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1、国海证券研究所请务必阅读正文后免责条款部分2024 年年 10 月月 29 日日行业研究行业研究评级：推荐评级：推荐(维持维持)研究所：证券分析师：罗琨STable_Title3D 打印赋能工业制造，航空航天打印赋能工业制造，航空航天+消费电子领消费电子领域双因素驱动行业扩张域双因素驱动行业扩张3D 打印打印行业深度研究行业深度研究最近一年走势行业相对表现2024/10/29表现1M3M12M3D 打印20.41%33.04%11.67%沪深 3005.97%15.12%10.17%投资要点投资要点:3D 打印技术是一种增材制造方法打印技术是一种增材制造方法，具有具有“自由制造自由制造、去模具
2、去模具、减废减废料料、降库存降库存”等独特优势等独特优势，是传统工艺的重要补充是传统工艺的重要补充。3D 打印又称增材制造，是基于三维模型数据，采用与传统减材制造技术完全相反的逐层叠加材料的方式，直接制造与相应数字模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法，基本原理为以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成形系统，将三维实体变为若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成形，制造出实体产品。3D 打印具有两大独特优势，一是可快速加工成形结构复杂的零件，无需传统工具夹具和多重处理，实现“自由制造”，缩短产品的研发生产周期；二是制造模式优化
3、，“去模具、减废料、降库存”，材料利用率高并实现降本增效，是传统加工方式的重要补充；目前该技术已广泛应用于航空航天、汽车、军工、核电、船舶、医疗等众多领域。3D 打印技术目前工艺路线百花齐放打印技术目前工艺路线百花齐放，其中金属其中金属 3D 打印工业化应用打印工业化应用最为广泛，选区激光熔融（最为广泛，选区激光熔融（SLM）是）是最最主流工艺。主流工艺。3D 打印目前有七大类主流工艺路线粉末床熔融、定向能量沉积、立体光固化、粘结剂喷射、材料挤出、材料喷射和薄材叠层，各工艺类别下还包括不同的子工艺；打印材料包括金属、无机非金属、有机高分子以及生物材料四种。按工艺类型分，粉末床熔融工艺打印的零件
4、具备良好的力学性能和尺寸精度，是目前工业领域主流的增材制造技术，其中选区激光熔融选区激光熔融（SLM）工艺的稳定性和技术成熟度较高工艺的稳定性和技术成熟度较高，具有具有突出优势，应用最为广泛；突出优势，应用最为广泛；按打印材料可分为金属 3D 打印和非金属 3D 打印，金属金属 3D 打印工业化应用程度最深，目前在航空航天打印工业化应用程度最深，目前在航空航天、医疗等领域均得到了较好的应用，并拓展至消费市场，尤其是医疗等领域均得到了较好的应用，并拓展至消费市场，尤其是 3C领域领域；非金属 3D 打印工艺种类较多，应用领域涵盖汽车、医疗和文创等。3D 打印已形成完整产业链打印已形成完整产业链，
5、中游企业处于产业链主导地位中游企业处于产业链主导地位，行业目行业目前处于快速成长期前处于快速成长期，规模不断扩张规模不断扩张。3D 打印产业链上游为原材料及零件，包括 3D 打印原材料、核心硬件和软件等；中游以 3D 打印设备生产厂商为主，占据产业链的主导地位，据华经产业研究院数据，2021 年打印设备和服务在全球市场合计占比 80%，在中国市场合证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分2计占比 76%；下游应用覆盖航空航天、汽车工业、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意和建筑等多个领域。根据根据 WohlersAssociates 统计数据，全球增材制造市场规模不断增长，统计数据，全球增材
6、制造市场规模不断增长，2013-2023 年期间复合增速超年期间复合增速超 20%，2023 年全球增材制造行业销售额达到 200.35 亿美元，同比增长 11.1%，其中金属增材制造市场同比实现了 24.4%的增长。航空航天和消费电子领域是下游未来重要增长市场，金属航空航天和消费电子领域是下游未来重要增长市场，金属 3D 打印打印工业化应用程度将进一步深化，工业化应用程度将进一步深化，3D 打印行业整体空间有望加速打打印行业整体空间有望加速打开开。1）航空航天市场航空航天市场：目前金属 3D 打印在航空航天市场的工业化应用已较为成熟，包括航空领域火箭发动机零件及火箭配件制造，航天领域飞机发动
7、机零件、起落架制造等，实现产品轻量化的同时大幅缩短了生产周期、降低了生产成本；其中据SpaceX:Starshipto Mars-The First 20 Years,2nd Edition，SpaceX 生产火箭的猛禽发动机 40%质量应用了 3D 打印工艺，我国 C919 飞机发动机燃料喷嘴也采用 3D 打印制造，据我们测算 SpaceX 火箭发动机每年火箭发动机每年对对 3D 打印设备需求约打印设备需求约 140-350 台，需求价值量约台，需求价值量约 1.12-2.80 亿美亿美元元，折算成人民币约折算成人民币约 8-20 亿元亿元（按按 2024 年年 10 月月 16 日汇率折算
8、日汇率折算），C919 发动机发动机 3D 打印设备总需求量约打印设备总需求量约 1080 台台，总需求价值量约总需求价值量约 35亿元亿元，交付时间交付时间 7 年年（2024-2031 年年），C919 发动机发动机 3D 打印设备打印设备年需求量约年需求量约 155 台台，年价值量约年价值量约 4.94 亿元亿元。2）消费电子市场消费电子市场：是下游应用的新兴市场，“钛合金+3D 打印”有助于实现产品减轻减薄，且原材料和上游设备成本逐渐下降，驱动 3D 打印技术在消费电子领域大规模应用；目前苹果、华为、小米等头部厂家已开始应用 3D 打印技术，包括折叠屏手机钛合金铰链轴盖、手机中框和智能
9、手表等；未来钛合金 3D 打印技术在消费电子领域渗透率有望提高，据我们测算至至 2028 年年 3D 打印渗透率达到打印渗透率达到 40%-50%时时，折叠，折叠屏手机钛合金铰链轴盖屏手机钛合金铰链轴盖 3D 打印全球市场空间将达到打印全球市场空间将达到 36.6-45.7 亿亿元元，中国市场空间将达到中国市场空间将达到 17.1-21.4 亿元亿元，手机中框领域全球手机中框领域全球 3D 打打印产业总市场规模预计约印产业总市场规模预计约 756-945 亿元，手机中框领域中国亿元，手机中框领域中国 3D 打打印产业总市场规模约印产业总市场规模约 174-217 亿元亿元。上述市场将为 3D
10、打印行业提供较大增量。行业评级及行业评级及重点推荐个股重点推荐个股：随着 3D 打印技术逐步趋于成熟，加工效率和工艺良品率的提升、规模效应的释放，3D 打印成本有望进一步降低，在航空航天、消费电子、汽车及人形机器人、医疗等市场的渗透率将逐步提高，工业化应用加深，我们认为我们认为 3D 打印行业的打印行业的收入规模有望实现较高增长，维持收入规模有望实现较高增长，维持 3D 打印行业打印行业“推荐推荐”评级评级。产业链上游建议关注有研粉材和金橙子，中游建议关注铂力特和华曙高科，下游建议关注金太阳。风险提示：风险提示：关键核心器件依赖进口的风险；新兴行业或领域产业化应用风险；市场竞争加剧风险；3D
11、打印行业下游需求增长不及预期；模型及测算假设误差等。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分3重点关注公司及盈利预测重点关注公司及盈利预测重点公司重点公司股票股票2024/10/29EPSPE投资投资代码代码名称名称股价股价2023A2024E2025E2023A2024E2025E评级评级688456.SH 有研粉材29.790.530.761.0556.0339.2028.37未评级688291.SH 金橙子19.750.410.520.6648.0237.9829.92未评级300747.SZ锐科激光20.800.380.560.7854.0437.1426.67未评级688333.SH
12、 铂力特53.580.741.131.7372.7647.4230.97未评级688433.SH 华曙高科19.940.320.450.6362.9644.3131.65未评级300606.SZ金太阳25.200.370.450.7167.4756.0035.49未评级资料来源：ifind，国海证券研究所（注：未评级公司盈利预测取自 ifind 一致预期数据，2023A eps 为摊薄 eps）证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分4内容目录内容目录1、3D 打印：一种新型制造方式，传统加工技术的重要补充.101.1、3D 打印属于增材制造，具有“自由制造、去模具、减废料、降库存”的优势.1
13、01.2、目前主要有七大类工艺，粉末床熔融是主流路线.131.2.1、七大工艺及其子工艺原理：SLM 技术居于重要地位.151.2.2、工艺路线百花齐放，金属 3D 打印工业化应用最成熟.211.2.3、大尺寸、多激光、低成本是未来趋势.231.3、行业政策.241.3.1、欧美等海外国家政策：重点发展金属增材和在航空航天的应用.241.3.2、国内政策：将增材制造列入战略发展层面，PBF、DED 工艺作为重要方向.252、行业产业链分析.262.1、行业上游：原材料及零件.272.1.1、原材料：金属粉末材料占比持续提升.272.1.2、振镜和激光器：价值量占成本 40%.292.2、行业中
14、游：打印设备占据产业链主导地位，设备商逐步转型综合方案提供商.312.3、行业下游：涵盖航空航天、汽车、医疗及消费电子等领域.333、航空航天应用：3D 打印应用最深的领域.353.1、3D 打印在航空航天领域的应用价值：轻量化和一体化.353.1.1、应用优势：实现复杂结构件的轻量化及一体化制造.353.1.2、目前主流工艺是 SLM，适用材料为金属合金.363.2、3D 打印应用的实际案例.383.2.1、火箭发动机：应用 3D 打印技术最多的零件.383.2.2、飞机发动机：GE 利用 3D 打印技术实现部分零部件减重 25%、降本 30%.413.2.3、其他应用：飞机起落架、火箭、卫
15、星等.413.3、市场格局及规模.433.3.1、全球航空航天 3D 打印市场格局：CR5 约 57%，欧美企业主导.433.3.2、市场规模测算：火箭发动机和飞机发动机每年对打印设备需求量超百台.434、民用市场的新未来：消费电子.474.1、“钛合金+3D 打印”优势突出，应用方兴未艾.474.1.1、钛合金具有高机械强度、高强度重量比、耐腐蚀性等优势.474.1.2、3D 打印可以解决钛合金技术的量产痛点和成型问题.474.1.3、综合优势减轻减薄，钛合金 3D 打印成本逐渐下降.484.2、3D 打印钛工艺：主流路线 SLM 和 EBM.504.3、应用案例：手机中框、手机折叠屏铰链等
16、.504.4、市场规模：折叠屏铰链、手机中框打造百亿级市场.514.4.1、手机折叠屏铰链.514.4.2、手机中框.525、汽车及人形机器人应用.555.1、汽车：缩短研发周期、助力降本增效.555.1.1、主要应用方向：前端研发.555.1.2、3D 打印有望改变传统电动汽车制造方式.555.1.3、宝马、大众等车企也逐渐启用 3D 打印技术.565.2、人形机器人：3D 打印助力人形机器人实现灵活运动.586、行业规模、格局及增长空间.606.1、行业规模.60证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分56.1.1、3D 打印行业目前处于成长上升期.606.1.2、2013-2023 年行
17、业规模以 21%复合增速增长，2023 年全球销售额达 200 亿美元.606.2、行业格局.626.2.1、国家层面：欧美领先、亚洲追赶，美国和中国位列前二.626.2.2、企业层面：格局相对分散，竞争较为激烈.626.3、增长空间：收入规模有望实现翻倍式增长.647、海外公司巡礼.657.1、3D Systems.657.1.1、主要技术路线 SLA、SLS 和 SLM，应用领域为工业和医疗保健.657.1.2、财务情况：2023 年收入规模约 5 亿美元.657.2、SLM Solutions.667.2.1、专注于 SLM 技术，2023 年被尼康收购.667.2.2、财务情况：202
18、2 年收入规模约 1 亿欧元.677.3、航空航天领域主要企业.677.3.1、Stratasys：业务以聚合物 3D 打印为主.677.3.2、Desktop Metal：粘合剂喷射全球领先.687.3.3、Velo 3D：金属 3D 打印领先，与 SpaceX 合作紧密.698、产业链国内公司梳理.708.1、产业链上游企业.708.1.1、有研粉材：主营业务为有色金属粉体材料.708.1.2、金橙子：振镜控制系统市场领先.718.1.3、锐科激光：国内工业激光器龙头.728.2、产业链中游企业.738.2.1、铂力特：国内金属 3D 打印龙头企业.738.2.2、华曙高科：工业级增材制造
19、领域龙头企业.758.3、产业链下游企业.778.3.1、金太阳：3D 打印后处理厂商.779、行业评级及重点推荐个股.7810、风险提示.79证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分6图表目录图表目录图 1：3D 打印流程.10图 2：3D 打印发展历程.12图 3：选区激光熔融（SLM）成形原理图.16图 4：选区激光烧结（SLS）成形原理图.16图 5：电子束熔化（EBM/EBSM）成形原理图.16图 6：多射流熔融成形（MJF）成形原理图.16图 7：激光近净成形（LENS）成形原理图.17图 8：LENS 450 定向能量沉积装备.17图 9：电子束熔丝沉积（EBDM）成形原理图.1
20、7图 10：电弧熔丝（WAAM）成形原理图.17图 11：立体光固化成形（SLA）成形原理图.18图 12：数字光处理成形原理图.18图 13：三维立体打印（3DP）成形原理图.19图 14：DM P2500 高精度黏结剂喷射金属增材制造装备.19图 15：熔融沉积成形（FDM）原理图.19图 16：Stratasys F900 材料挤出增材制造装备.19图 17：材料喷射成形（PJ）原理图.20图 18：叠层实体制造成形原理图.20图 19：LOM-2030 型薄材叠层装备.20图 20：金属 3D 打印已实现工业应用.23图 21：BLT-S1500 技术参数.23图 22：各国家及地区
21、3D 打印发展方针.25图 23：FAA 增材制造路线图.25图 24：3D 打印产业链图谱.26图 25：2021 年全球 3D 打印行业细分行业结构.26图 26：2021 年中国 3D 打印行业细分行业结构.26图 27：2015-2021 年全球增材制造原材料销额占比.27图 28：2011-2021 年全球金属增材制造材料销售额及增速.27图 29：中国增材制造原材料市场占比.28图 30：深圳 JPT 连续光纤激光器.29图 31：振镜系统工作原理.29图 32：2019-2022H1 华曙高科进口激光器和振镜的比例.30图 33：SLM Solutions 对多激光设备销量占比的
22、预测.30图 34：2017-2021 年全球增材制造工业级设备销售量及增速.32图 35：中国 3D 打印设备分工艺占比（截至 2022 年 10 月）.32图 36：2017-2021 年全球金属 3D 打印设备销售额及增速.33图 37：2017-2023 年全球金属 3D 打印设备销量及增速.33图 38：2021 年全球增材制造下游领域占比.34图 39：中国增材制造下游领域占比（截至 2022 年 10 月）.34图 40：3D 打印在航空航天领域的应用优势.35图 41：2024 年按材料类型分航空航天 3D 打印全球市场规模占比.37图 42：Orbex 公司 SLM 技术打印
23、的一体化推力室.39图 43：Launcher 公司 SLM 技术打印的火箭发动机涡轮泵组件.39图 44：3D 打印的氧化剂阀体.39证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分7图 45：Raptor 系列 1-3 代发动机对比.39图 46：深蓝雷霆-R1 发动机.40图 47：星河动力“苍穹”发动机.40图 48：GE 公司 3D 打印的发动机燃油喷嘴.41图 49：C919 LEAP-1C 发动机.41图 50：3D 打印的喷气式飞机前起落架.42图 51：北京星际荣耀公司 3D 打印的栅格舵.42图 52：2023 年全球航空航天 3D 打印市场前 10 强生产商排名.43图 53：华
24、为及荣耀折叠屏手机系列厚度和重量变化.49图 54：铂力特金属 3D 打印粉末产品价格变化.49图 55：锐科激光激光器产品价格变化.49图 56：Arcam EBM Spectra L 和雷尼绍 RenAM 500Q 钛金属 3D 打印机.50图 57：全球折叠屏智能手机出货量及渗透率预测.52图 58：中国折叠屏智能手机出货量及渗透率预测.52图 59：iPhone 15 尺寸与重量.53图 60：Xiaomi 14 Pro.53图 61：汽车领域 3D 打印的应用.55图 62：特斯拉 Model Y 一体成型车架将原来 70 个零部件合为 2 个大件.56图 63：XEV 旗下 LSE
25、V 电动汽车部件采用 3D 打印需要花费的时间.56图 64：HP Metal Jet 技术生产的汽车零部件.57图 65：宝马慕尼黑 3D 打印工厂.57图 66：3D 打印产业周期.60图 67：19952023 年全球增材制造产业产值及增速.61图 68：20172025 年中国增材制造产业产值及增速.61图 69：全球增材制造设备装机量分布格局（截至 2023 年 9 月）.62图 70：分具体地区全球增材制造设备装机量份额（截至 2023 年 9 月）.62图 71：中国 3D 打印设备市场竞争格局（截至 2023 年 3 月）.63图 72：3D Systems 金属 3D 打印机
26、产品.65图 73：3D Systems 2021-2023 年营收和净利润.66图 74：3D Systems 2023 年营收构成.66图 75：SLM Solutions 主要产品.66图 76：SLM Solutions 2019-2023H1 营收及增速.67图 77：SLM Solutions 2022 年营收构成.67图 78：Stratasys 2021-2024H1 营收及增速.68图 79：Stratasys 2023 年营收构成.68图 80：Desktop Metal 3D 打印机 P-50.68图 81：Desktop Metal 2022-2024H1 营收及增速.
27、68图 82：VELO 3D Sapphire 打印机.69图 83：国内 3D 打印产业链图谱.70图 84：有研粉材 3D 打印粉体材料产品.71图 85：有研粉材 2023 年营业收入分产品构成.71图 86：金橙子 FalconScan-14 精密振镜.71图 87：金橙子 2021-2024H1 营业收入及毛利率.72图 88：金橙子 2023 年营业收入分产品构成.72图 89：锐科激光 3D 打印专用光纤激光器.72图 90：锐科激光 2021-2024H1 营业收入及毛利率.72证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分8图 91：铂力特 2019-2024H1 营收及增速.74
28、图 92：铂力特 2019-2024H1 毛利率.74图 93：铂力特 2023 年营业收入分产品构成.74图 94：铂力特 2023 年营业收入分行业构成.74图 95：华曙高科 2019-2024H1 营收及增速.76图 96：华曙高科 2019-2024H1 毛利率.76图 97：华曙高科 2023 年营业收入分产品构成.76图 98：华曙高科 2023 年营业收入分行业构成.76图 99：金橙子 2019-2024H1 营收及增速.77图 100：金橙子 2019-2024H1 毛利率.77表 1：增材制造与减材制造对比.13表 2：主流七大类 3D 打印技术路线.14表 3：3D 打
29、印材料分类.15表 4：主流 3D 打印工艺对比总结.21表 5：部分国家支持 3D 打印行业的政策梳理.24表 6：国内支持 3D 打印行业的政策梳理.25表 7：3D 打印材料分类、特性及应用.28表 8：桌面级和工业级 3D 打印设备对比.31表 9：航空航天领域增材制造工艺特性.36表 10：航空航天领域增材制造常用材料.37表 11：SpaceX 火箭发动机 3D 打印设备需求测算表.44表 12：C919 发动机 3D 打印设备需求测算表.45表 13：C919 订单情况统计.45表 14：消费类产品常用的四种合金材料物理性能对比.47表 15：手机金属中框四大材质对比.48表 1
30、6：手机厂商应用钛合金材料案例.51表 17：折叠屏手机钛合金铰链轴盖 3D 打印市场空间测算.52表 18：手机中框 3D 打印市场空间测算参数.54表 19：手机中框 3D 打印市场空间测算结果.54表 20：Atlas 3D 打印的人形机器人零件.58表 21：除 Atlas 外其他应用 3D 打印技术的人形机器人案例.59表 22：全球市场 3D 打印行业主要企业对比.63表 23：EOS 与铂力特 3D 打印设备性能对比.73表 24：华曙高科与可比公司金属 3D 打印设备关键技术指标对比.75证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分9释义释义本文 3D 打印技术各工艺缩写和中英文全
31、称对应关系如下：PBF指粉末床熔融（Powder Bed Fusion）SLM指激光选区熔化（Selective Laser Melting）SLS指选区激光烧结（Selective Laser Sintering）DED指定向能量沉积（Directed Energy Deposition）EBM/EBSM指电子束熔化（Electron Beam Melting/Electron Beam Selective Melting）MJF指多射流熔融成形（Multi jet Fusion）LENS指激光近净成形（Laser Engineered Net Shaping）L-DED指激光定向能量沉积（
32、Laser-directed energy deposition），LENS 技术的别称LMD指激光金属沉积（Laser Metal Deposition），LENS 技术的别称WAAM指电弧熔丝增材制造（Wire Arc Additive Manufacturing）EBDM/EBF3指电子束熔丝沉积（Electron Beam Direct Manufacturing/Electron Beam Free Form Fabrication）SLA指光固化成形（Stereo Lithography Appearance）DLP指数字光处理（Digital Light Processing）3
33、DP指三维立体打印（Three-Dimensional Printing）FDM指熔融沉积成形（Fused Deposition Modeling）PJ指材料喷射成形（PolyJet）LOM指薄材叠层（Laminated Object Manufacturing）DMLS指直接金属激光烧结技术（Direct Metal Laser Sintering），与 SLM 技术原理非常相似，两者没有明显区分，均完全熔化了金属粉末，有的文章将两者归为一类L-PBF指激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion），SLM 技术的别称CBP指细胞绘图打印（Cell Bioprinting）
34、资料来源：打印派、ScienceDirect、南极熊 3D 打印、非凡士 3D 打印机、电子发烧友、电子束熔丝沉积快速成形 2319 铝合金的微观组织与力学性能（于菁等，2018）、百度百科-科普中国、华曙高科招股书、中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分101、3D 打印打印：一种新型制造方式一种新型制造方式，传统加工技术的重传统加工技术的重要补充要补充1.1、3D 打印属于增材制造打印属于增材制造，具有具有“自由制造自由制造、去模具去模具、减废料、降库存减废料、降库存”的优势的优势根据中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造，增材制造（AM）是一种基于
35、离散-堆积原理形成实体物品的新型制造方式，融合了信息网络技术、先进材料技术、数字制造技术。增材制造又称增材制造又称“3D 打印打印”，是基于三维模型数据，是基于三维模型数据，采用与传统减材制造技术（对原材料去除、切削、组装的加工模式）完全相反采用与传统减材制造技术（对原材料去除、切削、组装的加工模式）完全相反的逐层叠加材料的方式，直接制造与相应数字模型完全一致的三维物理实体模的逐层叠加材料的方式，直接制造与相应数字模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法型的制造方法。其基本原理为：以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成形系统，将三维实体变为若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方
36、式将粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成形，制造出实体产品。人类制造方式经历了等材制造、减材制造和增材制造三个发展阶段。人类制造方式经历了等材制造、减材制造和增材制造三个发展阶段。等材制造是指通过铸、锻等方式生产制造物品，材料重量基本不变，已有 3000 多年历史；减材制造是指在工业革命后，通过使用车、铣、刨、磨等方式对材料进行切削加工、批量化制造产品，已有 300 多年历史；增材制造则采用材料累加方式，利用三维设计数据在一台设备上快速而精确地“自下而上”地“自由”制造出任意复杂形状的物品，已有 40 多年发展历史。增材制造颠覆了传统的思维方式和制造模式，为制造业发展开辟了崭新的广
37、阔天地。目前该技术已广泛应用于航空航目前该技术已广泛应用于航空航天、汽车、军工、核电、船舶、医疗等众多领域。天、汽车、军工、核电、船舶、医疗等众多领域。图图 1：3D 打印流程打印流程资料来源：亿渡数据、维纳增材、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分113D 打印发展历程可以分为三个阶段打印发展历程可以分为三个阶段：1）1980-1990 年为第一阶段，期间 3D 打印专利、技术和原型机先后诞生；2）1990-2010 年为第二阶段，欧美逐渐形成具有影响力的 3D 打印公司，如 3D Systems、Stratasys、EOS 等，由技术和理论的雏形过渡至 3D 打印机及产品
38、的生产，同时这一阶段 3D 打印生产的产品类别和下游场景也在不断扩大；3）2010 年至今为第三阶段，龙头企业不断兼并收购，部分技术专利到期，大量企业涌入行业，行业迎来快速发展。国内国内 3D 打印起步晚于欧美，但近年来差距逐渐缩小，且商业化规模扩大。打印起步晚于欧美，但近年来差距逐渐缩小，且商业化规模扩大。1）起步阶段：我国 3D 打印行业于 20 世纪 90 年代初期起步，由各高校在政府资金支持下启动增材制造技术研究；2）技术突破阶段：2000-2010 年间各高校先后实现了主流 3D 打印技术零的突破；3）技术追赶和商业化阶段：2011 年至今处于技术追赶阶段，水平逼近欧美国家，同时涉及
39、 3D 打印业务公司的数量激增，铂力特、华曙高科等 3D 打印企业成功上市，我国 3D 打印行业逐步完成从技术积累到商业化的过渡。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分12图图 2：3D 打印发展历程打印发展历程资料来源：魔茧科技、幻嘉科技 Coolsiga、中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、南极熊 3D 打印、ifind、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分133D 打印是传统加工制造技术的重要补充打印是传统加工制造技术的重要补充，各有优劣各有优劣、长期并存长期并存。目前增材制造加工与传统加工方式相比的优势在于：一是可快速加工成形结构复杂的零件，3D打印的原理决定了
40、其加工基本不受零件形状的限制，无需传统工具夹具和多重处理，实现“自由制造”，并缩短产品的研发生产周期；二是制造模式优化，传统加工切割过程会产生大量废料和余料价值折损，材料利用率低，而 3D 打印具有“去模具、减废料、降库存”的特点，在生产上可以节省材料和能源，材料利用率高并实现降本增效。不足之处在于其加工精度、表面粗糙度和可加工材料等方面还与传统精密加工存在差距，且在大批量制造方面效率和成本不如传统加工。表表 1：增材制造与减材制造对比增材制造与减材制造对比加工方式加工方式增材制造增材制造传统减材制造传统减材制造技术原理技术手段SLM、SLS、DED、FDM 等磨削、超精细切削、精细磨削与抛光
41、等适用场合小批量、复杂化、轻量化、定制化、功能一体化零部件制造批量化、大规模制造，但在复杂化零部件制造方面存在局限使用材料金属、无机非金属、有机高分子以及生物材料（受限）几乎所有材料（不受限）材料利用率高，可超过 95%低，材料浪费产品实现周期短相对较长零件尺寸精度0.1mm（相对于传统精密加工而言偏差较大）0.1-10m（超精密加工精度甚至可达纳米级）零件表面粗糙度Ra2m-Ra10m 之间（表面光洁程度较低）Ra0.1m 以下（表面光洁度较高，甚至可达镜面效果）资料来源：铂力特招股书、ANALYSIS OF PA6 POWDERAGEING DURING THE SELECTIVE LAS
42、ER SINTERING PROCESSMichael Berer 等、国海证券研究所（注：零件尺寸精度和表面粗糙度参考值以金属 3D 打印为例）1.2、目前主要有七大类工艺，粉末床熔融是主流路线目前主要有七大类工艺，粉末床熔融是主流路线3D 打印目前有七大类主流工艺路线打印目前有七大类主流工艺路线，打印材料包括金属打印材料包括金属、无机非金属无机非金属、有机高有机高分子以及生物材料四种。分子以及生物材料四种。国标增材制造术语根据增材制造技术的成形原理，将增材制造工艺分成七种基本类别：粉末床熔融、定向能量沉积、立体光固化、粘结剂喷射、材料挤出、材料喷射和薄材叠层，各工艺类别下还包括不同的子工艺
43、。3D 打印的终端零件性能高度依赖于其制备的设备类型和工艺参数，而粉末粉末床熔融工艺打印的零件具备良好的力学性能和尺寸精度，是目前工业应用领域床熔融工艺打印的零件具备良好的力学性能和尺寸精度，是目前工业应用领域中主流的增材制造技术中主流的增材制造技术；其中，选区激光熔融和选区激光烧结工艺的稳定性和技术成熟度较高，具有突出优势，且选区激光熔融打印的零件力学性能超过铸件甚选区激光熔融打印的零件力学性能超过铸件甚至部分可以达到锻件标准，应用最为广泛。至部分可以达到锻件标准，应用最为广泛。按打印材料可以将按打印材料可以将 3D 打印工艺分为金属打印工艺分为金属 3D 打印和非金属打印和非金属 3D 打
44、印。打印。金属 3D打印主要分为选区激光熔融（SLM）和定向能量沉积（DED）两大类，其中 SLM非常适合航空航天小批量、定制化的生产特点，随着技术发展与成本控制，将来有望实现大规模工业化生产，而 DED 目前技术成熟度不及 SLM，因此推广速度慢于 SLM；目前金属 3D 打印在航空航天、医疗等领域均得到了较好的应用，并拓展至消费市场，尤其是 3C 领域。非金属 3D 打印工艺种类较多，应用领域涵盖汽车、医疗和文创等。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分14表表 2：主流七大类主流七大类 3D 打印技术路线打印技术路线工艺类型名称工艺类型名称工艺基本原理工艺基本原理主要工艺技术主要工艺技
45、术代表性企业代表性企业应用领域应用领域应用材料应用材料粉末床熔融（Powder BedFusion,PBF）通过热能选择性的熔化/烧结粉末床区域的增材制造工艺选区激光熔融（SelectiveLaser Melting,SLM）EOS、SLMsolutions、铂力特、易加三维、华曙高科航空航天等复杂金属精密零件、金属牙冠、医用植入物等金属选区激光烧结（SelectiveLaser Sintering,SLS）EOS、3D Systems、华曙高科、易加三维、北京隆源航空航天领域用工程塑料零部件、汽车家电等领域铸造用砂芯、医用手术导板与骨科植入物等非金属电子束熔化（Electron BeamMe
46、lting,EBM/ElectronBeam SelectiveMelting,EBSM）Arcam（GEAdditive）、天津清研智束航空航天复杂金属构件、医用植入物等金属多射流熔融成形（Multi jetFusion,MJF）惠普汽车、医疗保健和消费品聚合物定向能量沉积（DirectedEnergyDeposition,DED）利用聚焦热能熔化材料即熔即沉积的增材制造工艺激光近净成形（LaserEngineered NetShaping,LENS）Optomec Design、鑫精合、铂力特等飞机等大型复杂金属构件成形与修复等金属电弧熔丝增材制造（WireArc AdditiveManu
47、facturing,WAAM）铂力特等-金属电子束熔丝沉积（ElectronBeam DirectManufacturing,EBDM）-航空航天大型金属构件等金属立体光固化（VATPhotopolymerization）通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造工艺光固化成形（StereoLithographyAppearance,SLA）3D Systems、Formlabs、恒通、先临三维、上海联泰工业产品设计开发、创新创意产品生产、精密铸造用蜡模非金属粘结剂喷射（BinderJetting）选择性喷射沉积液态粘结剂粘结粉末材料的增材制造工艺三维立体打印（Three-Dimen
48、sionalPrinting,3DP）Exone、VoxelJet、峰华卓立工业产品设计开发、铸造用砂芯、医疗植入物、医疗模型、创新创意产品、建筑等非金属材料挤出（MaterialExtrusion）将材料通过喷嘴或孔口挤出的增材制造工艺熔融沉积成形（FusedDeposition Modeling,FDM）Stratasy、太尔时代工业产品设计开发、创新创意产品生产等非金属材料喷射（MaterialJetting）将材料以微滴的形式按需喷射沉积的增材制造工艺材料喷射成形（PolyJet,PJ）以色列 Objet工业产品设计开发、医疗植入物、创新创意产品生产、铸造用蜡模等非金属薄材叠层（She
49、etLamination）将薄层材料逐层粘结以形成实物的增材制造工艺薄材叠层（LaminatedObjectManufacturing,LOM）Helisys、陕西智拓固相-资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、华曙高科招股书、铂力特招股书、南极熊 3D 打印、国海证券研究所（注：多射流熔融成形工艺有多重特点、划分不明确，本表参考华曙的分类划分至粉末床熔融，但其也具有材料喷射的特点）证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分15表表 3：3D 打印材料分类打印材料分类类别类别材料名称材料名称代表性适用工艺代表性适用工艺应用领域应用领域金属材料钛合金、高温合金、铝合金等金属粉末、液态金
50、属材料等选区激光熔融（SLM）电子束熔化（EBM/EBSM）激光近净成形（LENS）电子束熔丝沉积（EBDM）电弧熔丝增材制造（WAAM）航空航天、船舶工业、核工业、汽车工业、轨道交通等领域高性能、难加工零部件与模具的直接制造无机非金属增材制造材料高性能陶瓷、非金属矿、宝玉石材料、树脂砂、覆沙膜、硅砂、硅酸盐类等选区激光烧结（SLS）三维立体打印（3DP）材料喷射成形（PJ）航空航天、汽车发动机等铸造用模具开发及功能零部件制造；工业产品原型制造及创新创意产品生产有机高分子增材制造材料树脂类：光敏树脂；丝材类：PLA、ABS、PC、PPSF、PETG等；粉末类：PA、PS、PC、PP、PEEK
51、等光固化成形（SLA）熔融沉积成形（FDM）工/模具制造、原型验证、科研教学、文物修复与保护、生物医疗等生物增材制造材料生物可降解材料、生物相容性材料、活细胞等细胞绘图打印（CBP）药物控制释放、器官移植、组织和软骨质结构再生与重建等资料来源：铂力特招股书、激光制造网、CB insights、国海证券研究所1.2.1、七大工艺及其子工艺原理：七大工艺及其子工艺原理：SLM 技术居于重要地位技术居于重要地位粉末床熔融（粉末床熔融（PBF）：）：指通过热能选择性的熔化/烧结粉末床区域的增材制造工艺，子工艺包括选区激光熔融（SLM）、选区激光烧结（SLS）、电子束熔化（EBM/EBSM）和多射流熔融
52、成形（MJF）。1）SLM 技术：技术：指采用激光依据设定参数有选择地分层熔化烧结固体金属粉末，在制造过程中，金属粉末加热到完全融化后成形；工作原理是先在工作平台上铺一层金属粉末材料，计算机将物体的三维数据转化为一层层截面的 2D 数据并传输给打印机，然后激光束在计算机控制下按照截面形状对实体部分所在的粉末进行照射，选区内的金属粉末加热到完全融化后成形，继而形成一层固体零件截面层，当一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，逐层循环上述过程直至整个物体成形；可选择金属材料包括钛合金、铝合金、高温合金、铜合金、不锈钢、模具钢、难熔金属等。2）SLS技术技术：采用半固态液相烧结机制，原理为采用铺粉
53、将一层粉末材料平铺在已成形零件上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制激光束按照截面轮廓在粉层上扫描，使粉末温度升至熔化点，进行烧结并与下面已成形部分实现黏结，一层完成后工作台下降一层厚度，循环过程直至完成整个部件；选材广泛，包括尼龙、蜡、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象，成形过程无需支撑。3）EBM 技术：技术：指利用高密度的电子束在高真空环境下逐层熔化金属粉末，主要原理与 SLM 类似，区别是能量源不同，利用的是电子束实时偏转实现熔化成形；与 SLM 相比具有更大的功率密度、更高的成形件致密度、更快的制造速度和更广的材料范围等优势，但较难同激光束一样聚焦出细微的光斑，因此成形
54、件尺寸精度不高。4）MJF 技术技术：由惠普公司自主研发，主要原理为铺设成形粉末，喷射熔融辅助剂到打印部分，使粉末材料充分熔化，喷射细化剂到打印区外边缘，进行隔热，最后在成形区域施加能量使粉末熔融，重复上述过程直至加工完成；这种方式可以保证没有打印的粉末保持松散状态，粉末再利用率达 80%（普通证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分16SLS 为 50%），并能保证打印层表面光滑、提高打印件的精细度；可用材料主要为尼龙。图图 3：选区激光熔融（选区激光熔融（SLM）成形原理图）成形原理图图图 4：选区激光烧结（选区激光烧结（SLS）成形原理图）成形原理图资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展
55、：增材制造、广东省增材制造（3D 打印）产业技术路线图资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造图图 5：电子束熔化（电子束熔化（EBM/EBSM）成形原理图）成形原理图图图 6：多射流熔融成形（多射流熔融成形（MJF）成形原理图）成形原理图资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、广东省增材制造（3D 打印）产业技术路线图资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、惠普公司定向能量沉积（定向能量沉积（DED）：）：是指利用聚焦热能熔化材料的即熔即沉积增材制造工艺，子工艺包括激光近净成形 LENS（也称激光同步送粉技术、激光定向能量沉积 L-DED 和激光金属沉积 LMD）
56、、电子束熔丝沉积技术（EBDM/EBF3）和电弧熔丝增材制造（WAAM），其中 LENS 的研究及应用较多。1）LENS 技术技术：主要成形过程为聚焦激光束在控制下按照预先设定的路径移动，同时粉末喷嘴将金属粉末（或丝状材料）直接输送到激光光斑在固态基板上形成的熔池，使之按由点到线、由线到面的顺序凝固，从而完成一个层截面的打印工作，这样层层叠加，制造出近净形的零部件实体；可用材料主要是成形比较成熟的金属合金粉末材料，包括不锈钢 304/316、工具钢 H13、钛合金 Ti6-4、镍基合金 IN625/IN718等。2）EBDM 技术：技术：在真空环境中，以电子束为热源、金属丝材为成形材料，证券研
57、究报告请务必阅读正文后免责条款部分17通过送丝装置将金属丝送入熔池并按设定轨迹运动，直到制造出目标零件或毛坯；可以直接成形铝、镍、钛或不锈钢等金属材料，也可将两种材料混合在一起。3）WAAM 技术：技术：用低成本的电弧取代激光和电子束作为熔化金属的热源，形成一种成本大幅降低的大尺寸高效率金属增材制造技术，其打印效率较高，成本低廉，很方便打印数米大小的零件，非常适合于 LENS 技术较难制造的高反射性的铝合金。图图 7：激光近净成形（激光近净成形（LENS）成形原理图）成形原理图图图 8：LENS 450 定向能量沉积装备定向能量沉积装备资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、广东省增
58、材制造（3D 打印）产业技术路线图资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造图图 9：电子束熔丝沉积（电子束熔丝沉积（EBDM）成形原理图）成形原理图图图 10：电弧熔丝（电弧熔丝（WAAM）成形原理图）成形原理图资料来源：太空环境下电子束原位制造技术（曾如川等，2018）资料来源：电弧熔丝增材制造综述：物理过程、研究现状、应用情况及发展趋势（李岩等，2020）立体光固化立体光固化：指通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造工艺，代表性工艺有立体光固化成形（SLA）、数字光处理（DLP）等。1）SLA 技术技术：以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光束使其凝固成形；主要成形
59、过程为用容器盛满液态光敏树脂，氦-镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束在控证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分18制系统控制下按零件分层截面数据信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件薄层。一层固化后，工作台下移一个层厚距离，以便在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板将黏度较大的树脂液面刮平，然后进行下一层的扫描加工，新固化的一层黏结在前一层上，如此重复直至完成零件制造；可用材料为液态形式的光敏热固性聚合物。2）数字光处理技术数字光处理技术（DLP）：是立体光固化成形的变种形式；在加工产品时，利用数字微镜元件将产品截面图形投影到液体
60、光敏树脂表面，使照射的树脂逐层进行光固化。由于每层固化时是通过幻灯片似的片状固化的，因而速度比同类型的立体光固化成形速度更快。图图 11：立体光固化成形（立体光固化成形（SLA）成形原理图）成形原理图图图 12：数字光处理成形原理图数字光处理成形原理图资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造粘结剂喷射粘结剂喷射：指选择性喷射沉积液态黏结剂、黏结粉末材料的增材制造工艺，代表性工艺有三维立体打印技术（3DP）。该技术通过喷头喷出的黏结剂将铺有粉末的各层固化，以创建三维实体原型；从工作方式来看，三维立体打印与传统二维喷墨打印最为接近。具体成形过
61、程为：1）粉末通过水平压辊平铺于平台之上；2）将带有颜色的胶水通过加压方式输送到打印头中存储；3）系统根据三维模型数据将胶水混合并选择性喷射在粉末平面；4）一层黏结完成后，打印平台下降，水平压辊再次将粉末铺平，开始新一层的黏结，如此反复层层打印，直至整个模型黏结完毕。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分19图图 13：三维立体打印（三维立体打印（3DP）成形原理图）成形原理图图图 14：DM P2500 高精度黏结剂喷射金属增材制造高精度黏结剂喷射金属增材制造装备装备资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、广东省增材制造（3D 打印）产业技术路线图资料来源：中国战略性新兴产业研究
62、与发展：增材制造材料挤出材料挤出：指将材料通过喷嘴或孔口挤出的增材制造工艺，代表性工艺是熔融沉积成形（FDM）。其主要成形过程为丝状热塑性材料通过喷头加热熔化，喷嘴头底部带有微细喷嘴（直径一般为 0.20.6mm），在计算机控制下，喷嘴头根据分层截面模型数据做 xy 平面运动，将熔融状态下的液体材料挤喷出来并最终凝固；一个层面沉积完成后，工作台沿 z 轴方向按预定增量下降一层厚度的距离，喷嘴头再进行下一层截面的扫描喷丝，如此反复逐层沉积，直到最后一层，最终逐层由底到顶地堆积成一个实体模型或零件。该技术可选材料主要包括各种色彩的工程塑料 ABS、PC、PPS 以及医用 ABS 等。图图 15：熔
63、融沉积成形（熔融沉积成形（FDM）原理图）原理图图图 16：Stratasys F900 材料挤出增材制造装备材料挤出增材制造装备资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、广东省增材制造（3D 打印）产业技术路线图资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造材料喷射材料喷射：指将材料以微滴的形式选择性喷射沉积的增材制造工艺，代表性工艺有材料喷射成形（PolyJet）技术。该技术与传统喷墨打印机类似，由喷头将微滴光敏树脂喷在打印基底上，再用紫外光层层固化成形成产品。其基本原理与证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分20SLA、数字光处理（DLP）类似，主要成形过程为喷头根据分层截面
64、模型数据做xy 平面运动，光敏树脂喷射在工作台上，同时 UV 固化灯沿着喷头运动轨迹发射紫外光对工作台上的光敏树脂进行固化，完成一层打印；之后工作台沿 z 轴下降一个层厚，装置重复上述过程，完成下一层打印；重复前述过程，直至工件打印完成；去除支撑结构。该技术适用的光敏聚合物多达数百种，橡胶或刚性材料、透明或不透明材料、无色或彩色材料、标准等级材料或生物相容性材料，以及用于医学领域的专用光敏树脂材料等。图图 17：材料喷射成形（材料喷射成形（PJ）原理图）原理图资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、广东省增材制造（3D 打印）产业技术路线图薄材叠层薄材叠层：指将薄层材料逐层黏结以形成
65、实物的增材制造工艺，代表性工艺是叠层实体制造技术（LOM）。主要成形过程为：运用 CO2激光器进行系统切割，并按照计算机提取的横截面轮廓线数据，用激光将背面涂有热熔胶的纸片材切割出工件的内外轮廓，同时对非零件区域进行交叉切割，以便去除废料。第一层切割好后，送料机会把新一层纸片材叠加上去，工作台带动已成形的工件下降（通常材料厚度为 0.10.2mm），与带状片材（料带）分离；供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面；铺纸加热辊进行热压，工件层数增加一层，高度增加一个料厚；再在新层上切割截面轮廓，最终完成产品成形。原材料主要是纸片、塑料薄膜等片材。图图 1
66、8：叠层实体制造成形原理图叠层实体制造成形原理图图图 19：LOM-2030 型薄材叠层装备型薄材叠层装备资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分211.2.2、工艺路线百花齐放，金属工艺路线百花齐放，金属 3D 打印工业化应用最成熟打印工业化应用最成熟七大类七大类 3D 打印技术包含不同的子工艺打印技术包含不同的子工艺，工艺之间原理工艺之间原理、所用材料所用材料、打印精度和打印精度和应用领域等均有差异，目前呈百花齐放、多种技术路线共存的状态。应用领域等均有差异，目前呈百花齐放、多种技术路线共存的状
67、态。随着科技和增材制造行业的发展，3D 打印技术应用场景已由早期的零件原型快速制备，拓展到直接制造终端零件，实现由“快速原型”向“快速制造”的转变。金金属属3D 打印由于其工艺特点打印由于其工艺特点，具有成形结构精细和力学性能优越的突出优势具有成形结构精细和力学性能优越的突出优势，因此因此应用场景相对更广，工业化应用最成熟应用场景相对更广，工业化应用最成熟，尤其在航空航天、医疗和汽车等领域；其中其中 L-PBF 已实现广泛工业应用，已实现广泛工业应用，DED 已形成工业化应用已形成工业化应用，据 Wohlers 2022年 Senvol 数据库统计，全球 1026 件金属增材制造产品中，94%
68、均采用 PBF（902件）和 DED（61 件）技术制造。未来随着金属 3D 打印技术进一步成熟和成本的进一步下降，有望得到更广泛的推广。表表 4：主流主流 3D 打印工艺对比总结打印工艺对比总结工艺类型子工艺技术时间工艺特点及优缺点打印精度适用材料应用领域粉末床熔融（PBF）选区激光熔融（SLM）1995年成形过程具有很大柔性，能实现复杂结构件的整体制造；金属粉末完全熔化，得到冶金结合的高致密实体，显微组织细小均匀，综合力学性能高于铸件，并接近锻件；激光束能量密度高、光斑直径小，成形结构较为精细。0.3%（下限0.3mm）金 属 材 料（钛合金、铝合金、铜合金、不锈钢等）航空航天、军工、医疗
69、、汽车、模具等选区激光烧结（SLS）1989年选材较为广泛，成形过程无须支撑。塑料、金属和陶瓷粉末汽车、家电、建筑、航空、电子、消费品及医疗等电子束熔化（EBM/EBSM）1994年具有更大的功率密度、更高的材料-电子束能量吸收率、更高的成形件致密度、更低的成形热应力和残余应力、更快的制造速度、更广的材料适应范围等优势；但电子束成形过程较难同激光束一样聚焦出细微的光斑，因此成形件难以达到较高的尺寸精度。金属材料航空航天高性能复杂零部件和医疗植入体制造等多射流熔融成形（MJF）2018年粉末再利用率和经济效益高、成形速度快、产品精度高。尼龙 12汽车、医疗保健和消费品等定向能量沉积（DED）激光
70、近净成形（LENS）1996年可以实现小规模零部件的无模制造、功能梯度材料打印、零部件修复和再制造；解决了复杂曲面零部件在传统制造中存在的切削加工困难、材料去除量大、刀具磨损严重等问题。主要瓶颈是粉末材料利用率较低，热应力大，零部件存在孔隙、裂纹等内部缺陷和不规则显微组织，影响其质量和力学性能。0.1mm成形比较成熟的金属合金粉末材料航空航天、汽车、船舶等（制造或修复航空发动机和重型燃气轮机叶轮叶片以及轻量化汽车部件等）电子束熔丝沉积（EBDM/EBF3）-成形速率快、保护效果好、材料利用率高、能量转化率高；使用丝材，其成本比粉末大大降低、沉积速率更快，且不受真空环境限制，适合太空。混合材料飞
71、机结构件设计，国际空间站或月球、火星表面加工备用结构件和新型工具等电 弧 熔 丝（WAAM）新 兴发展大尺寸、高效率和低成本，适合于高反射性的铝合金，且由于同弧焊技术的兼容性好，弧焊金属材料-证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分22专业人员较容易掌握；发展很快、正迅速进入规模化的工业应用。立体光固化立体光固化成形（SLA）1983年成形速度快、精度高、表面质量高。0.5%（下限为0.15mm）液态形式的光敏热固性聚合物航空航天、汽车、医疗、家用电器、文物保护等数字光处理（DLP）1987年产品性能与立体光固化成形工艺相近，每层固化时是通过幻灯片似的片状固化的，因此成形速度更快，但受数字光镜
72、分辨率限制，只能打印尺寸较小的产品。在珠宝首饰领域的蜡模打印应用比较成熟；在工业、文创等领域的应用正快速普及粘结剂喷射三维立体打印（3DP）1993年优点是成形速度快、大构建体积、价格相对低廉、出色的色彩再现、无支撑；缺点是产品力学性能一般较差，强度、韧性相对较低，通常只能做样品展示，不适用于功能性试验。0.2mm（金属）或0.3mm（沙子）沙子、聚合物、金属、陶瓷等砂型铸造、建筑、工艺品、动漫和影视等材料挤出熔融沉积成形（FDM）1988年优点是成本最低的 3D 打印方法，且速度快、使用方便、维护简单、体积小、无污染等；缺点是通常材料性能较低（强度、耐用性等），尺寸精度不高。0.5%（下限0
73、.5mm）工 程 塑 料ABS、PC、PPS 以 及医 用 ABS等大众消费、工业制造、医疗、建筑、教育等（如产品外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前校验设计）材料喷射聚合物喷射（PJ）2000年能够快速、高精度地生成具有精致细节、表面平滑的最终用途零件。0.1mm光敏聚合物航空航天、汽车、消费品、医疗等薄材叠层叠层实体制造（LOM）1986年原材料易于获取，工艺成本较低，加工过程无化学反应，适合制作大尺寸产品；但由于该工艺 CO2激光器成本高、原材料种类过少、纸张的强度偏弱且容易受潮，现已逐渐退出增材制造的历史舞台。0.1mm纸片、塑料薄膜等片材非功能原型、多色
74、打印、铸模（应用较少）资料来源：中国战略性新兴产业研究与发展：增材制造、南极熊 3D 打印、幻嘉科技 Coolsiga、电子束熔丝沉积快速成形2319 铝合金的微观组织与力学性能（于菁等，2018）、铂力特招股书、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分23图图 20：金属金属 3D 打印已实现工业应用打印已实现工业应用资料来源：AMPOWER Report 2022、国海证券研究所（注：L-PBF 即 SLM、E-PBF 即 EBM、Powder Laser Beam ED 即 LENS、Wire Laser Beam ED 即 EBDM、Wire Electric Arc E
75、D即 WAAM）1.2.3、大尺寸、多激光、低成本是未来趋势大尺寸、多激光、低成本是未来趋势增材制造技术未来将向更大尺寸、更多激光、更高效率和更低成本方向发展。增材制造技术未来将向更大尺寸、更多激光、更高效率和更低成本方向发展。随着增材制造技术向生产终端环节拓展，对效率和成型尺寸的要求越来越高，多激光、大尺寸成为了粉末床激光成型工艺发展的新趋势，增材制造装备已经进入“米”级时代；国内多家企业包括铂力特、永年激光、华曙高科和易加三维等企业已研发推出“数十激光”+“米级幅面”的大型 SLM 打印设备，以铂力特产品 BLT-S1500 为例，设备成形尺寸为 150015001200mm，配备 26
76、激光器，最大成形效率可达 900cm/h，提高成形尺寸的同时通过增加激光器数量大幅提升了打印效率。此外，智能传感器和数字总线技术等智能部件的融入将使增材制造装备更加智能化，未来技术的变革发展也将不断推动增材制造工艺成本的降低，以更好地向直接制造最终功能零件发展。图图 21：BLT-S1500 技术参数技术参数资料来源：铂力特官网证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分241.3、行业政策行业政策1.3.1、欧美等海外国家政策欧美等海外国家政策：重点发展金属增材和在航空航天的应用重点发展金属增材和在航空航天的应用欧美国家对欧美国家对 3D 打印行业的发展非常重视打印行业的发展非常重视，从上世纪至
77、现在政府均投入了较多的从上世纪至现在政府均投入了较多的支持支持，金属金属 3D 打印和在航空航天领域的应用是重点对象打印和在航空航天领域的应用是重点对象。其中，美国的支持力度较大，率先将 3D 打印产业上升至国家战略发展高度，奥巴马政府和拜登政府相继实施了系列计划引领技术创新和产业化，并把航空航天、国防、医疗作为重点领域；欧盟及成员国注重发展金属 3D 打印技术，建立了多个 3D 打印项目和中心，产业发展和技术应用走在世界前列；日本则发表白皮书，全力振兴 3D 打印产业，并重点发展金属 3D 打印。表表 5：部分国家部分国家支持支持 3D 打印行业的政策梳理打印行业的政策梳理国家国家时间时间政
78、策内容政策内容美国2009 年奥巴马政府发布振兴美国制造业框架的政策纲要，提出从七个方面推进“再工业化”，其将人工智能、3D 打印、机器人作为重振美国制造业的三大支柱产业，3D 打印是第一个得到政府扶持的产业打印是第一个得到政府扶持的产业。2012 年3 月奥巴马政府批准投资 10 亿美元设立国家制造业创新网络（NNMI），NNMI 将由 15 所区域性制造业创新研究所构成，旨在通过官产学合作方式，加强制造业创新和美国制造业的全球竞争力。其中，其中，增材制造为列入优先考虑的范畴增材制造为列入优先考虑的范畴。8 月 NNMI 成立了国家增材制造创新学会，其中政府投资政府投资 3,000 万万美元
79、，企业投资美元，企业投资 4,500 万美元万美元，主要由联邦政府负责管理和组建，是一个产学研结合的机构。2015 年根据美国机构 IDA2015 年的报告，美国 the National Science Foundation（NSF）为）为 AM 研究提研究提供了近供了近 600 项资助，过去项资助，过去 25 年资金超过年资金超过 2 亿美元亿美元。2017 年美国食品和药物管理局（FDA）发布了增材制造的医疗设备指南，包括对增材制造部件或增材制造设备进行测试的建议；在航空航天行业，美国联邦航空管理局（美国联邦航空管理局（FAA）制定了为期八年的增材制造路线）制定了为期八年的增材制造路线图
80、，涵盖制造和认证政策，且项目受到了图，涵盖制造和认证政策，且项目受到了 2018 年政府预算的支持，年政府预算的支持，FAA 还批准了商用发动机还批准了商用发动机 3D 打打印部件的制造印部件的制造。2022 年拜登政府启动了拜登政府启动了“AM Forward”计划计划，将让美国政府和大型跨国公司以各种方式支持将让美国政府和大型跨国公司以各种方式支持 3D 打印计划和打印计划和中小企业中小企业，联邦政府的具体措施包括：为小型制造商提供融资，以更低的成本安装 3D 打印设备；向中小型制造商提供技术援助；制定 3D 打印劳动力培训课程和学徒计划；制定金属 3D 打印行业标准。2024 年6 月
81、25 日，美国制造协会（America Makes）宣布开始征集 2024 年开放项目的申请，旨在为专业的3D 打印领域提供新一轮资金支持；美国国防部副部长办公室、研究与工程制造技术办公室将提供提供 210万美元万美元（约合约合 1525 万人民币万人民币）的资金进行支持的资金进行支持，旨在加速国防和商业应用领域的旨在加速国防和商业应用领域的 3D 打印技术的开发打印技术的开发和部署和部署。欧洲1991-2013 年1984-1987 年“第一个框架计划（FP）”期间就为 3D 打印项目提供资金；随后的框架计划，从 1988-2013年，为 3D 打印提供了持续的支持。1991-2013 年期
82、间设立了年期间设立了 88 个个 3D 打印相关项目打印相关项目。2013 年德国政府为 3D 打印在未来 10 年在科研、教育、产业、环保、知识产权等领域的工作目标做出了宏观布局。根据德国政府 2013 年公布的数据，除去公共资金对高校和科研院所每年数十亿欧元常规性投入以外，德国对德国对 3D 打印的科研定向投入已超过打印的科研定向投入已超过 2,000 万欧元万欧元。2014 年1 月，英国政府宣布将投资 1,530 万英镑创建一个国家级 3D 打印中心。并将制定英国首个国家级 3D打印中心的发展计划；该中心于 2015 年正式运营，重点支持航空航天领域，同时也将支持汽车和医重点支持航空航
83、天领域，同时也将支持汽车和医疗等行业疗等行业。日本2014 年日本发表制造业白皮书，重点发展机器人、下一代清洁能源汽车、再生医疗以及 3D 打印技术。日本政府在 2014 年投入投入 40 亿日元亿日元，由经济产业省组织实施“以 3D 打印为核心的制造革命计划”。该计划分为两个主题：“新一代企业级新一代企业级 3D 打印机技术开发打印机技术开发”主题以金属材料主题以金属材料 3D 打印机为对象打印机为对象，而“超精密 3D 成形系统技术开发”主题以砂模材料 3D 打印机为对象。资料来源：铂力特公告、3D Printing Overview,Impacts,and the Federal Rol
84、eCRS、3D PrintingAsia 官网、3dsciencevalley官网、3dprint 官网、中国 3D 打印网、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分25图图 22：各国家及地区各国家及地区 3D 打印发展方针打印发展方针图图 23：FAA 增材制造路线图增材制造路线图资料来源：铂力特公告资料来源：Additive Manufacturing Roadmap Update（FAA）1.3.2、国内政策国内政策：将增材制造列入战略发展层面将增材制造列入战略发展层面，PBF、DED 工艺作工艺作为重要方向为重要方向我国增材制造技术于上世纪 90 年代初起步，得到了 8
85、63 计划和 973 计划支持，后续为推动产业发展，国家先后颁布了一系列法规政策，将增材制造列入战略层面，并且将 SLM、SLS 等粉末床熔融工艺及 DED 工艺作为重点方向。经过多年发展目前我国总体科研和技术与世界先进水平接近，其中金属高性能增材制造技术处于世界先进水平。表表 6：国内支持国内支持 3D 打印行业的政策梳理打印行业的政策梳理时间时间部门部门文件文件政策内容政策内容2015年工信部、发改委、财政部国家增材制造产业发展推进计划（20152016 年）首次明确将增材制造列入到国家战略层面，并提出计划到 2016 年，初初步建立较为完善的增材制造产业体系步建立较为完善的增材制造产业体
86、系，整体技术水平保持与国际同步整体技术水平保持与国际同步，在航空航天等直接制造领域达到国际先进水平在航空航天等直接制造领域达到国际先进水平，在国际市场上占有较大的市场份额。2017年工信部、发改委等十二部门增材制造产业发展行 动计划（2017-2020 年）明确目标，到到 2020 年，增材制造产业年销售收入超过年，增材制造产业年销售收入超过 200 亿元，年亿元，年均增速均增速 30%以上以上；关键核心技术达到国际同步发展水平，工艺装备基本满足行业应用需求，在部分领域实现规模化应用。2019年财政部、发改委等国家支持发展的重大技术装备和产品目录（2019 年修订）工业级增材制造装备（粉末床激
87、光增材制造装备、送粉式激光增材制粉末床激光增材制造装备、送粉式激光增材制造装备、送丝式电子束增材制造装备造装备、送丝式电子束增材制造装备、高功率光纤激光器）属于国家支持发展的重大技术装备和产品。2021年国务院中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要明确了发展增材制造在制造业核心竞争力提升与智能制造技术发展方面的重要性，将增材制造作为未来规划发展的重点领域。工信部、发改委等“十四五”智能制造发展规划智能制造技术攻关行动：关键核心技术中包括增材制造；智能制造装备创新发展行动：发展通用智能装备中的激光激光/电子束高效选区熔化装电子束高效选区熔化装备、选区激光烧结
88、成形装备备、选区激光烧结成形装备等增材制造装备。2022年科技部“十四五”国家重点研发计划重点专项 2022 年度项目申报指南“增材制造与激光制造”重点专项 2022 年度项目申报指南，涉及 21项增材制造指南任务。资料来源：铂力特招股书、华曙高科招股书、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分262、行业产业链分析行业产业链分析增材制造经过几十年的发展已经形成了一条完整的产业链。增材制造经过几十年的发展已经形成了一条完整的产业链。上游为原材料及零件，包括 3D 打印原材料、核心硬件和软件等；中游以 3D 打印设备生产厂商为主，占据产业链的主导地位，据华经产业研究院数据，2021
89、 年打印设备和服务在全球市场合计占比 80%，在中国市场合计占比 76%；下游应用覆盖航空航天、汽车工业、船舶制造、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意和建筑等多个领域，其中航空航天和消费电子是重点市场。图图 24：3D 打印产业链图谱打印产业链图谱资料来源：铂力特招股书、华曙高科招股书、国海证券研究所图图 25：2021 年全球年全球 3D 打印行业细分行业结构打印行业细分行业结构图图 26：2021 年中国年中国 3D 打印行业细分行业结构打印行业细分行业结构资料来源：华经产业研究院、国海证券研究所资料来源：华经产业研究院、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分272.1
90、、行业上游：原材料及零件行业上游：原材料及零件2.1.1、原材料：金属粉末材料占比持续提升原材料：金属粉末材料占比持续提升3D 打印原材料是影响打印原材料是影响 3D 打印产品质量的重要因素之一，目前主要可分为金属打印产品质量的重要因素之一，目前主要可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及生物材料等几类。材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及生物材料等几类。其中，光敏树脂、高分子粉末、丝材和金属粉末应用最为广泛，据 Wohlers Associates，2021年在全球市场中销售额占比分别为 25%、35%、20%和 18%，且金属粉末的销售额和占比均呈现提升趋势，销售额由 201
91、1 年的 0.18 亿美元增长至 2021 年的4.73 亿美元，期间年复合增速达 39%，占比由 2015 年的 11%上升至 2021 年的18%；据中商产业研究院，在国内市场，应用较多的金属粉末有钛合金、铝合金和不锈钢，合计占比 39.3%，其中钛合金占比最高，达 20.2%，其余应用较广的材料包括 PLA、树脂、尼龙、ABS 等有机高分子，合计占比 46.5%。与其他与其他材料相比，金属粉末材料在比强度、比刚度等力学性能上有显著优势，适用于材料相比，金属粉末材料在比强度、比刚度等力学性能上有显著优势，适用于先进制造业，尤其是航空航天、军工等领域，预计其未来销售额和占比将继续先进制造业，
92、尤其是航空航天、军工等领域，预计其未来销售额和占比将继续保持上升趋势，增长空间广阔。保持上升趋势，增长空间广阔。图图 27：2015-2021 年全球增材制造原材料销额占比年全球增材制造原材料销额占比图图 28：2011-2021 年全球金属增材制造材料销售额年全球金属增材制造材料销售额及增速及增速资料来源：立鼎产业研究院、WohlersAssociates、国海证券研究所资料 来源：铂 力特招 股书、和 诚毕择 咨询、WohlersAssociates、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分28图图 29：中国增材制造原材料市场占比中国增材制造原材料市场占比资料来源：中商产业
93、研究院、国海证券研究所（注：或因四舍五入原因份额加总不为 100%）表表 7：3D 打印材料分类、特性及应用打印材料分类、特性及应用材料材料细分类型细分类型材料特性材料特性缺点缺点应用场景应用场景金属材料钛合金比强度高、耐腐蚀和生物相容性好、耐热性高制备成本高、品质控制难、产品易疏松航空航天零部件：飞机发动机压气机部件，火箭、导弹等各种结构件；医疗：骨骼、牙齿等人工植入体铝合金密度低、耐腐蚀性能好、抗疲劳性能较高，且具有较高的比强度、比刚度钴铬合金腐蚀性能和机械性能优异不锈钢耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀适合打印尺寸较大的物品工程塑料PLA（聚乳酸）FDM 最常用
94、的耗材，可降解环保塑料，价格便宜、打印性能较好、具有良好的生物相容性产品易出现各向不同性教育、医疗、建筑、模具设计等ABSFDM 最常用的耗材，价格便宜、强度高、韧性好、耐冲击汽车、家电、电子消费品等PA（尼龙）SLS 的主要耗材之一，致密度和强度高，也具备一定柔韧性用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等PC高强度、耐高温、抗冲击、抗弯曲玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业光敏树脂材料光敏树脂低留灰率、韧性好、精度和表面质量佳加工速度慢、有一定污染汽车、家电、电子消费品陶瓷材料陶瓷高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀熔点较高，难以利用外部能场进行直接成形，制备成本高、品质控
95、制难航空航天、汽车、生物等复合材料碳纤维复合材料将单一材料与碳纤维混合，综合提升产品强度、粘合度和耐热度，并优化产品重量等物理性质-电子消费品、家电、汽车制造、航空航天、医疗器械等高分子复合材料耐高温、耐腐蚀、高阻燃性和优异的力学性能汽车制造、航空航天、医疗器械等细胞生物原料细胞生物原料生物相容性好产量低、配套的 3D 打印设备技术要求高与医学、组织工程相结合，可制造出药物、人工器官证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分29等用于治疗疾病资料来源：华经产业研究院、前瞻产业研究院、3D 打印材料及其应用概述（陈双等，2018）、3D 打印世界、国海证券研究所2.1.2、振镜和激光器：价值量占成
96、本振镜和激光器：价值量占成本 40%增材制造所使用的核心硬件包括振镜和激光器等，价值量占整个设备成本增材制造所使用的核心硬件包括振镜和激光器等，价值量占整个设备成本的的40%。振镜和激光器是 3D 打印设备的核心硬件，价值量占比较高，据国际金属加工网和南极熊 3D 打印，激光器一般占整机设备（金属）成本的 20%以上，激光器和振镜合计占据 40%左右的成本。1）激光器：）激光器：激光是受激辐射产生的光，因方向性强、能量密度高等特点而具有高加工精度及速度优势；目前用于 3D 打印的主流激光器种类包括光纤激光器、固体激光器、半导体激光器和二氧化碳激光器，3D 打印机会根据成型材料的不同匹配不同的激
97、光器。2）振镜系统：）振镜系统：包括扫描振镜和振镜控制系统。扫描振镜是一种用于激光加工领域的矢量扫描器件，具有小惯量、高速扫描、精准定位和闭环反馈控制等特点；由光学扫描头、电子驱动放大器和光学反射镜片组成，靠两个振镜反射激光，形成 XY 平面的运动。振镜控制系统由振镜电机、激光反射镜片、控制驱动板组成；其将激光束入射到振镜，并通过计算机控制振镜的反射角度，实现激光束的偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在打标材料上按所需的要求运动，从而在材料表面上留下永久的标记。图图 30：深圳深圳 JPT 连续光纤激光器连续光纤激光器图图 31：振镜系统工作原理振镜系统工作原理资料来源：南极熊 3D 打印资
98、料来源：南极熊 3D 打印激光器和振镜系统较大程度依赖进口，具有国产替代空间。激光器和振镜系统较大程度依赖进口，具有国产替代空间。目前，这些核心硬件多数采购自美国、德国等，据华曙高科招股说明书，2021 年激光器和振镜平均进口比例分别为 86%和 100%，很大程度依赖进口；但随着国产振镜和激光器的研制成功及性能提升，已实现部分进口替代，其中激光器的国产化进程更快，而振镜控制系统中低端市场已基本实现国产化，在高端应用领域仍然由美国 CTI、德国 Scanlab 和 Raylase 等国外企业占据，在高精度标刻、划线、钻孔领域，国产振镜与国外厂商仍有较大差距。随着金属随着金属 3D 打印对效率要
99、求的提高打印对效率要求的提高。多激光成为其实现高效率多激光成为其实现高效率、大尺寸及批量大尺寸及批量制造的升级成型工艺制造的升级成型工艺，是粉末床激光成型工艺发展的新趋势是粉末床激光成型工艺发展的新趋势。目前很多金属 3D打印设备厂商已经开发出多激光器金属 3D 打印机，包括 SLM Solutions、3D证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分30Systems、EOS 和铂力特等，以 Renishaw 的 RenAM 500Q 系统为例，其配备了 4 个 500 W 激光器，制程速度是单激光系统的 4 倍，且保持了较好的精度与质量。据 SLM Solutions 预测，未来多激光设备销量
100、占比将持续提高。图图 32：2019-2022H1 华曙高科进口激光器和振镜的华曙高科进口激光器和振镜的比例比例图图 33：SLM Solutions 对多激光设备销量占比的预对多激光设备销量占比的预测测资料来源：华曙高科招股书、国海证券研究所资料来源：SLM Solutions annual report 2022证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分312.2、行业中游行业中游：打印设备占据产业链主导地位打印设备占据产业链主导地位，设备商设备商逐步转型综合方案提供商逐步转型综合方案提供商增材制造行业中游包增材制造行业中游包括括 3D 打印设备及设备技术服务打印设备及设备技术服务，其其中中
101、 3D 打印设备是中游打印设备是中游、也是整个产业链的核心主体也是整个产业链的核心主体。参与主体包括增材制造设备制造商、增材制造服务提供商、各类代理商等。工业级打印设备得到推广，市场前景好，其中金属 3D打印设备逐渐成为主流。按应用领域，增材制造设备可分为桌面级打印机和工业级打印机。按应用领域，增材制造设备可分为桌面级打印机和工业级打印机。桌面级打印机主要客户是个人和家庭，应用在消费和教育行业居多，因此打印技术要求低于工业级，且价格也更便宜。近年来随着国外桌面级打印机相关专利保护到期，技术壁垒下降，国内桌面级打印机厂家数量迅速增长，新进企业增多，加大了国内桌面级增材制造市场的竞争程度，处于量大
102、价低阶段。与桌面级打印机市场相比，工业级打印机技术壁垒高，资本投入大，一直以来发展较为缓慢，但当前工业级当前工业级增材制造产业受到政府大力支持，应用场景不断拓展，整个市场呈现快速增长增材制造产业受到政府大力支持，应用场景不断拓展，整个市场呈现快速增长趋势趋势：据 Wohlers Report 数据，2021 年全球工业级增材制造设备销售额为 34.17亿美元，同比增长 13.40%；除 2020 年受疫情影响，设备销量下滑，其余年份增速均较快，2021 年全球设备共销售了 26,272 台，同比增长 24.90%。工业级增材制造可广泛运用于传统产业转型升级和战略性新兴产业发展，随着增材制造技术
103、的逐渐成熟和成本的不断降低，市场前景可观。表表 8：桌面级和工业级桌面级和工业级 3D 打印设备对比打印设备对比桌面级工业级价格几千元60 万元到 1000 万元不等打印技术FDM、SLA、PJSLM、SLS、DED 等打印速度较低较低：多采用 16 位和 32 位芯片，在 SLA 技术上扫描速度多为 1m/秒快：快：基本采用 64 位以上芯片，在 SLA 技术上扫描速度可达 7m-15m/秒打印精度基本在 0.3mm-0.6mm0.05mm-0.2mm打印可靠性70%多几乎 100%打印过程的自检测功能几乎对打印过程没有自动校正和检测功能标配打印尺寸较小较大，适合规模化生产打印材料通常适用于
104、常见塑料材料如PLA 和 ABS 等更广泛，包括金属、陶瓷、复合材料等高性能材料应用领域个人和家庭领域，比如创意设计、模型制作和手工艺品等；教育领域，用于学生的创造性实践和科学实验航空航天、医疗器械、汽车制造等领域，用于生产模具、零部件和原型制作等国内代表企业创想三维、纵维立方铂力特、华曙高科资料来源：stratasys 官网、森工公司官网、激光制造网、中国工控网、36 氪、艾瑞咨询、创想三维官网、纵维立方官网、铂力特招股书、华曙高科招股书、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分32图图 34：2017-2021 年全球增材制造工业级设备销售量及增速年全球增材制造工业级设备销售
105、量及增速资料来源：和诚毕择咨询、WohlersAssociates、国海证券研究所（注：工业级增材制造设备指面向工业且售价在 5000 美元以上的机器）按适用原材料分类按适用原材料分类，可以分为金属可以分为金属 3D 打印和非金属打印和非金属 3D 打印打印。据艾瑞咨询统计，截至 2022 年 10 月，中国 3D 打印设备主要以 SLS、SLM 和非金属的 FDM 为主，前两者占比约 32%，FDM 占比约 15%，分别对应工业级和桌面级；金属3D 打印（SLM、部分 SLS、LENS、EBM）占整体比例约 40%。从全球市场来看，得益于金属增材制造技术的成熟和设备的普及，近年来全球工业级金
106、属增材制造设备稳步增长：根据 Wohlers Associates 统计数据显示，全球金属增材制造设备销售额呈上升趋势，2021 年达 12.34 亿美元，占全球工业级增材制造设备销售额的 36.11%，销量从 2017 年的 1768 台增长至 2023 年的 3793 台，年复合增长率 13.57%。金属金属 3D 打印凭借优越的打印产品性能逐渐成为主流工艺打印凭借优越的打印产品性能逐渐成为主流工艺，据铂力特据铂力特 2023 年报年报，金属金属 3D 打印是目前增材制造技术和产业发展中最为迅速打印是目前增材制造技术和产业发展中最为迅速的，已广泛用于航空航天、生物医疗、工业模具和动力能源等
107、相关领域，其未的，已广泛用于航空航天、生物医疗、工业模具和动力能源等相关领域，其未来应用场景有望继续深化，销量与份额继续提升，实现较高的增速。来应用场景有望继续深化，销量与份额继续提升，实现较高的增速。图图 35：中国中国 3D 打印设备分工艺占比打印设备分工艺占比（截至截至 2022 年年 10 月）月）资料来源：36 氪、艾瑞咨询、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分33图图 36：2017-2021 年全球金属年全球金属 3D 打印设备销售额打印设备销售额及增速及增速图图 37：2017-2023 年全球金属年全球金属 3D 打印设备销量及打印设备销量及增速增速资料来源
108、：和诚毕择咨询、WohlersAssociates、国海证券研究所资料来源：前瞻产业研究院、和诚毕择咨询、WohlersAssociates、国海证券研究所3D 打印产业链整合加剧，设备商转变为综合方案提供商打印产业链整合加剧，设备商转变为综合方案提供商。3D 打印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，3D 打印行业整合加剧，通过并购 3D 打印软件公司、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。2.3、行业下游行业下游：涵盖航空航天涵盖航空航天、汽车汽车、医疗及消费电子医疗及
109、消费电子等领域等领域增材制造目前已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域，并逐渐应用于增材制造目前已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域，并逐渐应用于消消费电子等新兴费电子等新兴领域领域。目前3D打印技术在下游行业的应用方式主要分为直接制造、设计验证和原型制造。直接制造是指根据三维模型，直接用增材制造技术生产最终产品，具有产品定制性强与产品精度硬度高的特点，是未来增材制造技术的主要发展趋势。与传统制造相比，采用增材制造技术进行设计验证及原型制造，可节约时间与经济成本。从全球市场来看，根据 Wohlers Report 2022，2021 年增材制造主要应用于航空航天、医疗/牙科、汽车、消费及
110、电子产品等领域，其中航空航天应用最多，占比 17%。据艾瑞咨询，从中国市场来看，主要应用领域包括工业器械、航空航天、汽车制造和消费电子等，其中航空航天是第二大市场，截至 2022 年 10 月占比为 19%；同时，我国 3D 打印以工业级应用为主，据艾瑞咨询统计，工业级应用在整体应用领域中占比 65%-70%，航空航天是工业级应用的主要市场，其在工业级应用中占比 58%，消费级应用在整体应用领域中占比 30%-35%，主要包括教育科研、艺术模型制造和消费电子。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分34图图 38：2021 年全球增材制造下游领域占比年全球增材制造下游领域占比图图 39：中国增
111、材制造下游领域占比（截至中国增材制造下游领域占比（截至 2022 年年10 月）月）资料来源：Wohlers Report 2022、华曙高科招股书、国海证券研究所资料来源：36 氪、艾瑞咨询、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分353、航空航天应用：航空航天应用：3D 打印应用最深的领域打印应用最深的领域因增材制造更适用于轻量化、结构优质化和集成化要求的产业，且航空航天因增材制造更适用于轻量化、结构优质化和集成化要求的产业，且航空航天对对3D 打印的需求弹性相对较小、功能敏感性高，是打印的需求弹性相对较小、功能敏感性高，是 3D 打印需求最落地、应用最打印需求最落地、应用最
112、深入深入、需求最旺盛的领域需求最旺盛的领域，3D 打印未来渗透率有望继续提高并充分受益于航空打印未来渗透率有望继续提高并充分受益于航空航天市场规模的扩张，增量空间较大。航天市场规模的扩张，增量空间较大。3.1、3D 打印在航空航天领域的应用价值：轻量化和一打印在航空航天领域的应用价值：轻量化和一体化体化3.1.1、应用优势：实现复杂结构件的轻量化及一体化制造应用优势：实现复杂结构件的轻量化及一体化制造3D 打印可以实现复杂结构件的轻量化和一体化制造打印可以实现复杂结构件的轻量化和一体化制造，在航空航天领域具有突出在航空航天领域具有突出的优势和广阔的应用前景的优势和广阔的应用前景。航空航天产品一
113、般批次数量小、尺寸大，产品的预留加工周期短，且对其质量性能要求高；火箭发动机系统的零件大多采用高温合金材料，机械加工难度大，加工周期长，同时其零件结构复杂，有大量的不规则曲面和内流道等，以上因素加大了发动机零件的制造难度，给发动机的制造过程带来了工艺复杂、工序长、周转次数多等一系列问题。传统工艺批量制造的成本和周期优势在航空航天领域体现不显著，而 3D 打印技术在几何设计和优化自由、功能和零件整合、材料利用率、定制和小批量生产，以及缩短制造周期方面具有显著优势，可以实现复杂结构件的轻量化和一体化制造，成为当今航空航天工业制造技术升级的利器。另一方面，航空航天产品对单个零件的价格并不敏感，重点关
114、注零件的重量以及整体的成本和周期，而金属金属 3D 打印的原材料和设备成本打印的原材料和设备成本相对较高，在其他对价格敏感的领域应用受限，但在航空航天领域有先天的应相对较高，在其他对价格敏感的领域应用受限，但在航空航天领域有先天的应用优势用优势。图图 40：3D 打印在航空航天领域的应用优势打印在航空航天领域的应用优势资料来源：3D 打印技术发展趋势及其在商业航天上的应用（田彩兰等，2024）、航空航天增材制造技术的应用及发展（冯斐等，2021）、3D 打印与航天白皮书 1.0（3D 科学谷）、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分363.1.2、目前主流工艺是目前主流工艺是
115、SLM，适用材料为金属合金，适用材料为金属合金目前在航空航天领域应用目前在航空航天领域应用较较多的多的 3D 打印技术是粉末床熔融成形打印技术是粉末床熔融成形（PBF）和定向和定向能量沉积成形（能量沉积成形（DED），在工业生产中（如 NASA）占据主导地位，具体包括SLM 选区激光熔融、EBM 电子束选区熔化、LMD 激光金属沉积和 WAAM 电弧熔丝增材制造 4 类技术；其中，其中，SLM 技术最为成熟，能够高效生产复杂结构件技术最为成熟，能够高效生产复杂结构件或拓扑形状的高致密零部件产品，应用的范围也最广。或拓扑形状的高致密零部件产品，应用的范围也最广。从工艺特性比较来说，SLM 技术能
116、够生产高分辨率、高质量的零件，航天支架、异形管件等精度要求较高的零件大多采用这种技术生产，且生产出的零部件机械性能超过传统制造技术，缺点在于制作的零件残余应力高、缺陷多，需要进行后处理。DED 技术不依赖粉末床，不受空间尺寸限制，因此可以制造较大尺寸的零部件；还可以对现有零部件进行修补，如涡轮叶片，缺点在于精度不高。表表 9：航空航天领域增材制造工艺特性航空航天领域增材制造工艺特性工艺类型工艺类型能量来源能量来源（W）过程效率过程效率材料类型材料类型气氛或真空气氛或真空熔池尺寸熔池尺寸（mm）沉积速度沉积速度（kg/h）备注备注粉末床熔融（PBF）选 区 激 光熔化（SLM）激光100-100
117、02%-5%粉末氩气0.30.1-0.18适用于制作小尺寸适用于制作小尺寸、形状复形状复杂零件杂零件，表面光洁度比EBM好；较高的冷却速率。与EBM 相比，制作的零件残余应力高、缺陷多，需要进行热处理以减小残余应力。电 子 束 熔化（EBM）电 子 束350015%-20%粉末高温，恒定真空10.2-0.36高精度：密度和机械性能较好；和 SLM 相比，具有较低的屈服强度、较高的断裂应变；通常不需要热处理。比 SLM 工艺制备的零件抗疲劳强度低（因表面光洁度不高）。定向能量沉积（DED）激 光 金 属沉积（LMD）激光500-30002%-5%粉末氩气小于WAAM对反射比为 40%-95%的合
118、金具 有较 低的能 耗；与WAAM 技术相比，能够保证零件尺寸精度；精确修补高附加值的零件（如涡轮叶片），缩短交付周期。沉积速率和材料利用率较低。电 弧 熔 炼丝 材 增 材制造（WAAM）电弧2000-400070%丝材氩气或其他0.5-4（不超过 10）高材料利用率（90%）、高能效（70%）；低成本生产低成本生产大尺寸、复杂形状的零部大尺寸、复杂形状的零部件件。表面粗糙，精度低于PBF 和 LMD 技术，需要进行表面处理、热处理加工；大型部件需进行冷轧。资料来源：航天领域 3D 打印材料及工艺技术研究现状（李晶等，2024）、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分37航空
119、航天领域需要具有高韧性、耐热性和耐腐蚀性的高性能材料，以满足使用航空航天领域需要具有高韧性、耐热性和耐腐蚀性的高性能材料，以满足使用条件的要求，条件的要求，3D 打印用材料主要为金属基复合材料，据打印用材料主要为金属基复合材料，据 QYResearch 报告，报告，2024 年年金属材料占航空航天金属材料占航空航天 3D 打印全球市场打印全球市场 89.09%的份额的份额。适用于 3D 打印的特殊材料有铝合金、不锈钢、钛合金、镍基和铁基超合金、铜合金、钴合金、耐高温合金及其他金属材料；其中大部分 3D 打印原料以合金粉末或丝、线材的形式使用。在航天领域中，如火箭发动机，由多种型号的零部件组成，
120、不同零部件需要结合材料的力学性能来满足特殊使用环境，因此材料的选择至关重要。图图 41：2024 年按材料类型分航空航天年按材料类型分航空航天 3D 打印全球市场规模占比打印全球市场规模占比资料来源：QYResearch、国海证券研究所表表 10：航空航天领域增材制造常用材料航空航天领域增材制造常用材料材料类型子类别优点应用钛基Ti6Al4V-TiAlTi-6-2-4-2具有更高的强度质量比、较高的抗拉强度、优异的耐腐蚀性和较好的高温稳定性等优异的性能是航天领域中使用最多的是航天领域中使用最多的合金之一合金之一，通常用于制作火箭推进剂贮箱铜基GRCop-84GRCop-42C18150C182
121、00铝铜合金高强度和高传导率；GRCop-84合金是一种可被应用于火箭引擎中的粉末冶金新材料，具有优异的导电性、高热膨胀率、高抗拉强度、高抗蠕变性、较好的塑性和抗疲劳强度等性能常用于热交换器，如燃烧室液体火箭发动机；GRCop-42 合金是 NASA和太空飞行公司火箭推力室组件首选的铜合金，可以制备完全致密的部件铁基不锈钢 17-4PH不锈钢 15-5GP1不锈钢 304L不锈钢 316L镍基高温合金和铁基合金具有较好的韧性和较低的塑脆转变温度用于制造燃气涡轮发动机中的高压涡轮盘和叶片、喷射器、点火器等镍基铬镍铁合金 625铬镍铁合金 718哈氏合金-X哈氏合金 230资料来源：航天领域 3D
122、 打印材料及工艺技术研究现状（李晶等，2024）、国海证券研究所证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分383.2、3D 打印应用的实际案例打印应用的实际案例航空航天领域，3D 打印技术在国内外已有较多的应用，包括火箭发动机、飞机发动机零部件的制造等，实现产品轻量化的同时大幅缩短了生产周期、降低了生产成本。3.2.1、火箭发动机：应用火箭发动机：应用 3D 打印技术最多的零件打印技术最多的零件Orbex 公司采用公司采用 SLM 技术打印一体化推力室。技术打印一体化推力室。Orbex（英国航天公司）2019年与 SLM Solutions 合作，采用 SLM 技术打印了一台镍基高温合金火箭发动
123、机，结构优化调整后重量减轻了 30%，效率比同类发动机提高了 20%；同时与传统数控加工技术相比，节省了 90%的周转时间和 50%的加工费。该发动机采用SLM Solutions 的 SLM 800 设备打印，打印机的尺寸为 260mm500mm800mm。此外，Orbex 公司为实现快速打印火箭发动机，与 EOS 旗下的 AMCM公司合作，建造了当时欧洲最大的工业 3D 打印机，预计该打印机每年可以打印超过 35 个大型火箭发动机和主级涡轮泵系统。Launcher 公司利用公司利用 3D 打印技术不断升级火箭发动机的性能打印技术不断升级火箭发动机的性能，打印液氧涡轮泵打印液氧涡轮泵和燃烧室
124、等产品。和燃烧室等产品。该公司是美国小型火箭初创公司，成立于 2017 年，2019 年开始研发 3D 打印 E-2 发动机零部件。E-2 是一款封闭式循环的高性能是一款封闭式循环的高性能 3D 打印打印火箭发动机，其中主要的液氧涡轮泵、燃烧室等产品陆续由火箭发动机，其中主要的液氧涡轮泵、燃烧室等产品陆续由 3D 打印技术制造打印技术制造，其中燃烧室由 AMCM 公司制造的 M4K 设备打印，选用铜合金材料，集成复杂冷却流道结构，提高了发动机的冷却效率。该款发动机于 2022 年 4 月在 NASA的斯坦尼斯航天中心试车成功。此外，Launcher 公司 2021 年 4 月购买了一台Velo
125、3D 的蓝宝石打印机打印镍基高温合金材料；同年 9 月，又购买了一台同品牌打印机打印火箭的钛合金零件。Relativity Space 公司采用公司采用 SLM 和和 WAAM 技术制造火箭发动机技术制造火箭发动机、贮箱等零件贮箱等零件。Relativity Space 是美国一家液体火箭公司，是第一家应用 3D 打印技术整体打印火箭的公司。通过采用 3D 打印技术，大幅简化了产品的供应链，火箭的零件数量由十万多个减少到低于 1000 个；制造周期由 24 个月缩短为 2 个月；迭代周期由 48 个月减少到 6 个月。其中发动机 AEON 1、AEON R 和 AEON VAC都由 3D 打印
126、制造，通过减少燃烧室、点火器、涡轮泵、反应控制推进器和输送增压系统零部件的数量，提高发动机的可靠性。证券研究报告请务必阅读正文后免责条款部分39图图 42：Orbex 公司公司 SLM 技术打印的一体化推力室技术打印的一体化推力室图图 43：Launcher 公公司司 SLM 技术打印的火箭发动机技术打印的火箭发动机涡轮泵组件涡轮泵组件资料来源：3D 打印技术发展趋势及其在商业航天上的应用（田彩兰等，2024）资料来源：3D 打印技术发展趋势及其在商业航天上的应用（田彩兰等，2024）SpaceX 目标是将目标是将 3D 打印技术用于星舰尽可能多的部件，包括发动机和机身打印技术用于星舰尽可能多
127、的部件，包括发动机和机身，并已经打印了广泛的部件，如燃烧室和喷嘴延伸件等。并已经打印了广泛的部件，如燃烧室和喷嘴延伸件等。1）SpaceX 于 2014 年推出了 Falcon 9 火箭，其氧化剂阀体主体氧化剂阀体主体由 3D 打印制造，与传统的铸造零件相比，3D 打印制造的火箭氧化剂阀体具有卓越的强度、延展性和抗断裂性，并且材料特性的可变性较低，且与以月为单位的典型铸造周期相比，该阀体的 3D打印时间不到两天；2）2019 年，SpaceX 推出的 Starship 的 Raptor 发动机包括许多 3D 打印零件，如推进剂阀体、涡轮泵零件和喷射器系统的零件，采用了粉末床激光熔融和和电子束熔
128、融技术；3）2020 年，二代 Dragon 载人飞船装有8 台 SuperDraco 发动机，是全球首款投入使用的 3D 打印飞船引擎，多处关键零部件（火箭发动机室、主氧化剂阀阀体、冷却通道、喷油头和节流系统等）是使用 EOS 的直接金属激光烧结技术（直接金属激光烧结技术（DMLS）制造的，使用 Inconel 系列镍基高温合金打印完成，具有高强度和高强韧性；4）2024 年 8 月，首台三代猛禽（Raptor 3，海平面版本）火箭发动机出厂，相较之于前代的 Raptor 2，先进金属 3D 打印工艺的使用使得 Raptor 3 减重 7%，推力高出了 21%，更是比初代Raptor 提高了