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3D打印行業(yè)深度:——蓄勢(shì)待發(fā),產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用賦能未來(lái)證券分析師;彭元立 執(zhí)業(yè)證書(shū)編號(hào):S0210522100001證券研究報(bào)告|行業(yè)深度報(bào)告機(jī)械設(shè)備行業(yè)評(píng)級(jí)
強(qiáng)大于市(維持評(píng)級(jí))2023年10月30日請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明投資要點(diǎn)傳統(tǒng)工藝的有力補(bǔ)充,規(guī)模經(jīng)濟(jì)性弱,技術(shù)特點(diǎn)契合航空航天、醫(yī)療等需求。與傳統(tǒng)制造工藝相比,在量產(chǎn)階段,增材制造速率過(guò)慢及尺寸受限,欠缺傳統(tǒng)工藝的規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。但增材制造可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)減材工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)件,如加工傳統(tǒng)工藝無(wú)法加工的蜂窩點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)等,以達(dá)到大幅減重及增加強(qiáng)度目的。產(chǎn)業(yè)鏈加速發(fā)展,設(shè)備成主導(dǎo)地位。產(chǎn)業(yè)鏈看,增材制造上游包含粉末及激光器等零件,中游為打印設(shè)備制造商等,其中設(shè)備制造廠商居行業(yè)主導(dǎo)。上游粉末端:現(xiàn)階段我國(guó)3D打印仍舊以工程塑料、樹(shù)脂材料為主,金屬材料逐漸成主流(鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金材料等),主要用霧化法制取,成本近4年降50%,較國(guó)外具備性價(jià)比;上游零部件端:核心零部件(激光器、控制系統(tǒng)、振鏡)仍然存在差距,目前處于國(guó)產(chǎn)替代階段。中游3D
打印設(shè)備制造商:分為工業(yè)級(jí)
3D
打印設(shè)備(65%)、桌面級(jí)
3D打印設(shè)備(35%),3D打印設(shè)備工業(yè)級(jí)運(yùn)用廣泛,金屬加工工藝成主流。3D打印行業(yè)龍頭地位穩(wěn)定,國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)較為分散,中低端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,高端市場(chǎng)逐步國(guó)產(chǎn)替代(穩(wěn)定性有差距)。下游市場(chǎng)端:工業(yè)級(jí)設(shè)備下游主要是航空航天(58%)、汽車(7%)、模具(18%)、醫(yī)療領(lǐng)域(10%),桌面級(jí)主要是出口為主,應(yīng)用在日常生活與教育領(lǐng)域。2023年消費(fèi)電子開(kāi)始導(dǎo)入3D打印技術(shù),預(yù)計(jì)未來(lái)3D打印下游應(yīng)用將快速擴(kuò)張。工藝路線百花齊放,金屬增材或成主流。制粉工藝端:霧化法已成主流,工藝已成熟,國(guó)內(nèi)外差距較小,產(chǎn)業(yè)相對(duì)成熟;3D打印技術(shù)端:以金屬的SLS、SLM和非金屬的FDM為主(工藝受多個(gè)因素影響,原材料影響最大)。出現(xiàn)新技術(shù)BJAM可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),但產(chǎn)品性能仍需提升。制造業(yè)轉(zhuǎn)型趨勢(shì),政策+專利+技術(shù)+標(biāo)準(zhǔn),加速行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。1、國(guó)內(nèi)國(guó)外政策持續(xù)加碼,加速推動(dòng)行業(yè)發(fā)展;2、特定領(lǐng)域內(nèi)生優(yōu)勢(shì)+專利到期雙重驅(qū)動(dòng)行業(yè)發(fā)展;3、3D打印優(yōu)越性證明:技術(shù)進(jìn)步、成本下降及效率提升逐漸彰顯優(yōu)越性;4、多種創(chuàng)新方法加快3D打印速度,批量化生產(chǎn)存在可能;5、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷細(xì)化,促進(jìn)3D打印規(guī)范化發(fā)展。行業(yè)市場(chǎng)空間廣闊,未來(lái)十年有望保持20%以上增長(zhǎng)。全球2022年增材制造市場(chǎng)規(guī)模達(dá)180億美元,近五年CAGR達(dá)19.66%,金屬增材制造增長(zhǎng)速度快于整體,國(guó)內(nèi)增長(zhǎng)快于全球,中國(guó)為全球第二大市場(chǎng),2022年330億元市場(chǎng)規(guī)模。下游應(yīng)用場(chǎng)景豐富,藍(lán)海市場(chǎng)尚待發(fā)掘。以航空航天、醫(yī)療、汽車為代表的三大應(yīng)用領(lǐng)域空間廣闊;同時(shí),以3C電子、模具(鞋、工具等)、人形機(jī)器人為代表的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的新興下游市場(chǎng)也在加速開(kāi)拓。投資建議:鉑力特(產(chǎn)業(yè)鏈),華曙高科(工業(yè)級(jí)設(shè)備),有研粉材(粉末),金橙子(激光振鏡控制系統(tǒng))風(fēng)險(xiǎn)提示:專利風(fēng)險(xiǎn)、國(guó)外技術(shù)突破風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)業(yè)鏈供給穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)(國(guó)際環(huán)境)、下游需求增長(zhǎng)不及預(yù)期等233D行業(yè)核心邏輯圖:專利退坡+上游降本+技術(shù)突破+政策加碼+下游擴(kuò)容22年全球增材市場(chǎng)180億美元(預(yù)計(jì)21-30年CAGR=21.1%
)22年國(guó)內(nèi)增材市場(chǎng)330億元減材與增材:相輔相成,互相補(bǔ)充鉑力特:全產(chǎn)業(yè)鏈布局+下游優(yōu)質(zhì)+技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先+注重研發(fā)去模具、減廢料、降庫(kù)存優(yōu)結(jié)構(gòu)、省材料、提效率加速行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程內(nèi)生驅(qū)動(dòng)(技術(shù)進(jìn)步+降本增效)專利到期和政策加速推動(dòng)行業(yè)發(fā)展性能佳、易操作行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷細(xì)化、規(guī)范化華曙高科:整體解決方案+下游優(yōu)質(zhì)+創(chuàng)新能力強(qiáng)+產(chǎn)業(yè)鏈逐漸布局工業(yè)機(jī)械:20%,各板塊工業(yè)機(jī)械需求,偏順周期需求概念;航天航空:19%,市場(chǎng)景氣度較高且國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛,逐步擴(kuò)充該市場(chǎng);汽車:13%,新能源汽車中長(zhǎng)期將會(huì)帶動(dòng)3D打印行業(yè)發(fā)展;醫(yī)療:13%,個(gè)性化、輕質(zhì)化、多構(gòu)型化要求體現(xiàn)3D打印的內(nèi)生優(yōu)勢(shì);3D打印,隨著航空航天、消費(fèi)電子等行業(yè)以及需求結(jié)構(gòu)升級(jí),市場(chǎng)空間有望持續(xù)增長(zhǎng)3D打印上游核心零部件
其他零部件原材料金屬粉末非金屬粉末國(guó)內(nèi)主流,占62%占比較高(核心零部件進(jìn)口為主)電機(jī)、伺服系統(tǒng)與框架、空氣循環(huán)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等激光器振鏡控制系統(tǒng)導(dǎo)入轉(zhuǎn)成長(zhǎng)階段:開(kāi)始盈利、專利與融資角度未來(lái)趨勢(shì),占38%制粉工藝
固態(tài)還原法、電解法、化學(xué)法和霧化法行業(yè)情況
國(guó)產(chǎn)粉末具備性價(jià)比,國(guó)產(chǎn)替代正加(主流)
PS:金屬和陶瓷等需要粉末、 速(高端仍有差距),近4年降本50%。其他非金屬大部分不需要制粉第二大(預(yù)計(jì)21-25年CAGR=30.6%)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局:粉末:差距逐漸縮小、國(guó)產(chǎn)替代邏輯逐漸走通(困境:需求不大),金屬粉末不完全競(jìng)爭(zhēng),其他粉末競(jìng)爭(zhēng)激烈。光纖激光器:行業(yè)格局變化,高端激光器國(guó)3D打印中游3D打印設(shè)備(增材制造)應(yīng)用劃分工業(yè)級(jí)設(shè)備:占65%,壁壘高、成長(zhǎng);桌面級(jí)設(shè)備:占35%,壁壘低,成熟;原理:擠出成型技術(shù)、光聚合成型技術(shù)和燒結(jié)\粘結(jié)成型技術(shù):產(chǎn)化率近50%,3D打印需求激光器需逐漸擺脫IPG,關(guān)注銳科激光;控制系統(tǒng)與振鏡:振鏡控制系統(tǒng)為3D打印設(shè)備系統(tǒng)主流(大腦),金橙子為系統(tǒng)行業(yè)加工方法劃分技術(shù)成熟,需要不斷改善;以SLS、SLM、FDM為主;金屬打印技術(shù)、非金屬打印設(shè)備:金屬打印技術(shù)需要不斷發(fā)展,領(lǐng)先企業(yè)(系統(tǒng)+振鏡(國(guó)內(nèi)外差距大))打印設(shè)備:國(guó)內(nèi)處于第二梯隊(duì)(穩(wěn)定性不如國(guó)外企業(yè)),龍頭地位穩(wěn)固,行業(yè)在不斷發(fā)展提高效率、增加穩(wěn)定性等為未來(lái)目標(biāo);(打印原料與打印技術(shù)需求不斷擴(kuò)充,格局有望變動(dòng)(通過(guò)金屬有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系)3D打印設(shè)備進(jìn)行國(guó)產(chǎn)替代)。成長(zhǎng)中期階段:技術(shù)研發(fā)-量產(chǎn)-盈利,營(yíng)收與技術(shù)角度3D打印下游國(guó)內(nèi)企業(yè)加速布局與技術(shù)積累目錄4????PART1PART2PART3PART4蓄勢(shì)待發(fā),開(kāi)啟增材制造新時(shí)代產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)加速發(fā)展,下游行業(yè)為關(guān)鍵工藝路線百花齊放,金屬增材或成主流制造業(yè)轉(zhuǎn)型趨勢(shì),政策+專利+技術(shù)+標(biāo)準(zhǔn),加速?行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程PART5 設(shè)備自主可控,上下游加速0-1-100階段?PART6代表公司?PART7投資建議?PART8風(fēng)險(xiǎn)提示53D
打?。阂杂?jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本,通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng),將三維實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)二維平面,運(yùn)用粉末狀金屬、塑料、陶瓷等可粘合原材料,通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。類比傳統(tǒng)的減材制造技術(shù),3D
打印具備定制化、低損耗、精密制造、復(fù)雜輕量化等優(yōu)勢(shì)。各類制造方式對(duì)比:減材制造:通過(guò)各種方法將零件毛坯上的多余材料去除,如切削加工、磨削加工、各種電化學(xué)加工方法等;等材制造:材料的質(zhì)量在成形過(guò)程中基本保持不變,如采用壓力成形、鑄造方法的零件成形,它在成形過(guò)程中主要是材料的轉(zhuǎn)移和毛坯形狀的改變;增材制造:將設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)模型迅速轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的三維實(shí)體樣件,主要應(yīng)用于新產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā),適用于小批量生產(chǎn)。第一次(1784-1869)機(jī)械化蒸汽機(jī)原始等材、減材單臺(tái)機(jī)器生產(chǎn)第二次(1870-1968)電氣化基于確定性和標(biāo)準(zhǔn)性的機(jī)械還原論石化電力/內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)現(xiàn)代等材、減材基于流水線的大規(guī)模生產(chǎn)第三次(1969-2020)數(shù)字化 控制論+系統(tǒng)論噴氣動(dòng)力、核動(dòng)力現(xiàn)代等材、減材基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源:科學(xué)谷,鉑力特招股說(shuō)明書(shū),
《增材制造與3D打印技術(shù)及應(yīng)用》、華福證券研究所圖表:工業(yè)技術(shù)發(fā)展歷程工業(yè)革命特點(diǎn)理論基礎(chǔ)能源/動(dòng)力裝置制造范式生產(chǎn)管理/質(zhì)量控制第四次(2021-?)智能化控制論+系統(tǒng)論+信息論可再生能源/基于可控核聚變的動(dòng)力裝置基于增材制造的工藝融合基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能工廠圖表:3D打印與傳統(tǒng)制造技術(shù)對(duì)比項(xiàng)目金屬3D打印技術(shù)傳統(tǒng)精密加工技術(shù)技術(shù)原理增材制造(分層制造、逐層疊加)減材制造(材料去除、切削、組裝)技術(shù)手段SLM、SLS等磨削、切削、精密磨削與拋光等適用場(chǎng)合小批量、復(fù)雜化、輕量化、定制化、功能一體化零部件制造批量化、大規(guī)模制造,但在復(fù)雜化零部件制造方面存在局限使用材料金屬粉末、金屬絲材等(受限)幾乎所有材料(不受限)材料利用率高,可超過(guò)95%低,材料浪費(fèi)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)周期短相對(duì)較長(zhǎng)零件尺寸精度±0.1mm(相對(duì)于傳統(tǒng)精密加工而言偏差較大)±0.1-10um(超精密加工精度甚至可達(dá)納米級(jí))零件表面粗糙度Ra2um-Ra10um之間(表面光潔程度較低)Ra0.lum
以下(表面光潔度較高,甚至可達(dá)鏡面效果)增材制造與傳統(tǒng)制造相輔相成,互相補(bǔ)充圖表:3D打印技術(shù)流程6增材制造優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn),行業(yè)受成本與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)知度低所制約鐵91.330.6(50)—(540)—SS
316L95.0~98.0180~224(170)494~582(425)51~61.9(40)SS
42098.0250(345)737(655)3(25)17-4PH99.0—(980)1045(1060)4(8)Ni
62599.2394(414)718(827)29(30)銅86.0—(333)117(344)—Ti-6Al-4V—790(880)890(950)8(14)圖表:3D打印技術(shù)生產(chǎn)性能指標(biāo)圖表:3D打印刀具與葉片技術(shù)精度表面質(zhì)量材料價(jià)格材料利用率SLA增材制造優(yōu)優(yōu)較貴約100%LOM增材制造一般較差較便宜較差SLS增材制造一般一般較貴約100%FDM增材制造較差較差較貴約100%傳統(tǒng)制造優(yōu)優(yōu)一般遠(yuǎn)低于100%圖表:3D打印產(chǎn)品與鑄件性能比較材料致密度/%屈服強(qiáng)度/Mpa抗拉強(qiáng)度/Mpa延伸率/Mpa數(shù)據(jù)來(lái)源:《增材制造與3D打印技術(shù)及應(yīng)用》,艾瑞咨詢,《金屬粘結(jié)劑噴射增材制造技術(shù)發(fā)展與展望_魏青松》,3D科學(xué)谷,Stratasys
3D打印,華福證券研究所優(yōu)勢(shì):類比傳統(tǒng)的減材制造技術(shù),生產(chǎn)前具有材料利用率高、設(shè)計(jì)的空間廣、新產(chǎn)品研發(fā)及實(shí)現(xiàn)周期短的優(yōu)勢(shì);生產(chǎn)前:1、材料利用率較高:與傳統(tǒng)精密加工技術(shù)相比,金屬3D打印技術(shù)可節(jié)約大量材料(材料利用率趨向100%),可節(jié)約較大的成本。2、拓展設(shè)計(jì)的空間:受限于傳統(tǒng)的加工制造方式,一些形狀復(fù)雜的零部件即使設(shè)計(jì)出來(lái)。3、縮短新產(chǎn)品研發(fā)及實(shí)現(xiàn)周期:3D打印工藝成形過(guò)程由三維模型直接驅(qū)動(dòng),無(wú)需模具、夾具等輔助工具,可以極大的降低產(chǎn)品的研制周期,提高產(chǎn)品研發(fā)迭代速度。生產(chǎn)中:1、可高效成形更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu):可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)精密加工較難實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜構(gòu)件成形,提高零件成品率,同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量。2、實(shí)現(xiàn)一體化、輕量化設(shè)計(jì):金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以優(yōu)化復(fù)雜零部件的結(jié)構(gòu),在保證性能的前提下,將復(fù)雜結(jié)構(gòu)經(jīng)變換重新設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),提升產(chǎn)品的可靠性。3、修復(fù)磨損或損壞的產(chǎn)品:借助3D打印技術(shù)和設(shè)備,將受損的組件修復(fù)回原來(lái)的狀態(tài)。生產(chǎn)后:1、優(yōu)越機(jī)械性能:整體性能大于鑄件,部分產(chǎn)品性能可比肩鍛件。2、零技能制造:傳統(tǒng)的手工制造以及機(jī)床加工制造等,都需要工匠進(jìn)行長(zhǎng)期的練習(xí)鍛煉才能勝任。而對(duì)于
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打印來(lái)說(shuō),無(wú)論將要打印的零部件形狀多么復(fù)雜,所需要的都只是設(shè)計(jì)圖紙而已。7增材制造優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn),行業(yè)受成本與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)知度低所制約數(shù)據(jù)來(lái)源:《3D打印技術(shù)參考》,3D科學(xué)谷,艾瑞咨詢,珞埔三維,華福證券研究所圖表:SLM
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打印技術(shù)得到的
Ti
合金性能仍有差距圖表:3D打印降本需求迫切圖表:3D打印原材料種類較少分類具體材料ABS(ABS是丙烯睛,丁二烯和苯乙烯非金屬
的三元共聚物,A代表丙睛,B代表丁二材料
烯,S代表苯乙烯)、PC材料、陶瓷、光敏樹(shù)脂材料等;金屬材
不銹鋼、鋁合金、鈦合金、鈷鉻合料
金、鉻鎳鐵合金、鐵合金及金銀等,料復(fù)合材
碳纖維復(fù)合材料、高分子復(fù)合材料60%53%41%15%42%33%70%22%11%33%
7%0%5%04%4%0%
20%
40%
60%
80%
100%降本需求質(zhì)量一致性數(shù)字化流程專業(yè)技術(shù)和知識(shí)非常高 高 低 非常低缺點(diǎn):類比傳統(tǒng)的減材制造技術(shù),得到的零部件力學(xué)性能不穩(wěn)定,精細(xì)度較差,原材料端比較局限。整體性能存在差距:1、得到的零部件力學(xué)性能不穩(wěn)定:與打印過(guò)程中氧化雜質(zhì)較多、微觀組織不夠致密、原材料一致性差等因素有關(guān)。2、加工精度與表面粗糙度較弱:金屬
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打印在加工精度、表面粗糙度、加工效率等方面與傳統(tǒng)的精密加工技術(shù)相比,還存在差距。3、生產(chǎn)速度緩慢,且生產(chǎn)尺寸較?。簩?duì)于大多應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)說(shuō),目前生產(chǎn)速度太低(目前通過(guò)增加激光器來(lái)提升加工速率)。規(guī)模效應(yīng)不明顯:利用
3D打印加工該零部件,不需要用到任何模具,因此即使用該技術(shù)批量加工完全相同的零部件,也不存在均攤的固定成本降低的情況。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的批量制造來(lái)說(shuō),模具鑄造的時(shí)間成本低于
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打印。3D
打印技術(shù)更適合定制化的、非批量生產(chǎn)的物品,以及無(wú)法攤薄固定成本的環(huán)節(jié),例如零部件的研發(fā)環(huán)節(jié)。3D打印材料總類較少:1、可打印材料偏少,難以滿足需求:與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比,增材制造目前可選用的材料還相對(duì)較少,與各應(yīng)用領(lǐng)域成千上萬(wàn)種類的材料需求相比,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。2、現(xiàn)用材料缺乏優(yōu)化:區(qū)別于傳統(tǒng)材料,增材制造對(duì)材料的性能和適用性的要求更高。材料需要可以熔化打印后可成形,并在加工前后保持穩(wěn)定,以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需求。3、材料的性能需要提升:對(duì)高分子增材制造產(chǎn)品來(lái)說(shuō),現(xiàn)有材料強(qiáng)度和耐候性不足,;對(duì)于金屬材料來(lái)說(shuō),需要提高材料的力學(xué)性能,達(dá)到鑄造、鍛造金屬產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。8行業(yè)局限性:數(shù)據(jù)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)/認(rèn)證體系缺乏:材料、工藝、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的缺乏、標(biāo)準(zhǔn)/認(rèn)證的缺失;材料、工藝、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的缺乏:從材料的角度來(lái)看,由于無(wú)法充分了解材料的局限性和優(yōu)勢(shì),因此在選擇材料時(shí)會(huì)面臨困難,很難根據(jù)不完善的材料屬性設(shè)計(jì)相應(yīng)的零部件。從工藝的角度來(lái)說(shuō),有限的數(shù)據(jù)難以支持建立準(zhǔn)確而完整的數(shù)學(xué)模型,這大大降低了預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能的能力,增加了失敗的可能性。而從成品的角度來(lái)看,幾乎沒(méi)有可以查詢的公開(kāi)產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)可供參考。標(biāo)準(zhǔn)/認(rèn)證的缺失:相較于傳統(tǒng)制造技術(shù),增材制造技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證方面存在不足,導(dǎo)致最終零部件的定量檢測(cè)和比較的困難。ASTM已發(fā)布了6項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),包括設(shè)計(jì)和術(shù)語(yǔ)各1項(xiàng),測(cè)試方法、材料以及工藝各2項(xiàng),但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以支持增材制造應(yīng)用的快速發(fā)展。此外,增材制造的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)也存在嚴(yán)重缺乏,尚未建立起標(biāo)準(zhǔn)化的材料性能數(shù)據(jù)庫(kù),因此無(wú)法對(duì)設(shè)備或工藝水平進(jìn)行認(rèn)證。商業(yè)推廣障礙:技術(shù)就緒指數(shù)較低、缺乏相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)和教育、增材制造技術(shù)的認(rèn)知度較低;技術(shù)就緒指數(shù)較低:是一種衡量技術(shù)發(fā)展(包括材料、零件、設(shè)備等)成熟度的指標(biāo),分為9級(jí)3個(gè)階段,前3
級(jí)為“實(shí)驗(yàn)室”階段中間3級(jí)為“中試”階段,最后3級(jí)為“產(chǎn)業(yè)化”階段;金屬部件的相關(guān)應(yīng)用處于TRL
3~7的位置,一般達(dá)到9可以開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。缺乏相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)和教育:增材制造相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)非常有限,
大學(xué)教育也缺失,限制了此技術(shù)的設(shè)計(jì)自由度。增材制造技術(shù)的認(rèn)知度較低:很多人還沒(méi)有真正意識(shí)到增材制造帶來(lái)的影響。例如,在醫(yī)療器械行業(yè)里面,一些公司已經(jīng)開(kāi)始使用這項(xiàng)技術(shù)制造牙冠,而另外一些牙冠制造公司仍不知道增材制造這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。增材制造優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn),行業(yè)受成本與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)知度低所制約數(shù)據(jù)來(lái)源:《金屬粘結(jié)劑噴射增材制造技術(shù)發(fā)展與展望_魏青松》,華福證券研究所9?
全球
3D
打印行業(yè):技術(shù)萌芽(1982
-1992)
—產(chǎn)品生產(chǎn)(1992-2000)
—下游應(yīng)用(2000-至今)。階段一(1982
-1992):技術(shù)萌芽;期間
3D
打印專利、技術(shù)、原型機(jī)先后誕生。1982年
Charles
Hull
首次提出將光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于快速成型領(lǐng)域,并于次年發(fā)明了世界上第一臺(tái)立體光固化成型(SLA)3D
打印原型機(jī)此后各類
3D打印技術(shù)及其原型機(jī)不斷涌現(xiàn)。階段二(1992-2000):產(chǎn)品生產(chǎn);Stratasys公司推出了第一臺(tái)基于FDM技術(shù)的3D工業(yè)級(jí)打印機(jī)——3d造型者(3D
Modeler),F(xiàn)DM技術(shù)步入了商用階段;后續(xù)不斷推出選擇性激光燒結(jié)(SLS)打印機(jī)、桌面型立體光固化成型機(jī)等機(jī)器。全球3D打印行業(yè)處于成長(zhǎng)中期階段,中國(guó)加速追趕逐漸步入商業(yè)化階段數(shù)據(jù)來(lái)源:激光行業(yè)觀察,3D部落,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,華福證券研究所階段三(2000-至今):下游應(yīng)用;3D打印開(kāi)始追求應(yīng)用端。圖表:3D打印發(fā)展歷史時(shí)間事件?
目前全球3D打印行業(yè)處在行業(yè)成長(zhǎng)中期。1982查爾斯·胡爾試圖將光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于快速成型領(lǐng)域,并于第二年發(fā)布了世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)。營(yíng)收角度:近三十年平均增速26.1%,近年增長(zhǎng)迅速。1984胡爾發(fā)明了SLA立體平板印刷技術(shù)技術(shù)角度:部分技術(shù)較為成熟、銷量開(kāi)始攀升、市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大、競(jìng)爭(zhēng)者不斷涌入,符合成長(zhǎng)期的特征。1986胡爾成立了世界上第一家生產(chǎn)3D打印設(shè)備的公司——3D
Systems,采用基于液態(tài)光敏樹(shù)脂的光聚合原理工作的技術(shù),被稱為“立體光刻”。1989Carl
Deckard發(fā)明了選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)。1992Stratasys公司推出了第一臺(tái)基于FDM技術(shù)的3D工業(yè)級(jí)打印機(jī)——3d造型者(,F(xiàn)DM技術(shù)步入了商用階段;美國(guó)DTM公司推出了首臺(tái)選擇性激光燒結(jié)(SLS)打印機(jī)。圖表:全球3D打印市場(chǎng)處于成長(zhǎng)階段中期1993美國(guó)麻省理工學(xué)院MIT的Emanual
Sachs教授發(fā)明了三維打印技術(shù)(Three-DimensionPrinting,3DP)1995德國(guó)一家激光技術(shù)研究所推出了SLM技術(shù);美國(guó)Z
Corporation公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)基于3DP技術(shù)的打印機(jī);西安交通大學(xué)盧秉恒教授發(fā)布了中國(guó)第一臺(tái)3D打印樣機(jī)。1996各種3D打印新技術(shù)被開(kāi)發(fā):LENS激光凈成型技術(shù)、DMD直接金屬沉積、DLF直接激光成型、LRF激光快速成形等技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了人們對(duì)于3D打印技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新。1998Autostrade發(fā)布了全球第一臺(tái)商業(yè)化個(gè)人用的桌面型立體光固化成型機(jī);Optomec成功開(kāi)發(fā)LENS激光燒結(jié)技術(shù)。2000Objet更新SLA技術(shù),使用紫外線光感和液滴噴射綜合技術(shù),大幅提高制造精度。2005ZCorp公司推出世界上第一臺(tái)高精度彩色3D打印機(jī)Spectrum
Z5102008第一款開(kāi)源的桌面級(jí)3D打印機(jī)RepRap發(fā)布2010Organovo公司,一個(gè)注重生物打印技術(shù)的再生醫(yī)學(xué)研究公司2011設(shè)計(jì)和試駕了全球首架3D打印的飛機(jī);推出全球第一輛3D打印的汽車Urbee;2012英國(guó)著名經(jīng)濟(jì)學(xué)雜志《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》聲稱3D打印將引發(fā)全球第三次工業(yè)革命;MIT的團(tuán)隊(duì)成立Formlabs公司;MIT的團(tuán)隊(duì)成立Formlabs公司。至今3D
打印行業(yè)龍頭公司盈利能力初現(xiàn),產(chǎn)業(yè)鏈上游材料、中游技術(shù)、下游產(chǎn)品逐漸成熟,行業(yè)未來(lái)市場(chǎng)空間廣闊10我國(guó)3D打印行業(yè):起步滯后于歐美十年左右,但差距逐步縮小,目前我國(guó)逐步進(jìn)入商業(yè)化階段,由導(dǎo)入期逐漸轉(zhuǎn)到成長(zhǎng)期。專利角度:2009~2015年許多領(lǐng)先的工業(yè)3D打印專利到期,降低了行業(yè)準(zhǔn)入門(mén)檻與成本,激發(fā)了市場(chǎng)活力,推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。融資角度:國(guó)內(nèi)融資維持高水平,22年占全球1/3,主要聚焦于軟件、設(shè)備與生物醫(yī)療方向,國(guó)內(nèi)外設(shè)備端融資需求旺盛。44637791391196350465349918112431182012280121999370200001400012000100008000600040002007
2008
2009
2010
2011
2012
201320142015
2016
2017
2018
2019
2020
20213D打印專利授權(quán)量2133183134201720182019202020212022385447436910886160140120100806040200國(guó)內(nèi)融資項(xiàng)目數(shù) 國(guó)外融資項(xiàng)目數(shù)全球3D打印行業(yè)處于成長(zhǎng)中期階段,中國(guó)加速追趕逐漸步入商業(yè)化階段數(shù)據(jù)來(lái)源:南極熊3D打印,智慧芽,艾瑞咨詢,專家訪談,IT桔子,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,華福證券研究所繪制圖表:3D打印專利授權(quán)自2015年后快速增長(zhǎng)圖表:2022年中國(guó)3D打印融資方向圖表:3D打印行業(yè)融資現(xiàn)狀目錄11????PART1PART2PART3PART4蓄勢(shì)待發(fā),開(kāi)啟增材制造新時(shí)代產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)加速發(fā)展,下游行業(yè)為關(guān)鍵工藝路線百花齊放,金屬增材或成主流制造業(yè)轉(zhuǎn)型趨勢(shì),政策+專利+技術(shù)+標(biāo)準(zhǔn),加速?行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程PART5 設(shè)備自主可控,上下游加速0-1-100階段?PART6代表公司?PART7投資建議?PART8風(fēng)險(xiǎn)提示123D打印產(chǎn)業(yè)鏈較短,服務(wù)與設(shè)備為產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)地位,核心零部件占大部分設(shè)備成本 數(shù)據(jù)來(lái)源:鉑力特招股說(shuō)明書(shū),華曙高科招股說(shuō)明書(shū),華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,華福證券研究所?
行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈短而廣,我國(guó)上下游加速發(fā)展,設(shè)備與服務(wù)占
主要產(chǎn)值,行業(yè)逐步形成產(chǎn)業(yè)化;17.0022.4040.9019.60原材料設(shè)備打印服務(wù)其他圖表:3D打印產(chǎn)業(yè)鏈圖表:3D打印價(jià)值量占比?
光學(xué)熱學(xué)類(激光器+振鏡)和外協(xié)件占大部分設(shè)備成本,核心零部件均價(jià)在逐年下降。圖表:3D打印設(shè)備價(jià)值量拆分(以華曙高科采購(gòu)占比統(tǒng)計(jì))30.28%13.36%10.37%1.66%28.25%4.35%5.98%5.74%光學(xué)熱學(xué)類電子電氣類機(jī)械類耗材類外協(xié)件高分子原材料金屬粉末其他圖表:核心零部件均價(jià)變化(元/個(gè))2019202020212022H1振鏡69291767346317561937激光器61397681186449845491花鍵2121242223313271減速器2606303428282536伺服電機(jī)3388236520551798金屬粉末31227830118813?
3D
打印原料廠商:3D
打印原料廠商為中游的
3D
打印設(shè)備、服務(wù)商提供其生產(chǎn)所需耗材。3D打印是通過(guò)設(shè)備逐層增加材料來(lái)制造三維產(chǎn)品,是3D打印最重要的物質(zhì)基礎(chǔ);常用的
3D
打印材料包括金屬粉末、非金屬粉末、光固化樹(shù)脂、線材等;上游:原材料趨于成熟,金屬材料與復(fù)合材料成未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)20.2015.2014.1011.1010.109.106.1014.10鈦合金PLA尼龍ABS鋁合金不銹鋼樹(shù)脂其他3862金屬材料非金屬材料圖表:粉末的分類與特性材料細(xì)分產(chǎn)品特性應(yīng)用領(lǐng)域金屬材料鈦合金強(qiáng)度高、耐熱性高、抗蝕性好、低溫性能好、化學(xué)活性大制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件,火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件鈷鉻合金不銹鋼易焊接性、耐腐蝕性、強(qiáng)拋光性及耐熱性建筑領(lǐng)域、食品加工、餐飲、釀造、化工和醫(yī)療器械等尺寸需求較大領(lǐng)域工程塑料ABS材料極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性產(chǎn)量最大,廣泛應(yīng)用在工業(yè)機(jī)械、航空航天、汽車制造、醫(yī)療器械、電子制品、消費(fèi)品制造等領(lǐng)域PC材料高強(qiáng)度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲應(yīng)用于電子消費(fèi)品、家電、汽車制造、航空航天、醫(yī)療器城等領(lǐng)域PLA材料相容性、可降解性、機(jī)械性能和物理性能良好應(yīng)用于對(duì)環(huán)保要求較高、制品精度較高的領(lǐng)城尼龍材料質(zhì)量輕,耐熱,磨擦系數(shù)低,耐磨損等應(yīng)用于汽車、家電、電子消費(fèi)品、藝術(shù)設(shè)計(jì)及工業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)城光敏樹(shù)脂材料Somos
19120低留灰燼和高精度等特點(diǎn)鑄造專用材料Somos
11122防水和尺寸穩(wěn)定性適合用在汽車、醫(yī)療以及電子類產(chǎn)品領(lǐng)域Somos
Next類PC新材料,鋼性和韌性好應(yīng)用于汽車、家電、電子消費(fèi)品等領(lǐng)域橡膠陶瓷材料橡膠硬度、斷裂伸長(zhǎng)率、抗撕裂強(qiáng)度和拉仲?gòu)?qiáng)度較大適合于要求防滑或柔軟表面的應(yīng)用領(lǐng)城陶瓷高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、低密度、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕等可作為理想的坎具、餐具和燭臺(tái)、覺(jué)磚、花瓶、藝術(shù)品等家居裝飾材料,航空航天、汽車領(lǐng)域也逐步使用復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料將單一材料與碳纖維混合,綜合提升產(chǎn)品的強(qiáng)度、粘合度、耐熱度,同時(shí)可以優(yōu)化產(chǎn)品重量等物理性質(zhì)。電子消費(fèi)品、家電、汽車制造、空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域高分子復(fù)合材料耐高溫、耐腐蝕、高阻燃性、優(yōu)異的力學(xué)性能汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域其他藍(lán)蠟和紅蠟表面光滑可用于標(biāo)準(zhǔn)熔模材料和鑄造工藝的熔模鑄造應(yīng)用,是制作珠寶、服飾、醫(yī)療器械、機(jī)械部件、雕塑、復(fù)制品、收藏品的主要材科數(shù)據(jù)來(lái)源:賽迪顧問(wèn),艾瑞咨詢,前瞻產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng),華福證券研究所圖表:中國(guó)3D打印材料價(jià)值量占比?
目前以工程塑料、樹(shù)脂材料等非金屬材
?
料為主,金屬材料逐漸成主流。
金屬和復(fù)合材料憑借其比傳統(tǒng)材料更優(yōu)異的機(jī)械特性(剛性、抗沖擊性、輕便性等)和其他力
學(xué)性能,逐漸成為市場(chǎng)主流,技術(shù)壁壘高,主要應(yīng)用在航空航天、軍工、汽車等領(lǐng)域。143D
打印設(shè)備制造商:分為工業(yè)級(jí)
3D
打印設(shè)備、桌面級(jí)
3D打印設(shè)備;工業(yè)級(jí)設(shè)備:價(jià)格昂貴,主要用于加工大尺寸的產(chǎn)品。一般使用
SLS/SLM、SLA、FDM
等技術(shù),應(yīng)用領(lǐng)域主要有汽車、國(guó)防航空航天、機(jī)械設(shè)備、消費(fèi)品、家電等工業(yè)領(lǐng)域;桌面級(jí)設(shè)備:為針對(duì)個(gè)人消費(fèi)者的設(shè)備,是增材制造技術(shù)的初級(jí)階段和入門(mén)階段,設(shè)備價(jià)格低廉,在市面上種類繁多;中國(guó)3D打印設(shè)備主要以SLS、SLM和非金屬的FDM為主。金屬3D打印機(jī)市場(chǎng)前景無(wú)限,桌面級(jí)3D打印量大價(jià)低,銷售穩(wěn)定增長(zhǎng);中游:
3D打印設(shè)備工業(yè)級(jí)運(yùn)用廣泛,市場(chǎng)應(yīng)用前景無(wú)限321515148538SLS/SLMFDMSLADLP3DPLMDEBM其他數(shù)據(jù)來(lái)源:弘瑞3D打印,艾瑞咨詢,Wohlers
Associates,華曙高科招股說(shuō)明書(shū),華福證券研究所圖表:3D打印技術(shù)市場(chǎng)占比情況圖表:全球工業(yè)級(jí)增材制造設(shè)備設(shè)備數(shù)量(臺(tái))圖表:桌面級(jí)與工業(yè)級(jí)設(shè)備對(duì)比圖表:全球金屬增材制造裝備銷售量(臺(tái))桌面級(jí)工業(yè)級(jí)打印精度只有FDM、SLA兩種技術(shù),最小分辨率0.3-0.6mm之間采用伺服電機(jī),有效避免精度失真打印速度多采用16位、32位芯片,在SLA技術(shù)上掃描速度最多為1m/s采用64位芯片,SLA技術(shù)上掃描速度達(dá)7-15m/s參數(shù)設(shè)計(jì)打印支撐與打印實(shí)體部分參數(shù)打印打印支撐與打印實(shí)體部分參數(shù)打印打印尺寸體積較小大打印可靠性打印成功率最高只有70%打印成功率幾乎達(dá)到100%自動(dòng)檢測(cè)功能幾乎沒(méi)有自動(dòng)校正與檢測(cè)功能所有設(shè)備都有自動(dòng)校正和檢測(cè)功能應(yīng)用領(lǐng)域教育、創(chuàng)客、簡(jiǎn)單模型制作航空航天、汽車制造、醫(yī)療等代表公司創(chuàng)想三維,縱橫立方鉑力特,華曙高科15下游市場(chǎng):占比最多的三個(gè)領(lǐng)域是工業(yè)器械、航空航天和汽車,分別占比20%、19.0%和13.0%。工業(yè)級(jí)設(shè)備:占中國(guó)市場(chǎng)65%~70%,航空航天是目前中國(guó)3D打印市場(chǎng)主要應(yīng)用領(lǐng)域,占比58%,模具與汽車制造占18%和7%;桌面級(jí)設(shè)備:占中國(guó)市場(chǎng)30%~35%,主要應(yīng)用于教育科研、藝術(shù)模型制造和消費(fèi)電子領(lǐng)域,80%~90%桌面級(jí)3D打印機(jī)出口海外,主要是消費(fèi)級(jí)(非金屬為主)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈成熟、技術(shù)簡(jiǎn)單且原材料成熟度高,整體設(shè)備售價(jià)低于國(guó)外;商業(yè)模式:軍用需求旺盛,民用空間廣闊(工業(yè)、醫(yī)療、建筑等)。軍用端:軍用下游需求較高,對(duì)于金屬
3D
打印技術(shù)成熟度要求高;民用端:民用下游行業(yè)較多,政策給予首批增材制造應(yīng)用場(chǎng)景涉及工業(yè)、醫(yī)療、建筑和文化領(lǐng)域,未來(lái)增長(zhǎng)空間廣闊;下游:航天航空、工業(yè)器械、汽車為主要應(yīng)用領(lǐng)域,逐漸延伸至其他行業(yè)58187107航空航天模型制造汽車制造生物醫(yī)療其他主要應(yīng)用于教育科研、藝術(shù)模型制造、消費(fèi)電子領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)應(yīng)用占比較低,80-90%的桌面消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)出口海外,主要原因是消費(fèi)級(jí)非金屬為主國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈成熟、技術(shù)簡(jiǎn)單且原材料成熟度高,整體設(shè)備售價(jià)低于國(guó)外。20.0019.0013.0013.1013.0010.005.803.003.10工業(yè)器械航空航天汽車制造消費(fèi)電子生物醫(yī)療教育科研軍事用途建筑建造其他數(shù)據(jù)來(lái)源:CCID,艾瑞咨詢,中華人民共和國(guó)工業(yè)與信息化部官網(wǎng),專家訪談,華福證券研究所應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)醫(yī)療醫(yī)療植入物定制產(chǎn)品原型快速試制修復(fù)體定制多材料結(jié)構(gòu)一體化制造治療輔助器具制作工業(yè)領(lǐng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品整體化制造個(gè)性化矯正器具打印域 零件批量生產(chǎn)細(xì)胞/組織/器官打印專用工具工裝制作建筑建筑設(shè)施整體制造專用模具制作文化文物修復(fù)展示零件修復(fù)再制造修復(fù)體制作消費(fèi)品批量定制生產(chǎn)圖表:3D打印整體下游占比圖表:首批增材制造經(jīng)典應(yīng)用場(chǎng)景名單(應(yīng)用)16下游:航天航空領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出數(shù)據(jù)來(lái)源:鉑力特招股說(shuō)明書(shū),《激光3D打印再航空航天應(yīng)用現(xiàn)狀_南極熊》,3D科學(xué)谷,鈦合金在線,華福證券研究所圖表:3D打印在航空航天應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)圖表:3D打印在航空航天應(yīng)用優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)縮短新型航空航天裝備及零部件的研發(fā)周期需要單件定制的復(fù)雜部件用傳統(tǒng)工藝制作的周期過(guò)長(zhǎng),打印工藝制造速度快,成形后的近形件僅需少量后續(xù)機(jī)加工,可以顯著縮短零部件的生產(chǎn)周期。美國(guó)宇航局馬歇爾太空飛行中心通過(guò)3D
打印制作火箭噴射器,制造時(shí)間明顯縮短,僅花了
4
個(gè)月的時(shí)間,成本削減了大約
70%。復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)金屬
3D
打印具有高柔性、高性能靈活制造特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)靠傳統(tǒng)制造難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。同時(shí),3D
打印工藝能夠?qū)崿F(xiàn)單一零件中材料成分的實(shí)時(shí)連續(xù)變化,使零件的不同部位具有不同成分和性能,是制造異質(zhì)材料(如功能梯度材料復(fù)合材料等)的最佳工藝滿足輕量化需求,減少應(yīng)力集中,增加使用壽命可以優(yōu)化復(fù)雜零部件的結(jié)構(gòu),在保證性能的前提下,將復(fù)雜結(jié)構(gòu)經(jīng)變換重新設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),從而起到減輕重量的效果??湛虯320
一個(gè)
3D
打印活頁(yè)零件就可以減重
10公斤左右,F(xiàn)16
戰(zhàn)機(jī)
3D
技術(shù)制造的起落架平均壽命是原來(lái)的
2.5
倍。提高材料的利用率,降低制造成本加工一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤(pán),傳統(tǒng)工藝制造為“雕刻”,最終材料利用率只有
7%。但是采用
3D
打印技術(shù)能提高材料的利用率到
60%,甚至到
90%以上,實(shí)現(xiàn)降本零件更易修復(fù)3D
打印制造的零部件更容易得到修復(fù),匹配性更佳。修復(fù)過(guò)程可以看作是增材制造過(guò)程的延續(xù),修復(fù)區(qū)與基材可以達(dá)到最優(yōu)的匹配。缺點(diǎn)增材制造造成部分零件變形開(kāi)裂;增材制造具有特殊的工藝缺陷;計(jì)算機(jī)硬件無(wú)法勝任航空航天領(lǐng)域:3D
打印技術(shù)主要應(yīng)用在無(wú)人飛行器的結(jié)構(gòu)加工、特殊部件的加工及組裝、渦輪葉片、擋風(fēng)窗體框架、旋流器等零部件的加工方面。金屬增材制造技術(shù)可以有效解決鈦合金、鎳基高溫合金等難加工金屬的制備問(wèn)題(鈦合金難熔難加工的影響,傳統(tǒng)“鍛造+機(jī)械”的制造工藝不僅制造工序繁多、工藝復(fù)雜)。國(guó)際上金屬增材制造在航空航天領(lǐng)域已逐步轉(zhuǎn)入規(guī)模化應(yīng)用階段。波音公司截至
2018
年底已在16
架商用和軍用飛機(jī)上安裝了數(shù)萬(wàn)個(gè)增材制造零件,并開(kāi)始生產(chǎn)鈦合金增材制造零件,預(yù)計(jì)投入后將使每架飛機(jī)最高節(jié)省
300
萬(wàn)美元;國(guó)內(nèi)金屬
3D
打印在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用近年來(lái)發(fā)展較快,但產(chǎn)業(yè)化相比國(guó)外仍有差距。2013
年王華明院士以“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),表明我國(guó)成為繼美國(guó)之后,世界上第二個(gè)掌握飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形技術(shù)的國(guó)家。17下游:汽車領(lǐng)域應(yīng)用不斷開(kāi)拓,新能源汽車加速3D打印技術(shù)的運(yùn)用數(shù)據(jù)來(lái)源:
3D打印科技,《3dpbm汽車行業(yè)3D打印白皮書(shū)》,Divergent
Technologies,寶馬,Peugeot,XEV-YOYO,ayoub
ahmad,華福證券研究所應(yīng)用部件/案例圖例具體情況汽車零部件寶馬推動(dòng)“汽車領(lǐng)域的增材制造(AM)技術(shù)的工業(yè)化和數(shù)字化”,在不同的車型上進(jìn)行應(yīng)用,包括M850i夜空特別版的3D打印剎車卡鉗,以及寶馬6缸發(fā)動(dòng)機(jī)S58的3D打印零件。通過(guò)自動(dòng)化將人工活動(dòng)從35%減少到5%,3D打印金屬零件成本降低了一半以上。內(nèi)外飾應(yīng)用法國(guó)汽車品牌標(biāo)致新款308車型從一種新的柔性聚合物開(kāi)始,使用創(chuàng)新的3D打印技術(shù)制造太陽(yáng)鏡架、杯架和手機(jī)/卡架,以適應(yīng)308的中控臺(tái)整車制造XEV-YOYO是全球第一款車身內(nèi)外飾件使用3D打印技術(shù)量產(chǎn)的電動(dòng)汽車。XEV公司已經(jīng)自主研發(fā)出了YOYO
3D打印電動(dòng)汽車整車平臺(tái),包含底盤(pán)系統(tǒng)、車身電子系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)等整車車身架構(gòu)及內(nèi)外飾設(shè)計(jì)。整車3D打印不僅能提高車身的一體化強(qiáng)度,還能自定義“皮膚”。概念3D打印汽車設(shè)計(jì)HV-001原創(chuàng)設(shè)計(jì)符合革命性的全新
3D
打印汽車制造工藝。具有雙渦輪增壓
v8
發(fā)動(dòng)機(jī),前橋上由超級(jí)電容器支持的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)相結(jié)合,以提高效率并保持高性能。圖表:3D打印在汽車的應(yīng)用圖表:汽車領(lǐng)域3D打印市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)(億元)18.54.13345129.746.53.240.237309.455526.7870203.5-401060110160210車身汽車電子部件汽車內(nèi)飾汽車動(dòng)力部件整體零部件2030
2026
2020汽車制造領(lǐng)域:3D
打印技術(shù)主要應(yīng)用在汽車設(shè)計(jì)制造的原型制造和模具開(kāi)發(fā)等方面。主要優(yōu)勢(shì)為1)無(wú)?;铀俚^(guò)程,減少研發(fā)成本;2)對(duì)產(chǎn)品的復(fù)雜性成本不敏感,適合創(chuàng)新顛覆產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。有助于企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速小批量工具的定制,降低成本并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。新能源汽車為3D打印行業(yè)迎來(lái)催化劑。隨國(guó)產(chǎn)新能源車質(zhì)量、性能和認(rèn)可度不斷提高,比亞迪、蔚來(lái)、理想等車企不斷進(jìn)入中高端新能源車市場(chǎng),疊加新能源車對(duì)于汽車輕量化的要求程度普遍高于傳統(tǒng)能源汽車,另外,新款車型加速推出對(duì)于設(shè)計(jì)與研發(fā)的速度也提出更高要求,未來(lái)
3D
打印在我國(guó)汽車行業(yè)的應(yīng)用將成為新的藍(lán)海,市場(chǎng)增量空間廣闊。18下游:醫(yī)療行業(yè)定制化需求契合3D打印技術(shù)特點(diǎn),應(yīng)用空間廣闊數(shù)據(jù)來(lái)源:眾成醫(yī)械研究院,華福證券研究所圖表:3D打印在醫(yī)療的應(yīng)用圖表:3D打印在醫(yī)療的發(fā)展階段應(yīng)用場(chǎng)景圖例具體情況齒科3D
打印在口腔數(shù)字化加工、個(gè)性化定制、特別是數(shù)字化種植導(dǎo)板,通過(guò)口掃、設(shè)計(jì)、3D
打印,來(lái)實(shí)現(xiàn)真正的精準(zhǔn)種植和精準(zhǔn)醫(yī)療,減少了患者的等待時(shí)間,提高了患者的舒適度,降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),給患者帶去更快捷安全的體驗(yàn),用于口腔正畸、口腔修復(fù)、口腔種植。骨科根據(jù)患者特點(diǎn)能夠高精度定制復(fù)雜結(jié)構(gòu)的植入體,優(yōu)化體內(nèi)植入物的結(jié)構(gòu)安全,增加植入物與患者的匹配度,常見(jiàn)的關(guān)節(jié)、脊柱顱頜面等植入物均可通過(guò)
3D
打印實(shí)現(xiàn)。生物
3D
打印利用快速成型技術(shù)(RP)將生物材料和生物單元按仿生形態(tài)學(xué)、生物體功能、細(xì)胞生長(zhǎng)微環(huán)境等要求,使得細(xì)胞單個(gè)或串聯(lián)打印,一層一層,直接創(chuàng)建三維組織或器官的制造方法。比如人造血管具有較好的灌注能力和很高的滲透性,可以使介質(zhì)沿徑向擴(kuò)散,類似于天然血管。醫(yī)藥生物領(lǐng)域:3D
打印技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在手術(shù)規(guī)劃模型的建立、康復(fù)醫(yī)療器械的定制等方面。3D
打印技術(shù)滿足了醫(yī)療制品定制化、精準(zhǔn)化需求,具有效率高和節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì),能夠非常好地滿足醫(yī)學(xué)領(lǐng)域個(gè)體化、精準(zhǔn)化醫(yī)療的需求。3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要可以分為五個(gè)層次。目前
3D
打印應(yīng)用最為廣泛的主要是第一、二個(gè)層次的需求,相對(duì)來(lái)說(shuō)在實(shí)用價(jià)值和技術(shù)成熟度上具備較高可行性。目前應(yīng)用最廣泛的包括兩大領(lǐng)域:1)個(gè)性化假體的制造,可用在骨科、齒科、整形外科等;2)復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及難以加工的醫(yī)療器械制品,包括植入物與非植入物,如多孔結(jié)構(gòu)的髖關(guān)節(jié)、模擬人體器官的醫(yī)用模型等。分級(jí)技術(shù)內(nèi)容技術(shù)應(yīng)用階段一無(wú)生物相容性材料打印外科手術(shù)設(shè)計(jì)模型或牙科手術(shù)規(guī)劃階段二打印具有生物相容性但不能降解的材料不可降解的假肢移植物、椎間融合器、關(guān)節(jié)假體等階段三打印具有生物相容性并可降解的材料骨組織工程支架、人造皮膚修復(fù)體以及心臟支架等階段四打印“活性細(xì)胞” 構(gòu)建體外生物學(xué)模型、藥理/病理模型、器官芯片等階段五打印“類器官”人工生命系統(tǒng)、微型生理系統(tǒng)、細(xì)胞機(jī)器人等19數(shù)據(jù)來(lái)源:動(dòng)脈網(wǎng),南極熊3D打印,華福證券研究所圖表:3D打印在醫(yī)療的應(yīng)用圖表:3D打印在醫(yī)療的發(fā)展階段藥物3D打印是近年來(lái)一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域。1996年6月,麻省理工學(xué)院的Michael
Cima教授首次報(bào)道了粉末粘結(jié)3D打印技術(shù)可應(yīng)用于制藥。其中材料擠出成型技術(shù)、粘合劑噴射成型技術(shù)、材料噴射成型技術(shù)、粉末床熔融成型技術(shù)和光聚合固化技術(shù)這5種3D打印技術(shù)都被嘗試應(yīng)用于制藥。已有部分企業(yè)進(jìn)行藥物的規(guī)模化商業(yè)化開(kāi)發(fā)生產(chǎn)藥物3D打印領(lǐng)域雖然面對(duì)一個(gè)高達(dá)數(shù)千億美元的固體制劑藍(lán)海市場(chǎng),但專有技術(shù)的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化需要大量的時(shí)間和資金,更需要極強(qiáng)的創(chuàng)新創(chuàng)造能力,還需要領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)領(lǐng)軍型企業(yè),來(lái)走通技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、法規(guī)注冊(cè)的道路,并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的成功。目前全球范圍內(nèi)將3D打印技術(shù)應(yīng)用到藥物產(chǎn)品商業(yè)化開(kāi)發(fā)階段的只有美國(guó)的Aprecia和中國(guó)的三迭紀(jì)。ASTM
3D打印技術(shù)分類代表性技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)可制的藥物劑型種類前處理打印過(guò)程后處理材料擠出成型熔融沉積成型預(yù)制含藥線材加熱無(wú)可設(shè)計(jì)復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各種藥物釋放控制的劑型熱熔擠出沉積無(wú)加熱無(wú)直接粉末擠出預(yù)混原料藥和輔料粉末加熱無(wú)熔融滴注成型預(yù)混原料藥和輔料粉末加熱無(wú)半固體擠出(SSE)預(yù)制含藥半固體室溫/加熱干燥材料噴射成型按需噴墨打印預(yù)制含藥墨水室溫/加熱干燥/無(wú)粘合劑噴射成型粉末粘結(jié)預(yù)制含藥粉床室溫除粉和回收、干燥速釋片以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的緩釋劑型粉末床熔融成型選擇性激光燒結(jié)加熱除粉和回收光聚合周化光固化成型預(yù)制含藥聚合物單體光聚合與未反應(yīng)聚合物單體分離結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的緩釋劑型公司類型3D打印技術(shù)應(yīng)用方向設(shè)備產(chǎn)能專業(yè)
3D
打印藥物公司粉末粘結(jié)速釋新藥產(chǎn)品開(kāi)發(fā)傳送帶式GMP
生產(chǎn)系統(tǒng)10
萬(wàn)片/天專業(yè)
3D
打印藥物公司熱熔擠出沉積程序化釋放的新藥產(chǎn)品開(kāi)發(fā)智能化、連續(xù)化的高通量
GIP3D
打印系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)3萬(wàn)片/天,2021年實(shí)現(xiàn)
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萬(wàn)片/天大型跨國(guó)藥企選擇性激光燒結(jié)新藥產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與EOS
合作開(kāi)發(fā)規(guī)?;a(chǎn)設(shè)備目標(biāo)10
萬(wàn)片/天大型跨國(guó)藥企熔融沉積成型加速新藥的早期開(kāi)發(fā)商用
FDM3D
打印機(jī)(改良超本)150片/天,大規(guī)模生產(chǎn)改用傳統(tǒng)工藝下游:醫(yī)療行業(yè)定制化需求契合3D打印技術(shù)特點(diǎn),應(yīng)用空間廣闊20下游:鈦合金3D打印引領(lǐng)革命,消費(fèi)電子領(lǐng)域市場(chǎng)空間打開(kāi)數(shù)據(jù)來(lái)源:廈門(mén)金鷺切削工具,艾邦智造,EDA365電子論壇,華福證券研究所圖表:鈦合金中框相較其他合金加工難度大、良率低圖表:過(guò)去手機(jī)中框加工解決方案加工難度大、成本高是鈦合金未在3C電子廣泛運(yùn)用的主要原因。電子產(chǎn)品金屬結(jié)構(gòu)件一般以不銹鋼和鋁合金為主,不銹鋼光澤感好,但重量不占優(yōu)勢(shì);鋁合金有輕量?jī)?yōu)勢(shì),但硬度一般。而鈦合金的強(qiáng)度高于不銹鋼,重量卻只有同體積不銹鋼的一半,能同時(shí)做到硬度和重量?jī)烧呒骖?。由于鈦合金的傳統(tǒng)加工難度大,良率低,從而造成生產(chǎn)成本較高,因此一直沒(méi)有被3C行業(yè)廣泛應(yīng)用。中框加工工藝:數(shù)控立式加工中心CNC為主要工藝。一般常見(jiàn)的胚料成型工藝有鍛造、鑄造、鋁擠等,常用的表面處理方式有拋光+PVD涂層、噴砂+陽(yáng)極氧化、拉絲。蘋(píng)果鈦合金采用行業(yè)首創(chuàng)的熱機(jī)械工藝,包裹著一個(gè)由100%回收鋁制成的新下部結(jié)構(gòu),通過(guò)固態(tài)擴(kuò)散將這兩種金屬以驚人的強(qiáng)度結(jié)合在一起,鋁制框架有助于散熱,并使背面玻璃易于更換。鋁合金不銹鋼鋼鋁復(fù)合壓鑄鈦合金成本★★★★★★★★★★重量★★★★★★★★★★強(qiáng)度(硬度)★★★★★★★★★★★耐疲勞度★★★★★★★★★★環(huán)保性★★★★★★★★陽(yáng)極氧化(成熟度)★★★★★★電鍍(成熟度)★★★★★★★★★★加工難度★★★★★★★★★★良率★★★★★★★★★外觀效果★★★★★★★★★工藝成熟度★★★★★★★★★★加工方式多樣化加工鍛壓+CNC,純CNC壓鑄+CNC鍛壓+CNC,純CNC加工部位示意圖加工類型加工方式問(wèn)題手機(jī)內(nèi)腔加工粗加工分層面銑手機(jī)內(nèi)腔加工,加工余量大,切削溫度高金屬去除率要求高;刀具需保持良好的排屑性、抗崩性;通常失效形式為刀具崩刃中框側(cè)壁開(kāi)粗粗加工側(cè)銑中框側(cè)壁開(kāi)粗,需要將方型的坯料加工成弧形的手機(jī)中框側(cè)壁形狀。坯料上下直角部的加工對(duì)刀具的沖擊力巨大,極易使刀具出現(xiàn)崩刃失效,壽命較低,刀具成本過(guò)高。中框側(cè)壁精加工外觀加工側(cè)銑中框側(cè)壁的外觀精加工,對(duì)被加工后的表面質(zhì)量要求極高,要求側(cè)壁不允許有刀紋刀線等外觀不良現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)刀具的輪廓度要求較高,以此來(lái)保手機(jī)產(chǎn)品對(duì)輪廓度的要求。手機(jī)SIM卡槽加工粗加工螺旋下刀銑削手機(jī)中框四周存在SIM卡槽、開(kāi)關(guān)鍵、音量鍵槽等多個(gè)深槽部位;這些部位通常采用螺旋下刀銑削,對(duì)刀具刀尖剛性、耐磨性有很高要求。,。、21下游:鈦合金3D打印引領(lǐng)革命,消費(fèi)電子領(lǐng)域市場(chǎng)空間打開(kāi)數(shù)據(jù)來(lái)源:IT之家,新浪科技,南極熊3D打印,快科技,天極網(wǎng),太平洋科技,科技圈,華福證券研究所圖表:鈦合金在3C電子的應(yīng)用匯總品牌產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品類型使用鈦合金部位零部件說(shuō)明蘋(píng)果Iphone15Pro/Pro
Max手機(jī)中框鈦金屬邊框通過(guò)固態(tài)擴(kuò)散技術(shù)與鋁金屬內(nèi)框焊接,有強(qiáng)度高質(zhì)量輕的優(yōu)勢(shì),相比于不銹鋼中框的iPhone
14代重量輕了20g左右。AppleWatch
Ultra/Ultra2手表表殼、表帶外觀采用49毫米鈦金屬表殼,高山回環(huán)式表帶采用抗腐蝕的鈦金屬G式表扣,海洋表帶采用鈦金屬表扣和帶彈性的鈦金屬環(huán)。榮耀折疊屏Magic
v2手機(jī)鉸鏈、軸蓋搭載91%金屬結(jié)構(gòu)的“魯班鈦合金鉸鏈”,標(biāo)志著金屬
3D
打印技術(shù)已經(jīng)被成功應(yīng)用于手機(jī)零件批量生產(chǎn)。鈦合金技術(shù)可以讓鉸鏈中的軸蓋變得更輕更薄,從而帶動(dòng)折疊屏整體厚度和重量的下降。三星GalaxyS24
Ultra手機(jī)中框據(jù)Techweb,三星下一代旗艦Galaxy
S24
Ultra將會(huì)采用鈦合金中框,它將對(duì)標(biāo)同樣采用鈦合金的iPhone
15
Pro
Max,新款手機(jī)有望在今年底亮相。GalaxyWatch5
Pro手表表殼表殼采用鈦合金材質(zhì),更耐刮擦。OPPO折疊屏Find
N2手機(jī)螺絲螺絲釘從前一代的不銹鋼材質(zhì)改為鈦合金,這使得OPPO
Find
N2的機(jī)身重量從上一代的275g降低到233g,這個(gè)重量已經(jīng)低于直板機(jī)iPhone
14
Pro
Max。折疊屏Find
N3手機(jī)鉸鏈、攝像頭圓環(huán)鉸鏈采用航天級(jí)MIM合金,重量降低7%,抗?jié)衲蜔崮退?,?qiáng)度大幅提升?!皾摵胶凇迸渖遭伜辖鹱鳛閿z像頭圓環(huán)材質(zhì)。小米Xiaomi14
Pro手機(jī)中框采用鈦金屬中框設(shè)計(jì),相比其他材質(zhì)擁有耐磨性好、重量輕等優(yōu)點(diǎn),小米14
Pro也是全球首款搭載鈦金屬中框的安卓手機(jī)。華為Watch4
Pro手表表殼采用48毫米的鈦合金表殼,比普通金屬更強(qiáng)韌堅(jiān)固、耐腐蝕。?
小米、三星、OPPO、華為等3C大廠紛紛推出鈦合金材質(zhì)打造零部件的產(chǎn)品,3D打印或成消費(fèi)電子鈦合金加工核心工藝。2023年10月26日,小米發(fā)布新機(jī)Xiaomi
14
Pro,并推出鈦金屬特別版,是全球首款使用鈦金屬作為中框的安卓手機(jī)。此前,2023年10月19日,OPPO發(fā)布新機(jī)折疊屏Find
N3,鉸鏈采用航天級(jí)MIM合金,重量降低7%,強(qiáng)度大幅提升,是對(duì)鈦合金3C零部件的初步探索。更早之前,2023年7月,榮耀發(fā)布折疊屏手機(jī)
Magic
V2,鉸鏈的軸蓋部分首次采用鈦合金3D打印工藝,成為3D打印在手機(jī)上的首次規(guī)?;瘧?yīng)用;9月,蘋(píng)果發(fā)布iPhone
15Pro/Pro
Max采用鈦合金外殼,Apple
Watch
Ultra2采用鈦合金表殼,并宣稱正積極探索鈦合金零部件的3D打印技術(shù)。22下游:3D打印技術(shù)有望加速人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)來(lái)源:3D打印技術(shù)參考,3D科學(xué)谷,
aau3D打印,泰華宏業(yè),華福證券研究所圖表:3D打印在人形機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)不斷在人形機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用,具有輕量化、生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及便于研發(fā)等優(yōu)勢(shì)。從研發(fā)角度,波士頓動(dòng)力采用3D打印制作了比航天使用的更小巧、更輕質(zhì)的伺服閥,閥門(mén)響應(yīng)時(shí)間短,旁路泄露極低;從設(shè)計(jì)角度,3D打印優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),減輕機(jī)器人肢體慣性,使Atlas更輕、更緊湊、更加集成;從功能角度,波士頓動(dòng)力將3D打印應(yīng)用于制造Atlas機(jī)器人的液壓動(dòng)力單元(HPU),具有優(yōu)越的可擴(kuò)展性,有效利用了原本剩余的空間,實(shí)現(xiàn)更高效率。中國(guó)3D打印廠商與機(jī)器人廠商強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2023年4月14日,先臨三維與大族機(jī)器人在深圳簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將在高精度三維視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),涉及機(jī)器人應(yīng)用的項(xiàng)目達(dá)成戰(zhàn)略合作,此前
FAU
的科學(xué)家通過(guò)3D打印、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)創(chuàng)建機(jī)器狗AstroAtlas腿部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)Atlas液壓動(dòng)力單元制造先臨三維與大族機(jī)器人簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議Astro機(jī)器狗圖表:
3D打印機(jī)器人代表應(yīng)用機(jī)器人圖片介紹英特爾Openbot該設(shè)備配備了龐大的傳感器網(wǎng)絡(luò),并具有強(qiáng)大的計(jì)算能力,使其能夠利用智能手機(jī)的先進(jìn)功能。阿特拉斯人形機(jī)器人該公司依靠
3D
打印組件來(lái)開(kāi)發(fā)
Atlas機(jī)器人。例如,腿是
3D打印的,這使得將液壓管線集成到結(jié)構(gòu)中成為可能。增材制造也已用于生產(chǎn)定制伺服閥。Poppy一種輕量級(jí)3D打印骨骼結(jié)構(gòu)的機(jī)器人,使用3D打印技術(shù),通過(guò)復(fù)制人類肌肉骨骼系統(tǒng),將類人機(jī)器人技術(shù)提升到擁有人體的能力。微型刷毛機(jī)器人微型
3D
打印機(jī)器人,基于雙光子聚合(TPP)
工藝制造,可以通過(guò)微小的振動(dòng)進(jìn)行控制。目錄23????PART1PART2PART3PART4蓄勢(shì)待發(fā),開(kāi)啟增材制造新時(shí)代產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)加速發(fā)展,下游行業(yè)為關(guān)鍵工藝路線百花齊放,金屬增材或成主流制造業(yè)轉(zhuǎn)型趨勢(shì),政策+專利+技術(shù)+標(biāo)準(zhǔn),加速?行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程PART5 設(shè)備自主可控,上下游加速0-1-100階段?PART6代表公司?PART7投資建議?PART8風(fēng)險(xiǎn)提示工藝流程:與傳統(tǒng)制造流程相反,工藝更加復(fù)雜24增材制造制造工藝比傳統(tǒng)減材制造難度更高,工藝流程可以分為制造前處理,推擠增材制造和產(chǎn)品后處理三個(gè)階段,與傳統(tǒng)工藝相比,均有顯著差異;前處理離散階段:需要依靠計(jì)算機(jī)和特定軟件將所需產(chǎn)品的模型搭建在系統(tǒng)中,再通過(guò)優(yōu)化調(diào)整、分層切片、規(guī)劃路徑等操作完善前期準(zhǔn)備工作。加工堆積階段:利用3D打印設(shè)備按照規(guī)劃設(shè)計(jì)的模型和路徑將材料逐層堆積,獲得制成品。其中粉末的制造工藝與加工工藝為該階段最為關(guān)鍵的技術(shù);后處理階段:打印后按需將成品進(jìn)行外表處理后投入使用進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn),一般需要通過(guò)剝離、打磨、拋光,若是金屬材料則還需要真空淬火、退火等處理,得到成品。數(shù)據(jù)來(lái)源:
《增材制造與3D打印技術(shù)及應(yīng)用》,華福證券研究所圖表:3D打印工藝CAD模型面型化處理分層層信息處理前處理離散計(jì)算機(jī)信息指令層準(zhǔn)備層制造層粘結(jié)堆積增材制造堆積成型剝離/打磨真空淬火/退火拋光/涂覆后處理粉末增材制造粉末制備工藝:霧化法已成主流,工藝已成熟,新技術(shù)不斷涌現(xiàn)粉末制備工藝:目前主流的是霧化法,不同方法對(duì)應(yīng)不同原材料。氣霧化法:利用惰性氣體在高速狀態(tài)下對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行噴射,使其霧化、冷凝后形成球形粉。等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法:生產(chǎn)高純球形鈦粉較常用的離心霧化技術(shù),其基本原理是自耗電極端面被等離子體電弧熔化為液膜,并在旋轉(zhuǎn)離心力作用下高速甩出形成液滴,然后液滴在表面張力的用下球化并冷凝成球形粉末,PREP
制備的粉末較氣霧化法的空心粉和衛(wèi)星粉更少。等離子絲材霧化法:以純度高的金屬或合金絲為原料,以等離子槍為加熱源,原料絲材被等離子體瞬間熔化的同時(shí)被高溫氣體霧化,形成的微小液滴在表面
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