金属3D打印领域前瞻解析报表

1 、3D 打印技巧优势凸显，工业加入高速成长期

1.1 3D 打印具有成型流程简洁、高难设计友好两大优势

3D 打印也叫增材生产，是以数字模型为根基，将资料逐层聚积生产出实体东西的新兴生产技巧。现在已生成根基技巧较成熟、新技巧不停革新的技巧系统，资料一些的革新也层出不穷，渐渐变成 航空航天、车辆、消费电子、医疗等行业的热点技巧。3D 打印的工作原理是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件将其离散分解成若干层平面切片，由数控成型体系借用激光束、热熔喷嘴等方法将资料进行逐层聚积黏结，叠加成型，生产出实体产品。独到的生产工艺，促使生产一个外形复 杂东西并非比一个简洁东西耗费更多的时间、本钱或技艺。

3D 打印具有成型工艺简洁、高难设计友好两大优势，能够有效提升公司的制造效率和产品的综合 功能。3D 打印推翻传统生产过程，具有成型工艺简洁、高难设计友好两大优势，能够有效提升企 业的制造效率和产品的综合功能。1）制造效率：3D 打印一次成型，无需模具和机器加工，大幅简化了制造生产的流程，减低了拆卸本钱，提高了资料借用效益。同时独到的增材生产工艺对高难设计十分友好，高难构造、个性化订制、或者属性点窜根本不会带来新增的时间、技艺和模具本钱， 使零时间交付变成也许，有效提高了市场呼应和推新速率；2）产品功能：一体成型有效减小了产 品的体积和重量，且高精度和智能化的打印流程确保了高难构造产品的一致性。

3D 打印应用于高附带值高难构造产品的小批量、多批次制造形式。3D 打印凭仗其快捷的生产流程和优质的产品综合功能，在应用情景和应用产品方面拥有不能代替的优势。应用情景：拥有小批量、多批次制造特征的研究试制、个性化订制等高附带值运用情景，如：航空航天、高校及科研院所、珠宝金饰、牙科及医疗保健等行业。应用产品：原料本钱低廉、一致性需要高、容错率低以及有轻量化需要的高难构造产品的生产，如：精密零部件、试验样品、远古模具、人造骨骼器官等。 但同时，因为 3D 打印很高的基体资料质量需要、专用的打印设施追随、并且高精度带来的很高加 工时长，在低本钱大范围制造行业 3D 打印现在还不能对传统锻铸、锻造、冲压等制造工艺生成有 效代替。

1.2 工业链过程较短，设施出售奉献过半产值

3D 打印工业链高低游配套慎密，全工业链公司比较广泛。1）上游：首要含盖设施中心设备和辅助运作产品两种，设施中心设备指激光器、振镜体系、光引擎等，辅助运作产品指设计、仿生、流 程操控软件，并且扫描仪等。2）中游：首要含盖打印资料及打印设施供给商，通常区分为金属与 非金属两大类，该层次公司向下旅客户供应 3D 打印设施、资料及配套服务，因为设施专用性强， 因而打印资料通常由设施商供应或者经设施商出售。3）下游：首要指 3D 打印产品的应用者，通常指采购打印设施、资料或者终极产品的用户，领域范畴涵盖航空航天、产业机器、能源动力、科 研院所、医疗研发、车辆生产及电子产业等行业。

3D 打印领域首要含盖下述三种商业形式： 

1) 打印资料出售：指向 3D 打印设施供给商或服务商供应树脂或金属打印资料的公司。因为打印资料的功能特征要与打印设施的技巧属性相搭配，因而在工业成长早期并且高功能产品行业，资料公司与设施公司是高度绑定的。可是紧随工业化水平的提高并且环节分工的细化，专用资料供给商渐渐崛起。部分实力浑厚的资料厂商借用自身的资料优势，通过并购、建立 子企业等方法向打印产品生产、打印服务等行业衍生。比如：镁铝 ALCOA 收购 RTI 获取钛、 镍等 3D 打印金属和塑料的生产本领。

2) 打印设施出售：主业务务为打印设施的研究、生产与出售，因为该层次公司具有专业设施和专业天才优势，因而通常会供应订制化产品打印、技巧追随等服务，一些实力浑厚的厂商还 具有独立的金属粉末生产本领，如 EOS。另外，海内因为设施生产工业成长较晚，公司往往通过先署理出售海外厂商设施来获取用户资源和技巧经历，一些海内自产设施厂商最初就是 通过署理海外厂商设施逐渐成长起来的。比如：铂力特 2012 年署理 EOS 设施出售，2013 年开启主动研究，2014 年研制顺利。

3) 打印服务供应：通常是设施出售厂商，对 C 端或 B 端用户创建服务平台，用户下单后在设施厂商或服务厂商处近程打印产品，再运到用户处。该类商业形式在订制化需要高、无批产需要、不配置专业技巧职员的消费级打印行业运用相对较多。针对有绝对的范围、专用化、保密性需要的生产业行业，通常采取外购设施和资料主动打印的形式，对服务平台的需要首要 是技巧和养护方面的追随。

现在海内 3D 打印领域产值集中在设施环节，资料、服务首要围绕设施进行配套。整体来看，海内缺少大型高质专用打印资料厂商；打印设施出售厂商相对较多，且通常打包进行中低端打印资料的 出售；打印服务供应商也较少，且多为面向个体或小公司的消费级打印服务厂商。2016 年华夏 3D 打印工业的设施、资料和服务产值占比分别为 50.1%、26.9%和 23%，设施环节的比重超越一半，在工业链中拥有举足轻重的地位。现在打印资料、专用软设备、产品代加工等配套与服务环节首要 附丽于设施供给商而存在，3D 打印设施供给商成为现在的工业链中心，除设施出售营业外，通常牵扯高低游配套环节。该情况首要是因为工业专利壁垒高、运用成熟度低和有关专业职员匮乏所导 致的。可是紧随 3D 打印商业化运用和工业化的迅速推动，并且海内专用打印资料制备技巧的成熟， 估计打印资料和加工服务等环节的产值有望实行大幅增长。

1.3 政策鼎力追随下，我国 3D 打印工业加入迅速成长期

世界 3D 打印领域成长正处于迅速商业化阶段。从世界看， 3D 打印技巧的成长历程划为三个阶段： 1）1892-1988 年是增材生产技巧的早期阶段，“资料叠加”生产意识和初步技巧显现； 2）1988-1990 年是增材生产技巧初步运用的阶段，3D Systems 颁布第一台 SLA 商用机，SLS、FDM、LENS 等 技巧陆续被颁布；3）1990 年起开启加入商业化阶段，实行了金属资料的成形，LSF、SLM 等技 术被颁布。2009 年之后商业化明显放慢，各国纷繁制订了追随 3D 打印产品成长的策略计划与技 术线路，将 3D 打印成为生产业革新晋级重点布局之一。

3D 打印工业的成长离不开国度策略计划和政策追随，美国成熟度最高出资力量最大。1）美欧在 3D 打印行业研究早投入力量大，美国最早从国度策略层面临工业成长给予追随，努力于低本钱 3D 打印设施的社会化运用和金属零件直接生产技巧在产业界的运用，GE 企业在其首要商用动员机型 号中已然全面应用 3D 打印的燃油喷嘴、传感器外壳等高难构造件。2）亚太地方的 3D 打印成长 稍晚，中日韩从 13 年开启看重并扩大对 3D 打印工业的投入力量、近年来成长迅猛，主流打印技 术已到达国际领先程度。在 3D 打印经费投入力量上，2016 年美国达 390 百万美圆元居首位，中 国其次，但投入金额仅为美国的 11.5%，紧随工业化的推动仍有较大升高空间。

我国 3D 打印领域固然起步晚，但近年来成长快速。我国从 20 时代 90 年代初就开启布局对 3D 打印典型成形设施、软件、资料等方面的研发，但工业化进程相对滞后，直到近几年才迎头赶上。我 国 3D 打印的工业化分两个阶段：第一个阶段是技巧冲破和规范制订，十二五时期增材生产有关的 专利数目从 2011 年的 5 个激增至 2016 年的 6564 个，打印资料、设施零件、工业规范等中心能 力发展快速。

第二个阶段是工业化的落地，2016 年国务院印发《“十三五”国度科技革新计划》，提起程展增材生产等技巧，次年科技部发布《“十三五”超前技巧行业科技革新专项计划》，将增材生产成为 重点任务成长，3D 打印变成国度重点帮助行业。2018 年海内具有约 90 多家牵扯 3D 打印营业的 企业，近半数公司为 2016 年后加入市场。现在，我国在 SLM 等主流金属 3D 打印技巧和设施制 造上，已然到达世界超前程度。2 本钱下落鞭策工业化进程，金属打印远景广大

2.1 金属 3D 打印契合产业级运用，后劲大、发展快

金属 3D 打印可服务于高质生产业金属部件的生产，推翻性强、成长后劲大。非金属 3D 打印往往 应用塑料、树脂资料等，金属 3D 打印往往应用各种合金粉末和线材。相比传统生产形式，非金属 3D 打印的优势首要在于无模化和可订制，但受局限资料功能，其首要用来样品和模具的制造，量和价都很难起来；而金属 3D 打印除了具有无模化可订制优势外，在打印效益和打印品质上相比传统金属加工工艺均有比较显著的提高，乃至可以完结传统工艺不能生产的高高难度高精密度零部件 的打印，拥有更大的成长后劲。因为更高的技巧含量、生产难度和不能代替性，金属 3D 打印设施 单价很高，而金属资料凭仗更优质的耐热、高强和经用功能，极大拓宽了 3D 打印的运用范畴，在 航空航天、医疗的义齿和植入机制造、车辆等运用行业拥有广大远景。

金属 3D 打印工艺原理首要划为粉末床选区融化和定向能量沉积两大类型。1）粉末床选区融化技 术首要含盖选区激光烧结技巧（SLS）、选区激光熔融技巧（SLM）、电子束选区熔融技巧（EBSM）； 2）定向能量沉积技巧含盖激光近净成形技巧（LENS）、电子束熔丝沉积技巧（EBDM）、直接 金属沉积技巧（DMD）等。采取这两种工艺原理的金属 3D 打印技巧都能够生产到达锻件规范的金属零件。总的来说，各技巧间存在代替和互补的联系，但粉末床选区融化技巧线路因为更高的成 型品质，现在运用更为全面。依据 Wohlers 对世界 36 家首要的金属 3D 打印公司统计，2018 年 度，采取粉末床选区融化技巧为 18 家，采取定向能量沉积技巧为 8 家，总计占比到达 72%。现在 SLM、SLS 是高精度、高端量金属件加工行业最主流的工艺技巧，LENS 是大型高难金属件行业 行业最主流的工艺技巧。

金属 3D 打印设施及耗材价值量占比靠近全领域的一半。从设施端看，金属 3D 打印机价值量占比 为 49.5%，位居全领域首位，其次分别为塑料打印机、桌面打印机等产品。从资料端看，金属耗 材占比为 39.4%，低过塑料的 46.5%，也低过设施端的占比，首要因为金属打印的工业化正处于 迅速扩张阶段，设施端的增长领先于资料耗费的增长。

3D 打印渐渐由消费级市场往高质生产市场浸透，以金属 3D 打印为代表的高价值量设施变成出售 增长的主力。依据工信部信息，2017 年海内出货的 3D 打印机 95%是个体或桌面打印机，产业级 只占 5%，但从出售收益来看，产业级 3D 打印机占总收益的 80%，产业级 3D 打印的占比在 2018 年进一步加大。3D 科学谷对华夏市场的调查信息也显现，现在高质产业级 3D 打印设施的采购正 在变成主流，44.1%的被调研公司采取的是 10 万美金（单台）以上的 3D 打印设施。法国 3D 打印 企业 Sculpteo 调查了世界 1000 多家运用 3D 打印的企业，从打印材质来看，2018 年塑料的应用 率高达 65%，但却从 2017 年的 88%下落了 23%，唯独增长的资料是金属，其需要从 2017 年的 28%增长到了 2018 年的 36%。咱们认定以金属 3D 打印工业化运用加快为契机，高价值量的产业 级 3D 打印机的出售范围连续加大，3D 打印正渐渐由消费级市场往高质生产市场浸透。

2.2 主流打印技巧专利庇护陆续到期，工业化进程加快

3D 打印设施中心专利到期，本钱下落鞭策工业化进程。专利庇护总是是 3D 打印领域的“双刃剑”， 一方面有利于常识产权的庇护，另一方面又不利于工业化的推行。SLA 技巧是 3D Systems 创始 人在 1986 年申报的专利，Formlabs 努力于 SLA 技巧的桌面级运用，减低价钱门坎。但因为遭到 3D Systems 在 2012 年的专利侵权告状，造成 Formlabs 每出售一台打印机要支出 8%的版税给 3D Systems。世界 3D 打印专利申报的高峰期在 2007 年，此中主流技巧的中心发明专利申报时间 首要在 1998 年从前。专利到期标志着少数厂商专利垄断的完毕，减低了技巧应用本钱和公司加入 门坎，督促了 3D 打印设施和产品的进一步大众化和工业化。以 FDM 技巧为例，2009 年到期后， FDM打印机价钱从 10000 元下落到不够 1000 美圆，以及出现出 MakerBot 等大批新兴设施厂商。

SLS 和 SLM 中心技巧专利陆续到期，鞭策金属 3D 打印设施加快普及。SLS、SLA 系列技巧专利 于 2014 年陆续到期，SLM 系列技巧专利于 2016 年陆续到期，SLM 和 SLS 是如今金属 3D 打印行业最为主流的技巧，其专利到期估计将通过专利受权费用的减小而极大减低厂商的技巧运用本钱， 并促使更多厂商可以更低的本钱运用该技巧，FDM、SLS 等行业有望反复 FDM 的大众化和工业化 路径，金属 3D 打印有望加快普及。

金属打印工业化掉队于非金属打印，但紧随中心技巧专利到期，近年来商业化显著提速。从运用角 度，非金属资料的商业化更早，但紧随金属打印技巧逐渐成熟、以 SLM 技巧（2016 年 12 月到期） 为代表的专利陆续到期，其商业运用近年来开启加快。依据 Wohlers、Gartner 等研发机构判定， 将来三年内世界增材生产增速将供养在 20%-30%的增长程度，此中金属 3D 打印受产业级 3D 打 印需要的驱动将供养在 40%的增长程度。

2009 年后华夏专利申报数目超越美国，国产化加快，专利布局集中在提高牢靠性和减低本钱。从专利散布看，不管中美两国，提升打印工艺牢靠性和减低打印设施和打印工艺本钱均是最首要的技巧研究方向，这反映了领域在鼎力鞭策工业化的同时新的工艺技巧仍然在迅速变革，这也表现在了 3D 打印领域现阶段技巧的多元化和互补性，尚未有单一的技巧盘踞主导地位。对照中美总量差别， 华夏的专利数目大幅超越美国，一方面阐明海内 3D 打印领域正处于高速成长阶段，另一方面也有海外公司在华夏进行专利布局的原因。对照中美构造差别，华夏专利分部在打印工艺牢靠性方面数目不及美国，而在减低设施和工艺本钱并且提高设施牢靠性方面数目远超美国。前者首要是由于 3D 打印技巧起源于美国，美国在根基性专利和工艺变革方面在世界起主导功效。后者首要是由于 华夏设施生产公司在近几年加入高速成长入口，有关专利的布局略微掉队于美国。

专利到期、国产代替布景下，设施零部件和打印原资料采购单价逐年下落，工业化前提愈发成熟。 以铂力特为例，其打印设施的中心零部件光纤激光器首要从 IPG 采购，单价从 2016 年的 14.5 万 元大幅下落至 2018 年的 11.2 万元，这与锐科激光等国产优秀供给商的崛起有密不能分的联系。 企业从诺雅光电采购的场镜也由 2016 年的 3.0 万元减低至 2018 年的 1.8 万元，带动设施本钱大幅减低，提高了产品盈利本领和市场探索本领。打印资料方面，价钱下落也比较显著，此中规格 20~53μm 的金属粉末由 2016 年的 2506 元下落至 2018 年的 1049 元，进一步减低金属打印的产 业化运用门坎。

2.3 耗材需要弹性大，高质金属粉末逐渐实行国产代替

原资料是金属 3D 打印的生产本钱中占比最大的一一些。DigitalAlloys 以钛粉末（6Al-4V）为例， 针对 SLM、EBM、DED、Binder Jetting、Digital Alloys 等主流的金属 3D 打印工艺的制备本钱进 行统计，发掘每公斤产品的打印本钱中原资料本钱是占比最高的（除 SLM 工艺外），同时紧随成 型精度、成型品质、打印时间的增长，设施、养护和人工的占比逐渐提高，在打印品质最佳的 SLM工艺中，设施、养护和人工本钱是占比最高的，此中也有专利庇护原因，可是在打印效益越来越高、 范围效应越来越显著的形势下，资料本钱占比将进一步提高。依据 IDTechEx 预判，到 2028 年金 属 3D 打印世界范围有望到达 120 亿美圆，此中超越 90%是由打印资料奉献的。

范围化制造中打印资料盘踞最大一些的产值，金属打印原资料需要高，其本钱和供给本领是制衡 3D 打印成长的瓶颈之一。金属粉末是 3D 打印产品拥有优良功能的要害，所应用的金属粉末通常需要污浊度高、球形度好、粒径散布窄、氧含量低。廉价的耗材不能制备高功能产品，不能向附带 值更高需要更急迫的产业生产行业推行；而高质耗材售价昂扬且供给本领有限，直接推高了 3D 打印技巧运用的本钱，特别是金属打印行业资料本钱占比十分高，紧随设施本钱的减低资料已渐渐成 为商业化和范围化制造推行的一大制衡原因。

打印资料愈发遭到看重，打印设施商和资料生产商纷繁设立独立的 3D 打印资料部门。近年来，随 着 3D 打印商业化运用连续推行，打印资料的首要性愈发突出：一方面打印资料渐渐由打印设施的 配套部门改变为独立营业部门。另一方面 2016 年此后世界大型资料生产商建立了专门的 3D 打印 部门，如巴斯夫、杜邦等传统资料公司纷繁开启布局专用资料行业，阐明 3D 打印的工业运用价值已然获得全面认同，紧随商业化制造范围的连续加大，更具增长弹性的资料端开启发力，特别是处 于工业化运用早期且技巧难度较大的金属专用资料行业。

海内 3D 打印金属资料公司发展快速, 但局限成长历程较短，产品集中于中低端行业。现在海内已然开发出钛合金、高强钢、镍基合金、尼龙粉末、碳纤维复合资料、玻璃微珠复合资料等近百种牌 号专用资料，资料质量功能、品种逐渐提高。现在海内的根基 3D 打印资料已根本满足国产设施的增材生产须要，但高功能金属粉末耗材仍然依托出口，国产资料在污浊度、颗粒度、匀称度、球化 度、含氧量等对打印成品功能牵连较大的原料指标方面相比海外仍存在较大的差异。德国的 EOS、 TLS，瑞典的 Arcam、Hoganas、Sandvik，比利时的 Solvay 等具有很强实力的金属 3D 打印耗材 供给商多数建立于 2000 年从前，在粉末冶金或金属打印设施行业有很强的技巧积淀。海内现在能供应高端量金属粉末的企业含盖中航迈特、飞而康、塞隆金属、西安欧中、铂力特并且新加入的钢 研高纳、顶立科技等，这类企业或有关营业多数建立于 2010 年之后，近年来成长较快。随同金属 3D 打印工业化的迅速推动，金属粉末成为后市场，其需要会越来越强劲，在国度主动可控大布景 下，高质金属打印资料的短板有望补充。

3 由设计研究转向直接生产，工业化需要逐渐宣泄

航空航天、医疗（牙科、植入物）是金属 3D 打印工业化远景最明确的市场，车辆、产业机器、消 费电子市场弹性大。从现在世界的金属 3D 打印设施装机量占比来看，逐个首要运用市场散布整体较为均衡，此中航空航天市场的装机量占比相对最高，其次是医疗、牙科、产业机器、消费电子、科研机构并且车辆行业。须要指出的是此中医疗、牙科和科研机构的打印设施应用面向订制化需要，固然价值量高确认性强，但不能生成批量化的制造。航空航天、产业机器、消费电子、车辆等行业 存在绝对的范围化需要，特别是这类板块自身产值大且尚处于 3D 打印的运用早期，将来具有很高 的增长弹性。IDTechEx 预判到 2028 年，金属 3D 打印市场世界范围有望到达 120 亿美圆，此中 航空航天因为兼具需要确认性和范围化制造需要，有望变成增长最快且范围最大的运用行业。

3.1 航空航天：运用契合度高，兼具确认性与范围化需要

航空航天产业市场需要后劲大，增长确认性高。航空航天是金属 3D 打印技巧运用的首要鞭策者，领域对增材生产接受水平高，已然具有较大的工业范围，现在正在从原型设计往直接生产成长。据 Wohlers 对世界 82 家服务供应商和 28 家体系生产商统计信息显现，零部件直接生产占其业务收 入的比率逐年提高。成为传统铸造技巧的有力补足，金属 3D 打印存在代替后劲，传统铸造技巧难以做到飞机构造件一体化生产、重要设备大型锻件生产、难加工资料及零件的成型、高质零部件的 恢复等，3D 打印能够有效加重构造重量、提升生产效益、减低制造本钱，因而十分契合航空航天 工业的需要。当下，航空航天零部件工业产值范围超越 1,500 亿美圆，此中 3D 打印市场范围约 17.6亿美圆，份额占比尚不够1.2%，将来市场空间较大。 据Research and Markets预判，2017-2021 时期世界商用航空 3D 打印市场将以 23％的复合年增长率增长。

航空航天行业金属 3D 打印运用于直接生产的优势在于： 

1) 变短新式航空航天设备及零部件的研究周期：金属 3D 打印无需研究零件生产流程中应用的模具，让高功能金属零部件，特别是高功能大构造件的研究、生产过程大为变短。部分须要单件订制的高难部件用传统工艺制造的周期过长，打印工艺生产速率快，成形后的近形件只需大量后期机加工，能够明显变短零部件的制造周期。美国宇航局马歇尔太空飞翔核心通过 3D 打印制造火箭喷射器，生产时间显著变短，仅花了 4 个月的时间，本钱减少了大概 70%。

2) 高难构造设计得以实行：金属 3D 打印拥有高柔性、高功能矫捷生产特征，可实行靠传统制 造难以实行的高难几何构造。，同时，3D 打印工艺可以实行单一零件中资料成份的实时持续改变，使零件的不同部位拥有不同成份和功能，是生产异质资料（如性能梯度资料、复合 资料等）的最好工艺，这大幅提高了航空航天业的设计和革新本领。

3) 满足轻量化需要，减小应力集中，加大应用寿命：金属 3D 打印技巧的运用能够优化高难零部件的构造，在确保功能的条件下，将高难构造经变换从新设计成简洁构造，进而起到加重重量的成效。况且通过优化零件构造，能使零件的应力展现出最合理化的散布，减小疲惫裂 纹构成的风险，进而加大应用寿命。空客 A320 一个 3D 打印活页零件就能够减重 10 千克左 右，F16 战机 3D 技巧生产的起落架平均寿命是本来的 2.5 倍。

4) 提升资料的借用率，减低生产本钱：加工一个动员机叶盘，传统工艺生产属于“雕琢”，最 终资料的借用率唯独 7%。可是采取 3D 打印技巧能提升资料的借用率到 60%，乃至到 90%以上，航空航天生产行业大多应用价钱低廉的策略资料，例如像钛合金、镍基高热合金等金 属资料，3D 打印技巧能够节约低廉原资料，明显减低生产本钱。韩国空军借用 3D 打印技巧 生产其 F-15K 斗争机喷气动员机的低压涡轮机盖板，将本钱从 4000 万韩元（3.4 万美圆）减 少到 300 万韩元，还将欧洲生产的运输机扬声器罩的生产本钱从 621 美圆减低至 35 美圆。

金属增材生产技巧能够有效处理钛合金、镍基高热合金等难加工金属的制备问题。紧随军民用飞机 功能的不停提高，机体构造钛合金用量也连续提高，民机由不到 4%升高到靠近 10%，歼击机由 F-16 的 3%加大到了 F/A-18 的 15%并且 F-22 的钛合金的 41%。但受钛合金难熔难加工的牵连， 传统“铸造+机器”的生产工艺不单生产工序繁琐、工艺高难，况且须要大型钛合金真空铸锭炉、万吨级以上液压铸造机等重型设备，零件机器加工余量大、资料借用率低、生产本钱高、制造周期长，严重制衡了大型钛合金构造件在超前产业及国防设备中的全面运用。动员机镍基高热合金则存 在传统工艺一致性差、加工时长、恢复艰难等问题，3D 打印凭仗其全智能、无模化、增材生产的 工艺特征，能够有效处理上述制备难题，有望变成航空航天工业将来主流的金属加工生产方法。

国际上金属增材生产在航空航天行业已逐渐转入范围化运用阶段。波音企业截至 2018 年末已在 16 架商用和军用飞机上装载了数万个增材生产零件（含盖 200 个非金属零件），并开启制造钛合 金增材生产零件，估计投入后将使每架飞机最高节约 300 万美圆；空客企业在其飞机上应用金属 增材生产的支架和排气管，现在正与 Arconic 协作量产大型增材生产机身组件，2017 年 9 月初次在商用飞机上装载钛合金生产的支架。 GE企业在航空部门持续出资了约 35 亿美圆，少量采购 EOS 企业制造的 M-280 产业金属 3D 打印机，策划在 2020 年打印出大概 10 万个燃料喷射管，现在已 有 800 多台 3D 打印机正在应用，每年应用金属增材为其新式 LEAP 动员体制造数千个燃料喷嘴。

海内金属 3D 打印在航空航天行业的运用近年来成长较快，但工业化相比海外仍有差异。2013 年王华明院士以“飞机钛合金大型高难总体构件激光成形技巧”获国度技巧发明奖一等奖。标明我国变成继美国以后，世界上第二个把握飞机钛合金构造件激光迅速成形技巧的国度。西北产业大学凝 固技巧国度重点试验室生产的 C919 飞机主承力梁实验样本长度 5 米，中央翼缘条实验样本长度超 过 3 米。2015 年顺利发射浦江一号，在海内卫星上初次采取了 3D 打印钛合金资料的天线支架。海内金属打印技巧固然已获得较多运用，但现在更多是成为要害部位攻关、实验件制备或者小批量产品运用，在工业化方面相比海外仍存在绝对差异。随同供给端国产本领的提高并且需要端运用的 推行，将来工业化或将提速。

设备换代叠加动员机国产代替，航空航天行业需要量逐渐宣泄，金属增材技巧具有广大空间。动员 机方面，从 2014 年开启，我国动员机出口量渐渐减小，国产动员机渐渐变成主力，动员机零部件 精密度高，功能需要严苛，形状构造高难，对 3D 打印的需要比较急迫。飞翔器方面，近年来 20 系列产品批产陆续定型，设备换代逐渐提速，3D 打印在难加工金属构造件行业的运用并且构件修 复方面具有较大后劲。另外，将来 C919 等国产机型的批量交付将翻开万亿级的民航市场，3D 打 印技巧在双曲面窗框、翼根、起落架等要害部位都有望获得大范围的运用。

3.2 医疗领域：齿科骨科需要巨大，有望生成范围化订制市场

3D 打印现在首要运用于非生物医疗行业，在齿科、骨科、医疗器械市场运用成熟度高。3D 打印技巧在医疗行业的运用首要能够划为四个层级。第一个层级是无生物相容性需要的资料，不会直接和细胞等直接构成碰触或反应，典型案例含盖骨科手术导板等，资料比较多样性；第二个层级是拥有生物相容性但非降解资料，典型案例含盖假耳移植无、人工骨移植等，首要应用钛合金、钴铬合金等资料；第三个层级是拥有生物相容性，且可降解的资料，典型案例含盖骨、肌肤组织工程支架，该类打印资料中含有磷酸钙，更较易交融转变；第四个层级是活性细胞、蛋白及细胞外基质，首要 着眼于打印身体器官及组织，属于最新研发方向。现在 3D 打印运用最为全面的首要是第一、二个层级的需要，相对来说在实用价值和技巧成熟度上具有很高可行性。现在运用最全面的含盖两大领 域：1）个性化假体的生产，可用在骨科、齿科、整形内科等；2）高难构造并且难以加工的医疗 器械制品，含盖植入物与非植入物，如多孔构造的髋关节、模仿身体器官的医用模型等。

3D 打印技巧满足了医疗制品订制化、精确化需要，拥有效益高和节省本钱的优势。3D 打印 3D 打印技巧拥有的矫捷性高、不限数目、节省本钱等特征，可以十分好地满足医学行业个人化、精确化医疗的需要。设计即生产，并且全智能的制造方法十分契合订制化、高时效性的医疗领域需要。以 口腔医学为例，一台3D打印设施可代替月产1万颗义齿制造线的整个人工，大大节省了制造本钱。 市场研发机构 Transparency Market Research 的报表显现，2016 年世界牙科 3D 打印市场范围 达 9.03 亿美圆，2025 年将到达 34.41 亿美圆，年复合增长率到达 16.5%。

金属 3D 打印医疗植入物渐渐成熟，医疗行业有望生成范围化订制市场。专注医疗 3D 打印，特别 是医疗植入物行业，通过 FDA 认证或 CFDA 认证是最大的难点，核验严、周期长、费用高。海外 医疗器械巨子从 2001 年起就已开启布局 3D 打印医疗植入物市场，努力探索新技巧、申报产品认 证，在小批量订制的根基上渐渐往工业化方向成长。现在通过 FDA、CFDA 认证的 3D 打印植入物产品已然越来越多，海内爱康医疗的膝关节、髋臼杯、人工椎体等也相继获取审批，居海内销量市 占率第一。紧随产品加大、商业形式渐渐成型、医疗器械巨子采购应用 3D 打印设施将越来越多， 有望生成医疗行业的范围化订制市场。

3.3 其余领域：集中于设计研究环节或高质订制行业

车辆工业本身范围巨大，3D 打印哪怕只盘踞 1%的份额也能带来百亿市场空间。现在 3D 打印在汽 车产业的运用范围为 11.74 亿美圆，首要用来研究环节，直接生产仅占 30%。当下，传统车辆制 造环节产能固定切入难度大，3D 打印在一般金属规范件的范围化制造行业现在还不具有本钱和效益优势，直接生产环节具有很高可行性的方向首要含盖个性化外表组件订制（以宝马和标致车辆为代表）和高难性能零件制造（以通用车辆为代表）两个方向。另外，紧随新能源车辆市场的蓬勃发 展，轻质化、一体化需要加强，且产品跌代速率较快，3D 打印有望凭仗独到优势切入新工业链。 守旧预计，3D 打印将来纵然只在每年过万亿美圆的车辆研究、制造环节中占据 1%的份额，其每 年的市场范围也能超越百亿美圆。Frost & Sullivan 市场调研报表预判，车辆 3D 打印的市场范围 有望于 2025 年到达 43 亿美圆。

车辆领域的金属 3D 打印的运用优势有两方面：1）无模化，加快迭代流程，减小研究本钱；2）对 产品的高难性本钱不敏感，合适革新推翻产品的设计。将 3D 打印运用于车辆个性化生产行业的典 型案例是宝马集团 MINI 车辆，2018 年开启 MINI 通过 3D 打印技巧供应车辆零部件个性化订制服 务。2018 年通用车辆和 Autodesk 协作从新设计了车辆座椅支架，新设计比本来的部件轻 40％、 强 20％，将八个不同的部件调整到一个增材生产部件中。Conflux 企业通过 3D 打印对热互换器 进行性能集成化的设计，使部件数目减小 2/3，互换器的尺寸减少 55 毫米，重量加重 22％，还减 少了热互换器所需的部件和对焊接的需要。

3D 打印在产业生产中的运用比较分散，首要面向高质零部件行业。金属 3D 打印已然全面用来模具领域，液压、燃气轮机、核产业、刀具、再生产等等，但受本钱和制造效益的限定，首要在高质部件上运用。满足了产业生产行业对构造高难产品的生产需要，提升产品功能，并合适小批量、研 发到制造周期长的高质部件，与车辆行业类似，现在产业机器行业金属 3D 打印市场放量的瓶颈在 于 3D 打印本钱高、批量制造效益低。

我国高质模具依托出口，3D 打印是实行国产代替的有利契机。受产业生产行业工业晋级驱动，高 端模具国产化需要急迫，3D 打印模具具有众多好处，含盖：1）模具制造周期变短；2）生产本钱 减低；3）模具设计的改善为终端产品加大了更多的性能性如随型水冷等；4）优化工具更适合人 体工学和提高最低功能；5）订制模具辅助实行终极产品的订制化，提高注塑模具的制造效益并且模具寿命。高质模具华夏内具有立体热流和冷却水道模具制造本领的厂家屈指可数，内部构造高难 的随形冷却模拥有望变成 3D 打印运用的首要方向之一。

3D 打印在消费品领域的运用首要集中在产品设计和开发环节。消费品领域涵盖范畴较广，首要含盖手机、电子产品、电脑、家电、工具和玩具等领域。消费品领域拥有产品生命周期短，刷新换代 快的特征，须要连续不停的开发和投入。借助 3D 打印能够变短产品开发周期，大幅减少设计成 本，现有的 3D 打印技巧能够实行各类高难设计的模型制造，给予设计师更多的自由，产品设计 程度大幅提高。但因为 to C 的消费品领域针对价钱的敏感度很高，因而阶段 3D 打印技巧仍然无 法完成范围化批产的任务。4 依赖本钱和市场优势，3D 打印国产化成长快速

4.1 老牌龙头地位巩固，海内公司由署理快速走向自产

世界金属3D打印机行业新老公司并存，竞争剧烈。1）老牌厂商： 如EOS、SLM solution、3D Systems 等老牌 3D 打印巨子，在初期领导了工业的成长，凭仗专利优势具有十几年乃至二十多年的技巧积 累，已然具有很高的市场份额和用户领悟度；2）新创公司：含盖 Desktop Metal、Digital Alloys 等初创企业，这类企业多数建立于 2000 年乃至 2010 年之后，一背面系列专利到期后减低了加入壁垒，另一方面这类企业通过改善工艺技巧、革新营业形式和提高本钱操控，具有绝对的后发优势。 比如 Desktop Metal 分别开发了桌面级体系和产业级体系，以满足不同行业用户的需要。Digital Alloys 开发了 Joule Printing 技巧，应用金属线取代金属粉末成为原资料来处理打印速率、品质和 本钱问题，在 2018 年获取了 1290 万美圆的 B 轮融资。

金属 3D 打印集中度很高，老牌巨子的市场地位巩固。世界有 7 家首要公司盘踞金属 3D 打印市场 的 80%以上，此中 EOS 享有 28%的份额，是领域的一定龙头。2010 年之后因为专利到期等原因 牵连，新创 3D 打印公司数目增长较快，但因为金属打印行业对技巧和资金的需要很高，且下旅客 户更多面向产业级市场，特别是 Concept Laser 等与用户（2016 年被 GE 收购）高度绑定的企业， 因而老牌巨子的市场地位相对巩固。反之众多小范围的 3D 打印公司仍处于微利或盈余状况，一方 面金属 3D 打印首要面向 B 端用户，生成安稳的用户群体有赖市场的逐渐探索和品牌效应的生成； 另一方面初期在政府的搀扶下出现了大批的初创公司，造成中低端市场的竞争比较剧烈。

整体技巧线路和工艺实行方法已根本定型，但新技巧仍然存在运用空间。金属 3D 打印成长至今，整体技巧线路已根本定型，首要为粉末床烧结和定向能量沉积两大类，可是在详细实行工艺上仍有 较多分类线路。依据 DigitalAlloys 的统计，在两大整体技巧线路中，激光烧结仍然是首要的工艺实行方法，采取该技巧的公司数目占比过半，产值更是盘踞主导地位。但新的工艺实行方法仍然不停 出现，首要为部分面向特定市场的初创公司或者跨界加入者。

海内公司逐渐从署理走向自产，现在仅个别公司实行安稳盈利。初期海内 3D 打印厂商起步于署理出售海内产品，通过署理海外厂商产品、与海外厂商展开协作，海内厂商快速提高技巧程度、工业经历和用户沉淀。紧随自有技巧和产品的不停开发，海内头部公司已逐渐发展起来，具有了绝对的 市场范围。现在华夏市场份额前八的公司中，海外品牌占 37.6%，海内联泰（树脂）、华曙（尼 龙及金属）、铂力特（金属）分别占 16.4%、6.6%和 4.9%。此中铂力特专注于金属 3D 打印市场，产品在航空航天行业已然获得全面应用，具有安稳的用户群体，是盈利品质最佳的海内公司。可是 因为海内 46%以上公司为 2016 年后加入市场，传统公司跨行涉足、新创公司不停孕育，再者海外 金属 3D 打印巨子 3D Systems 加入华夏市场，竞争逐渐加大，多数公司仍不能盈利。

盘踞世界生产核心和最大消费市场的方便，海内公司在本钱端和需要端均具有优势。3D 打印成为技巧密集型领域，资料、设施、工艺技巧的优劣是决议企业市场竞争力的首要原因之一。海内成为起初者，技巧积淀不够，在根基工艺上的革新本领相对薄弱，凭仗崭新技巧翻开市场的难度很高。 过去二三十年 3D 打印的市场份额多数都被具有专利技巧的老牌 3D 打印厂商把握，专利技巧的到期诚然给新加入者开了一道口子。海内公司应该在积极补充技巧短板革新运用工艺的同时，挑选优秀市场绑定优秀用户，在生成安稳现金流的条件下，才能进一步参加世界竞争。海内公司盘踞世界 生产核心和最大消费市场的方便，在本钱端和需要端均具有优势，向上能够提高设施/资料的盈利本领，向下能够与航空、医疗等领域一同发展，绑定优秀用户，在这两方面本领凸显的公司通常更 具有竞争优势和可连续成长本领。

4.2 海内金属 3D 打印有关企业简介 （略，详见报表原文）

金属 3D 打印工业链已根本实行国产化，此中不乏具有中心技巧优势的公司。金属耗材端首要公司含盖钢研高纳、金钼股份、宝钛股份、楚江新材、银邦股份等，产品覆盖高热合金粉末、钛金属粉末已然其余的难熔金属球形粉；要害零部件及配套设施供给商含盖锐科激光、先临三维、诺雅光电等公司，产品涵盖高功率激光器、3D 扫描仪、场镜、振镜等。金属打印设施端公司含盖铂力特、华曙高科、先临三维、大族激光等；打印服务公司含盖中航重机、南风股份等。

4.2.1 铂力特：海内金属 3D 打印机龙头

主营产业级金属 3D 打印设施营业，航空航天行业金属 3D 打印龙头公司。铂力特建立于 2011 年， 营业涵盖金属 3D 打印原资料的研究及制造、金属 3D 打印设施的研究及制造、金属 3D 打印定 制化产品服务、金属 3D 打印工艺设计开发及有关技巧服务（含金属 3D 打印订制化工程软件的开发等）。企业依赖驰名军工高校西北产业大学，现已成长厂变成海内最具工业范围的金属增材生产公司，产品和服务全面运用于航空航天、产业机器、能源动力、科研院所、医疗齿科、车辆生产 及电子产业行业，特别在航空航天和产业机器行业具有很高的市占率。

4.2.2 先临三维：3D 扫描仪及打印设施领先公司

先临三维建立于 2004 年，在 3D 扫描仪和打印机行业实力强劲。企业 2014 年 9 月在新三板挂牌， 2019 年 5 月科创板上市申报受理，拟召募资金 8.14 亿元，募资用处含盖面向高质生产的金属 3D 打印设备及工艺技巧研究及工业化，面向齿科精确医疗、面向订制消费的 3D 数字化与 3D 打印系 统研究及工业化项目，并且 3D 数字化与 3D 打印自动软件及算法技巧研究项目。先临三维具有金 属、尼龙、树脂、桌面等 10 多款主动 3D 扫描与 3D 打印设施产品，供应数字化、订制化、自动 化的“3D 数字化—自动设计—3D 打印”自动生产完好处理计划，运用于高质生产、精确医疗、 订制消费和启智教诲等四大行业。

4.2.4 楚江新材：子企业顶立科技具有超单纯净金属粉体制造本领

楚江新材2015年收购子企业顶立科技具有国际超前的新式等离子制粉技巧。顶立科技建立于2006 年，是华夏 3D 打印革新公司，个别实行高质出口代替的公司。企业采取国际超前程度的新式等离 子制粉技巧(N-PREP)，建成金属粉末研究制造基地，供应金属 3D 打印总体处理计划：专业制造 超单纯净金属基 3D 打印球形实心粉体，供应军、民用高功能金属 3D 打印制品服务、高质金属 3D 打印制品要害热解决工艺及设备、适于 3D 打印的构造拓扑优化与轻量化设计等。

……

（报表观念属于原作家，仅供考虑。报表来历：东方证券）

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