金屬增材制造行業(yè)市場(chǎng)分析

金屬增材制造行業(yè)市場(chǎng)分析一、國(guó)內(nèi)外金屬增材制造產(chǎn)業(yè)快速擴(kuò)張1.1全球：增材制造市場(chǎng)高速增長(zhǎng)，金屬增材制造產(chǎn)值領(lǐng)跑增材制造行業(yè)全球增材制造市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)，整個(gè)增材制造市場(chǎng)從疫情期間回暖，增速穩(wěn)定。根據(jù)WohlersAssociates，全球增材制造行業(yè)產(chǎn)值從2003年的5.29億美元增長(zhǎng)至2022年的180億美元，CAGR達(dá)19.58%。2020年受疫情影響年同比增速短暫下滑至7.51%，但2021年快速回升19.49%。2022年行業(yè)產(chǎn)值達(dá)180億美元同比增長(zhǎng)18.3%，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)298億美元，2031年將達(dá)853億美元。世界上許多國(guó)家都在努力加大對(duì)3D打印技術(shù)的支持力度，但美國(guó)仍然是世界上最大的3D打印市場(chǎng)國(guó)家。2021年，美國(guó)的工業(yè)級(jí)3D單位銷量占世界的45.5%，即2021年全球接近一半的3D打印設(shè)備從美國(guó)的設(shè)備商買入。金屬增材制造市場(chǎng)增速領(lǐng)跑增材制造行業(yè)。根據(jù)AMPOWER，2021年全球金屬增材制造市場(chǎng)規(guī)模達(dá)25億歐元，從需求端測(cè)算預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到75.8億歐元，CAGR達(dá)25%，從供給端測(cè)算預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到78.1億歐元，CAGR達(dá)26%。德勤報(bào)告《2019科技、傳媒和電信行業(yè)預(yù)測(cè)》指出，當(dāng)前全球增材制造正從塑料打印向萬(wàn)億美元級(jí)金屬打印轉(zhuǎn)變，金屬市場(chǎng)占比從2017年的28%增長(zhǎng)至2018年的36%，增速迅猛。從業(yè)務(wù)構(gòu)成看，打印設(shè)備和打印服務(wù)占據(jù)增材制造行業(yè)主要市場(chǎng)份額。根據(jù)WohlersAssociates，2021年增材制造市場(chǎng)份額中，增材制造服務(wù)占比40.09%，打印裝備占比22.42%，增材制造原材料占比17.04%，增材制造服務(wù)市場(chǎng)份額占比遠(yuǎn)超出其他業(yè)務(wù)。從原材料看，增材制造原材料市場(chǎng)由非金屬主導(dǎo)。根據(jù)WohlersAssociates，聚合物粉材/光敏樹(shù)脂/聚合物絲材/金屬材料占比分別為34.7%/25.2%/19.9%/18.2%。1.1.1金屬原材料：原材料市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，金屬原材料增速領(lǐng)先增材制造原材料市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，其中金屬原材料增速領(lǐng)先。根據(jù)WohlersAssociates統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球增材制造專用原材料銷售金額從2012年的4.17億美元增長(zhǎng)至2021年的25.98億美元，CAGR達(dá)22.54%，2021年金屬原材料占市場(chǎng)比重約18.20%。2021年金屬原材料銷售額達(dá)4.74億美元，同比增長(zhǎng)23.50%，五年CAGR達(dá)26.80%，金屬原材料市場(chǎng)增速保持強(qiáng)勁。1.1.2金屬增材制造設(shè)備端：金屬增材制造設(shè)備市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)，美國(guó)累計(jì)裝機(jī)量占比領(lǐng)跑全球工業(yè)級(jí)金屬增材制造設(shè)備市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。據(jù)WohlersAssociates，17A-21A全球金屬增材制造設(shè)備銷售總額分別為7.21/9.49/10.91/10.86/12.34億美元，銷售設(shè)備數(shù)量達(dá)1768/2297/2327/2169/2390臺(tái)。金屬增材制造設(shè)備銷量快速增長(zhǎng)主要受益于金屬增材制造技術(shù)的普及，近年來(lái)以SLM為代表的一批專利陸續(xù)到期，金屬增材制造技術(shù)加速滲透推廣。從區(qū)域分布來(lái)看，美中日德占據(jù)全球60%以上增材制造設(shè)備累計(jì)裝機(jī)量。根據(jù)WohlersAssociates，2021年美國(guó)/中國(guó)大陸/日本/德國(guó)占全球增材制造設(shè)備累計(jì)裝機(jī)量的33.1%/10.6%/8.9%/8.3%，較2017年2.8pct/+0.0pct/-0.4pct/-0.1pct。發(fā)達(dá)國(guó)家累計(jì)裝機(jī)量占比略有下降，美國(guó)累計(jì)裝機(jī)量占比仍領(lǐng)跑全球，中國(guó)累計(jì)裝機(jī)量占比總體穩(wěn)定，新興國(guó)家累計(jì)裝機(jī)量占比逐步提升。世界增材制造行業(yè)從誕生到現(xiàn)在，僅僅經(jīng)歷三十多年的發(fā)展時(shí)間，但行業(yè)快速增長(zhǎng)，尤其是近10年來(lái)，行業(yè)產(chǎn)值加速提升，顯示出非常強(qiáng)的生命力。原材料端：整個(gè)增材制造原材料市場(chǎng)保持快速增長(zhǎng)，2012A2021A增材制造原材料市場(chǎng)的CAGR達(dá)22.54%，全球金屬級(jí)增材原材料產(chǎn)值激增，在2017A-2021A，其CAGR達(dá)到26.80%，整個(gè)原材料市場(chǎng)都仍然處于快速增長(zhǎng)期。設(shè)備端：工業(yè)級(jí)金屬增材制造設(shè)備市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。17A-21A全球金屬增材制造設(shè)備銷售總額的CAGR為14.38%，裝備銷售量近五年也保持相對(duì)穩(wěn)定。裝機(jī)量來(lái)看，發(fā)達(dá)國(guó)家累計(jì)裝機(jī)量占比略有下降，美國(guó)累計(jì)裝機(jī)量占比仍領(lǐng)跑全球，中國(guó)累計(jì)裝機(jī)量占比總體穩(wěn)定，新興國(guó)家累計(jì)裝機(jī)量占比逐步提升。1.2中國(guó)：增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速擴(kuò)張，金屬占據(jù)重要地位中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖贁U(kuò)張。根據(jù)WohlersAssociates，Inc.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2021年末中國(guó)工業(yè)增材制造設(shè)備安裝量市場(chǎng)占比10.60%，為全球僅次于美國(guó)的第二大市場(chǎng)。根據(jù)華曙高科招股說(shuō)明書(shū)，中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值從2017年的96億元增長(zhǎng)至2020年的208億，同比增長(zhǎng)32.06%，CAGR達(dá)29.40%。根據(jù)研究預(yù)測(cè)，到2025年我國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)630億元，2021-2025年復(fù)合年均增速20%以上。我國(guó)增材制造主要市場(chǎng)份額由增材制造設(shè)備貢獻(xiàn)。根據(jù)研究，2021年設(shè)備/材料/服務(wù)分別占據(jù)3D打印行業(yè)市場(chǎng)份額的49.5%/26.5%/24.0%，打印設(shè)備貢獻(xiàn)了行業(yè)產(chǎn)值的半壁江山。我國(guó)增材制造原材料中金屬占比約四成，遠(yuǎn)超國(guó)際水平。根據(jù)研究，2022年中國(guó)增材制造原材料市場(chǎng)中，金屬約為占比39%；而根據(jù)WohlersAssociated，2021年全球金屬在原材料中的占比約為18.2%。中國(guó)金屬材料占比較高可能系當(dāng)前增材制造下游應(yīng)用集中于航空航天、醫(yī)療、模具等特殊場(chǎng)景。金屬增材制造作為高端的、高附加值的增材制造技術(shù)，增長(zhǎng)前景遠(yuǎn)超非金屬材料。1.3政策面：政策積極扶持爭(zhēng)奪增材高地，標(biāo)準(zhǔn)化持續(xù)推進(jìn)政策環(huán)境良好以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，政策出臺(tái)早，力度大。早在2012年，美國(guó)國(guó)防部、能源部、宇航局、商務(wù)部等政府部門(mén)與企業(yè)、學(xué)校、非營(yíng)利組織共同出資成立了國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所。而歐盟早在上世紀(jì)80年代就開(kāi)始為3D打印項(xiàng)目提供資金，并在2004年組建了歐洲3D打印技術(shù)平臺(tái)?？傮w來(lái)看，增材制造在多國(guó)被列為國(guó)家級(jí)重大戰(zhàn)略，政策扶持力度大。我國(guó)高度近年出臺(tái)大批扶持政策，但力度有待進(jìn)一步提升。2017年發(fā)改委發(fā)布《增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力三年行動(dòng)計(jì)劃(2018~2020年)》，提出“發(fā)展重大技術(shù)裝備整機(jī)和成套設(shè)備，加強(qiáng)重大技術(shù)裝備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力建設(shè)”。2021年，增材制造相關(guān)技術(shù)被列入《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》。但總體而言，增材制造領(lǐng)域尚無(wú)專門(mén)國(guó)家戰(zhàn)略級(jí)政策文件，相比美國(guó)，政策支持力度有待進(jìn)一步提高。我國(guó)金屬增材制造標(biāo)準(zhǔn)化水平仍存不足，當(dāng)前正加速推進(jìn)。美國(guó)目前已建立從“GeneralTop-level”、“Category”到“Specialized”三層標(biāo)準(zhǔn)體系，覆蓋設(shè)計(jì)、測(cè)試、安全、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎T多領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)體系完備。而根據(jù)國(guó)標(biāo)委等六部委發(fā)布的《增材制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃（2020-2022年）》，我國(guó)增材制造仍存在標(biāo)準(zhǔn)缺失、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)跟蹤轉(zhuǎn)化滯后、市場(chǎng)主體參與國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作程度不高等問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化工作快速推進(jìn)，一批增材指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)推出。二、金屬增材制造產(chǎn)業(yè)鏈完備，核心環(huán)節(jié)創(chuàng)造價(jià)值大金屬增材制造產(chǎn)業(yè)鏈完備。根據(jù)華曙高科招股說(shuō)明書(shū)，增材制造產(chǎn)業(yè)上游包括原材料、零部件、三維掃描設(shè)備和三維軟件等企業(yè)，中游以3D打印設(shè)備生產(chǎn)廠商為主，大多亦提供打印服務(wù)業(yè)務(wù)及原材料供應(yīng)，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位，下游行業(yè)應(yīng)用覆蓋航空航天、汽車、工業(yè)、消費(fèi)電子、醫(yī)療、教育等多個(gè)領(lǐng)域。由于金屬增材制造技術(shù)的成本較高，增材制造設(shè)備在制造技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用和提供產(chǎn)品服務(wù)方面起到?jīng)Q定性作用，因此真正掌握打印生產(chǎn)能力或設(shè)備制造能力的中游廠商在行業(yè)中占主導(dǎo)地位。在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先的3DSystems、德國(guó)EOS、SLMSolutionsGroup等，以及國(guó)內(nèi)主要廠商鉑力特、華曙高科、鑫精合等具備3D打印設(shè)備制造的相關(guān)業(yè)務(wù)。2.1上游：增材專用粉材要求高，軟硬件國(guó)產(chǎn)化率低2.1.1金屬增材制造原材料：增材專用粉材要求高，附加值高于一般粉材與傳統(tǒng)冶金用金屬粉末相比，增材專用金屬粉材性能指標(biāo)要求較高，生產(chǎn)工藝有明顯區(qū)別。根據(jù)華曙高科招股說(shuō)明書(shū)，金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低，目前應(yīng)用于3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金材料等。目前國(guó)內(nèi)的金屬3D打印材料已基本滿足國(guó)產(chǎn)設(shè)備及國(guó)內(nèi)下游增材制造需要，設(shè)備生產(chǎn)廠商一般與第三方材料廠商合作研究開(kāi)發(fā)各類金屬材料熔融工藝，少量3D打印服務(wù)的廠商會(huì)同時(shí)自主生產(chǎn)金屬3D打印材料。金屬增材制造粉材質(zhì)量關(guān)系最終產(chǎn)品質(zhì)量，價(jià)格遠(yuǎn)高于一般粉材。金屬粉末的純度、粒度、均勻性、球化、含氧量等指標(biāo)對(duì)最終印刷產(chǎn)品的性能有很大影響，3D打印粉材價(jià)格遠(yuǎn)超一般粉材。根據(jù)研究，金屬3D打印中，常用的材料是鈦粉、鋁合金粉和不銹鋼粉，一般是普通金屬材料的10倍之多。例如，德國(guó)的EOS公司能生產(chǎn)出有限的幾種金屬粉末，如：不銹鋼粉、鋁硅粉、鈦合金粉，但價(jià)格是傳統(tǒng)粉體10~20倍。目前，3D打印用鈦粉約180萬(wàn)/噸，而航空用鈦材價(jià)格約為20萬(wàn)/噸。金屬粉末的制備過(guò)程是將經(jīng)過(guò)冶煉的合金原料（錠、棒或絲等）高溫熔融，再霧化形成粉末。目前，主要的制備工藝方法為水霧化法、氣霧化法、等離子體霧化法、等離子體旋轉(zhuǎn)電極霧化法以及氫化-脫氫法等。其中水霧化法和氫化-脫氫法制備粉末雖然成本更低，但由于制備的顆粒形貌不規(guī)則，因此在增材制造領(lǐng)域應(yīng)用較為有限，當(dāng)前主流技術(shù)為氣霧化法。根據(jù)北京飛速度醫(yī)療科技有限公司官網(wǎng)，氣霧化法是將原料在空氣、惰性氣體下或在真空條件下熔融，隨后熔融合金流體通過(guò)高速空氣、氮?dú)?、氦氣或氬氣噴嘴霧化成顆粒。粉末顆粒大多呈球形，存在一些不規(guī)則的顆粒，顆粒粒徑范圍為0～500μm。在20～150μm范圍內(nèi)的粉體產(chǎn)量在總產(chǎn)量的10%～50%之間波動(dòng)。等離子霧化法是以冶煉合金絲材或者經(jīng)過(guò)破碎處理的粉末為原料，在等離子弧和氣體噴槍的作用下霧化成顆粒。粒徑分布為0～200μm，顆粒球形度好。等離子體旋轉(zhuǎn)電極霧化法是在等離子霧化法基礎(chǔ)上改用棒材為原料，進(jìn)料過(guò)程中旋轉(zhuǎn)棒材，形成的顆粒在接觸到腔體之前已經(jīng)固化，因此粉末的純度高。顆粒粒徑在100μm以下，生產(chǎn)成本很高。絕大多數(shù)增材粉材都可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)供給，海外3D打印巨頭“捆綁銷售”策略制約國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程。世界頂級(jí)增材制造設(shè)備廠商普遍利用強(qiáng)大的品牌效應(yīng)，采用捆綁銷售打印材料的策略。由于我國(guó)尚大量應(yīng)用進(jìn)口增材設(shè)備，導(dǎo)致進(jìn)口高端增材制造材料數(shù)量長(zhǎng)期居高不下，也提高了我國(guó)增材制造材料應(yīng)用的成本。以海外龍頭Stratasys和3DSystems為例，兩家公司在體量、積累和技術(shù)實(shí)力上遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)企業(yè)，分別擁有數(shù)百種商業(yè)牌號(hào)的增材制造材料銷售，這也是他們采用“捆綁銷售”的底氣所在。2.1.2核心光學(xué)硬件：為設(shè)備運(yùn)行提供滿足要求的激光能量，嚴(yán)重依賴進(jìn)口我國(guó)工業(yè)級(jí)增材制造裝備的核心光學(xué)硬件嚴(yán)重依賴進(jìn)口。根據(jù)華曙高科招股說(shuō)明書(shū)，增材制造設(shè)備所需核心元器件包括振鏡、激光器，其中激光器主要從美國(guó)、德國(guó)進(jìn)口，振鏡主要從德國(guó)進(jìn)口，都存在嚴(yán)重的依賴進(jìn)口的情況（以華曙高科為例，2022年上半年采購(gòu)的進(jìn)口激光器占激光器采購(gòu)總額比例為69.9%，其采購(gòu)的進(jìn)口振鏡占振鏡采購(gòu)總額更是達(dá)到了99.13%）。激光器市場(chǎng)基本被Trumpf、IPG等3-4家國(guó)外企業(yè)占有，掃描振鏡市場(chǎng)則主要被德國(guó)Scanlab公司占有。1）激光器：低功率光纖激光器基本完成國(guó)產(chǎn)替代，整體國(guó)產(chǎn)化正快速推進(jìn)激光器是工業(yè)級(jí)增材制造裝備的核心光學(xué)硬件，激光器通常由增益介質(zhì)、泵浦能量源和光學(xué)諧振器組成。放置在光諧振器內(nèi)部的增益介質(zhì)使用泵浦源提供的外部能量通過(guò)受激輻射來(lái)放大光束。激光器通常按使用的增益介質(zhì)分類可分為固體激光器、氣體激光器、準(zhǔn)分子激光器、染料激光器、光纖或半導(dǎo)體激光器。增材制造中使用的最具代表性激光器包括氣體激光器、固體激光器和光纖激光器。根據(jù)《激光器在增材制造中的應(yīng)用》，氣體激光器中最常見(jiàn)的是CO2激光器，與其他連續(xù)波長(zhǎng)激光器相比，其具有高效率與高輸出功率的特點(diǎn)，因此廣泛用于材料加工。CO2激光器系統(tǒng)簡(jiǎn)單性帶來(lái)的低成本、高可靠性和系統(tǒng)緊湊性使其成為精密制造的主力軍。但是在金屬零件的制造中，由于金屬對(duì)紅外線區(qū)域光吸收系數(shù)較低，CO2激光器的工作效率受到限制。此外，由于缺少在紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)傳輸?shù)墓饫w，CO2激光器需要使用光學(xué)器件進(jìn)行空間光束傳輸。固體激光器中的Nd:YAG激光器是一種使用棒狀Nd:YAG晶體作為固態(tài)增益介質(zhì)的激光器。由于激光二極管具有更高的電光功率轉(zhuǎn)換效率以及增益介質(zhì)的選擇性激發(fā)，與燈泵浦激光器相比，該激光的整體功率效率可提高約5倍。雖然在增材制造中，Nd:YAG激光器已被更緊湊，更高效的鐿(Yb)摻雜光纖激光器取代。但是，Nd:YAG激光器的普遍性和易用性使它們?cè)趨?shù)研究工作中大量使用。光纖激光器是指其光纖增益介質(zhì)摻有稀土的激光器。在各種稀土摻雜增益光纖中，Yb摻雜光纖由于其量子效率高(高達(dá)94%),有利于高功率激光產(chǎn)生。因此，光纖激光器廣泛用于材料加工并已在增材制造中替代了Nd:YAG激光器?；诠饫w的增益介質(zhì)和光學(xué)組件的特性，帶來(lái)了包括高電光效率、高光束質(zhì)量、抗干擾性強(qiáng)以及系統(tǒng)緊湊性好等優(yōu)點(diǎn)。增材制造主要采用500W等中低功率激光器，中國(guó)中功率光纖激光器國(guó)產(chǎn)化率保持穩(wěn)定且多保持在60%上下，實(shí)現(xiàn)了大部分的國(guó)產(chǎn)化替代。根據(jù)中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告，我國(guó)光纖激光器行業(yè)市場(chǎng)集中度較高，2021年行業(yè)CR3達(dá)73.7%。其中IPG光子市場(chǎng)占比為28.1%，銳科激光市場(chǎng)占比為27.3%，創(chuàng)鑫激光市場(chǎng)占比為18.3%。預(yù)計(jì)未來(lái)國(guó)內(nèi)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力將進(jìn)一步提高，市場(chǎng)份額將增加。中高功率激光器國(guó)產(chǎn)化率較低，具備較大降價(jià)機(jī)遇。從國(guó)產(chǎn)化率來(lái)看，根據(jù)《2021中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》數(shù)據(jù)，2019年當(dāng)前低功率激光器國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到99%；低功率激光器國(guó)產(chǎn)化已較為完善。對(duì)比之下，2019年中、高功率激光器國(guó)產(chǎn)化率僅為56.7%、55.6%，中高功率激光器國(guó)產(chǎn)化率提升空間較大。2）掃描振鏡：國(guó)產(chǎn)振鏡市場(chǎng)規(guī)模較小，進(jìn)口依賴程度較大掃描振鏡是金屬3D打印設(shè)備的核心元器件之一，目前我國(guó)掃描振鏡市場(chǎng)規(guī)模較小，但是下游需求釋放帶動(dòng)振鏡產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模加速成長(zhǎng)。掃描振鏡也叫做激光掃描器，由X-Y光學(xué)掃描頭，電子驅(qū)動(dòng)放大器和光學(xué)反射鏡片組成，控制器提供的信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大電路驅(qū)動(dòng)光學(xué)掃描圖，從而在X-Y平面控制激光光束的偏轉(zhuǎn)。激光加工控制系統(tǒng)與激光器主要按照1：1比例配套激光加工設(shè)備。根據(jù)研究，下游需求釋放帶動(dòng)振鏡產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模加速成長(zhǎng)。隨著激光焊接、激光清洗、激光標(biāo)刻等下游應(yīng)用領(lǐng)域需求釋放，我國(guó)激光振鏡市場(chǎng)規(guī)模有望加速增長(zhǎng)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)激光振鏡市場(chǎng)規(guī)模已提升至8.4億元，同比增長(zhǎng)9.9%。進(jìn)口振鏡在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用歷史較久，性能成熟穩(wěn)定，知名度相對(duì)更高，而國(guó)產(chǎn)振鏡的技術(shù)成熟度相比進(jìn)口振鏡還存在一定的差距。雖然國(guó)內(nèi)振鏡廠家在中低端的激光應(yīng)用上占了大部分份額，但在高端應(yīng)用領(lǐng)域，外國(guó)振鏡品牌仍然牢牢的占據(jù)了主要份額。國(guó)內(nèi)的掃描振鏡廠家雖然多，但是產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平參差不齊，質(zhì)量管控仍然需要改進(jìn)，在一些高端激光應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)振鏡產(chǎn)品與國(guó)外高端振鏡產(chǎn)品還是存在不少差距。在增材制造振鏡方面，國(guó)產(chǎn)振鏡與世界先進(jìn)水平存在巨大差距。振鏡系統(tǒng)是激光增材制造設(shè)備核心硬件，進(jìn)口依賴程度較高。據(jù)華曙高科招股說(shuō)明書(shū)披露，2019至2021年及2022上半年振鏡主要從德國(guó)進(jìn)口，華曙高科采購(gòu)的進(jìn)口振鏡占振鏡采購(gòu)總額的比例分別為100.00%、98.02%、100.00%和99.13%，對(duì)外依賴程度較高，目前華曙高科已逐步在部分中小機(jī)型設(shè)備中使用國(guó)產(chǎn)振鏡。金橙子振鏡產(chǎn)品相關(guān)核心性能指標(biāo)與同行業(yè)公司德國(guó)ScanlabGmbH的同類型產(chǎn)品相近，具備與國(guó)際廠商競(jìng)爭(zhēng)的水平和實(shí)力。未來(lái)隨著在產(chǎn)品系列、品牌、市場(chǎng)資源等方面與國(guó)際廠商的差距不斷縮小，該公司將逐步加強(qiáng)對(duì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的進(jìn)口替代。高端振鏡依賴進(jìn)口，高精密、定制化成未來(lái)發(fā)展方向。據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，2014-2022年，我國(guó)振鏡生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量由10家以內(nèi)增長(zhǎng)至超過(guò)20家。其中，頭部廠商包括大族激光、世紀(jì)桑尼、金海創(chuàng)、智博泰克等企業(yè)，但產(chǎn)品主要集中在中低端，高端市場(chǎng)由美國(guó)CTI、德國(guó)ScanLab和Raylase等國(guó)外企業(yè)占據(jù)。在高精度標(biāo)刻、劃線、鉆孔領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)振鏡與國(guó)外廠商仍有較大差距。未來(lái)國(guó)產(chǎn)振鏡企業(yè)將逐步增強(qiáng)高精密、定制化振鏡生產(chǎn)能力，提升高端市場(chǎng)占比，進(jìn)一步增強(qiáng)盈利能力。我國(guó)增材制造所采用的掃描振鏡系統(tǒng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。根據(jù)鉑力特招股說(shuō)明書(shū)，掃描振鏡系統(tǒng)掃描振鏡系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)主要的供應(yīng)商為德國(guó)ScanLab公司、美國(guó)CTI公司、美國(guó)GSI公司，其中德國(guó)ScanLab公司占據(jù)了金屬3D打印設(shè)備市場(chǎng)的主要份額，其市場(chǎng)占有率達(dá)到80%左右，根據(jù)其官網(wǎng)披露信息，德國(guó)ScanLab公司掃描振鏡系統(tǒng)年產(chǎn)超過(guò)3.5萬(wàn)套。經(jīng)過(guò)近年來(lái)國(guó)內(nèi)供應(yīng)商的快速發(fā)展，在中低端振鏡控制系統(tǒng)領(lǐng)域已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；在高端應(yīng)用領(lǐng)域，目前主要由德國(guó)Scaps、德國(guó)ScanLab等國(guó)際廠商主導(dǎo)，國(guó)產(chǎn)化率僅15%左右。激光振鏡控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，其中高端應(yīng)用領(lǐng)域主要指在高速、高精、復(fù)雜工藝方面具有較高要求的應(yīng)用。激光振鏡系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，其中高端應(yīng)用領(lǐng)域主要指在高速、高精、復(fù)雜工藝方面具有較高要求的應(yīng)用，如微加工和處理、增材制造（3D打?。?、遠(yuǎn)程焊接、激光清洗和激光醫(yī)療等。2.1.3軟件：控制3D打印設(shè)備制造運(yùn)行全環(huán)節(jié)，整個(gè)3D打印設(shè)備的核心中樞3D打印相關(guān)軟件包括3D打印設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件。根據(jù)華曙高科招股書(shū)，應(yīng)用軟件可由產(chǎn)業(yè)鏈上中下游主體及專業(yè)軟件供應(yīng)商基于技術(shù)應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)提供，如輔助設(shè)計(jì)軟件、工程處理軟件、仿真模擬軟件、智能處理軟件等。設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)是指控制3D打印設(shè)備制造運(yùn)行全環(huán)節(jié)的整體控制系統(tǒng)，是整個(gè)3D打印設(shè)備的核心中樞。目前，行業(yè)內(nèi)大部分3D打印設(shè)備制造企業(yè)的3D打印設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)系向第三方采購(gòu)，軟件性能提升依賴并受制于軟件服務(wù)商，限制了設(shè)備性能和材料性能的應(yīng)用，難以快速響應(yīng)客戶軟件方面的需求。因此，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)3D打印設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)將有助于設(shè)備制造企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)比較有名的工業(yè)軟件服務(wù)商為安世亞太、Voxeldance，國(guó)外行業(yè)知名軟件廠商有Altair公司、Materialise公司、Hexagon公司。根據(jù)安世亞太官網(wǎng)，其面向增材制造的設(shè)計(jì)，提供端到端、面向工業(yè)品定制化的DfAM整體解決方案。并且主要分為以下三個(gè)方面：（1）增材制造設(shè)計(jì)（DfAM賦能解決方案）：DfAM解決方案集成系統(tǒng)工程、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化、增材工藝及生產(chǎn)控制、云應(yīng)用、數(shù)字孿生等的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)重塑產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)模式，甚至商業(yè)模式的變革，為客戶提供端到端的、面向工業(yè)品定制化的DfAM整體解決方案。（2）金屬增材工藝仿真（AMProsim-DED）：AMProsim-DED金屬增材工藝仿真分析系統(tǒng)是安世亞太基于ANSYS平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)的面向大型金屬增材制造的專業(yè)工藝仿真工具。全面考慮掃描策略的增材工藝仿真，模擬和預(yù)測(cè)金屬增材制造全過(guò)程。（3）點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)分析工具（LatticeSimulation）：LatticeSimulation是一款用于增材點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)分析的工具，具有用戶自定義和內(nèi)置點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩種方式，已集成在ANSYSadd-in擴(kuò)展工具中?；诙喑叨人惴?，用戶可以采用等效均質(zhì)化技術(shù)對(duì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析。華曙高科是國(guó)內(nèi)唯一一家加載全部自主開(kāi)發(fā)增材制造工業(yè)軟件、控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)SLM設(shè)備和SLS設(shè)備產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)銷售的企業(yè)，3D打印系統(tǒng)軟件的自主掌控能力很大程度上決定著設(shè)備的技術(shù)水平及其可持續(xù)的創(chuàng)新能力。根據(jù)華曙高科招股說(shuō)明書(shū)，華曙高科建立了完整的專業(yè)化軟件技術(shù)團(tuán)隊(duì)，始終堅(jiān)持系統(tǒng)全套軟件的完全自主研發(fā)。公司目前擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全套3D打印工業(yè)軟件、操作系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)Buildstar和設(shè)備控制系統(tǒng)Makestar，是將增材制造多個(gè)模塊功能集成一體的系統(tǒng)控制軟件，也是可設(shè)置多類技術(shù)參數(shù)開(kāi)放供用戶自由調(diào)節(jié)的具有開(kāi)放性特征的3D打印軟件系統(tǒng)。易加三維采用其自主研發(fā)的EPHatch和EPlus3D軟件。EPHatch是易加三維自主研發(fā)的工藝規(guī)劃軟件，支持對(duì)SLC/CLI切片文件進(jìn)行加工路徑填充，具備不同特征區(qū)域智能識(shí)別、工藝參數(shù)豐富、開(kāi)放可調(diào)的特點(diǎn)，能滿足不同類型零件的打印工藝需求。EPlus3D控制軟件可完成從數(shù)據(jù)到零件加工成型的整個(gè)控制過(guò)程，同時(shí)具備過(guò)程監(jiān)控及物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)功能，可滿足智能車間的生產(chǎn)管控需要。該控制軟件主要由調(diào)機(jī)頁(yè)面、排版頁(yè)面、加工頁(yè)面、報(bào)告頁(yè)面構(gòu)成，具備易操作、流程化、智能化等特點(diǎn)，用戶按操作指引即可輕松完成打印任務(wù)。2.2中游：打印設(shè)備為產(chǎn)業(yè)鏈核心主體，鋪粉技術(shù)路線主導(dǎo)行業(yè)應(yīng)用增材制造行業(yè)中游包括3D打印設(shè)備及設(shè)備技術(shù)服務(wù)。根據(jù)華曙高科招股說(shuō)明書(shū)，參與主體包括增材制造設(shè)備制造商、增材制造服務(wù)提供商、各類代理商等，金屬增材制造中游的核心是增材制造設(shè)備的生產(chǎn)制造。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，增材設(shè)備制造行業(yè)仍呈現(xiàn)較高的技術(shù)壁壘、市場(chǎng)壁壘和客戶準(zhǔn)入壁壘。國(guó)際市場(chǎng)上，EOS、SLMSolutions和3DSystems起步相對(duì)較早，占據(jù)領(lǐng)先地位，隨著GE、HP等后起之秀的發(fā)展壯大，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中逐步取得一席之地。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，以國(guó)產(chǎn)品牌之間的競(jìng)爭(zhēng)為主，鉑力特與華曙高科憑借先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和良好的產(chǎn)品質(zhì)量，處于行業(yè)領(lǐng)先地位。金屬增材制造中PBF（鋪粉工藝）應(yīng)用最廣泛，DED（送粉工藝）市場(chǎng)份額逐步提升。根據(jù)AMPOWER，2021年P(guān)BF和DED分別在金屬增材制造市場(chǎng)中占據(jù)83.8%和9.1%的市場(chǎng)份額，預(yù)計(jì)到2026年P(guān)BF市場(chǎng)份額下降至74%，DED市場(chǎng)份額至8.6%。根據(jù)AMPOWERMetalAMMaturityIndex2022，金屬增材制造成熟度及產(chǎn)業(yè)化水平最高的技術(shù)路線主要集中在PBF、DED，其中L-PBF（基于激光的PBF，以SLM為代表）在產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，E-PBF（基于電子束的PBF，以EBM為代表）排名第二。2.2.1增材制造設(shè)備制造：整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心主體3D打印設(shè)備制造是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心主體。增材制造設(shè)備制造商研發(fā)、生產(chǎn)打印設(shè)備提供給下游客戶使用，并且根據(jù)客戶反饋不斷更新迭代，向上游傳遞市場(chǎng)需求，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈水平提升。根據(jù)鉑力特招股說(shuō)明書(shū)，增材制造設(shè)備可分為桌面級(jí)打印機(jī)和工業(yè)級(jí)打印機(jī)。近年來(lái)隨著國(guó)外桌面級(jí)打印機(jī)相關(guān)專利保護(hù)到期，技術(shù)壁壘下降，國(guó)內(nèi)桌面級(jí)打印機(jī)廠家數(shù)量急劇增長(zhǎng)，新進(jìn)企業(yè)增多，加大了國(guó)內(nèi)桌面級(jí)增材制造市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)程度。與桌面級(jí)打印機(jī)市場(chǎng)相比，工業(yè)級(jí)打印機(jī)技術(shù)壁壘高，資本投入大，一直以來(lái)發(fā)展較為緩慢，但當(dāng)前工業(yè)級(jí)增材制造產(chǎn)業(yè)受到國(guó)家政策大力支持，整個(gè)市場(chǎng)目前已開(kāi)始呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)形勢(shì)。金屬增材制造設(shè)備制造主要廠商有EOS、SLMSolutions、鉑力特、華曙高科、易加三維等。受益于近年來(lái)航空航天領(lǐng)域的市場(chǎng)需求的爆發(fā)，工業(yè)級(jí)金屬增材制造設(shè)備市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。據(jù)WohlersAssociates，17A-21A全球金屬增材制造設(shè)備銷售總額分別為7.21/9.49/10.91/10.86/12.34億美元，銷售設(shè)備數(shù)量達(dá)1768/2297/2327/2169/2390臺(tái)。金屬增材制造設(shè)備銷量快速增長(zhǎng)主要受益于金屬增材制造技術(shù)的普及，近年來(lái)以SLM為代表的一批專利陸續(xù)到期，金屬增材制造技術(shù)加速滲透推廣。受益于近年來(lái)航空航天領(lǐng)域的市場(chǎng)需求爆發(fā)，公司拓展了多家相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化客戶，并帶來(lái)營(yíng)業(yè)收入的大幅提升。我國(guó)增材制造設(shè)備廠商已經(jīng)初具規(guī)模，但是與傳統(tǒng)國(guó)際龍頭企業(yè)相比仍有差距。根據(jù)WohlersAssociates統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球增材制造產(chǎn)值（包括產(chǎn)品和服務(wù)）152.44億美元，其中設(shè)備銷售收入31.74億美元，SLMSolutions設(shè)備銷售市場(chǎng)占有率為2.15%，3DSystems設(shè)備銷售市場(chǎng)占有率為6.89%，華曙高科設(shè)備銷售市場(chǎng)占有率為1.42%，鉑力特設(shè)備銷售市場(chǎng)占有率為1.06%。國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商龍頭設(shè)備在某些方面已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)內(nèi)公司與同行業(yè)可比公司相比，金屬3D打印設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)最大成形尺寸相比于國(guó)外龍頭企業(yè)更大，華曙高科同時(shí)深度掌握動(dòng)態(tài)聚焦和定焦兩種光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)，可貼合用戶需求靈活配置，設(shè)備的技術(shù)難度和制造效率優(yōu)于國(guó)內(nèi)外可比公司，且華曙高科的振鏡最大掃描速度是第一，國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)激光器也用得更多，提高打印效率。2.2.2增材制造服務(wù)：加強(qiáng)金屬3D打印定制化產(chǎn)品滲透，形成成熟的金屬3D打印技術(shù)全套解決方案3D打印服務(wù)主要通過(guò)3D打印設(shè)備為客戶提供打印服務(wù)及各類衍生的技術(shù)服務(wù)。根據(jù)鉑力特定增說(shuō)明書(shū)，其中金屬3D打印定制化產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程是一整套工序的有機(jī)結(jié)合，公司金屬3D打印定制化產(chǎn)品主要根據(jù)客戶定制化需求進(jìn)行生產(chǎn)。前期通過(guò)深入了解客戶的最終需求，為客戶制定解決方案，滿足客戶研制需求。在獲取客戶訂單后，基于構(gòu)件一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)完成前期模型處理設(shè)計(jì)工作后，通過(guò)添加支撐、模型剖分打印零件成形，再通過(guò)熱處理、零件與基材分離、去支撐與打磨、拋光、噴砂及質(zhì)量檢測(cè)等多步工序的緊密協(xié)調(diào)，最終完成產(chǎn)品的交付工作。在我國(guó)，主要的3D打印服務(wù)廠商有鉑力特、飛而康、鑫精合、成都通宇等。國(guó)外的3D打印服務(wù)廠商有EOS、3DSystems、SLMSolutions、GEAdditive等公司。全球增材制造產(chǎn)業(yè)鏈中服務(wù)收入占比接近六成，3D打印服務(wù)仍然是增材制造中游中增長(zhǎng)最迅速，最穩(wěn)定的。根據(jù)《WohlersReport2022》報(bào)告顯示，2021年全球增材制造市場(chǎng)規(guī)模（包括產(chǎn)品和服務(wù)）達(dá)到152.44億美元，同比增長(zhǎng)19.5%，2017-2021年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為20.06%。其中，產(chǎn)品收入為62.29億美元，同比增長(zhǎng)17.5%，服務(wù)收入為90.15億美元，同比增長(zhǎng)20.9%。我國(guó)3D打印鈦合金零件具備向航空飛機(jī)制造商批量供貨的能力。根據(jù)飛而康官網(wǎng)，2022年，首架國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919即將正式交付，訂單已達(dá)850架。目前，值得關(guān)注的是由飛而康科技承制的28種3D打印鈦合金零部件，分別應(yīng)用在C919前機(jī)身和中后機(jī)身的登機(jī)門(mén)、服務(wù)門(mén)以及前后貨艙門(mén)上。中國(guó)商飛在第一架商用大飛機(jī)C919使用3D打印技術(shù)，標(biāo)志著中國(guó)在這一方面并不落后于國(guó)外，同時(shí)此次取證的成功也標(biāo)志著飛而康的3D打印鈦合金零件具備向航空飛機(jī)制造商批量供貨的能力。增材制造技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用于生產(chǎn)主要配件而不僅僅是零部件。根據(jù)SLMSolutions官網(wǎng)，在一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目中，賽峰起落系統(tǒng)和SLMSolutions測(cè)試了SLM800以生產(chǎn)噴氣式飛機(jī)前起落架的組件。這種尺寸的零件的世界首創(chuàng)。該項(xiàng)目的目標(biāo)是證明通過(guò)選擇性激光熔化工藝生產(chǎn)主配件的可行性。因此，該組件被重新設(shè)計(jì)為基于金屬的增材制造，從而節(jié)省了整個(gè)過(guò)程的時(shí)間，并顯著減輕了約15%的組件重量。鉑力特目前主要使用三項(xiàng)金屬3D打印技術(shù)，即選擇性激光熔化成形技術(shù)（SLM）、激光熔覆沉積技術(shù)（LSF）、電弧增材制造技術(shù)（WAAM）。公司堅(jiān)持以用戶為中心，以市場(chǎng)為焦點(diǎn)，幫助用戶實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品品質(zhì)、創(chuàng)造價(jià)值，目前可實(shí)現(xiàn)年交付零件50000余件。鉑力特深耕航空航天領(lǐng)域多年，以增材制造服務(wù)國(guó)家重大工程，支持國(guó)家60余項(xiàng)重點(diǎn)型號(hào)的建設(shè)，公司增材制造的零件廣泛應(yīng)用于彈箭星船機(jī)，產(chǎn)品質(zhì)量、工藝規(guī)程和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)得到客戶的認(rèn)可。且鉑力特會(huì)提供一站式金屬3D打印服務(wù)：粉末&設(shè)備、打印服務(wù)、后處理、檢測(cè)服務(wù)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定。2.3下游：工業(yè)級(jí)廣泛應(yīng)用，航空航天系最大應(yīng)用行業(yè)增材制造下游主要系工業(yè)級(jí)應(yīng)用需求，已處產(chǎn)業(yè)化階段，航空航天、醫(yī)療、汽車應(yīng)用最廣泛。根據(jù)WohlersReport，航空航天/醫(yī)療/汽車系全球增材制造的前三大下游客戶群體，市場(chǎng)占比分別從17A的18.9%/11.3%/16.0%變化到21A的16.8%/15.6%/14.6%，整體占比變化不大，航空航天與醫(yī)療有小幅度的增長(zhǎng)。主要變化來(lái)自于17A下游的工業(yè)領(lǐng)域占比最廣泛達(dá)到20%，而到21A，增材制造在該下游的占比下降嚴(yán)重。2.3.1航空航天：突破傳統(tǒng)制造技術(shù)限制，提供變革性技術(shù)途徑增材制造在航空裝備領(lǐng)域應(yīng)用前景廣。根據(jù)《航空裝備激光增材制造技術(shù)發(fā)展及路線圖》（《航空材料學(xué)報(bào)》，2023年第1期），航空領(lǐng)域?qū)す庠霾闹圃斓男枨笾饕ǎ海?）飛機(jī)鈦合金框梁重要承力結(jié)構(gòu)高性能高可靠激光直接沉積；（2）飛機(jī)超高強(qiáng)度鋼起落架抗疲勞長(zhǎng)壽命激光直接沉積；（3）飛機(jī)鈦合金、鋁合金格柵點(diǎn)陣復(fù)雜結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化；（4）航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴類零件激光選區(qū)熔化；（5）航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦流器、葉片類零件激光選區(qū)熔化；（6）航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制、附件殼體類零件激光選區(qū)熔化；（7）航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、軸承座類承力零件激光選區(qū)熔化；（8）航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)/機(jī)匣類承力零件激光直接沉積；（9）飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)超大規(guī)格結(jié)構(gòu)鍛造+增材制造/增材連接的復(fù)合制造。預(yù)計(jì)未來(lái)十年中國(guó)航空制造業(yè)將為增材制造帶來(lái)近千億的市場(chǎng)價(jià)值。根據(jù)IBISWorld分析，2014年至2019年中國(guó)航空制造業(yè)（包括飛機(jī)制造、飛機(jī)零部件制造、維修服務(wù)等）年均復(fù)合增速為9.8%，2019年中國(guó)航空制造業(yè)市場(chǎng)價(jià)值約698億美元（約合4,886億元人民幣），預(yù)測(cè)未來(lái)十年（2020年~2029年）中國(guó)航空制造業(yè)的價(jià)值年均復(fù)合增速為10%，則未來(lái)十年中國(guó)航空制造業(yè)市場(chǎng)價(jià)值約9.05萬(wàn)億元，年均9,054.33億元，假設(shè)未來(lái)十年增材制造在航空制造業(yè)占據(jù)的份額提升至1%，據(jù)此可計(jì)算出未來(lái)十年中國(guó)航空制造業(yè)為3D打印帶來(lái)的市場(chǎng)價(jià)值約905.43億元，年均約90.54億元。輕量化對(duì)于航空航天領(lǐng)域意義重大。根據(jù)《Metaladditivemanufacturinginaerospace:Areview》，以波音787為例，通過(guò)機(jī)身減重20%，波音787實(shí)現(xiàn)了燃油效率10%-12%的提升，同時(shí)提升了飛機(jī)加速度等機(jī)械性能。金屬增材制造可通過(guò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，在保證性能的前提下最大化降低零件質(zhì)量。以空客A320為例，借助增材制造，通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將一機(jī)艙鉸鏈支架零件重量從918g壓縮至326g，減重64%。增材制造能夠大幅降低材料損耗率，節(jié)約材料成本。根據(jù)《Metaladditivemanufacturinginaerospace:Areview》，傳統(tǒng)鍛造機(jī)加工方式生產(chǎn)航空航天零件的BTF（Buy-to-Flyratio，原始材料坯料質(zhì)量與最終成品質(zhì)量之比）可達(dá)20：1甚至40：1，相比之下由于增材制造采用逐層疊加方式制造，這一比率可以被壓縮3：1甚至1：1，增材制造原材料成本效果明顯。除了大型航空航天裝備制造，增材制造還可部署至前線用于減輕戰(zhàn)場(chǎng)供應(yīng)鏈的壓力。目前美國(guó)陸軍已嘗試開(kāi)發(fā)ODSUAS（On-DemandSmallUnmannedAircraftSystem）系統(tǒng)，該項(xiàng)目將增材制造設(shè)備部署在前線，允許士兵根據(jù)作戰(zhàn)需求快速定制化生產(chǎn)無(wú)人機(jī)用于作戰(zhàn)行動(dòng)。金屬增材制造能夠大幅縮短零件交付周期。增材制造設(shè)計(jì)靈活，所需零部件少，能夠大幅降低產(chǎn)品交付周期。根據(jù)optics，2015年，Pratt&Whitney為龐巴迪C系列飛機(jī)提供PurePowerPW1500G發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)采用了金屬增材制造技術(shù)，成功減少了15個(gè)月的交付周期。航空航天領(lǐng)域的零件，外形復(fù)雜多變，材料硬度、強(qiáng)度等性能要求較高，難以加工且成本較高。而新生代飛行器正在向高性能、長(zhǎng)壽命、高可靠性以及低成本的方向發(fā)展，采用整體結(jié)構(gòu)、復(fù)雜大型化是其發(fā)展趨勢(shì)。而在航空航天領(lǐng)域，金屬增材制造在輕量化制造、零件整合、縮短交付周期方面具有傳統(tǒng)制造工藝無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，增材制造技術(shù)越來(lái)越受到航空航天制造商的青睞。根據(jù)GEAdditive，GE最新為B777打造的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)中超過(guò)300個(gè)零件通過(guò)增材制造生產(chǎn)。增材制造用于燃油噴嘴可以提高3D打印效率，降低成本，減輕重量。根據(jù)GEAdditive官網(wǎng)，其3D打印燃油噴嘴最初轉(zhuǎn)為L(zhǎng)EAP發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)和制造，基于3D打印帶來(lái)的制造優(yōu)勢(shì)，新設(shè)計(jì)的燃油噴嘴將原來(lái)的20個(gè)部件變成了一個(gè)精密整體，并與其它組件通過(guò)釬焊連接，噴氣燃料通過(guò)噴嘴內(nèi)部的復(fù)雜流道實(shí)現(xiàn)自身冷卻。最終，新噴嘴重量比上一代減輕了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%。金屬增材制造能夠?qū)崿F(xiàn)零件整合，大幅減少裝配所需零件數(shù)量。零件整合有助于減少組裝工序，降低產(chǎn)品因個(gè)別零部件質(zhì)量缺陷引發(fā)的整體風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)NASA官網(wǎng)，NASA曾于2013年使用增材制造技術(shù)，將原由115個(gè)零件組成的火箭噴射器減少為僅有2個(gè)零件，大幅簡(jiǎn)化了零件裝配工序。根據(jù)《MetalAdditiveManufacturing》，GE公司使用增材制造技術(shù)，將A-CT7發(fā)動(dòng)機(jī)中框使用的零件數(shù)量從300個(gè)壓縮至1個(gè)。RelativeSpace公司采用增材制造技術(shù)直接打印火箭。根據(jù)RelativeSpace公司官網(wǎng)，使用增材制造技術(shù)后，火箭零件數(shù)量由超過(guò)10萬(wàn)個(gè)降至1000個(gè)以下，火箭制造時(shí)間由24個(gè)月縮短至2個(gè)月，產(chǎn)品迭代時(shí)間由48個(gè)月壓縮至6個(gè)月。按照95%質(zhì)量由3D打印的目標(biāo)，最終Terran1火箭85%質(zhì)量由3D打印制造，下一代產(chǎn)品TerranR火箭將會(huì)是95%的質(zhì)量由3D打印完成的可重復(fù)使用的火箭。我國(guó)已將金屬增材制造技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天器制造中。增材制造技術(shù)在天問(wèn)一號(hào)、中國(guó)空間站等國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目中均有大量應(yīng)用，對(duì)于減輕重量、提升性能、縮短交付周期具有重要作用。中國(guó)空間站核心艙“天和號(hào)”的重要結(jié)構(gòu)件導(dǎo)軌支架就是增材制造完成的，封閉蒙皮包裹三維點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)形式可以有效提高支架類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率，在航天器結(jié)構(gòu)輕量化方面具有推廣應(yīng)用前景。近年來(lái)我國(guó)航空科研院所在金屬增材制造方面有大批技術(shù)突破和應(yīng)用，已廣泛應(yīng)用于重大航天任務(wù)保障及航空裝備制造。根據(jù)華商網(wǎng)，航天六院掌握了鈦合金、高溫合金、不銹鋼、鋁合金、銅合金等5類23種牌號(hào)成型及后處理調(diào)控工藝，覆蓋70%以上液體動(dòng)力常用材料，攻克了增材制造輕量化設(shè)計(jì)、微細(xì)結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化成型等30余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了500余種復(fù)雜精密構(gòu)件3D打印成型，成功參與70余次發(fā)射和飛行試驗(yàn)，技術(shù)成果獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。2.3.2醫(yī)療器械領(lǐng)域：突破傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化樣式，依據(jù)個(gè)性化定制提供更高的設(shè)計(jì)自由度醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用增材制造技術(shù)，醫(yī)用植入物和醫(yī)療器械制造已在臨床上大規(guī)模應(yīng)用，前景廣闊。增材制造技術(shù)可被用于生產(chǎn)特制的醫(yī)療器械，從而可以為患者量身定制最終產(chǎn)品，并以非常低的成本實(shí)現(xiàn)。如今設(shè)計(jì)和打印個(gè)性化的醫(yī)用植入物和假肢已成為標(biāo)準(zhǔn)方法。增材制造技術(shù)已被廣泛用于制造牙科零件、創(chuàng)傷醫(yī)用植入物和整形外科醫(yī)療器械。據(jù)GLOBENEWSWIR，全球3D打印醫(yī)療器械市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2021年的22.9億美元增長(zhǎng)到2022年的27.6億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為20.4%。預(yù)計(jì)到2026年，該市場(chǎng)將以13.0%的復(fù)合年增長(zhǎng)率，增長(zhǎng)到44.9億美元。空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院研究利用3D打印鈦合金胸肋骨植入物進(jìn)行胸壁重建手術(shù)。自2015年來(lái)，共納入13例患者，所有患者術(shù)后均能維持胸壁完整性，未發(fā)現(xiàn)反常呼吸現(xiàn)象，達(dá)到了個(gè)性化及解剖學(xué)的修復(fù)目的。13例患者均順利出院，圍手術(shù)期內(nèi)無(wú)死亡，2例發(fā)生肺炎。1年隨訪期內(nèi)，未發(fā)生植入物斷裂、移位、排斥、過(guò)敏等現(xiàn)象；1例患者化療后切口潰