦尔、洛克希德-马丁公司、雷神公司和西门子能源公司是 AM Forw
56、ard 的最初参与者,这些公司均做出了明确的公开承诺:1)洛克希德-马丁公司将与其中小企业供应商合作开展研究,以提高增材制造技术的性能,特别是侧重于将 3D 打印作为铸件和锻件的替代品;它将进一步参与大学和技术学院的增材制造劳动力发展计划。2)波音公司将提高中小企业供应商对涉及增材制造的产品报价订单的竞争能力。波音公司还将为合格的中小企业供应商增加 30%的需求量,同时为资格要求提供技术援助。3)雷神公司将寻求中小企业制造商参与其使用增材制造技术制造的产品的 50%以上的询价;该公司还将寻求简化和加速增材制造零件的采购过程。4)诺斯罗普-格鲁曼公司正寻求从小型美国公司采购其 50%的增材制造产
57、品、机械、工具和工艺研发包。1.5.1 洛克希德马丁公司(Lockheed Martin):增材制造首批主要倡导者 航空航天业是航空航天业是 3D 打印的首批主要倡导者之一,因为该行业一直是这项技术发展的推动力。打印的首批主要倡导者之一,因为该行业一直是这项技术发展的推动力。早在 2011 年由 NASA 发射升空的 JUNO,是由洛克希德马丁公司研发的第一艘飞行 3D 打印部件的行星航天器,其中有十几个由钛合金制成的 3D 打印波导支架。2016 年 7 月 4 日晚,朱诺号以每小时 130,000 英里的速度接近木星的北极上空,此时它成为进入环绕行星轨道的最快航天器。2017 年,当美国空
58、军的第六颗 AEHF-3 卫星发射到太空时,其中有一个 3D 打印部件也将随之而去。该远程接口单元是一个铝制电子外壳,旨在容纳航空电子电路,并且是在常规加工下需要多个组件和工艺才能制造的部件。但是通过 3D 打印,零件总数减少到只有一个,这反过来又将制造时间从六个月减少到 1.5 个月,并将装配时间从 12 小时减少到仅 3 小时。该零件也成为第一个经认证可用于洛克希德马丁公司军用卫星上的 3D 打印部件。图图 24:JUNO号号 图图 25:第一个在军用卫星上的第一个在军用卫星上的 3D 打印部件打印部件 资料来源:Lockheed Martin官网,中信建投 资料来源:Lockheed M
59、artin官网,中信建投 2018 年,全球安全科学公司年,全球安全科学公司 UL 宣布,洛克希德马丁公司在加利福尼亚州的专用增材设计和制造中心宣布,洛克希德马丁公司在加利福尼亚州的专用增材设计和制造中心(ADMC)已成为第一个获得)已成为第一个获得 UL 3400 认证的组织。认证的组织。该认证表明洛克希德马丁公司拥有一套基于证据的安全指南,可解决与增材制造(AM)设施相关的各种危害。在 2022 年,洛克希德马丁公司在其增材设计和制造中心(ADMC)使用 Velo3D 的端到端增材制造解决方案。之所以选择 Velo3D 是因为其 Assure 软件实现了先进 13 的质量保证功能,该软件提
60、供了机器运行状况、零件完整性和构建报告的逐层可追溯性。Velo3D 交付给洛克希德马丁公司的解决方案包括 Sapphire 打印机,Velo3D 的 Flow打印准备软件,其 Assure 质量保证和控制软件,以及其底层的 Intelligent Fusion 制造工艺,该工艺通过结合工艺模拟,基于几何的检测和打印执行期间的构建工艺监控来优化增材制造工艺。洛克希德马丁公司与电子束增材制造先驱洛克希德马丁公司与电子束增材制造先驱 Sciaky 展开合作展开合作。2011 年,Sciaky 被洛克希德马丁航空公司选为国防部 Mentor-Protege 协议,协议表明洛克希德马丁航空公司将帮助 S
61、ciaky 扩大制造能力和管理基础设施,以提供价格合理,高质量,创新的钛原材料预制件,以支持未来的国防部和主承包商需求。该协议的最初重点将是为洛克希德马丁公司的 F-35 飞机项目制造钛结构部件。根据 3D Printing Industry,在 2014 年,Sciaky 开始向商业市场提供交钥匙电子束增材制造(EBAM)系统,洛克希德马丁作为其第二个客户从 Sciaky 购买了工业级 EBAM 3D 打印机。并且洛克希德马丁公司已经为一个高压罐生产了两个大型钛 3D 打印圆顶,该高压罐负责在轨道卫星上容纳燃料。使用 Sciaky 的电子束增材制造(EBAM)技术制造的钛圆顶直径为 46 英
62、寸,是洛克希德马丁公司最大的 3D 打印部件。且缩短了 87%的穹顶建造时间,将总交付时间从两年缩短到三个月。图图 26:使用使用 Sciaky 的的 EBAM 技术技术制制钛圆顶钛圆顶 图图 27:使用使用 Sciaky 的的 EBAM 技术技术打印关键部件打印关键部件 资料来源:Lockheed Martin官网,中信建投 资料来源:Sciaky官网,中信建投 洛克希德马丁公司与洛克希德马丁公司与多家多家 3D 打印厂商打印厂商展开合作展开合作。2019 年,空中客车公司的德国子公司 Premium AEROTEC 已经与洛克希德马丁公司签署了一项增材制造协议。为了优化生产和降低成本,合作
63、伙伴将努力确定 F-35 闪电 II 飞机中可以使用 3D 打印技术生产的部件。2020 年,洛克希德马丁公司选择 Relativity Space 的3D 打印技术进行实验性 NASA 任务。洛克希德计划与美国宇航局及其合作伙伴合作设计和建造低温系统,但该公司需要在开发过程中与其发射提供商密切合作。为了优化火箭的设计灵活性,并在尽可能短的时间内建造它,该公司选择分包 Relativity Space。2021 年,质量保证软件开发商 Sigma Labs 获得洛克希德马丁公司的合同,使用 PrintRite3D 为其太空部门提供过程中质量保证技术支持。2022 年,国防巨头洛克希德马丁公司的
64、太空部门已选择电子公司 SWISSto12和 CAES(Cobham Advanced Electronic Solutions)为未来的卫星任务打印相控阵天线。并在同年年底,为表明洛克希德马丁公司致力于白宫 AM Forward 计划,扩大增材制造的使用并创建弹性供应链,洛克希德马丁公司和 Sintavia 宣布合作扩大金属增材制造机会的研究,作为铸件和锻件的替代品。新的合作将探索其他增材制造技术领域,包括激光粉末床融合、电子束定向能量沉积和摩擦搅拌增材制造。14 图图 28:由由 PrintRite3D平台检测的平台检测的 3D打印金属部件打印金属部件 图图 29:洛克希德马丁公司的洛克希
65、德马丁公司的 A2100 卫星卫星 资料来源:3D Printing Industry,Sigma Labs官网,中信建投 资料来源:3D Printing Industry,Lockheed Martin官网,中信建投 该公司很早布局增材制造技术,在 2011 年由 NASA 发射升空的 JUNO,洛克希德马丁公司便将 3D 打印零件融入到该行星航天器中,并持续与多家新兴增材制造企业展开合作,提高增材制造于其产品中的渗透率。并建立专用增材设计和制造中心(ADMC),配置多台 3D 打印机以扩大金属增材制造研究,以替代铸、锻件。1.5.2 波音公司(The Boeing Company):勇当
66、军工行业增材制造拓荒者 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,波音就通过美国空军研究实验室年,波音就通过美国空军研究实验室来验证一个来验证一个 3D 打印的金属零件,这个零件是用于打印的金属零件,这个零件是用于 F-15 战斗机上的备品备件。战斗机上的备品备件。当需要更换部件时,3D 打印的作用显现出来,因为通过模具加工的时间太长了,并且通过 3D 打印加工钛合金,替代了原先的铝锻件,而钛合金的抗腐蚀疲劳更高,反而更加满足这个零部件所需要达到的性能。当时这个零件是通过激光能量沉积的工艺加工金属粉末来获得的,
67、这种定向能量沉积(DED)的工艺被首次应用到军事飞机上。直至今天,直至今天,波音有超波音有超过过 70000 个个 3D 打印打印零件在波音产品中飞行,包括聚合物和金属零件在波音产品中飞行,包括聚合物和金属部件部件。图图 30:波音增材制造时间线波音增材制造时间线 资料来源:sme,boeing公司官网,中信建投 2017 年,年,波音公司宣布已经组建了新的波音增材制造波音公司宣布已经组建了新的波音增材制造(BAM)业务单元,以简化和加速增材制造在整个业务单元,以简化和加速增材制造在整个波音企业内的应用。波音企业内的应用。波音公司还将在波音的奥本、华盛顿等地建立专门的增材制造生产中心,通过这些
68、设施来 15 培训并获得合格的增材制造生产能力。整个波音企业的工程师将能够与设计、分析、材料和流程领域的增材制造专家合作,从而快速传播知识并通过增材制造技术获得更加广泛的机会。同年,同年,在金属零件的在金属零件的 3D 打印方面,波音为打印方面,波音为 787 Dreamliner 飞机启动了飞机启动了 3D 打印钛合金结构件的生产。打印钛合金结构件的生产。其中波音公司通过 Norsk Titanium 快速等离子沉积设备 3D 打印的钛合金结构件已经进入了生产阶段。这个 3D 打印钛合金结构件是由波音公司设计的,使用的制造工艺为 Norsk Titanium 的快速等离子沉积技术。在结构件研
69、发的过程中,双方共同改进工艺,并进行了一系列严格的测试,最终在 2017 年 2月获得了首个 3D 打印钛合金结构件的 FAA 认证。Norsk Titanium 公司表示通过快速等离子沉积技术 3D 打印钛合金结构件,将最终为每架Dreamliner 飞机节省 200 万美元-300 万美元的成本。首批 3D 打印钛合金结构件在挪威完成制造,不久之后会转移到美国 Plattsburgh 的工厂进行生产,该工厂的规模为 6220 平方米,安装 9 台 Norsk Titanium 的快速等离子沉积设备。根据根据 3D Printing Industry,F/A-18E Super Hornet
70、 aircraft 具有至少具有至少 150 个使用金属个使用金属 3D 打印选择打印选择性激光烧结(性激光烧结(SLS)方法制造的零件。)方法制造的零件。图图 31:F/A-18E Super Hornet aircraft 图图 32:Norsk Titanium为为波音波音 3D 打印的一个零件打印的一个零件 资料来源:3D Printing Industry,Boeing官网,中信建投 资料来源:Norsk Titanium官网,中信建投 在波音的奥本工厂,建立了波音增材制造(在波音的奥本工厂,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
71、。其建立目标在于进一步推动公司开发可重复、稳定和可靠的增材制造工艺,并满足认证和资格要求,以增加飞机零件和系统的增材制造生产。该制造中心具有以下功能:1)铝和钛金属粉末床打印在一个 32000 平方的占地面积室中,有九台机器和实验室设备。2)在大型增材制造打印机上进行工具的大型聚合物打印,该打印机位于制造厂内,与打印室相邻。大型增材制造打印机有一个 20 英尺的打印床,可以打印 10 英尺宽、20 英尺长、5 英尺高的工具。3)聚合物打印在一个 4500 平方英尺的空间里,有 13 台熔融丝制造机器和后处理机器。他们的聚合物熔融丝制造机器可以打印工具和零件,如管道、支架和内饰。4)在工厂车间上
72、方的夹层中的是办公空间和会议室,其用于推动增材制造工程师和机器技术人员之间加强合作和整合。图图 33:波音增材制造(波音增材制造(BAM)制造中心)制造中心 图图 34:BAM 中的金属中的金属 3D打印室打印室 资料来源:Boeing官网,中信建投 资料来源:Boeing官网,中信建投 16 Boeing 777X 于于 2021 年年成功完成了首次长途飞行,使其成为市场上最大的双引擎飞机之一。成功完成了首次长途飞行,使其成为市场上最大的双引擎飞机之一。GE9X 具有许多 3D 打印部件,因为波音和 GE 准备使用 777X 进行首次试飞。由大约 300 个 3D 打印部件组成,这些部件共同
73、构成了七个多部件组件。这包括著名的 GE 3D 打印燃料喷嘴。其他组件,包括温度传感器和燃料混合器,以及较大的部件,如热交换器、分离器和一英尺长的低压涡轮叶片,有助于减轻发动机的重量。2019 年晚些时候,据透露,GE 航空集团增加了 27 台 Arcam 电子束熔化(EBM)机器,为 GE9X 发动机生产钛铝化物(TiAl)叶片。据 GE 称,3D 打印有助于使 GE9X 发动机的燃油效率比 GE10 高 90%。图图 35:飞行中的飞行中的 Boeing 777X 图图 36:波音波音 777X飞机和飞机和 GE9x 发动机发动机 资料来源:3D Printing Industry,Boe
74、ing官网,中信建投 资料来源:3D Printing Industry,Boeing官网,中信建投 2022 年,年,波音公司公布了一个新的高产能小型卫星生产、集成和测试设施,旨在提高效率和快速交付时波音公司公布了一个新的高产能小型卫星生产、集成和测试设施,旨在提高效率和快速交付时间。间。该小型卫星生产线位于世界上最大的卫星工厂波音公司 100 万平方英尺的埃尔塞贡多工厂,将由波音公司的子公司 Millennium Space Systems 公司提供动力。该公司正在应用先进的增材制造技术,包括 3D 打印整个空间合格的卫星总线,以提供更快的周期时间,同时提高性能,预计将于 2022年底全面
75、投入运营。波音公司在波音公司在 2017 年公布了其年公布了其 3D 打印卫星的计划,并在此后的时间里推出了包含打印卫星的计划,并在此后的时间里推出了包含 50 多个多个 3D 打印组件的打印组件的SES-15 卫星。卫星。最近,波音公司也已经开始使用 3D 打印技术,为美国太空部队加紧生产宽带全球卫星通信卫星,这是一份价值 6.05 亿美元的合同的一部分。该公司在卫星的工作流程中引入了增材制造,将交货时间从 10 年大幅缩短到 5 年。图图 37:数字化的小卫星工厂数字化的小卫星工厂 图图 38:含有含有 3D打印零件的打印零件的 SES-15 卫星卫星 资料来源:Boeing官网,中信建投
76、 资料来源:3D Printing Industry,Boeing官网,中信建投 17 波音公司组建新的波音增材制造波音公司组建新的波音增材制造(BAM)业务单元,并在波音的奥本工厂建立了波音增材制造(业务单元,并在波音的奥本工厂建立了波音增材制造(BAM)制)制造中心造中心,布局多台金属,布局多台金属 3D 打印机打印机,抬高增材制造技术战略地位抬高增材制造技术战略地位。并将该技术广泛的用于公司各路产品当中,787 Dreamliner 以及 777X 均有携带增材制造部件。且波音公司长期与 GE 公司展开合作,GE Additive 作为 GE的一部分为金属增材制造提供机器、软件、咨询和粉
77、末,并使用增材制造技术打印航空发动机多部件组件。1.5.3 雷神科技公司(Raytheon Technologies Corporation):打造全球增材制造中心网络 2020 年年 4 月月 3 日雷神公司与联合技术公司正式合并组建雷神科技公司。主要包括日雷神公司与联合技术公司正式合并组建雷神科技公司。主要包括 4 项业务:来自雷神的项业务:来自雷神的太空与机载系统(太空与机载系统(Space&Airborne Systems)、来自雷神的综合防御与导弹系统来自雷神的综合防御与导弹系统、来自联合技术公司的柯林来自联合技术公司的柯林斯航空斯航空、来自联合技术公司的来自联合技术公司的普惠发动机
78、普惠发动机(Pratt&Whitney)。柯林斯航空航天系统公司专门从事航空结构、航空电子设备、内饰、机械系统、任务系统和动力控制,为商业、区域、商务航空和军事领域的客户提供服务。普惠公司为商用、军用和公务机设计、制造和服务世界上最先进的飞机发动机和辅助动力系统。雷神情报与空间部门专门开发先进的传感器、培训以及网络和软件解决方案提供其客户在任何领域、面对任何挑战时取得成功所需的颠覆性技术。雷神导弹与防御部门提供业界最先进的端到端解决方案,以探测、跟踪和对付威胁。雷神科技公司旗下的柯林斯航空航天系统公司雷神科技公司旗下的柯林斯航空航天系统公司建成了全球增材制造中心网络。建成了全球增材制造中心网络
79、。三十多年来,UTC 及其业务部门一直在使用增材制造来制作聚合物和非金属零件的原型。2017 年,在认识到金属增材制造的巨大潜力后,联合技术公司宣布对其研究部门 UTRC 进行大规模投资,其中就包括计划建立一个 7500 万美元的“增材制造卓越中心”(AMCoE)。该计划专注于三个关键目标:实现关键增材制造工艺的工艺认证,部署增材制造工具链,培训 UTC 的工程和运营团队进行增材设计和制造。加上 UTC 各业务部门正在进行的努力,该计划将展示新的工程和运营能力,以生产各种材料和功能的具有成本竞争力的增材制造零件。目前的重点是镍基超耐热合金、钛、铝和工程塑料的支架、燃料喷嘴、复杂的歧管和其他部件
80、。图图 39:位于东哈特福德的位于东哈特福德的“增材制造卓越中心”“增材制造卓越中心”图图 40:AMCoE中的中的 3D打印机打印机 资料来源:Metal-AM,中信建投 资料来源:Metal-AM,中信建投 2022 年,柯林斯航空航天公司宣布在其位于北卡罗来纳州门罗的园区开设一个新的增材制造中心并扩大年,柯林斯航空航天公司宣布在其位于北卡罗来纳州门罗的园区开设一个新的增材制造中心并扩大其维护、修理和检修(其维护、修理和检修(MRO)能力。)能力。柯林斯公司在门罗的新增材制造中心包括两台 3D 打印机,并计划在未来增加更多。它有两台激光粉末床熔化机作为其初始能力,一台是雷尼绍 RenAM
81、500Q(仅用于铝),另一台是SLM Solutions 的 SLM 500(用于钛)。新的设施将加入公司现有的全球增材制造网络,包括位于爱荷华州、明尼苏达州和新加坡的增材制造中心,以及位于康涅狄格州和波兰的增材研究中心,以最先进的系统和优化设计支持下一代飞机。柯林斯公司柯林斯公司拥有多台拥有多台 3D 打印机,打印机,包括多台包括多台 SLM 280 和和 SLM 500 3D 打印机、雷尼绍打印机、雷尼绍系统系统,以及几台,以及几台 3D 18 Platform 和和 Prusa 打印机用于原型制作。打印机用于原型制作。2022 年 2 月,Collins Aerospace 为其位于爱荷
82、华州西德梅因的工厂购买了一台 NXG XII 600,包括多台 SLM 280 和 SLM 500。该工厂在发动机喷嘴的设计和生产方面处于世界领先地位,现在正将这种制造技术引入增材制造。这台新打印机将帮助该公司更快地生产增材制造的航空航天零件。SLM Solutions 将于 2022 年下半年交付机器,使柯林斯成为全球首批利用其先进技术的十家公司之一。图图 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进行零件制造增材制造进行零件制造 图图 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 资料来源:3D PRINT.COM,Collins Aerospa
83、ce公司官网,中信建投 资料来源:3D PRINT.COM,Collins Aerospace公司官网,中信建投 虽然虽然 AMCoE 是在整个企业中扩大增材制造操作的催化剂,但它并不是是在整个企业中扩大增材制造操作的催化剂,但它并不是 UTC 在该领域的第一次或唯一的在该领域的第一次或唯一的尝试。尝试。自 20 世纪 80 年代以来,普惠公司已经批量制造了超过 10 万个原型,其中数百个原型支持其“PurePower”齿轮传动涡扇(GTF)发动机系列的开发。2017 年,该公司将其 PW1500G 齿轮传动涡扇发动机的增材制造部件投入生产,该发动机被庞巴迪公司独家用于其 C 系列飞机家族,现
84、在被打造成空客 A220。基于其在该领域几十年的工作,UTC 已经开始实现新的市场机会。例如,在柯林斯航空航天公司,仅用四个部件就生产出了一个完全增材制造的工业燃料喷嘴,而传统的标准燃料喷射器需要 17 个部件,这为柴油机领域的业务带来了新的可能性。增材制造燃料喷嘴还产生了显著的优势,如交货时间缩短 75%,重量减轻 10%,操作步骤减少 70%,原材料减少 80%。图图 43:PurePower PW1500G 引擎引擎 图图 44:柯林斯航空柯林斯航空使用使用 3D打印的燃油喷嘴打印的燃油喷嘴 资料来源:Pratt&Whitney公司官网,中信建投 资料来源:Metal-AM,中信建投 雷
85、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 年与康涅狄格大学合作成立了普惠公司增材年与康涅狄格大学合作成立了普惠公司增材制造中心(制造中心(PW AMC)。)。旨在进一步推动增材制造的研究和开发,是美国东北部地区专注于 3D 打印金属而非塑料的先锋中心。其核心资源包括 Arcam 电子束熔化(EBM)A2X 机器、一台 EOS 激光烧结系统(EOSINT M270)、一台 3DSystems ProX-300 激光金属增材制造机等设备,在 2019 年早些时候,购买了一台定制的 IPG Photonics 粉末床机器。19 图图 45
86、:定制的定制的 IPG Photonics 粉末床机器粉末床机器 图图 46:EOSINT M270 资 料 来 源:PRATT&WHITNEY ADDITIVE MANUFACTURING CENTER,中信建投 资料来源:Uconn University官网,中信建投 在在 2020 年,普惠公司(年,普惠公司(Pratt&Whitney)宣布首次将)宣布首次将 3D 打印应用于航空发动机部件的维护、修理和大打印应用于航空发动机部件的维护、修理和大修(修(MRO)中。)中。3D 打印的航空发动机部件利用了 ST Engineering 公司的生产级 3D 能力,以及通过普惠公司操作的受控流
87、程在金属打印方面的强大领域知识。该 3D 打印部件将首先被用于普惠公司的一个发动机模型的燃料系统部件中。雷神科技公司设立多家增材制造中心以推动增材制造的研究与开发,提升增材制造在该公司业务中的使用雷神科技公司设立多家增材制造中心以推动增材制造的研究与开发,提升增材制造在该公司业务中的使用以及渗透。以及渗透。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网络,包括位于爱荷华州、北卡罗来纳州门罗、明尼苏达州和新加坡的增材制造中心,以及位于康涅狄格州和波兰的增材研究中心,并配备来自于Renshaw、SLM Solutions 等老牌增材制造公司的 3D 打印机器,且其购置了全球最先进的大尺寸
88、SLM 打印机之一 NXG XII 600,足以见得其对增材制造技术的重视。雷神科技公司旗下的普惠公司(Pratt&Whitney)也在2013 年与康涅狄格大学合作成立了普惠公司增材制造中心(PW AMC),该增材制造中心配备 Arcam、EOS、3D Systems 等行业巨头所产的 3D 打印机。1.5.4 通用电力(General Electric Company):制造巨头收并购布局增材制造 GE 公司在公司在 2016 年便设立了年便设立了 GE Additive,标志着,标志着 Concept Laser 技术和技术和 GE 生产业务的结合。随后在生产业务的结合。随后在2017
89、年增加了年增加了 Arcam EBM 和和 AP&C 技术,以进一步加强产品。技术,以进一步加强产品。在过去的十年中,GE 逐渐在 3D 打印领域站稳了脚跟,最初是通过收购 Arcam EBM,Concept Laser 和 Morris Technologies 来实现的,收购使 GE 同时掌握了 SLM 和 EBM 技术。除了继续销售前两家公司的机器外,GE 还利用它们在其 GE Additive 和 GE Aerospace业务中进行创新,大大促进了金属增材制造技术在其航空航天产品中的应用。GE Additive 是是 GE 公司的一部分,公司的一部分,该部门研发并且售卖基于该部门研发并
90、且售卖基于 PBF 的金属的金属 3D 打印机。打印机。其主要包括增材机其主要包括增材机品牌品牌 Concept Laser 和和 Arcam EBM,以及,以及增材制增材制造造粉末供应商粉末供应商 AP&C。其中 Arcam EBM 于 2017 年加入 GE Additive,以独特的电子束熔化(EBM)技术进一步加强增材制造产品,该技术是金属部件批量生产的理想选择之一。Arcam AB 成立于 1997 年,并于 2003 年交付了第一套 EBM 系统。迄今为止,全球已经安装了 300多套系统。Concept Laser 成立于 2000 年,并迅速成为世界领先的金属零件 3D 打印的机
91、器和设备技术供应商之一。2016 年 12 月,Concept Laser 加入了 GE Additive 公司,为 GE 的增材制造专业领域增加了广泛的 DMLM 机器尺寸。AP&C 拥有 10 多年与主要生物医学和航空航天 OEM 合作的经验。AP&C 不断投资于研发,以优化专有的先进等离子体雾化(APA)工艺,是唯一能够以有竞争力的价格提供最高质量的 3D 打印粉末的公司。20 表表 4:Arcam EBM 3D打印系统打印系统产品一览产品一览 型号 打印尺寸 电子束功率 阴极类型 基价(万欧元)图示 Q10plus 200mm 200mm 200mm 3kW 单结晶 49.9 Spec
92、tra H 250 mm 430 mm(D,H)6kW 单结晶 94.2 Spectra L 350 mm 430 mm(H)4.5kW 单结晶 84 A2X 200 mm 200 mm380 mm 3kW 钨丝/资料来源:GE Additive官网,中信建投 表表 5:Concept Laser DMLM 3D打印系统打印系统产品一览产品一览 型号 打印尺寸 激光器系统 打印层厚 基价(万欧元)图示 M2 Series 5 245mm 245mm max 405mm 21000W/400W光纤激光器 25-120 m 73 M Line 500mm 500mm 400mm 3D optics
93、带有 4400W 20-100 m/X Line 2000R 800mm 400mm 500mm 21000W光纤激光器 30-150 m 178 Mlab R 50/90 mm 50/90 mm80 mm 100W光纤激光器 15-30 m 17.3 资料来源:GE Additive官网,中信建投 GE 航空在航空在 2015 年生产了其第一个经联邦航空管理局认证(年生产了其第一个经联邦航空管理局认证(FAA)的增材制造的燃料喷嘴。)的增材制造的燃料喷嘴。从那时起,已经生产了超过 60,000 个燃料喷嘴,将该部件的库存减少了 95%,并将该部件的成本降低了 30%。使用增材制造技术生产该燃
94、料喷嘴拥有诸多优势:零部件由 20 个减少到 1 个、重量减轻 25%,从而减少了飞行期间中 21 的燃料消耗、减少 95%的存货、降低 30%成本、5 倍多的寿命。图图 47:GE增材制造的增材制造的 LEAP燃料喷嘴燃料喷嘴 图图 48:为:为 GE F110 3D 打印的油槽盖打印的油槽盖 资料来源:GE Additive官网,中信建投 资料来源:GE Additive官网,中信建投 美国空军过去在寻找方法为他们服役了几十年的飞机来采购所需的关键备件,而且二手部件非常稀缺。美国空军过去在寻找方法为他们服役了几十年的飞机来采购所需的关键备件,而且二手部件非常稀缺。使用直接金属激光熔化(DM
95、LM)技术,GE 的工程师与美国空军合作,为 GE F110 发动机建造了一个 3D 打印的油槽盖。油底壳是机油润滑系统的一部分,而油底壳是发动机的一个关键部分。喷气发动机原型和最终使用的部件的喷气发动机原型和最终使用的部件的 3D 打印已经对开发和生产产生了重大影响。打印已经对开发和生产产生了重大影响。GE90 系列高旁路涡轮风扇飞机发动机于 1995 年首次投入使用。现在,GE 航空的下一代 GE9X 将使用 19 个 3D 打印的燃料喷嘴,并将 300 多个发动机零件组合成七个 3D 打印组件,从而减轻了重量,且整个 GE9X 发动机上拥有 300 多个增材制造零部件,为波音 777X
96、等下一代宽体飞机提供动力。GE9X 是有史以来制造的最大和最强大的喷气发动机仅前部风扇的直径就达 11 英尺。2016 年年 4 月,空客为其下一代月,空客为其下一代 A320 客机接收了首批两台客机接收了首批两台 LEAP-1A 发动机。发动机。GE 航空和法国赛峰集团是该发动机制造商 CFM 国际公司的平等合作伙伴。CFM 已经收到了超过 12000 份 LEAP 发动机及其 3D 打印燃料喷嘴的订单。阿拉巴马州的一家制造厂将生产成千上万的喷嘴,以满足订单的要求。在使用增材制造工艺时,功能原型测试通常更便宜、更简单、更快速。图图 49:GE9X发动机发动机 图图 50:GE的的 T901
97、涡轮轴发动机涡轮轴发动机 资料来源:GE Aerospace官网,中信建投 资料来源:GE Aerospace官网,中信建投 2017 年底,在与美国陆军的合作中,年底,在与美国陆军的合作中,GE 航空完成了未来可负担涡轮发动机(航空完成了未来可负担涡轮发动机(FATE)的原型测试。)的原型测试。增材 22 制造是设计和生产该原型机的涡轮装置的关键。FATE 发动机的效率和性能达到了前所未有的未知水平。与目前现场的发动机相比,它可以减少 35%的燃料消耗,同时减少 45%的生产和维护费用。改进涡轮发动机计划(ITEP)发动机旨在作为阿帕奇和黑鹰直升机的直接替代品。该发动机将提供 25%的燃料节
98、省和 35%的生产成本降低。拟议生产模式的 T901 原型机利用了 3D 打印部件的功能原型。在 FATE 和 ITEP 项目中使用增材制造工艺是建立在以前开发商业 LEAP 发动机所获得的见解之上的。1.5.4 美国其他军工集团增材制造使用情况 近年来美国各大军工集团加大了对于金属增材制造的投入,并将金属增材制造工艺广泛运用于航空航天装近年来美国各大军工集团加大了对于金属增材制造的投入,并将金属增材制造工艺广泛运用于航空航天装备制造等领域。备制造等领域。2021 年 6 月,美国空军向三家公司授予了三份为期 15 个月的合同,以完成高超声速巡航导弹的初步设计。雷神的发动机提供商是诺格,在 2
99、019 年第一次成功测试后,诺格公司负责先进项目和技术的副总裁约翰 威尔科克斯表示,诺格的整个超燃冲压发动机都是使用先进材料进行 3D 打印的。2022 年 7 月,雷神宣布完成第二次高超音速武器飞行试验,发动机依然由诺格提供。2022 年 9 月,美国国防部称,雷神和诺格击败了波音和洛克希德 马丁,获得美国空军 9.58 亿美元的高超声速武器制造合同。根据诺斯罗普-格鲁曼公司官网,该公司已经在增材制造方面投资了 7000 多万美元,目前有 5000 多个 3D打印部件集成到公司的航空平台上,且这些零部件全部由中小型供应商和合作伙伴生产。该公司目前还与几所大学和学院进行合作。表表 6:其他军工
100、集团金属增材制造的使用案例其他军工集团金属增材制造的使用案例及现状及现状 企业企业 应用项目应用项目 具体内容具体内容 诺斯罗普-格鲁曼 长约 2.5 米的钛航空结构部件 吉凯恩航空航天公司与诺斯罗普-格鲁曼公司合作,生产了一个长约2.5 米的钛合金航空结构件,该部件使用 DED 工艺在吉凯恩航空航天公司的增材制造卓越中心用大约 45 公斤的钛金属制造的。NASA的 Artemis I 任务 诺斯罗普-格鲁曼公司将 10 个火箭发动机段组装成两个独立的固体火箭助推器。这些助推器的组装部分依赖于 3D 打印和计算机建模,以修改航天飞机计划中的传统组件设计,并创建与使用中的传统组件兼容的新组件。通
101、用动力 美国地面战车 与 GE Additive 合作,将一个钛合金电缆护罩过渡到生产,以取代一个由 18 个部件组成的焊接钢部件,与现有部件相比,重量减轻了85%。资料来源:Metal AM,Northrop Grumman公司官网,中信建投 1.5.5 美国国家航空航天局(NASA):推动增材制造技术开发大规模和多合金火箭发动机部件 增材制造中心(增材制造中心(AMC)是喷气推进实验室()是喷气推进实验室(JPL)的增材制造的研究实验室和生产设施)的增材制造的研究实验室和生产设施,其,其由由 NASA 拥拥有和赞助,并由有和赞助,并由加州理工学院加州理工学院管理和管理。管理和管理。它使用激
102、光粉末床融合(LPBF)、直接能量沉积(DED)和熔融沉积模型(FDM)技术,为实验室提供金属和聚合物增材制造服务。AMC 专注于早期研究和原型设计,旨在为各种任务和项目注入新技术,并为 NASA/JPL 任务制造空间飞行硬件和机械地面支持设备(MGSE)。该中心是该国开发多功能分级材料(又称梯度合金)、极端环境下的多功能结构、两相热交换器、3D 打印顺应机制、晶格结构、拓扑优化和增材制造设计(DFAM)等工作的首要设施之一。该中心的研究重点是开发新的合金,优化金属 3D 打印机的工艺参数,以及评估并与提供增材制造服务的供应商进行合作。23 图图 51:增材制造中心(增材制造中心(AMC)使用
103、的设备)使用的设备 资料来源:Jet Propulsion Laboratory官网,中信建投 NASA 已经使用各种这些金属已经使用各种这些金属增材制造增材制造技术开发并测试了推力为技术开发并测试了推力为 100-35000 磅的部件,其中许多部件已经磅的部件,其中许多部件已经过热火测试。过热火测试。随着使用多种材料和工艺的增材制造工艺技术的发展,凸显出更多的设计和程序上的优势,且金属增材制造在交付时间和成本方面均具有显著优势,且能够实现零件整合,设计更加方便。表表 7:用于用于增材制造增材制造的火箭燃烧室案例研究的火箭燃烧室案例研究 类别类别 传统制造传统制造 最初的增材制造最初的增材制造
104、 发展后的增材制造发展后的增材制造 设计与制造方式 多次锻压、加工、开槽和连接操作,以完成最终的多合金腔体组件 使用多种增材制造工艺的四件套装配;受限于增材制造机器的尺寸。两件式 L-PBF GRCop-84 衬里和 EBW-DED Inconel 625 外套 三件式装配,减少了增材制造机器的尺寸限制并实现了工业化。多合金加工;一体式 L-PBF GRCop-42 内衬和Inconel 625 LP-DED外套。耗时(减少)18 个月 8 个月(56%)5 个月(72%)成本(减少)310000 美元 200000 美元(35%)125000 美元(60%)资料来源:NASA,Metal A
105、dditive Manufacturing for Spaceflight,中信建投 2018 年,美国国家航空航天局(年,美国国家航空航天局(NASA)正在通过低成本上阶段级推进项目在增材制造领域取得突破。)正在通过低成本上阶段级推进项目在增材制造领域取得突破。该机构在阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心成功地对一个燃烧室进行了热火测试,该燃烧室是使用一种新的 3D 打印技术组合制造的。并证明了电子束自由形态制造生产的燃烧室护套可以保护燃烧室衬垫免受燃烧室中的压力影响。24 图图 52:NASA对对 3D打印打印的铜质燃烧室衬垫与的铜质燃烧室衬垫与电子束电子束自由成型制造的镍合金
106、护套进行了热发射测试自由成型制造的镍合金护套进行了热发射测试 资料来源:NASA官网,中信建投 该项目是由美国宇航局的三个中心该项目是由美国宇航局的三个中心俄亥俄州克利夫兰的格伦研究中心、弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究俄亥俄州克利夫兰的格伦研究中心、弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心和马歇尔联合开展的。中心和马歇尔联合开展的。该机构于 2015 年在马歇尔成功打印了第一个全尺寸的 3D 打印铜燃烧室衬垫,使用的是格伦的材料科学家创造的粉末状铜合金。衬垫随后被送到兰利,在那里,电子束自由成型制造技术,一种使用电子束和金属丝制造金属结构的层加工艺,被用来在衬垫上沉积镍合金以形成燃烧室外套。虽然铜衬里具有良
107、好的导热性,但它并不十分坚固,因此它被覆盖在镍合金护套中,以提供一个坚固的结构,能够承受腔体中所包含的压力。NASA 实现了使用实现了使用 DMD 技术对于技术对于 RS-25 发动机喷嘴衬垫的增材制造,发动机喷嘴衬垫的增材制造,RS-25 发动机为美国宇航局的太空发动机为美国宇航局的太空发射系统(发射系统(SLS)运载火箭提供动力,该运载火箭被选为)运载火箭提供动力,该运载火箭被选为 Artemis 月球计划。月球计划。这个衬垫(高度为 10 英尺,直径为 8 英尺)超出了现有 3D 打印工艺的打印能力。为了打印这个零件,对 DMD 技术进行了重大改进,使工艺吞吐量增加了一倍,显著扩大了技术
108、规模,并与工艺模拟相结合,制造出以前认为不可行的大型零件。这是通过在定制机器中加入两个同时进行的工艺头和扩大工作范围来实现的,以便在一个安全和高效的环境中制造这样的大型零件。RS25 发动机喷嘴衬垫的增材制造的成功演示,标志着 3D 打印的新时代,并将目前的 3D 打印技术提升到一个新的水平,使大型金属零件的制造成本更低。25 图图 53:建造完成的建造完成的全尺寸的全尺寸的 RS-25 喷管衬垫喷管衬垫 资料来源:Rapid Large Scale Additive Manufacturing of Full-scale RS-25 Engine Nozzle Liner,中信建投 从 20
109、14 年开始,NASA 喷气实验室(JPL)与美国 Fabrisonic 公司合作,探索使用金属超声增材技术制备一体化热管理系统来替代原有的分体式外部换热管道,以达到减轻质量、缩短加工时间的目的。采用超声增材技术打印的一体化换热器,通过综合利用支撑材料和机械加工,可实现将换热管道打印到部件结构中,从而提高换热器的换热效率和鲁棒性。上述换热器已经通过 NASA JPL TL6 质量测试,用于 2020 年 NASA 火星探测任务。图图 54:(a)NASA JPL 采用金属超声增材技术打印的新型一体化换热器;采用金属超声增材技术打印的新型一体化换热器;(b)局部嵌入铜的换热器局部嵌入铜的换热器
110、资料来源:超声增材制造在航空航天领域的应用进展,中信建投 利用超声增材技术还可以将对温度敏感的传感器直接嵌入结构件中,如 NASA与 Fabrisonic 公司合作,将直径为 195的光纤应变传感器(工作温度:-180260)嵌入铝合金结构件中。随后上述技术被用于NASA 数字孪生项目中,在结构件内部应力集中的区域,利用增材制造技术布置了 30 个光纤应变传感器,提前预测部件的疲劳寿命。26 图图 55:嵌入光纤应变传感器的试验件嵌入光纤应变传感器的试验件 资料来源:超声增材制造在航空航天领域的应用进展,中信建投 NASA 建立建立增材制造中心(增材制造中心(AMC)的增材制造的研究实验室和生
111、产设施)的增材制造的研究实验室和生产设施,其其使用激光粉末床融合使用激光粉末床融合(LPBF)、直接能量沉积()、直接能量沉积(DED)和熔融沉积模型()和熔融沉积模型(FDM)技术,为实验室提供金属和聚合物增材制造服务。)技术,为实验室提供金属和聚合物增材制造服务。NASA 致力于利用增材制造技术进行大规模和多合金火箭发动机部件开发,使用金属增材制造进行部件开发在交付时间和成本方面均具有显著优势,且能够实现零件整合,设计更加方便。且 NASA 加强了对于新兴的金属超声增材技术的使用,并与该技术垄断企业 Fabrisonic 展开合作,以探索该技术的适用领域。1.5.6 欧洲航天局(ESA,E
112、uropean Space Agency):引入新的增材制造 一站式服务 欧空局增材制造基准中心(欧空局增材制造基准中心(AMBC)于)于 2017 年年 5 月成立,由位于英国考文垂的月成立,由位于英国考文垂的 MTC 领导。领导。位于考文垂的 MTC 研究机构是英国国家增材制造中心的所在地,它将管理新的欧空局增材制造基准中心,该中心将为欧空局项目和高科技公司调查 3D 打印在其工作中的潜力提供一个简单易行的方法。欧空局将调用 MTC 的专业知识,该中心提供最新的最先进的 3D 打印设备,允许生产原型零件,然后评估其对特定应用的适用性。国家增材制造中心有几个车国家增材制造中心有几个车间,放置
113、着他们的增材制造和下游加工设备。间,放置着他们的增材制造和下游加工设备。这些设施具有工业规模,为开发工作提供了代表性的试验台。它们也是数字连接的,能够从工艺链的各个阶段获取数据,并用于优化加工。其中包括金属粉末床熔融(PBF)设备:Renishaw RenAM 500Q、Renishaw-AM250 PlusPac、Trumpf TruPrint 3000、EOS M280、EOS M400-4、AddUp FormUp 350 和 Arcam Q20+。定向能量沉积(DED)设备:Tec Laser Processing Cell、Trumpf Laser Processing Cell、F
114、ANUC ARC Welding Cell 和 10KW IPG Cell。图图 56:NCAM 车间中的车间中的 EOS M400-4 图图 57:NCAM 车间中的车间中的 FANUC ARC Welding Cell 资料来源:National Centre Additive Manufacturing官网,中信建投 资料来源:National Centre Additive Manufacturing官网,中信建投 该项目迄今为止该项目迄今为止已经已经产出了产出了很多成果。很多成果。主要有六个项目:1)对冲压件表面处理的污化过程进行评估;2)一项用于增材制造组件疲劳评估的软件的基准;3
115、)先进的推进式微晶石过滤器;4)用于发射器引擎的增材制造铜材料;5)混合型 IN718 部件的增材制造;6)用于国际停泊和对接的增材制造环。27 ESA 通过英国航天局为通过英国航天局为协同喷气式火箭发动机协同喷气式火箭发动机 SABRE 的开发投资了的开发投资了 1000 万欧元,加上英国航天局的万欧元,加上英国航天局的5000 万英镑。万英镑。ESA 还代表英国航天局履行技术监督的职责还代表英国航天局履行技术监督的职责,该引擎由,该引擎由 Reaction Engines 公司进行研发。公司进行研发。目前的 SABRE 4 发动机需要对火箭发动机的推力室和喷嘴进行新的设计,以允许在空气呼吸
116、和火箭模式下运行,并在两者之间有一个平稳的过渡。先进喷嘴实验一直在解释这一概念的可行性,并代表了对 SABRE 发动机的重要技术开发努力。该试验发动机采用了几项新技术,包括一个 3D 打印的主动冷却推进剂喷射器。自 2015 年春季投入使用以来,该试验发动机已成功发射了 30 多次。图图 58:先进喷嘴项目的先进喷嘴项目的 3D打印喷射器系统打印喷射器系统 图图 59:在英国在英国航空工程有限公司测试航空工程有限公司测试 SABRE高级喷嘴高级喷嘴 资料来源:SABRE ENABLING COMMERCIAL SINGLE STAGE TO ORBIT,SAFELY,中信建投 资料来源:SAB
117、RE ENABLING COMMERCIAL SINGLE STAGE TO ORBIT,SAFELY,中信建投 在在 2020 年,阿丽亚娜集团成功测试完全由年,阿丽亚娜集团成功测试完全由 3D 打印生产的燃烧室。打印生产的燃烧室。这些测试的成功为完全由 3D 打印制造的火箭发动机铺平了道路,德国 Ariane Group 的液体推进团队根据 ESA 的未来发射装置预备计划,为未来欧洲发射装置的末级发动机设计并制造了一个完全 3D 打印的燃烧室。这个 3D 打印的燃烧室是在 ESA的扩展器-循环技术综合演示器(ETID)项目下制造和测试的,该项目是 ESA 未来发射装置准备计划的一部分。3D
118、 打印将被全面用于所有阿丽亚娜集团的液体推进剂发动机,包括上面级发动机(ETID)和大推力主级发动机(普罗米修斯)。关于 ETID 和 Prometheus 的工作正在 ESA 的未来发射装置准备计划(FLPP)下进行。该计划的目的是通过创造成熟的技术解决方案,为快速部署做好准备,开发成本、努力和风险较低的产品,从而提高欧洲未来发射装置的竞争力。图图 60:阿丽亚娜集团成功测试完全由阿丽亚娜集团成功测试完全由 3D打印生打印生产的燃烧室产的燃烧室 资料来源:Ariane Group公司官网,中信建投 欧空局将设立增材制造中心并将其外包给专业机构以减少投入并欧空局将设立增材制造中心并将其外包给专
119、业机构以减少投入并提高专业性,利用现成的技术和设备以加提高专业性,利用现成的技术和设备以加速对于增材制造的研究速对于增材制造的研究,扫除前期探索可能出现的诸多问题,并加大对于增材制造的投资,扫除前期探索可能出现的诸多问题,并加大对于增材制造的投资。欧空局建立增材制 28 造基准中心(AMBC),并由位于英国考文垂的 MTC 领导。欧空局将调用 MTC 的专业知识以及其最先进的3D 打印设备,在 MTC 中,其拥有多台金属粉末床熔融(PBF)设备以及定向能量沉积(DED)设备,设备主要来自于 Renishaw、Trumpf、EOS、Arcam 等行业龙头。并利用其设备以及专业知识转化为诸多成果。
120、且欧空局还持续对于新兴企业进行注资,为其将增材制造融入到生产当中铺平道路。1.5.7 商业航天增材制造使用情况 近年来商业航天领域的增材制造使用也越来越频繁,各大商业航天公司也加大了对于金属增材制造的投入。近年来商业航天领域的增材制造使用也越来越频繁,各大商业航天公司也加大了对于金属增材制造的投入。SpaceX 公司作为最早推出增材制造火箭发动机的公司之一,让其他公司了解到了金属增材制造的优势及其作为先进、高性能部件制造工艺的可靠性。越来越多的商业航天公司开始将增材制造技术融入到自己日常生产当中,以 Relativity 为例,其已经实现了全火箭 3D 打印,旗下的 Terran1 火箭的 8
121、5%质量均由 3D 打印制造,尽管没有进入轨道,但是已经通过了 Max-Q。Relativity 在加利福尼亚州的巨型工厂中拥有三台大型 EOS M400级 DMLS 系统,四台 Velo3D Sapphire 系统(包括两台 Sapphire XC 级系统)和内部开发的巨型 Stargate 金属DED(定向能量沉积)系统。表表 8:商业航天商业航天金属增材制造的使用案例及现状金属增材制造的使用案例及现状 企业企业 应用应用 具体内容具体内容 Relativity Terran 1/R 使用增材制造技术后,火箭零件数量由超过 10 万个降至 1000 个以下,火箭制造时间由 24 个月缩短至
122、 2 个月,产品迭代时间由 48 个月压缩至 6 个月。按照 95%质量由 3D 打印的目标,最终 Terran 1 火箭 85%质量由 3D 打印制造,下一代产品 Terran R 火箭将会是 95%的质量由 3D 打印完成的可重复使用的火箭。SpaceX SuperDraco engines SpaceX 使用 SLM 技术制造二代龙飞船引擎室,解决了复杂结构制造、缩短火箭发动机交货期、降低制造成本。SpaceX 公司开发的新一代 Dragon V2 载人飞船的 SuperDraco 引擎的制造中应用了 EOS 提供的SLM 打印设备。SuperDraco 引擎的冷却道、喷射头、节流阀等结
123、构复杂程度非常高。Vast E-2 火箭引擎的燃烧室 在 EOS 的 AMCM 的专家的支持下使用其 M4K 机器生产出了最大的单个 3D 打印零部件:一个用于 E-2 火箭发动机的 86 厘米高的铜合金 3D打印火箭发动机燃烧室。它是世界上最大的单件 3D 打印液体火箭发动机燃烧室,喷嘴出口直径为 16英寸(41 厘米)。Rocket Lab 太空飞行器 Electron 火箭第一级的 9 台卢瑟福发动机是第一台使用 3D 技术的氧气/煤油电动涡轮泵供油发动机。2019 年 7 月,火箭实验室完成了第 100 台拉瑟福德发动机的生产,并继续生产 3D打印部件。Ursa Major 火箭发动机
124、燃烧室 Ursa Major 在其位于俄亥俄州扬斯敦的增材制造实验室交付了首台铜基3D 打印火箭发动机燃烧室。该项目将生产和交付周期压缩到了一个月,而相比之下,使用传统制造工艺至少需要六个月。这些先进的铜合金发动机部件正在进行太空发射和高超音速应用测试。Orbex 世界上最大的单件金属 3D打印火箭发动机 使用德国增材制造公司 SLM Solutions 的 SLM800 金属 3D 打印机制造了世界上最大的单件 3D 打印金属火箭发动机。该公司目前还在使用AMCM Gmbh 公司定制的 M4K。全尺寸单体火箭镦锻机和减压阀 该公司还在使用 AMCM Gmbh 公司定制的 M4K。该设备是 E
125、OS M400的改进版,具有更大的制造容积,可在公司内部打印全尺寸单体火箭镦锻机和减压阀。资料来源:VoxelMatters,中信建投 在商业航天领域,许多公司在商业航天领域,许多公司使用使用 EOS 以及以及 SLM Solutions 这些行业巨头的这些行业巨头的 3D 打印机来实现零部件的制造。打印机来实现零部件的制造。29 SpaceX 公司是最早推出增材制造火箭发动机的公司之一,在其开启了增材制造打印火箭发动机的先河之后,越来越多商业航天公司开始采用增材制造打印火箭的发动机的重要零部件,压缩了交付周期并降低制造成本。行业先驱 Relativity 开始研发全 3D 打印火箭,以加快增
126、材制造在航天领域的渗透率,将 3D 打印融入到航天器零部件的日常生产当中,利用增材制造技术颠覆 60 年的航空航天领域。二、二、中国:依托航空航天快速成长,技术跻身世界前列中国:依托航空航天快速成长,技术跻身世界前列 增材制造金属粉体材料供应商以欧美厂商为主增材制造金属粉体材料供应商以欧美厂商为主,如德国 EOS、德国 TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典solvay、瑞典 Hoganas、Concept Laser、ExOne 等,总产能超过 10,000 吨/年。国内金属增材制造粉材市场激烈国内金属增材制造粉材市场激烈竞争与高端粉材供给不足矛盾并存。竞争与高端粉材供给不足矛盾并
127、存。国内 3D 打印金属粉材厂商众多,但多数企业技术含量低,在激烈的市场竞争中大打“价格战”;与此同时铂力特定增说明书指出“市场金属粉末材料种类偏少、品质偏低、专用化程度不高、供给不足”,金属粉材市场存在结构性矛盾。2021 年主要厂商包括中航迈特、飞而康、西安赛隆、成都优材、亚通焊材、宇光飞利、南通智源等,总产能约 1,600 吨/年。其中,中航迈特公司销售高温合金和钛合金粉末超 100 吨,江苏威拉里公司销售模具钢粉末超 100 吨。表表 9:2021 年年国内外增材制造金属粉体主要厂商的产品类别、技术及产能国内外增材制造金属粉体主要厂商的产品类别、技术及产能 地区地区 厂商厂商 产品类别
128、产品类别 制备技术制备技术 产能产能(吨(吨/年)年)海外 Sandvik 镍基超合金工模具钢、不锈钢 真空气体雾化 3000 Carpenter Technology 不锈钢、工具钢 真空气体雾化 3000 GKN 铁基合金、钛合金 高压水雾化、气体雾化 2000 AP&C 钛合金 等离子火炬雾化技术 100 LPW Technology 铝基、钴基、铜基等 气体雾化等离子体雾化、等离子球化 1000 国内 中国航发北京航空材料研究院 高温合金、工模具钢、不锈钢等 真空气体雾化 450 江苏威拉里新材料科技有限公司 钛合金、镍基高温合金 真空气雾化、等离子雾化 300 无锡飞而康 钛合金粉末
129、 电极感应熔化气雾化 60 中航迈特 钛合金、高温合金、镍基合金、钴铬钨合金 真空感应气雾化、等离子旋转电极雾化技术、电极感应气雾化 800 上海材料研究所 钛合金、镍基高温合金、不锈钢、模具钢 电极感应熔炼气体雾化/有研粉材 铝合金粉末、高强高导铜合金粉末、高温合金粉体材料、模具钢粉末、钛合金粉末等 真空气雾化制粉技术、高压水雾化制粉技术、高速离心雾化制粉技术 500 资料来源:增材及特种粉体材料产业公司化运营项目可行性研究报告,中信建投 30 国内外粉材质量仍有差距,国内厂商正快速追赶。国内外粉材质量仍有差距,国内厂商正快速追赶。总体上,国产金属粉末在质量上与国外同类产品仍存在差距,但近年
130、来国内企业发展迅速,部分产品已赶超国外同类产品。以有研粉材的 15m-53m 规格 AlSi10Mg粉体材料为例,与竞争对手德国 TLSTechNIk 公司相比,产品在球形度、松装密度、振实密度、流动性、粒度分布等技术指标上均具备优势,同时产品原材料成本降低 50%,产品综合竞争力明显优于对手。母合金原料质母合金原料质量是金属增材制造粉材的痛点。量是金属增材制造粉材的痛点。表表 10:有研粉材与德国:有研粉材与德国 TLSTechNIk 公司公司 15m-53m规格规格 AlSi10Mg 粉体材料性能对比粉体材料性能对比 技术指标技术指标 德国德国 TLSTechNIk 有研粉材有研粉材 指标
131、说明指标说明 球形度 96%数值越大,性能越好 松装密度(g/cm3)1.1 1.5 数值越大,性能越好 振实密度(g/cm3)1.65 数值越大,性能越好 流动性(s/50g)66.7 数值越小,流动性越好 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 粉末夹杂 未见夹杂 未见夹杂 杂质低,粉末性能高 资料来源:增材及特种粉体材料产业公司化运营项目可行性研究报告,中信建投 材料的制作成本和使用性能是上游核心痛点材料的制作成本和使用性能是上游核心痛点。金属 3D 打印工艺中,金属粉末质量是影响最终
132、打印部件结构及性能质量以及使用成熟度的关键因素之一。金属粉末质量越好,一致性越高,波动越小,粒径越小,其打印出的产品致密性、机械性能越好。相比较而言,我国 3D 打印粉末材料在各个方面都落后于国外,而专用粉末材料体系不完备、标准缺乏、工艺性验证不足等问题是造成现阶段国内金属粉末性能略差于国外的主要原因。表表 11:国内外钛合金国内外钛合金性能性能比较比较 以钛合金为例以钛合金为例 国外水平国外水平 国内水平国内水平 粉末粒径 6-60 微米 产品粒径数值波动小 15-55 微米 产品粒径数值波动大 异质杂夹 低 高 流动性 一致性 35.1s/50g 5.3 26.8s/50g 0.7 微量元
133、素 波动小 波动小 资料来源:艾瑞咨询,中信建投 国内主要金属增材制造企业包括:铂力特(688333.SH)、华曙高科(688433.SH)、鑫精合(Pre-IPO轮)、易加三维(从先临三维剥离,先临三维申请科创版 IPO 后撤回,B 轮)、中科煜宸(C 轮)、飞而康(B 轮)、光韵达全资子公司通宇航空。2021 年铂力特、华曙高科营收分别达 5.52、3.32 亿元。根据南极熊3D 打印预测,2021 年鑫精合营收约为 2 亿元,易加三维营收超过 2 亿元。31 图图 61:2021 年中国金属增材制造主要企业营收规模年中国金属增材制造主要企业营收规模 资料来源:Wind,南极熊3D打印,易
134、加三维,中信建投 国内龙头部分产品性能已能比肩海外龙头。国内龙头部分产品性能已能比肩海外龙头。以铂力特 S510/S600、华曙高科 FS811M 和易加三维 EP-M650为例,上述产品关键技术指标达到了 EOS、SLM Solutions 同类产品水平,部分指标如成形尺寸、预热温度、氧含量控制以及铺粉效率等方面甚至有所超越,国内外水平基本相当。表表 12:国内外大中型定位金属增材制造设备对比国内外大中型定位金属增材制造设备对比 设备名称 BLT-S600 EP-M650 FS811M SLM-NXG XII 600 M 400 生产产家 铂力特 易加三维 华曙高科 德国 SLM Solut
135、ions EOS 图示 成型空间 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 光纤激光器,4*500W/4*1000W 光纤激光器,500W*6,500W*8,500W*10 激光器 1000W*12 1000 W*1 精密光学部件 F-镜头 F-镜头 F-镜头 F-镜头 F-镜头 扫描速度 扫描速度高达 7.0 m/s 8m/s 最高达 10m/s 1000ccm/h 扫描速度高达 7.0 m/s 光斑直径 M 1.1 M 1.1 多激光光斑误差小于 3%,全幅
136、面光斑尺寸差异小 80-160m 光斑直径约 90 m 铺粉层厚 20-100um 20-120um 20-100um 120um 20-100um 可打印材料 钛合金、铝合金、高温合金、钴铬合金、不锈钢、高强钢、模具钢等 钛合金、铝合金、高温镍基合金、模具钢、不锈钢、钴铬钼等粉末 不锈钢、模具钢、高温合金、铝合金、钛合金等 铝合金等金属烧结粉末 钛合金、铝合金、高温合金、钴铬合金、不锈钢、高强钢、模具钢等 基价/150 万/14.2 万 资料来源:铂力特招股说明书,各公司官网,中信建投 5.523.322110246铂力特华曙高科鑫精合易加三维中科煜宸营业收入-亿元 32 国内金属增材制造企
137、业与航空航天产业深度绑定,业绩增长有支撑。国内金属增材制造企业与航空航天产业深度绑定,业绩增长有支撑。以铂力特和华曙高科为例,铂力特/华曙高科 19A/20A/21A来自航空航天领域营收占比分别为 62.79%/52.60%/57.27%和 23.56%/55.15%/59.43%,下游客户涵盖中航工业、中航科工、航发动力等国家队。此外,国内金属增材制造企业常与各大研究院所合作攻关相关技术,形成黏性极强的产学研复合体。航空航天客户需求稳定增长,销售费用率低,业绩增长有支撑。当前国内金属增材制造企业正依托航空航天产业逐步向其他行业扩张。图图 62:国内龙头来自航空航天的营收占比:国内龙头来自航空
138、航天的营收占比 资料来源:Wind,中信建投 国内企业毛利水平较高,产品价格较低,成本端或存在优势。国内企业毛利水平较高,产品价格较低,成本端或存在优势。2022 年 SLM Solutions/3D Systems/铂力特/华曙高科毛利率分别为 41.55%/39.82%/54.55%/53.32%,国内企业毛利水平明显较高。但各家公司具体产品并不相同,国内企业综合毛利率高于 3D Systems、SLM Solutions,主要系:1)3D Systems 的主要产品技术路线为立体光固化(SLA),SLM Solutions 的产品技术路线均为选区激光熔融(SLM),而华曙高科产品技术路线
139、为选区激光熔融(SLM)和选区激光烧结(SLS),铂力特的产品技术路线是选区激光熔融(SLM),激光熔覆沉积技术(LSF)和电弧增材制造技术(WAAM);2)国内企业的产品结构与 3D Systems 存在差异,华曙高科 3D 打印设备销售占比较高,而 3D Systems 设备销售收入占比相对较低;3)与欧美企业相比,国内企业具有一定的成本优势。62.79%52.60%57.27%69.46%23.56%55.15%59.43%0%10%20%30%40%50%60%70%80%19A20A21A22A铂力特华曙高科 33 图图 63:国内企业毛利率存在优势:国内企业毛利率存在优势 资料来源
140、:Wind,各公司年报,中信建投 2.12.1 有研粉材有研粉材有色央企龙头,入局增材制造有色央企龙头,入局增材制造 有研粉材(688456.SH)成立于 2004 年 3 月,由有研科技集团控股,专业从事有色金属粉体材料的设计、研发、生产和销售,是国内铜基金属粉体材料和锡基焊粉材料领域的龙头企业。2021 年 12 月公司与钢研投资合资设立有研增材技术有限公司,新增金属增材制造粉末产能 500 吨/年(根据公司公告,2022 年 10 月年产能已达 300 吨),采用真空气雾化制粉技术、高压水雾化制粉技术和高速离心雾化制粉技术三种技术路线,产品覆盖铝合金、铜合金、高温合金、模具钢、钛合金等多
141、种常见粉末。图图 64:有研增材技术有限公司股权结构:有研增材技术有限公司股权结构 图图 65:雾化制粉工艺流程图:雾化制粉工艺流程图 资料来源:有研粉材公司公告,中信建投 资料来源:有研粉材公司公告,中信建投 有研增彩技术有限公司有研增彩技术有限公司以市场需求为导向,依托自身在金属粉末制备环节的技术优势,围绕航空航天、汽以市场需求为导向,依托自身在金属粉末制备环节的技术优势,围绕航空航天、汽车、国防军工、医疗健康、模具设计等下游应用领域,重点开发车、国防军工、医疗健康、模具设计等下游应用领域,重点开发、生产增材制造金属粉体材料生产增材制造金属粉体材料。其可生产多牌号金属粉末:铝合金粉末(Al
142、Si10Mg、CPAL-G 高强铝合金粉末、CPAL-G2 高强铝合金粉末)、高强高导铜合金粉末(纯铜、CuCrZr、CuNiSiCr、CuSn10 等增材制造用铜及铜合金粉末)、高温合金粉体材料(GH4169、GH3536、GH3625 三个牌号为主)以及模具钢粉末。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铂力特华曙高科 34 图图 66:有研粉材所生产的有研粉材所生产的 3D打印粉体材料打印粉体材料 资料来源:有研粉材官网,中信建投 公司金属增
143、材制造粉末业务快速增长,前景可观。公司金属增材制造粉末业务快速增长,前景可观。公司 3D 打印粉体材料业务 17A-22A 分别实现营收185.64/108.27/293.00/119.78/992.02/2129.56 万元,21A 同比增长 728.5%,增速迅猛。预计随着增材公司产能逐步释放,公司金属增材粉末业务将进一步放量,前景可观。金属增材制造粉材吨价上涨,毛利率总体保持较高金属增材制造粉材吨价上涨,毛利率总体保持较高水平。水平。17A-21A 实现毛利率 54.5%/63.3%/55.7%/46.6%/45.5%,金属增材粉材销售单价 14.7/11.3/10.5/11.4/36.
144、4万元/吨,毛利总体保持较高水平,粉材吨价 2021 年以来快速上涨。根据有研粉材公司公告,公司预计 22E-26E 平均吨价保持在 24 万元。图图 67:有研粉材增材粉末业务营收:有研粉材增材粉末业务营收 图图 68:有研粉材:有研粉材 3D打印粉体材料销售单价及毛利率打印粉体材料销售单价及毛利率 资料来源:Wind,中信建投 资料来源:Wind,有研粉材公司公告,中信建投 2.2.2 2 中航迈特中航迈特增材制造设备、材料及工艺一站式服务商增材制造设备、材料及工艺一站式服务商 中航迈特增材科技(北京)有限公司成立于 2015 年,位于北京经济技术开发区,是北京市市属国企京城机电控股企业,
145、国家高新技术企业,国家级专精特新“小巨人”企业。公司以国家战略为指引,以市场需求为导向,专注金属粉末材料、金属 3D 打印设备研发生产,掌握高性能金属粉末材料设计与制备、智能化增材成形装备与工艺等核心技术,服务国家科技战略目标和重大工程建设。-100%0%100%200%300%400%500%600%700%800%05001,0001,5002,0002,50017A18A19A20A21A22A营业收入-万元营业收入-yoy0%10%20%30%40%50%60%70%051015202530354017A18A19A20A21A22E-26E销售单价-万元/吨毛利率 35 图图 69:
146、中航迈特发展历程中航迈特发展历程 资料来源:中航迈特官网,中信建投 中航迈特核心团队来自我国航空航天材料院所,拥有中航迈特核心团队来自我国航空航天材料院所,拥有 10 年以上先进合金材料研发经验,掌握高性能金属年以上先进合金材料研发经验,掌握高性能金属粉末材料设计、制备工艺及成套装备关键技术,先后解决了粉末收得率低、流动性差、力学性能不稳定等行业粉末材料设计、制备工艺及成套装备关键技术,先后解决了粉末收得率低、流动性差、力学性能不稳定等行业技术难题。技术难题。中航迈特科研团队先后成功研发了 TC4、TA15、TC11、TA19 等钛合金,GH3536、GH4169、GH3625、GH5188、
147、GH3230、GH4099 等高温合金,NiTi50 形状记忆合金,TiAl4822 金属间化合物,AlSi10Mg、AlMgErZr 等铝合金,Ta、W 等难熔金属,18Ni300、CX 等模具钢等 3D 打印专用粉末材料,产品纯度高、球形度好、性能稳定、品质卓越,可 100%替代国外产品,广泛应用于航空、航天、医疗、汽车、模具、消费电子等行业领域。图图 70:中航迈特增材制造金属粉末牌号:中航迈特增材制造金属粉末牌号 资料来源:南极熊3D打印,中信建投 中航迈特中航迈特于于 2021 年年明确“十四五”发展战略,进军增材设备领域。明确“十四五”发展战略,进军增材设备领域。聚焦激光选区熔化(
148、SLM)、激光立体成形(LSF)、激光熔覆(LC)等金属增材制造与再制造技术,中航迈特创新研发系列开源增材设备产品,结合十余年材料创新及应用研究技术优势,为行业用户提供设备、材料及工艺一站式服务。36 表表 13:中航迈特中航迈特激光选区熔化(激光选区熔化(SLM)设备部分产品一览设备部分产品一览 型号 打印尺寸 扫描系统 激光器功率 铺粉层厚 图示 MT170 170 120mm(直径 高度)高速数字振镜 200/500W光纤激光器、单/双激光器 20m-100m MT280 250mm250mm300mm Scanlab 高速振镜 IPG 500W 70m-100m MT330 325mm
149、325mm420mm Scanlab 高速振镜 IPG 500W 2 20m-100m MT450 400mm450mm500mm Scanlab 高速振镜 IPG 500W 2 20m-100m MT650 650mm650mm800mm Scanlab 高速振镜 IPG 500W 4 20m-100m 资料来源:中航迈特官网,中信建投 面向大型化、一体化、复杂化等空天产品特点及轻量化、低成本、快速研制的迫切需求,中航迈特可以用面向大型化、一体化、复杂化等空天产品特点及轻量化、低成本、快速研制的迫切需求,中航迈特可以用户提供包含设备、材料及工艺的一站式金属增材制造解决方案。户提供包含设备、材
150、料及工艺的一站式金属增材制造解决方案。根据中航迈特官网,公司使用 MT-280 完成了燃油喷嘴的批量化应用,其中材料选择公司自产的 MT-GH3536,针对合金沉积态开裂及高温延伸率低等问题,进行针对性粉末成分优化,实现粉末微裂纹明显消除。并实现了发动机关键部位的合理结构设计、多零件整合,并且实现整体减重以提高了飞机发动机的效率。图图 71:MT-280 打印的燃油喷嘴打印的燃油喷嘴 图图 72:MT-330 打印的火箭发动机电动泵组件打印的火箭发动机电动泵组件 资料来源:中航迈特官网,中信建投 资料来源:中航迈特官网,中信建投 公司还采用了公司还采用了 MT-330 打印了火箭发动机电动泵组
151、件,打印了火箭发动机电动泵组件,选用公司自产的选用公司自产的 MT-GH4169,并深度优化合金高,并深度优化合金高温延伸率,经成分、工艺优化及原材优选,实现高温温延伸率,经成分、工艺优化及原材优选,实现高温 650C 延伸率提升至延伸率提升至 12%以上。以上。其优化了产品性能,减少工序及零件数,提高生产效率及成品一致性。并且发动机推力及各项压力数据稳定,泵系统性能满足预期。37 2.2.3 3 江苏威拉里江苏威拉里做做金属粉末行业金属粉末行业的的“隐形冠军隐形冠军”江苏威拉里新材料科技有限公司是江苏省国资委重点培育、徐州矿务集团有限公司投资组建的国家级高新技术企业,主要从事金属 3D 打印
152、粉末的研发生产,成功解决我国增材制造领域关键原材料“卡脖子”难题,入选国家科改示范企业、国家专精特新“小巨人”企业名单,融入长三角国家技术创新中心体系,是全球领先的金属增材制造整体解决方案提供商。主攻高温合金、钛合金、模具钢和铝合金等增材制造用金属粉末,主营产品市场占有率居行业前列,高端智能装备及关键零部件自主化率 100%、达到世界先进水平。公司与多所院校展开合作,联合中南大学、西北工业大学、哈尔滨工业大学共同研发真空气雾化、电极感应气雾化制粉技术。并与同行业华曙高科、铂力特、汉邦科技展开合作,下游客户包括中国航天、中国兵器工业集团等大型军工集团,客户质量高。图图 73:江苏威拉里合作伙伴江
153、苏威拉里合作伙伴 资料来源:江苏威拉里官网,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 轮融资,融资额近亿元,本轮融资将助力二期项目智慧工厂建设和产业轮融资,融资额近亿元,本轮融资将助力二期项目智慧工厂建设和产业链拓展延伸。链拓展延伸。威拉里二期项目位于徐州市经开区,占地 50 亩,规划建设 40 条生产线,设计产能 1500 吨/年,项目建成后将更好满足航空航天、生物医疗等领域对高端金属粉末材料需求,对于公司着力延链补链强链、锻造产业竞争优势、巩固行业头部地位具有重要意义。近 5 年,威拉里公司经营业绩保持高速增长,今年上半年营业收入同比增长近 100%,在高温合
154、金粉末、钛合金粉末等细分领域中优势明显、位居行业前列。真空惰性气体雾化系统(真空惰性气体雾化系统(VIGA)生产线)生产线 10 条,条,3D 打印分年产能打印分年产能 750 吨以上。吨以上。采用惰性气体保护生产,粉末球形状度高,氧含量低,卫星球低等特点。适用于生产不锈钢、模具钢、铝合金、高温合金、钴铬合金、铜合金、定制合金。VIGA 设备完成了全自动制粉流水线的设计,能够在该设备上实现雾化、冷却、转运、筛分、包装的流水线式操作,粉末生产将从现在的半自动方式转变为全自动方式,单条线的产能将增长 4 倍以上。无坩埚感应熔炼气雾化系统(无坩埚感应熔炼气雾化系统(EIGA)生产线)生产线 5 条,
155、条,3D 打印钛合金年产能打印钛合金年产能 120 吨以上。吨以上。采用惰性气体雾化,粉末球形度高,氧含量低,卫星球少等特点。适用于生产 TC4、TA15、TA1 等高品质粉末。将氩气循环系统与新型钛粉生产线深度整合,气体消耗量降低 95%,得粉率提高十个百分点。据人民网,威拉里生产的模具钢粉末国内客户覆盖率超据人民网,威拉里生产的模具钢粉末国内客户覆盖率超 70%,其中,其中 18Ni300、Vms-131、12Cr9Ni 等粉末等粉末材料因具有优良的铺粉性能、较高的松装密度以及较低的氧含量受到模具市场广泛好评。材料因具有优良的铺粉性能、较高的松装密度以及较低的氧含量受到模具市场广泛好评。凭
156、借 18Ni300 这一款通过工业化应用验证的模具钢粉末,威拉里拿下了创业以来的第一张订单,进而开始迅速占领国内市场份额。38 图图 74:18Ni300 模具钢粉末模具钢粉末 图图 75:TC4 钛合金钛合金 资料来源:江苏威拉里官网,中信建投 资料来源:江苏威拉里官网,中信建投 2.2.4 4 大族激光大族激光工业激光装备龙头布局增材制造工业激光装备龙头布局增材制造 大族激光大族激光(002008.SZ)是一家专业从事智能制造装备及其关键器件的研发、生产和销售的高新技术企业,是一家专业从事智能制造装备及其关键器件的研发、生产和销售的高新技术企业,具备从基础器件、整机设备到工艺解决方案的垂直
157、一体化优势,是全球领先的智能制造装备整体解决方案服务具备从基础器件、整机设备到工艺解决方案的垂直一体化优势,是全球领先的智能制造装备整体解决方案服务商。商。3D 打印机多是采用光纤激光器作为能量源,配置高精密扫描振镜,成熟切片及路径规划软件等,达到高速扫描和生产,安全可靠,稳定高精,适用于不锈钢,铝、钛合金,模具钢等材料打印。融合该公司多年在激光及自动化设备开发领域积累的研发成果及丰富经验,以市场为主导,专注于工业级 3D 打印设备开发与应用。表表 14:大族激光大族激光铺粉式金属激光铺粉式金属激光 3D打印系统打印系统产品一览产品一览 型号 打印尺寸 光学部件 激光器功率 铺粉层厚 图示 H
158、ans M100 110mm 110mm 100mm F-theta-lens,扫描振镜 200W/500W 20m-100m Hans M260 250mm250mm300mm F-theta-lens,扫描振镜 500W/500W*2(可选)20m-100m Hans M360 350mm350mm300mm F-theta-lens,扫描振镜 IPG 500W 2 20m-100m 资料来源:大族激光官网,中信建投 伴随着近年来国内增材制造逐步升温,得益于在激光器、运动控制、机械机构、软件开发、工艺研究以及伴随着近年来国内增材制造逐步升温,得益于在激光器、运动控制、机械机构、软件开发、工
159、艺研究以及材料领域雄厚的技术积累,加之客户端的需求反馈,大族激光在最近几年逐步加大增材制造领域的布局。材料领域雄厚的技术积累,加之客户端的需求反馈,大族激光在最近几年逐步加大增材制造领域的布局。其有能力自主生产 3D 打印所需要的光纤激光器以及扫描振镜。其自主生产的可变光斑光纤激光器 ABS 系列和连续光纤激光器单模组系列 500-3000W 均可用于增材制造,ExtraScan 数字振镜产品型号覆盖全面并且自主研发高精度光栅编码器,打破国外技术垄断,适用于精度要求高的客户,就比如增材制造。39 图图 76:可变光斑光纤激光器:可变光斑光纤激光器 ABS 系列系列 图图 77:光栅振镜方头光栅
160、振镜方头 资料来源:大族激光官网,中信建投 资料来源:大族激光官网,中信建投 2 2.5 5 华曙高科华曙高科3D3D 打印技术先驱打印技术先驱许小曙博士创办,技术实力国际领先许小曙博士创办,技术实力国际领先 华曙高科由国际华曙高科由国际 3D 打印技术先驱许小曙博士创办,技术实力雄厚。打印技术先驱许小曙博士创办,技术实力雄厚。公司创始人许小曙博士系国际 3D 打印知名专家和技术先驱,曾先后担任美国焊接研究所(AWI)、DTM、3D Systems、Solid Concepts 公司技术总监,在在 3D Systems 期间带领团队发明了期间带领团队发明了 SLS 技术技术,荣获世界 100
161、位应用科学领域突出贡献奖(R&D100 Award)、美国“Dinosaur Award”(恐龙奖)。许小曙博士许小曙博士 2009 年回国创办华曙高科,年回国创办华曙高科,目前公司专注于 SLM和 SLS 技术路线,已开发设备 20 余款,并配套专用材料及工艺 40 余款,其中 SLM 产品覆盖从 120 mm 120mm 100mm 小尺寸入门级到 1330 mm 700mm 1700mm超大型专用设备的各类尺寸,能够满足不同行业的打印需求。公司业务覆盖全球 32 个国家和地区,全球销量超过 800 台。图图 78:美国焊接委员会为许小曙博士成果所出的专辑:美国焊接委员会为许小曙博士成果所
162、出的专辑 图图 79:许小曙博士荣获:许小曙博士荣获“世界世界 100 位应用科学领域突出贡位应用科学领域突出贡献奖献奖”资料来源:华曙高科官网,中信建投 资料来源:华曙高科官网,中信建投 40 图图 80:华曙高科发展历程:华曙高科发展历程 资料来源:公司官网,中信建投 公司股权结构清晰,相对集中。公司股权结构清晰,相对集中。公司第一大股东为许小曙父子,通过美纳科技合计持股 44.53%,兴旺建设、侯银华各持有公司 24.38%、12.37%的股份。截至招股说明书签署日,公司的股权结构如下所示:图图 81:华曙高科股权结构(截至招股说明书签署日):华曙高科股权结构(截至招股说明书签署日):资
163、料来源:华曙高科招股说明书,中信建投 华曙高科金属华曙高科金属 3D 打印设备技术达到国际先进水平。打印设备技术达到国际先进水平。华曙高科金属 3D 打印设备最大成形尺寸和振镜最大最大成形尺寸和振镜最大扫描速度居于第一扫描速度居于第一,公司深度掌握动态聚焦和定焦两种光学系统技术,可贴合用户需求灵活配置,设备的技术难度和制造效率优于国内外可比公司。表表 15:华曙高科金属增材制造设备横向对比,技术水平国际领先:华曙高科金属增材制造设备横向对比,技术水平国际领先 指标指标 华曙高科华曙高科 EOS SLM Solutions 3D systems 铂力特铂力特 说明说明 先进性水平先进性水平 最大
164、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,设备设计、制造难度成倍增加:国际领先 光学系统 动态聚焦技术、动态聚焦技术、定焦技术可选定焦技术可选 定焦技术 动态聚焦技术/定焦技术 定焦技术适合批量化生产;动态聚焦技术难度更高,更灵活 国际先进 振镜最大扫描速度(m/s)15.2 7 10/7 最大扫描速度越快,可有效减少激光扫描跳转时间,生产效率越高 国际先进 41 软件 全自主研发全自主研发 设备控制软作自研,数据处理软件购买第三方 设备控制软作自研,数据处理软件购
165、买第三方 全自主研发 设备控制轼件白研,数据处理软件购买第三方 全系列软件自主研发,数据安全性更高,开放核心参数,支持快速功能定制,贴合行业应用 国际领先 资料来源:华曙高科招股说明书,中信建投 公司业务由公司业务由“3D 打印设备及辅机配件打印设备及辅机配件”、“3D 打印粉末材料打印粉末材料”、“售后服务及其他售后服务及其他”三大板块组成,产品广泛三大板块组成,产品广泛应用于航空航天、模具、汽车等领域。应用于航空航天、模具、汽车等领域。21A三大板块营收占比分别为 87.84%/8.04%/4.12%,其中“3D 打印设备及辅机配件”在航空航天/模具及加工服务/高校及科研/汽车/医疗/消费
166、及电子品的营收比重分别为59.43%/21.38%/8.59%/4.33%/0.53%/2.41%。表表 16:华曙高科金属增材制造设备应用案例:华曙高科金属增材制造设备应用案例 行业行业 材料材料 产品图片产品图片 特点特点 航空航天 铝合金 卫星支架类产品设计上采用拓扑优化、点阵+蒙皮的先进设计理念,仅能通过 3D 打印方式一体化生产制造。采用公司 SLM 技术使产品大幅减重,带来了显著经济效益,该类型产品已实现在轨验证。高温合金 收扩段是火箭发动机核心部件,具有复杂的内型面和上百条毫米级再生冷却通道。采用公司 SLM 工艺成功实现其一体化制造成形,能够显著缩短制造周期。汽车 液冷换热器
167、传统加工方式为冲压成形及钎焊焊接,小批量试制模具成本高,良品率低,周期较长。采用公司 SLM 技术可整体打印成形,致密度高,满足耐压气密性要求,制作周期缩短。医疗 椎体融合器 椎间融合器 国内首个采用 SLM 技术的三类医疗器械认证多孔型椎体融合器、多孔型椎间融合器,具有解剖匹配、提高植骨融合率及椎体永久稳定性、可批量定制等优势特点。模具 滑块和斜销 采用公司 SLM 技术,能够实现狭窄空间内随形冷却回路的设计,并可集成隔水片系统和喷泉水路系统,确保冷却效果并消除了漏水风险。核酸试管模具 核酸试管架模具 采用公司 SLM 技术应用在核酸试管模具、96 孔核酸试管架模具等产品上,创新优化模具随形
168、水道设计,并实现高精度高效打印,使产品的冷却周期时间缩短,生产效率提高 消费 短道速滑冰刀 采用公司 SLM 技术为参加北京冬季奥运会的中国短道速滑队提供设备优化解决方案,为运动员量身定制轻量化、个性化新型短道速滑冰刀。资料来源:华曙高科招股说明书,中信建投 营业收入增长较快,金属增材制造设备利润可观。营业收入增长较快,金属增材制造设备利润可观。19A/20A/21A/22A 公司分别实现营收 1.55/2.17/3.32/4.57 42 亿 元,其 中 3D 打 印 设 备 及 辅 机 配 件 实 现 营 收 1.25/1.83/2.92/4.03 亿 元,3D 打 印 粉 末 实 现 营
169、收0.23/0.24/0.27/0.34 亿元,售后服务实现毛利 0.07/0.11/0.14/0.18 亿元。公司金属设备单价持续走高,毛利总体稳定。19A/20A/21A/22H1 金属设备平均单价为 149.88/215.43/273.70/295.52 万元。图图 82:华曙高科营业收入:华曙高科营业收入情况情况 图图 83:华曙高科金属设备单价及毛利率:华曙高科金属设备单价及毛利率 资料来源:华曙高科招股说明书,中信建投 资料来源:华曙高科招股说明书,中信建投 公司 2020-2022 年分别实现归母净利润 0.41 亿元/1.17 亿元/0.99 亿元,YOY 依次为 128.19
170、%/186.60%/-15.52%,三年归母净利润的年复合增速 76.78%;实现扣非归母净利润 0.33 亿元/0.71 亿元/0.89 亿元,归母净利润受补贴等非经常性损益略有下降,但扣除非经常性损益后归属于母净利润总体呈现良好态势。图图 84:华曙高科归母净利润:华曙高科归母净利润 图图 85:华曙高科扣非归母净利润:华曙高科扣非归母净利润 资料来源:Wind,中信建投 资料来源:Wind,中信建投 公司期间费用水平稳定下降。公司期间费用水平稳定下降。19A/20A/21A/22A 期间费用营收占比分别为 54.41%/38.60%/32.35%/29.37%,其 中 研 发 费 用 营
171、 收 占 比 分 别 为20.26%/14.46%/11.69%/12.02%,销 售 费 用 营 收 占 比 分 别 为24.84%/15.34%/12.40%/10.81%,管理费用营收占比分别为 12.79%/9.75%/8.89%/8.56%。公司期间费用率下降主要得益于经营管理效率提升和营收快速增长。0%10%20%30%40%50%60%70%0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.019A20A21A22A3D 打印设备及辅机配件-亿元3D 打印粉末材料-亿元售后服务及其他-亿元3D 打印设备及辅机配件-yoy3D 打印粉末材料-yoy售后服务及其他-yo
172、y30%35%40%45%50%55%60%65%70%05010015020025030035019A20A21A22H1金属设备平均单价-万元金属设备及辅机配件-毛利率-20%30%80%130%180%230%-0.200.000.200.400.600.801.001.201.402019A2020A2021A2022A2023Q1归属于母公司股东的净利润(亿元)同比增长(%)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%4
173、50.00%0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.002019A2020A2021A2022A2023Q1扣除非经常性损益后归属于母公司股东的净利润-亿元扣除非经常性损益后归属于母公司股东的净利润-yoy 43 图图 86:华曙高科期间费用率(:华曙高科期间费用率(19A-22A)资料来源:Wind,中信建投 华曙高科华曙高科 3D 打印设备及辅机配件主要应用于航空航天领域、模具及加工服务领域,其中金属设备及辅机打印设备及辅机配件主要应用于航空航天领域、模具及加工服务领域,其中金属设备及辅机配件主要应用于航空航天领域,高分子设备及辅机配件主要应用于
174、模具及加工服务领域。配件主要应用于航空航天领域,高分子设备及辅机配件主要应用于模具及加工服务领域。对于航空航天领域,由于相关零部件形态复杂,对轻量化要求较高,3D 打印突破了传统制造技术对结构尺寸、复杂程度、成形材料的限制,已发展成为提升设计与制造能力的一项关键核心技术;对于模具领域,3D 打印随形水路可以更加均匀地接近产品外壁,减少冷却盲点,从而更快更好地带走热量,让模具生产效率和光洁度大幅提升,同时能有效解决产品的变形开裂问题,提高成品的良品率。随着 3D 打印技术在汽车领域的应用推广,该领域客户对 公司的设备需求上升。华曙高科华曙高科 3D 打印设备的主要使用领域为航空航天,模具及加工服
175、务以及汽车领域。打印设备的主要使用领域为航空航天,模具及加工服务以及汽车领域。19A/20A/21A/22H1公 司 3D 打 印 设 备 及 辅 机 配 件 收 入 在 航 空 航 天,模 具 及 加 工 服 务 以 及 汽 车 领 域 分 别 占 比 为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%。随着 3D 打印技术在模具及加工服务领域的深度应用,国内下游企业需求呈增长趋势。图图 87:3D 打印设备及辅机配件收入按应用领域分布情况打印设备及辅机配件收入按应用领域分布情况 资料来源:华
176、曙高科招股说明书,中信建投 华曙高科打印设备核心元器件激光器、振镜对进口依赖的程度较高。华曙高科打印设备核心元器件激光器、振镜对进口依赖的程度较高。19A/20A/21A/22H1 公司激光器进口比例分别为 82.88%/88.01%/86.08%/69.90%,振镜进口比例高于 99%。公司已逐步在部分中小机型设备中使用国产激光器、振镜,但其长期稳定性相比进口零部件存在不足,公司短期内无法实现全面国产替代。激光器主-5%0%5%10%15%20%25%30%19A20A21A22A销售费用率管理费用率研发费用率财务费用率0100002000030000400002019A2020A2021A
177、2022H1航空航天(万元)模具及加工服务(万元)高校及科研(万元)汽车(万元)医疗(万元)消费及电子产品(万元)其他(万元)44 要从美国、德国进口,振镜主要从德国进口。图图 88:华曙高科激光器、振镜进口依赖率(:华曙高科激光器、振镜进口依赖率(19A-22H1)资料来源:华曙高科招股说明书,中信建投 积极积极“走出去走出去”,加速国际化布局,加速国际化布局。公司与全球创新及产业资源进行了有效融合,以全球视野、居国际前沿、立足“自主”加速推进自身创新与产业化能力跃升。为更好服务当地客户,开拓当地市场,公司分别于 2017 年和 2018 年成 立美国华曙和欧洲华曙全资子公司,海外子公司的主
178、要职责是推广公司品牌,进行产品销售、提供技术支持和售后服务。截至目前公司海外区域和渠道销售网络已覆盖全球 30 多个主要国家和地区,公司连续多年参加美国 AMUG、Rapid 和德国 Formnext 等国际 3D 打印行业展会,在国际舞台上展示了中国增材制造的品牌与力量。技术实技术实力强劲,下游客户广泛认可。力强劲,下游客户广泛认可。公司创始人许小曙系国际 3D 打印界知名专家,SLS 技术发明人,原3D Systems 技术总监。公司 SLM 技术在最大成形尺寸、振镜扫描速率等指标上均处于全球领先地位,技术实力强劲。公司牵头或参与制定了 10 项增材制造技术国家标准和 6 项行业标准,申请
179、专利与软件著作权登记超 400 项。公司用户主要包括飞而康、航天科工、峻宸集团等优质客户,积极参与长征五号等一批重大项目保障工作,技术实力受到用户广泛认可。图图 89:长征五号级间解锁装置保护板由华曙高科制造:长征五号级间解锁装置保护板由华曙高科制造 资料来源:华曙高科官网,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激光器进口率振镜进口率 45 2.6 易加三维易加三维专注专注 PBF 技术的新兴独角兽技术的新兴独角兽 易加三维成立于易加三维成立于 2014
180、 年(原为先临三维子公司,年(原为先临三维子公司,2021 年年 9 月独立),月独立),致力于研发和生产工业级 3D 打印(增材制造)系统与应用技术,为航空航天、高性能工业制造、模具制造、精准医疗等领域提供专业的增材制造应用解决方案。公司目前在金属粉末床熔化(MPBF)、选择性粉末床烧结(PPBF)两种设备的设计、装备、工艺、软件、材料及后处理等方面拥有丰硕的成果,产品远销 40 多个国家和地区。易加三维金属打印设备品种广泛,大中小型金属增材制易加三维金属打印设备品种广泛,大中小型金属增材制造齐头并进,关注大型制造设备。造齐头并进,关注大型制造设备。Eplus3D 金属打印机从入门级型号到多
181、激光机,可用于工业级的增材生产。我们还提供与各种金属材料兼容的工业金属 3D 打印先进工艺,包括铝合金,钛合金,钴铬合金,镍基合金,不锈钢,模具钢,铜合金和其他微型金属粉末。表表 17:易加三维金属增材制造设备部分产品一览:易加三维金属增材制造设备部分产品一览 型号 打印尺寸 激光器 最高扫描速度(m/s)成型速度(cm3/h)图示 EP-M1250 1258*1258*1350mm 九激光 7 240 EP-M650H 657*657*1080mm 四激光 8 120 EP-M260 266*266*390mm 单激光 双激光 8 15-35 25-55 EP-M150 153*100 mm
182、 单激光 双激光 8 5-20/8-35 资料来源:易加三维官网,中信建投 易加三维金属增材制造设备助力模具应用发展。易加三维金属增材制造设备助力模具应用发展。易加拔罐制造商使用 Eplus3D EP-M250 SLM 3D 打印机生产带有随形冷却通道的金属模具,以提高最终拔罐的质量和注射效率。(1)通过传统 CNC 技术生产的拔罐模具只能加工垂直冷却通道,尽管冷却通道的直径最大为 20mm,但它无法有效地冷却模具,这导致最终注塑零件的透明度低和注塑效率低。(2)采用 3D 打印制造的金属模具的冷却时间比传统模具减少了 26,温度降低了 60。通过 3D 打印金属模具在模具进出口之间的共形冷却
183、通道的温差最大为 5,满足通道设计要求。且压力为 0.3Mpa,可以满足一般模具温度控制器的要求,而没有任何停滞,涡流,回流等现象。(3)综上所述,具有随形冷却通道的 3D 打印金属模具不仅能够满足注塑工艺的要求,而且与传统模具相比还具有更多的性能优势,从而提高了注塑效率以及最终注塑产品的质量。46 易加三维金属增材制造设易加三维金属增材制造设备助力航空航天领域。备助力航空航天领域。根据易加三维公司官网,易加三维 EP-M650 四激光机生产的 3D 打印件顺利通过验收测试。金属件的整体尺寸为 620mm 620mm 150mm,打印 D 工艺采用层厚50m 的打印参数,耗时 255h。在打印
184、过程中,无需在线调整重叠区域的精度,过滤器循环系统支持在线反吹除尘,可实现长时间不间断打印。EP-M650 采用 MPBF(Metal Powder Bed Fusion)技术,采用 655 655 800mm3 的成型室和四个激光系统,确保高效打印生产。精确定位和创新的区域拼接控制技术,整个打印过程均匀和稳定。该系统可以操作各种金属粉末,如钛,铝和镍基合金、模具钢、不锈钢、铬钴合金和其他材料。适用于航空航天、汽车、国防等行业的大尺寸、高精度、高性能零件的直接制造。图图 90:易加三维:易加三维 EP-M250 打印的金属模具打印的金属模具 图图 91:易加三维:易加三维 EP-M650 打印
185、的航空航天零件打印的航空航天零件 资料来源:易加三维官网,中信建投 资料来源:易加三维官网,中信建投 2.2.7 7 鑫精合鑫精合Pre-IPO 轮增材制造独角兽轮增材制造独角兽 鑫精合激光科技发展有限公司是中国领先的金属增/减材制造整体解决方案提供商。公司成立于 2015 年,最初为外购 SLM 设备的 3D 打印服务提供商,近年来逐渐成为 3D 打印设备提供商。公司于 2022 年 1 月完成Pre-IPO 轮融资,融资规模 5 亿元人民币,参投机构包括鼎晖百孚、中车资本、红塔创投、安徽省投、中铝创投、日出资本等。公司技术路线覆盖激光选取融化(SLM)、激光近净成型(LENS)、电弧增材制
186、造(WAAM)等多种技术路线,成型尺寸覆盖范围大,产品齐全。表表 18:鑫精合主要打印设备产品梳理:鑫精合主要打印设备产品梳理 分类分类 设备型号设备型号 最大成型尺寸最大成型尺寸 成型效率成型效率 产品展示产品展示 SLM LiM-X800 800mm 800mm 1080mm 150cm/h 六激光 200cm/h 八激光 250cm/h 十激光 47 LiM-X650 650mm 650mm 860mm 100cm/h 四激光 150cm/h 六激光 LiM-X400 400mm 400mm 550mm单激光 400mm 450mm 550mm 双激光 40cm/h 单激光 60cm/h
187、 双激光 LiM-X260 260mm 260mm 430mm 30cm/h 单激光 45cm/h 双激光 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 400mm/LiM-S2510 2500mm 2500mm 1500mm/48 LiM-S4510 4500mm 4500mm 1500mm/WAAM WAAM501(三轴机床)500mm 500mm 500mm 可按需求定制/LiM-PWAAM1501(三轴机床)15
188、00mm 1500mm 1000mm 可按需求定制/LiM-WAAM1200(六轴机器人)1000mm 1000mm 800mm 可按需求定制/资料来源:鑫精合官网,中信建投 公司屡获行业殊荣。公司屡获行业殊荣。2017 年获得国家高新技术企业荣誉称号,2018 年初被工信部增材制造研究院授予中国增材制造产业联盟理事单位,2019 年成为中国增材制造(3D 打印)产业推进工程战略合作伙伴,成为工信部工业强基“一条龙”示范企业,2020 年荣获金桥奖,2021 年被评为工信部专精特新“小巨人”企业,2022 年 5月入选工信部重点支持的国家级专精特新“小巨人”企业名单。公司深度绑定军工产业,客户
189、资源优秀。公司深度绑定军工产业,客户资源优秀。公司多次承接国家重点任务,合作方涵盖国家航空及航天各领域的大型企业、科研院所及高校,主要客户涉及中航工业集团,中国航发集团,中国航天科工、中国航天科技等四大产业集团。2019 年公司交付某型四倍音速无人机前中机身项目。2020 年长征五号 B 火箭成功发射的我国新一代载人飞船试验船,其返回舱防热大底框架由中国航天科技集团空间技术研究院总研制,沈阳精合(鑫精合子公司)利用金属 3D 打印工艺制造,成功实现了减轻重量、缩短周期、降低成本等目标。49 图图 92:鑫精合为新一代载人飞船试验船返回舱打印的大底框架:鑫精合为新一代载人飞船试验船返回舱打印的大
190、底框架 资料来源:鑫精合,中信建投 2 2.8 8 中科煜宸中科煜宸专注大型和中小型激光增材制造设备专注大型和中小型激光增材制造设备 中科煜宸成立于 2013 年,由中国科学院上海光学精密机械研究所孵化,是一家专业从事激光增材制造装备(金属 3D 打印、表面处理技术)、智能激光焊接装备、自动化生产线、核心器件的研发与制造的高新技术企业。中科煜宸在大型及中小型金属激光增材制造装备方面已取得突破性进展,大型送粉式金属 3D 打印装备采用具有自主知识产权的核心部件(如加工头、送粉器、工艺软件等)。并于 2022 年江苏独角兽企业评估中入选江苏潜在独角兽企业。中科煜宸已经形成同轴送粉打印(中科煜宸已经
191、形成同轴送粉打印(LENS)、铺粉打印()、铺粉打印(SLM)、电弧)、电弧 3D 打印装备(打印装备(WAAM)三大类标)三大类标准机型。准机型。中科煜宸专业从事激光增材制造装备(3D 打印、激表面技术)、智能激光焊接装备、自动化生产线、核心器件(工艺软件、送粉器、加工头)和金属粉末材料的研发与制造。其成果已广泛应用于汽车、船舶、模具等行业,为以上领域的终端用户提供了上百套智能金属激光增材制造装备,中科煜宸已成为国内系列化金属激光增材制造装备的供应商。表表 19:中科煜宸中科煜宸金属增材制造设备部分产品一览金属增材制造设备部分产品一览 型号 打印尺寸 激光器功率 成型速度(cm3/h)图示
192、RC-LMD1500同轴送粉金属 3D打印装备 1500*1000*1000mm 4KW/6KW 60-120 RC-LMD4000同轴送粉金属 3D打印装备 4000*3500*3000mm 2KW/15KW/50 RC-AD 2500电弧送丝 3D打印设备 2500*2500*1500mm /350-500(铝合金)400-550(不锈钢)RS-650-4 金属 3D打印机 625*625*1100 mm 500/700/1KW 2-120 资料来源:中科煜宸官网,中信建投 中科煜宸已为国内研制并提供多套远程激光焊接系统、激光中科煜宸已为国内研制并提供多套远程激光焊接系统、激光-MIG(M
193、AG)复合焊接系统、激光复合焊接系统、激光-TIG 复合焊复合焊接系统、窄间隙激光填丝焊接系统、激光钎焊系统等。接系统、窄间隙激光填丝焊接系统、激光钎焊系统等。同时公司对激光焊接过程中智能检测技术及闭环焊接质量控制技术等方面进行了深入的研究,相关成果荣获了 2016 年度中国机械工业科学技术进步一等奖,并实现了产业化应用。2.2.9 9 汉邦科技汉邦科技LACM 增减材复合加工技术,增减材复合加工技术,解决解决内表面过程精加工的世界内表面过程精加工的世界级难题级难题 汉邦科技,于汉邦科技,于 2007 年进入金属年进入金属 3D 打印领域,专注于设备的研发、制造、销售、应用和技术服务,是国打印
194、领域,专注于设备的研发、制造、销售、应用和技术服务,是国内专业的工业级金属增材制造(内专业的工业级金属增材制造(3D 打印)设备制造商。打印)设备制造商。行业应用覆盖航空航天、医疗齿科、骨科、新能源、模具、汽车、教育科研等多个领域,逐步走出一条产业多元化高质量发展新路,得到客户的高度认可并达成长期战略合作,包括中国钢研、中国核动力院、未来工场、珠海格力、深圳光韵达、上海交大等各名企高校。2022 年年 1 月月 27 日,金属日,金属 3D 打印行业领军者汉邦科技宣布完成近打印行业领军者汉邦科技宣布完成近 4 亿人民币首轮融资,创下该领域首次融资亿人民币首轮融资,创下该领域首次融资额最高纪录。
195、额最高纪录。本轮融资由前海方舟领投,远翼投资、中信证券投资共同投资,云岫资本担任独家财务顾问。图图 93:汉邦科技发展历程:汉邦科技发展历程 资料来源:汉邦科技官网,中信建投 汉邦科技通过不断创新迭代的金属汉邦科技通过不断创新迭代的金属 3D 打印装备、软件、控制系统、工艺和技术参数库,拥有大量的应用打印装备、软件、控制系统、工艺和技术参数库,拥有大量的应用技术及数据积累,目前申请金属增材制造技术相关技术专利和软件著作权技术及数据积累,目前申请金属增材制造技术相关技术专利和软件著作权 200 余项,并参与制定多项增材制造余项,并参与制定多项增材制造 51 国家标准、行业标准及团体标准,凝聚了强
196、大的合作专家资源。国家标准、行业标准及团体标准,凝聚了强大的合作专家资源。多年来,公司不断加强全面管理,以优良的质量赢得了信誉。2017 年荣获国家高新技术企业认定,2018 年获批广东省金属 3D 打印工程技术研究中心,2019年获批广东省博士后创新实践基地,2020 年被授予广东省知识产权示范企业,2021 年获批建立院士工作站,2022 年当选国家第四批专精特新“小巨人”企业。汉邦科技致力于成为金属汉邦科技致力于成为金属 3D 打印行业大工匠。依托强大的先进装备设计与制造能力,目前已成功研发大打印行业大工匠。依托强大的先进装备设计与制造能力,目前已成功研发大中小多款强力迭代机型,产品矩阵
197、完整。中小多款强力迭代机型,产品矩阵完整。其中HBD E500、HBD 1000 及 HBD 1200等多光路大尺寸设备,已与多家航空航天、能源和知名高端工业企业达成稳定合作并批量供货。从金属增材制造技术到从金属增材制造技术到 LACM 激光增激光增减材复合加工工艺,汉邦科技以智能、自动、数字化为抓手减材复合加工工艺,汉邦科技以智能、自动、数字化为抓手,提供一体化专业金属增材制造解决方案,为客户提供更加高效、柔性的新业态合作方式,持续为客户创造最大价值。表表 20:汉邦科技汉邦科技金属增材制造设备部分产品一览金属增材制造设备部分产品一览 型号 打印尺寸 激光器功率 打印层厚 图示 HBD-15
198、0/150T 159100mm 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 资料来源:汉
199、邦科技官网,中信建投 52 2 2.1 10 0 飞而康飞而康国际国际 3D3D 打印全套解决方案提供商打印全套解决方案提供商 飞而康科技是中国领先的金属增材制造技术全套解决方案提供商飞而康科技是中国领先的金属增材制造技术全套解决方案提供商,公司下设三个事业部:特种金属粉末事业部,3D 打印解决方案事业部,特种制造技术事业部。这三个部门可以共同为客户提供金属粉末研发和生产、应用工艺研发、部件生产、后处理检验等整体标准化工艺闭环线。飞而康科技可以提供高品质钛合金粉末和其他粉末,且其生产的钛合金粉末已经通过民用航空的资质认证,飞而康科技可以提供高品质钛合金粉末和其他粉末,且其生产的钛合金粉末已经通
200、过民用航空的资质认证,并用于民航飞机。并用于民航飞机。近年来,飞而康与工业制造、技术研究等领域的众多先锋企业进行了紧密的合作,其高端钛合金粉末材料在中国和全球范围内都得到了广泛应用和一致认可。目前飞而康钛合金粉末年产量可达到近 90吨,并以超高品质脱颖而出,在全球高端材料市场中占有重要的市场份额。飞而康与增材制造龙头企业合作,飞而康与增材制造龙头企业合作,是是中国领先的中国领先的 3D 打印(激光选区熔化)航空级零件产品供应商打印(激光选区熔化)航空级零件产品供应商。2020年 6 月,飞而康对外宣布了金属增材制造超级工厂计划,这个计划包含安装 50 台华曙高科金属增材制造设备,其中绝大多以大
201、型和超大型设备为主。截止 2020 年 10 月底,超级工厂已成功验收第 24 台华曙高科金属增材制造设备,在华曙高科技术团队的鼎力支持下,飞而康提前完成了 2020 年装机计划。飞而康科技作为国内领先的金属增材制造(飞而康科技作为国内领先的金属增材制造(3D 打印)解决方案提供商,承担了天龙二号运载火箭打印)解决方案提供商,承担了天龙二号运载火箭 TH11闭式补燃循环发动机的部分结构闭式补燃循环发动机的部分结构 3D 打印任务。打印任务。根据飞而康官网,液体火箭发动机零件具有结构复杂、流道丰富、一体化程度高、拓扑优化程度高等结构特征,充分体现了激光选区熔融(SLM)工艺的生产制造优势。飞而康
202、团队通过调校打印激光参数、稳定热处理工艺制度、优化磨粒流处理工艺等方法,突破了金属 3D 打印工艺的稳定性、一致性、重复性、控形控性等难点,解决了液发零件狭小流道、异形曲面、复杂结构的加工制造难题,实现零件质量上的精益求精。同时,通过热等静压(HIP)工艺,消除零件内部潜在的疏松、缩孔等细微缺陷,有效提高零件的冶金性能水平,保障了零件在恶劣工况下的使用可靠性和寿命。图图 94:天龙二号火箭:天龙二号火箭 图图 95:飞而康车间中的:飞而康车间中的 FS421 资料来源:飞而康科技官网,中信建投 资料来源:飞而康科技官网,中信建投 2 2.1 11 1 铖联铖联科技:科技:齿科齿科 3 3D D
203、 打印打印全流程数字化服务平台全流程数字化服务平台 铖联科技专注于用新一代技术实现口腔齿科全流程数字化,提供一站式齿科铖联科技专注于用新一代技术实现口腔齿科全流程数字化,提供一站式齿科 3D 打印数字化解决方案。打印数字化解决方案。2021 年 5 月,公司完成品牌升级,从“铖联激光”升级为“铖联科技”,同时开始商业模式转型之路。从传统的3D 打印设备供应商转型为云打印服务模式,铖联科技开创性地把硬件即服务(HaaS)的模式应用在齿科 3D打印领域,将 3D 打印机智联上网,在全球范围内建设大规模分布式义齿制造云工厂,打通义齿加工的数据 53 设计制造全流程,构建齿科全流程数字化服务平台。并于
204、 2023 年 4 月,完成 2.36 亿元人民币的 B 轮融资。本轮融资由三正健康领投,祥峰投资中国基金和老股东真成投资跟投,泰合资本担任财务顾问。图图 96:铖联科技铖联科技发展历程发展历程 资料来源:铖联科技官网,中信建投 当下,数字化已成为口腔齿科行业上下游企业的共识,而当下,数字化已成为口腔齿科行业上下游企业的共识,而 3D 打印是实现齿科产业升级的最佳供给。打印是实现齿科产业升级的最佳供给。铖联云平台能够提供普惠的齿科 3D 打印服务,用户无需付出昂贵的设备成本和人力成本,即可按需选用数字化设计、数据处理、3D 打印、后处理等多项服务。只需通过铖联云平台发送任务需求,数字化设计团队
205、即可在线进行工业 CAD 设计和数据处理,云平台的智能生产调度系统将打印任务分配到最优的云工厂完成半成品或成品制作,最后通过智慧物流系统将产品快速交付到用户的手中。目前,铖联科技已进入全球 27 个国家,在世界各地落地 260 多个云工厂,日生产牙冠 80000 颗,支架 8000 个,为 1500 家义齿工厂提供服务,铖联科技金属 3D 打印机装机量已经突破 1000 台,稳居 3D 打印义齿行业 TOP 1 的领先地位。得益于扎实的研发实力,铖联科技对义齿加工全链条进行科技赋能,实现数字化升级。得益于扎实的研发实力,铖联科技对义齿加工全链条进行科技赋能,实现数字化升级。研发出 DLP 光敏
206、树脂 3D 打印机,替代传统手工石膏模型;应用金属 3D 机,代替手工铸造工艺;研发热处理炉、抛光机等后处理设备,大大缩短后处理时间,全面覆盖义齿生产加工的整个流程。金属 3D 打印方面拥有多型号 3D 打印机,全球装机量超 1000 台。表表 21:铖联铖联科技科技金属增材制造设备部分产品一览金属增材制造设备部分产品一览 型号 最大成型尺寸 激光器功率 打印层厚 最大扫描速度 图示 NCL-M1100 100 75mm 200W 20m-100m 7m/s NCL-M150 150 75mm 300W 2 20m-100m 7m/s NCL-M180 180 80mm 300W 2/500W
207、 2 20m-100m 7m/s 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 资料来源:铖联科技官网,中信建投 铖联科技开创性地将硬件即服务模型应用在义齿铖联科技开创性地将硬件即服务模型应用在义齿 3D 打印领域,将所有金属打印领域,将所有金属 3D 打印机联网变成一个义齿打印机联网变成一个义齿打印云工厂,提供义齿三维模型设计、打印云工厂,提供义齿三维模型
208、设计、3D 打印、后处理等打印、后处理等 3D 打印云服务。打印云服务。并提供一站式齿科 3D 打印服务,从接收模型/数据、设计、数据处理、3D 打印、后处理最后到质检发货。专业的数字化齿科 3D 打印解决方案,为义齿工厂带来全新的齿科产品制作流程和工作方式。高精度、高效率、低成本的柔性制造,使义齿制造向更加精准、高效、个性化的方向发展。图图 97:铖联科技铖联科技 3D打印产品打印产品 资料来源:铖联科技官网,中信建投 公司在齿科公司在齿科 3D 打印领域基本实现全产业链布局,提供设备、软件、打印材料以及打印服务。打印领域基本实现全产业链布局,提供设备、软件、打印材料以及打印服务。软件方面,
209、公司提供齿科智能设计软件以及 LionSky 智能切片软件,前者可以基于大数据、人工智能技术的个性化义齿设计软件,替代传统人工,快速设计出义齿三维模型;后者是专为齿科金属 3D 打印研发的数据切片软件解决方案,深度结合金属打印义齿产品的技术特点,采用先进的图形图像处理算法,大大减少用户数据处理时间,显著提高了打印的成功率和效率。3D 打印材料方面,公司提供金属材料主要包含钛合金以及钴铬合金,粉末杂质元素和有害元素含量低,球形度和流动性好,松装密度高,可满足牙科修复体、金属烤瓷修复体的金属内冠、桥,金属修复体的金属全冠、桥、嵌体、桩核、可摘局部义齿支架及卡环,全口义齿支架的 3D 打印要求。55
210、 三三、设备厂商主导产业链,建议关注设备厂商主导产业链,建议关注上下游整合上下游整合、不断扩展市场、紧、不断扩展市场、紧跟行业趋势的企业跟行业趋势的企业 目前,我国增材制造产业发展迅速,产品设备关键技术指标与国外相当,未来几年增材制造市场仍将处于目前,我国增材制造产业发展迅速,产品设备关键技术指标与国外相当,未来几年增材制造市场仍将处于快速增长阶段。快速增长阶段。根据Wohlers Report 2022,2021 年中国增材制造设备装机数量占全球 10.6%,位列第二。2021 年在全球范围内跟踪调查的 266 家工业级增材制造设备厂商中,中国有 37 家,同比增长 11 家,在全球范围内位
211、列第三。2021 年中国生产的设备数量约为 288 万台,同比增长 13.3%。金属增材制造全产业链技术壁垒集中在中游设备厂商,增材制造设备是牵动增材制造行业发展的关键之一。金属增材制造全产业链技术壁垒集中在中游设备厂商,增材制造设备是牵动增材制造行业发展的关键之一。增材制造的核心专利大多被设备厂商掌握,因此在整个产业链中占据主导地位,这些设备生产厂商大多亦提供打印服务业务,近年来,增材制造行业整合加剧,通过并购增材制造软件公司、材料公司、服务提供商等,设备生产企业转变为综合方案提供商,加强了对产业链的整体掌控能力。我国的增材制造设备厂商主要有华曙高科、易加三维、汉邦科技、鑫精合等公司。上下游
212、整合:上下游整合:设备厂商是全产业链主导者,上下游拓展整合是趋势所向。设备厂商是全产业链主导者,上下游拓展整合是趋势所向。借鉴海外龙头发展历程,以 3D Systems 和Stratasys 为代表的增材设备龙头多向上游布局打印材料、光学零件、软件等领域,以提高自身产业链地位。国内龙头华曙高科等企业近年来亦逐渐布局上游,实现产业链关键节点的自主可控。增材制造下游主要系工业级应用需求,已处产业化阶段,航空航天、医疗、汽车应用最广泛。扩展市场:扩展市场:(1)金属增材设备下游最大应用场景系航空航天,当前军用航空航天持续高景气,深度绑定军工产业的金属增材设备下游最大应用场景系航空航天,当前军用航空航
213、天持续高景气,深度绑定军工产业的龙头或受益。龙头或受益。军工产业系增材设备下游最大客户,与军工集团、院所、高校关系密切的增材设备企业或有较大竞争优势。本轮军事现代化进程将利好战机、航发、航天产业链,深度绑定军工产业的增材龙头或因此受益。(2)企业应当扩展海外业务,企业应当扩展海外业务,将国际化发展作为重要经营战略,坚持国际化及全球业务布局。将国际化发展作为重要经营战略,坚持国际化及全球业务布局。积极通过“走出去”与全球创新及产业资源进行有效融合,引进海外科研和产业界高端人才,与海外知名机构开展技术及产业化合作。与全球创新及产业资源进行有效融合,以全球视野、居国际前沿、立足“自主”加速推进自身创
214、新与产业化能力跃升。华曙高科于 2017 年与 2018 年成立美国华曙和欧洲华曙全资子公司,且连续多年参加美国 AMUG、Rapid 和德国 Formnext 等国际 3D 打印行业展会,以提高公司在国际上知名度以扩展海外业务。紧跟行业趋势:紧跟行业趋势:(1)紧跟金属增材制造技术在制造业的发展趋势,瞄准国内外金属增材制造技术应用需求紧跟金属增材制造技术在制造业的发展趋势,瞄准国内外金属增材制造技术应用需求。针对不同应用领域落地的金属增材制造解决方案,设计开发更大尺寸、更专用化的金属增材制造设备,华曙高科能提供最大打印尺寸均达到“米”级,在国际上处于领先地位。推动增材制造效率的提升,多激光、
215、高功率激光技术的推进,实现无模具近终成形,极大的节省材料,降低成本。华曙高科、易加三维与汉邦科技等均能实现多激光技术,提高增材制造效率。(2)关注布局金属增材制造设备核心零部件的国产化的公司关注布局金属增材制造设备核心零部件的国产化的公司,通过对金属增材制造设备应用验证迭代及 56 核心供应商的培育,核心元器件实现全部国产化,降低金属增材制造设备的生产成本,助力金属增材制造行业发展。我国中低功率光纤激光基本实现国产化,已经有个别厂商在使用国产激光器与振镜。(3)此外,要紧盯行业领域先进技术,综合应用探究整合,对于金属增材制造技术边界不断探索,保持此外,要紧盯行业领域先进技术,综合应用探究整合,对于金属增材制造技术边界不断探索,保持研发能力,确保远期设备发展的竞争力。研发能力,确保远期设备发展的竞争力。例如增减材一体化的以及去支撑增材制造技术的研究,以及其他高端增材制造技术,加大研究费用与研究人员的投入。汉邦科技从金属增材制造技术到 LACM 激光增减材复合加工工艺,实现了增减材一体化。