時間：2023-08-21 15:17 來源：南極熊 作者：馮驛 閱讀：次

下游：應用場景
全球增材制造的應用場景集中在航空航天、醫療、汽車等領域，在我國增材制造的落地場景更加集中在航空航天，2021年航空航天貢獻整個我國增材制造58%產值。


航空航天
根據Wohlers Associates數據，2021年航空航天增材制造市場規模25.61億美金，同比增長30%。增材制造在航空航天領域仍有較大滲透空間：根據波音發動機制造商賽峰集團，3D打印制造零部件未來占航空發動機零部件的25%，目前整體滲透率0.19%左右。

根據華泰證券的預測，假設在悲觀（3%）、中性（5%）、樂觀（10%）情況下機身結構件和起落架中增材制造工藝部件的滲透空間，2021-2030年我國軍機增材零部件市場空間分別為152.66/254.44/508.87億元。



增材制造在航空航天中的應用場景包括航空發動機、無人機、商業航天運載火箭等，根據華泰證券的預測，增材制造在航空航天領域長期的滲透情況為：導彈>發動機≈軍機。增材制造零部件相比傳統的鑄造、鍛件零部件，在靜強度和結構復雜度方面具備明顯優勢，但在材料疲勞強度方面存在劣勢。

• 對于軍機來說，鍛造工藝現階段比增材制造更合適：軍機本身服役周期長，飛行環境惡劣，因此需要高靜強度、高疲勞強度的零部件，同時由于軍機機身主要以大鍛件為主，零件形狀構造相對而言不復雜，因此軍機機身結構件更適用于鍛造工藝
  

• 對于航空發動機，結構復雜的零部件對增材制造適用度更高：由于本身工作條件惡劣，雖然更換維修周期短，但為確保維修間隔之間部件疲勞穩定性高，因此航發零部件同樣需要高靜強度、較高疲勞強度的性能，同時航空發動機核心機部段構型復雜，因此航發零部件對鑄造、鍛造和增材制造的適用度都較高；由于航空發動機中較大比例的材料為高溫合金，高溫合金用量占發動機總重量的40%~60%以上（渦輪盤、渦輪導向葉片、燃燒室和加力燃燒室），高溫合金由于普遍存在的焊接性能差的特點，也間接影響了航空發動機增材制造件的滲透率天花板。
  

• 導彈對于增材制造工藝的適用度較高：由于其是一次性耗材，因此對材料疲勞強度要求相對不高，而對零部件的靜強度和結構復雜度要求較高，因此對增材工藝適用度較高。
  

增材制造工藝在航空航天的應用價值不容忽略，主要體現為通過合理的結構設計使得飛機減重，進一步降低成本，同時增材制造為復雜拓撲優化構型的制備提供了新途徑。根據美國nTopology公司官網，公司與美國空軍航空技術學院（AFIT）合作，采用Inconel 718鎳合金增材制造技術制備了Cubsat立方衛星的三維點陣支架，相比于傳統的鋁支架結構，整體減重50%，零件數量從150件縮減到25件，結構剛度得到了顯著提升。根據Fraunhofer IWS, Annual report，Thales Alenia Space公司與歐洲航天局（ESA）合作，開發了一種適用于異形承力結構的三維點陣填充算法，并通過增材制造應用于可展開太陽能帆板結構。相比于傳統結構，該結構重量減輕了80%，零件數減少了90%，制造成本降低了75%。

醫療
3D打印在醫療領域的應用包括：個性化植入體、批量種植體、牙科等。

• 增材制造的個性化植入物應用領域廣泛：應用在整形領域，可用于增強面部或身體形狀的植入物，通常由聚合物和硅樹脂制成；也可以在口腔頜面外科手術后使用個性化鈦板將骨節段固定在預定形狀和患者匹配的植入物以替代顳下頜關節；另外，在骨科手術中，可以使用鈦植入物，用于替換因外傷或腫瘤而丟失的骨質缺失部分。代表公司如Neurological surge，植入顱骨成形術以替換顱骨中缺失的骨骼。
  

• 增材制造應用在批量種植體生產中最常見的應用是：采用鈦合金或聚醚酮酮 (PEKK) 制成的脊柱融合裝置（稱為脊柱融合器）；由鈦合金（通常為TC4）和鈷鉻合金制成的髖臼杯（稱為髖杯）；由鈦合金制成，軸承表面通常由聚乙烯制成的脛骨底板，即全膝關節置換的脛骨；以及由鈦合金制成用于四肢的間隙填充楔形物。
  

增材制造應用于牙科可用于制作鑄造冠、橋和內冠的模型，當前3D打印在口腔醫療滲透率較低，2020年滲透率不到2%，市場規模19億美元。Stratview預計2026年全球口腔增材制造市場規模將達到86億美元，6年復合增速為29%。代表公司包括Align Technology 等。

其他
3D打印用于模具制造：模具的特點是制造流程復雜，制造需求差異大，一次制作批量少。3D打印一方面可以加速模具成型時間，降低全生命周期成本。以百事可樂為例，其生產的可樂包裝瓶模具，使用傳統制造方法加工前后需要6周左右，3D打印技術可以保證一套完整的模具在12個小時內完成，成本方面單套1萬美金可以縮減為350美金。全周期成本降低96%。另一方面，3D打印技術提供隨性冷卻水道，確保制品在冷卻過程中形變程度較小。隨性冷卻水路完美利用3D打印在復雜的管路制造方面的優勢，使得制品在冷卻過程中降低15-90%的形變度。






3D打印用于汽車開發：對于動力總成的開發，可以使用增材制造研發發動機和變速箱部件，例如3D打印渦輪增壓器、3D打印變速箱殼體等，目前德國Robert Hofmannn已經為德國大眾用輕質鋁合金打印了全功能的發動機氣缸體。對于電器的開發，3D打印可以實現車身控制模塊的支架設計驗證，通過靜態分析和實車安裝發現問題，優化零件結構設計，提升零件強度和可制造性，進一步提升產品成熟度。




此外，3D打印也逐漸在探索應用于電力和能源領域，用于改進風力渦輪機、電池、離心泵葉輪等的性能和交付周期。



六、海內外公司分析
增材制造的行業巨頭擴張方式主要有兩種：
一是單一設備制造商通過產業鏈整合，向系統解決方案提供商轉變。Stratasys和3D Systems分別通過全球并購，收購專用材料生產商、軟件開發商、3D掃描儀制造商、服務提供商等數十家企業，打造完整產業鏈。

二是大型用戶企業直接布局增材制造領域，從用戶向裝備制造商或服務提供商轉變。GE通過全球并購實現從增材制造應用向增材制造裝備及服務供應商轉變。GE公司2010年開始布局增材制造技術，通過不斷并購實現從增材制造用戶方到服務提供方的轉變。2016年，GE公司成功收購瑞典Arcam公司和德國Concept Laser公司，成為金屬增材制造領域的佼佼者，并在航空發動機領域實現了增材制造零部件的規模化應用。

領先的增材制造公司一直積極參與并購來擴張規模：3D Systems 收購了 Titan Robotics，Markforged 收購了 Digital Metal。AM 軟件公司也在被收購，例如 AM 系統制造商 Carbon 收購了 Paramatters。大型 AM 軟件提供商 Materialise 收購了 Identify3D。甚至長期的競爭對手 MakerBot 和 Ultimaker 也在桌面 3D 打印領域聯合起來。

海外公司發展
海外增材制造公司股票在 2022 年普遍大幅下跌，估值在 2023 年開始回升：海外公司中3D Systems 和 Stratasys 是市場市值較大的公司。3D Systems 的股價在 2022 年初為 24 美元，2022年下跌約 66% 至 7 美元。其他增材制造公司在 2022 年也出現了類似的趨勢，Stratasys 股價下跌 52%，Desktop Metal 下跌 73%，Markforged 下跌 78%，Velo3D 下跌 77%。表現不佳的主要原因是利率飆升打壓了成長型的股票，此外，零部件短缺造成的供應鏈中斷、持續通貨膨脹導致投入成本上升，以及許多終端市場的需求疲軟也導致了股價的下跌。大部分上市公司的股票在2023年3 月份上漲：3D Systems 上漲 54%，Stratasys 上漲 20%，Desktop Metal 上漲 65%。

財務表現方面，頭部公司營收增速不高，很多公司處于虧損狀態：Stratasys 2022 年的收入為 6.51 億美元，比 2021 年的 6.07 億美元增長 7%。3D Systems 2022 年的收入為 5.38 億美元，比 2021 年的 6.16 億美元下降 13%。很多公司處于虧損狀態，主要是由于公司處于成長期需要進一步投入資金或者運營效率導致。


國內上市公司表現
市值表現方面，國內上市公司市值保持持續上升。鉑力特上市首日市值51億元（2019年7月22日），截止2023年8月2日市值195億元，上漲282%。華曙高科上市首日市值128億元（2023年4月17日），截止2023年8月2日市值為141億元。行業受益于軍工訂單上漲和增材制造的產業化進程推進，兩家公司均處于高景氣度，公司市值持續上漲。

財務表現方面，國內上市公司營收持續保持高速增長，近兩年處于盈利狀態：鉑力特 2022 年的收入為 9.12 億元，比 2021 年的5.49億元增長 66.11%。華曙高科2022 年的收入為 4.52億元，比 2021 年的3.32億元增長36.42%。兩家公司均連續3年保持較高增速，最近兩年公司規模逐漸擴張，盈利能力也呈現向好狀態。



鉑力特公司研究
鉑力特公司成立于2011年，其核心技術團隊從 1995 年即開始從事金屬增材制造技術研究工作。2012年發現SLM市場前景較好，隨即引進三臺 EOS 激光選區熔化設備，進行復雜精密結構激光選區熔化工藝技術研究和產品工程化應用研究工作。2014 年走向商業化，公司自主開發的商用化激光選區熔化設備 S300 設備研制成功。2015 年，公司成功研制出高精度、高穩定性的激光選區熔化設備 BLT-S310，并通過空客公司設備認證。2017年開始進行金屬增材制造專用材料批量生產設備與工藝研發，并于 2018 年，建立了高品質球形金屬粉末試驗生產線。

公司團隊背靠西工大，企業具備較為成熟的“產學研”合作體系。技術研發方面，公司 2018 年聯合 西北工業大學等高校院所專業設計團隊成立鉑力特協同創新研究院，依托自身工藝與設計 經驗積累及學術前沿成果，面向用戶提供基于增材制造的產品設計優化服務及設計方法培訓。

客戶方面，公司面向客戶行業包括航空航天、工業機械、能源動力、科研院所、醫療研究、汽車制造及電子工業等，公司在航空航天領域，市場占有率較高 ：已經覆蓋客戶包括中航工業下屬單位、航天科工下屬單位、航天科技下屬單位、航發集團下屬單位、中國商飛、中國神華能源、中核 集團下屬單位、中船重工下屬單位以及各類科研院校 。2020~2022 年，公司前五大客戶營收占比自 39.7%提升 29.1ppt 至 68.8%。







產品方面，公司面向客戶提供設備、服務、材料等多種產品。市場占有率呈現逐年提升趨勢。

• 設備類：公司SLM設備應用在載人飛船引擎中，冷卻道、噴油嘴和節流閥等結構的復雜程度非常高的產品中，其他激光同步送粉、電弧熔絲等路線也保持積極關注和布局。
  

• 服務類：公司已經在航空航天、汽車制造等多個領域提供定制化產品交付。
  

• 材料類：公司已經成功開發多個傳統牌號的鈦合金和高溫合金材料， 同時，公司自主研發 TiAM1、AlAM1、TC18、In738、K452 等 10 余種專用粉 末材料，解決了傳統牌號材料成形沉積態殘余應力高、工藝適應性差、打印開裂 等問題。2022 年已完成 10 條增材制造專用高品質金屬粉末生產線建設 。
  

財務表現方面：2022年之前公司收入增速維持在30%左右，2022年公司收入大幅增加達66%。在收入構成中，航空航天占比60-70%，收入模式主要為打印產品和打印設備。2019~2021 年增材制造行業平均研發費用率連續三年超 36%，高研發費用率主要由于行業仍處于高速發展期，部分公司仍處于發展初期，研發投入相對較高。






未來鉑力特計劃全產業鏈布局增材制造：圍繞金屬 3D 打印服務、設備、打印用原材 料、零件創成設計與技術服務等構建完整的產業生態鏈 。同時聚焦金屬、全球化、規模化：聚焦金屬 3D 打印主航道，實現讓金屬 3D 打印走進千萬家工廠的愿望，并 進一步促進制造業的轉型升級，使公司成為全球領先的增材技術解決方案提供商。 持續降低增材制造成本、探索技術突破：一方面在技術研發領域公司將不斷加大研發投入，實現新的突破，積極探索行業需求與技術前沿。從零件結構、材料、尺寸、性能等方面持續攻堅克難，并不斷豐富工藝技術路線，保持技術先進性，形成系統長久的企業核心競爭力。另一方面，在工程應用及產業化方面，由工藝、裝備和材料構成的產品解決方案， 追求很好的批產穩定性、質量一致性、具有競爭力的經濟性以及環境友好性。要為各個 應用領域或場景，提供最佳的解決方案，持續降低成本和提升效率，讓金屬 3D 打印盡快地成為基礎性的制造方法，以帶來更大規模的應用。

七、投資邏輯
對于增材制造領域公司的投資布局，核心關注三個維度：

技術層面：①關注切入的技術路線成熟度：技術路線處于概念驗證階段、首次使用驗證還是已經投入產業化，不同的成熟度影響了技術路線的風險 ②關注技術路線本身的難度：不同路線對核心零部件、工藝、材料、軟件的要求不同，決定了實現的難易度不同，難度高的技術路線實現的時間周期更長，壁壘也更高 ③關注技術路線在特定場景中的唯一性：同一個場景可能多個增材制造技術路線都可以打印交付產品，也可能面臨傳統工藝鑄造、鍛造等競爭，如果公司可以找到該技術路線有明顯優勢的場景，且其他工藝技術沒有辦法解決或者優勢不夠突出，這樣的場景是最容易商業化的。

商業化層面：技術是否能夠商業化核心是成本和效率的優勢有多明顯。商業化能力一方面可以關注切入場景的市場容量：切入的是研發試制階段還是批量化生產階段？如果是批量化生產階段，零件需求量多少？另一方面可以關注所選行業（航空航天、工業、醫療、消費等）是否有明顯的需求和起量勢能，例如航空航天小批量出貨的場景很多，和增材制造的技術特征天然適配，受益于航空航天訂單起量，切入該場景的3D打印需求增速也很明顯。工業領域則增材制造滲透率更低，目前部分場景已經實現成本持平，未來有仍有較大滲透空間。

公司層面：①關注公司切入的產業鏈位置：是否在產業鏈中處于強勢地位且有足夠話語權 ②關注公司是否為行業頭部：對于設備類的廠商，頭部的2-3家更容易形成品牌效應和規模優勢 ③關注團隊的組織效率、創始人對于行業的理解和公司戰略的把握。

(責任編輯：admin)

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