3D打印按原材料的差异，可分为金属和非金属打印。现阶段发展趋势上有一定共性：1）技术方面，现阶段主流金属/非金属企业大多采用PBF技术（SLM、SLS）；2）市场趋势方面，金属/非金属均高速发展，下游场景不断丰富。但也存在差异点：1）从全球范围而言，非金属路线占据主导：2021年金属/非金属打印设备出货量占比为9%/91%，但金属打印发展迅速（2012年占比仅为3%）。2）从我国而言，由于航空航天领域为主要应用场景，金属设备占据过半需求（销额口径），相关企业营收快速放量且有持续性。3）一般而言，金属打印设备研发壁垒、设备均价高于非金属打印设备。我国2022年产业规模有望达330亿元，十年30倍增长，行业跨过“0-1”阶段，增长奇点已到，渗透拐点在即，建议关注行业龙头铂力特、华曙高科。
　　▍“落霞与孤鹜齐飞”：金属&非金属打印。3D打印按原材料的差异，可分为金属和非金属打印。其作为增材制造技术的一体两翼，底层技术原理相通，高速发展态势趋同，均可应用在制造业各领域。但受制于成本因素，目前非金属打印应用领域更为广泛，市场份额更高（占据2021年全球工业级设备出货量91%+）；金属打印现阶段主要应用在航空航天等高价值量领域，但呈扩散趋势。目前设备中大型化&国产替代趋势明显，产业规模和降本形成正反馈，未来技术渗透率有望持续提升。
　　▍技术路线：SLM和SLS，金属与非金属的路径聚焦。工业级应用对产品的强度、精度和耐久性等性能要求较高。大部分厂商均选择了热熔融凝固（PBF）的方式以满足应用要求，这其中最主要的技术路线是激光选区熔化SLM和选区激光烧结SLS，分别适用于金属与非金属。两者原理均是通过高功率激光熔融粉末材料再凝固的方式完成打印，不同的是SLM对象作为金属，工作升温区间更高，设备装配的激光器和振镜等零部件数量更多&更精密，因此产品价值量&毛利率更高。以华曙高科为例，其22H1金属/高分子设备均价293万/93万元，两者平均毛利率相差10-15pcts。
　　▍市场空间：非金属占据主导，金属路线方兴未艾。从产业链而言，目前全球范围内非金属路线仍占据主导（上游原材料产值、中游设备出货量、下游应用场景），据Wohlers Associates数据，2021年全球3D打印工业级设备超2.6万台/原材料产值超25亿美元，其中高分子占比为91%/82%；金属设备市占率为9%，较2013年提升6pcts，跨过“0-1”阶段。在我国，由于下游应用主要为航空航天领域，因此金属路线占据主导（工业级领域份额超50%），考虑到航空航天需求的计划性，行业增长或具有持续性。
　　▍未来展望：产业发展&技术降本正反馈，下游场景持续丰富。金属和非金属打印理论上可应用于各制造业细分领域，但受制于成本&技术成熟度，目前仅在航空航天等领域的小部分环节，应用厂商也均为行业头部企业。随着产业发展&设备降本（规模效应、国产替代、技术迭代等）形成正反馈，下游应用场景或持续丰富，技术渗透率也有望提升，行业增长有望显现乘数效应。据赛迪咨询，2024年我国3D打印产业规模有望突破500亿元，较2022年提升50%以上。3D打印产业发展拐点在即。
　　▍投资建议：当前我国3D打印行业渗透率不到0.1%，仍处于产业化早期，未来有望成长为千亿级别行业（假设渗透率3%-5%），市场规模或保持快速增长。“空天需求”或是“十四五”期间行业发展的主推力，医疗/齿科、模具有望贡献可观增量。考虑到现在行业集中度相对较低，当前建议跟踪产业化进程，把握行业增长和龙头扩张机遇。建议关注作为3D打印龙头、优享行业红利的铂力特；金属&高分子两轮驱动，成长性值得期待的华曙高科，为满足日益旺盛的下游需求，两公司均有大规模扩产计划，有望享受行业0-1的成长红利。
　　▍风险提示：技术渗透率提升不及预期；行业竞争加剧；下游航空航天需求不及预期；公司研发进度不及预期；公司项目扩产进度不及预期；海外市场开拓不及预期；行业出现变革性技术。

研究报告全文：落霞与孤鹜齐飞金属与非金属3D打印电器智造打印行业专题3D2023713中信证券研究部核心观点3D打印按原材料的差异可分为金属和非金属打印现阶段发展趋势上有一定共性1技术方面现阶段主流金属非金属企业大多采用PBF技术SLMSLS2市场趋势方面金属非金属均高速发展下游场景不断丰富但也存在差异点1从全球范围而言非金属路线占据主导2021年金属非金属打印设备出货量占比为991但金属打印发展迅速2012年占比仅为32从我国而言由于航空航天领域为主要应用场景金属设备占据过纪敏半需求销额口径相关企业营收快速放量且有持续性3一般而言金制造产业属打印设备研发壁垒设备均价高于非金属打印设备我国2022年产业规模联席首席分析师有望达330亿元十年30倍增长行业跨过0-1阶段增长奇点已到渗S1010520030002透拐点在即建议关注行业龙头铂力特华曙高科落霞与孤鹜齐飞金属非金属打印3D打印按原材料的差异可分为金属和非金属打印其作为增材制造技术的一体两翼底层技术原理相通高速发展态势趋同均可应用在制造业各领域但受制于成本因素目前非金属打印应用领域更为广泛市场份额更高占据2021年全球工业级设备出货量91金属打印现阶段主要应用在航空航天等高价值量领域但呈扩散趋势目前设备刘海博中大型化国产替代趋势明显产业规模和降本形成正反馈未来技术渗透率有制造产业望持续提升首席分析师技术路线SLM和SLS金属与非金属的路径聚焦工业级应用对产品的强度S1010512080011精度和耐久性等性能要求较高大部分厂商均选择了热熔融凝固PBF的方式以满足应用要求这其中最主要的技术路线是激光选区熔化SLM和选区激光烧结SLS分别适用于金属与非金属两者原理均是通过高功率激光熔融粉末材料再凝固的方式完成打印不同的是SLM对象作为金属工作升温区间更高设备装配的激光器和振镜等零部件数量更多更精密因此产品价值量毛利率更高以华曙高科为例其22H1金属高分子设备均价293万93万元两者平均毛利率相差10-15pcts付宸硕国防与航空航天市场空间非金属占据主导金属路线方兴未艾从产业链而言目前全球范首席分析师围内非金属路线仍占据主导上游原材料产值中游设备出货量下游应用场景S1010520080005据WohlersAssociates数据2021年全球3D打印工业级设备超26万台原材料产值超25亿美元其中高分子占比为9182金属设备市占率为9较2013年提升6pcts跨过0-1阶段在我国由于下游应用主要为航空航天领域因此金属路线占据主导工业级领域份额超50考虑到航空航天需求的计划性行业增长或具有持续性未来展望产业发展技术降本正反馈下游场景持续丰富金属和非金属打印理论上可应用于各制造业细分领域但受制于成本技术成熟度目前仅在航空李越航天等领域的小部分环节应用厂商也均为行业头部企业随着产业发展设备机械行业降本规模效应国产替代技术迭代等形成正反馈下游应用场景或持续丰首席分析师S1010521010008富技术渗透率也有望提升行业增长有望显现乘数效应据赛迪咨询2024年我国3D打印产业规模有望突破500亿元较2022年提升50以上3D打印产业发展拐点在即投资建议当前我国3D打印行业渗透率不到01仍处于产业化早期未来有望成长为千亿级别行业假设渗透率3-5市场规模或保持快速增长空天需求或是十四五期间行业发展的主推力医疗齿科模具有望贡献可观增量考虑到现在行业集中度相对较低当前建议跟踪产业化进程把握行业增长和龙头扩张机遇建议关注作为3D打印龙头优享行业红利的铂力特证券研究报告请务必阅读正文之后第28页起的免责条款和声明电器智造行业打印行业专题3D2023713金属高分子两轮驱动成长性值得期待的华曙高科为满足日益旺盛的下游需求两公司均有大规模扩产计划有望享受行业0-1的成长红利风险提示技术渗透率提升不及预期行业竞争加剧下游航空航天需求不及预期公司研发进度不及预期公司项目扩产进度不及预期海外市场开拓不及预期行业出现变革性技术刘意国防与航空航天重点公司盈利预测及投资评级分析师EPS元PE简称代码收盘价元S101052205000422A23E24E22A23E24E铂力特688333SH111000701572662232370704179华曙高科688433SH33730270390591408585705726资料来源Wind注股价为2023年7月10日收盘价盈利预测采用Wind一致预期电器智造行业评级强于大市维持请务必阅读正文之后的免责条款和声明2电器智造行业打印行业专题3D2023713目录前言6金属与非金属工业级应用的一体两翼7增材制造有哪些技术路线工业级的应用为什么集中于一条路径7主流技术路线对比SLM和SLS金属与非金属的路径聚焦9市场空间非金属占据主导金属打印方兴未艾12上游原材料端非金属占据主导金属材料渐进上行12中游设备端金属设备均价更高非金属应用更广13下游应用端金属打印受益航空航天非金属兼容度较高15主要公司20国外厂商发展历史悠久主导全球市场份额20国内厂商受益航空航天营收体量快速增长22风险提示27投资策略27请务必阅读正文之后的免责条款和声明3电器智造行业打印行业专题3D2023713插图目录图1工业级3D打印产业链及相关公司一览6图2一图看懂3D打印技术路线7图3绝大部分3D打印厂商均布局粉末床热熔融PBF技术路线8图43D打印各种技术路线和应用领域9图5金属打印设备功率更高激光器数量更多10图6增材制造打印设备核心零部件成本拆分元台元个11图7华曙高科金属与高分子打印设备均价万元台11图8华曙高科金属与高分子设备毛利率11图9非金属相比金属材料种类更加丰富两者下游应用空间广阔12图10全球增材制造原材料销额百万美元及YoY13图11全球范围增材制造原材料销额占比13图122021年我国调研企业3D打印原材料产值亿元13图132021年我国调研企业3D打印原材料产量吨13图14全球金属增材制造设备销量台及YoY14图15全球工业级和金属增材设备均价万美元台14图16全球工业级高分子设备销量台及YoY14图17高分子设备销量占比趋于下降14图182021年全球范围增材制造原材料销额比例15图19桌面级打印中分原材料收入占比15图20全球打印设备应用领域产值口径15图21中国工业级3D打印设备应用领域产值口径15图223D打印在航空航天的适配性16图23SpaceX猎鹰9号的氧化剂金属阀17图24AerojetRocketdyne的AR1火箭发动机的主喷油嘴17图252022年主要国家军机数量架18图262022年中国与美国军机结构对比架18图272016-2022铂力特航空航天板块收入百万元18图28铂力特在手订单生产所需产能万小时18图293D打印技术方案持续下行推动万亿民用业务放量19图30全球3D打印市场份额20图31铂力特和华曙高科海外业务毛利率较高20图323DSystems营收亿美元及YoY21图333DSystems分业务营收亿美元21图343DSystems工业级设备销量台及YoY21图353DSystems工业级设备销量市占率21图36EOS工业级设备销量台及YoY22图37EOS工业级设备销量市占率22图382017-2022年公司营业收入和同比增速22图392017-2022年公司各板块收入亿元22图402016-2022公司航空航天板块收入百万元23图41铂力特在手打印订单生产所需产能万小时23图42铂力特2017-2022年设备产能实际工时和产能利用率万小时24请务必阅读正文之后的免责条款和声明4电器智造行业打印行业专题3D2023713图43铂力特1-4期项目设备设备制造原材料产能万小时吨台24图44一图看懂华曙高科业务覆盖范围25图45华曙高科营业收入亿元和YoY25图46公司各业务收入以及增速25图47华曙高科在全球深度布局26图48公司2019-2021年设备产量和产能利用率26图49公司2019-2021年原材料产量和产能利用率26表格目录表1主流金属和非金属增材技术路线对比9表23D打印在航空领域的部分应用17表3行业主要参与者20表4铂力特全产业链布局23表5重点推荐公司27请务必阅读正文之后的免责条款和声明5电器智造行业打印行业专题3D2023713前言3D打印按打印材料可分为金属和非金属打印3D打印又被称为增材制造AdditiveManufacturingAM通过使用计算机辅助设计数据以逐层堆叠材料的方法创建物理对象按打印材料划分可将3D打印分为金属和非金属打印两种1金属3D打印使用金属粉末或金属丝通过逐层堆叠和熔化的方式创建金属零件原材料包括不锈钢钛合金铝合金镍基合金和钨合金等2非金属3D打印通过熔融沉积建模光固化选择性激光烧结等方式构建打印件原材料包括高分子材料丝材陶瓷等图1工业级3D打印产业链及相关公司一览资料来源各公司公告中信证券研究部金属与非金属的材料特性衍生出不同的技术路径3D打印按原材料划分可分为金属和非金属打印两者由于材料特性差异衍生出不同的技术路线对应的下游应用领域也有所区别主机厂之间选择各种技术路线代表着未来的发力方向成长空间业绩增长将呈现阶段性差异在不同的标的中我们又应当如何抉择本文主要聚焦金属和非金属增材制造在工业级领域的应用回答1金属与非金属有哪些技术路线主要技术路线有哪些异同点为什么在工业级应用中会聚焦于同一路径2如何看待金属与非金属打印的市场空间和未来格局在非金属占据主导地位的当下未来金属打印的发展前景如何3头部玩家有哪些从事3D打印的哪些环节我国厂商的发展情况核心零部件国产替代趋势如何请务必阅读正文之后的免责条款和声明6电器智造行业打印行业专题3D2023713金属与非金属工业级应用的一体两翼增材制造有哪些技术路线工业级的应用为什么集中于一条路径什么是工业级应用为什么要聚焦于此据WohlersAssociates分类标准3D打印设备单价在5000美元及以上的被称为工业级设备5000美元以下的则被称为桌面级设备一般而言工业级设备倾向于大规模和高性能的3D打印具备高精度大尺寸高强度和高效率等特点可以规模化地应用于工业生产过程中而桌面级设备主打小型便捷适用于个人和小型企业正因为工业级设备规模化应用市场前景广阔对部分行业的传统加工方式可替代性高所以我们的讨论主要聚焦于工业级3D打印图2一图看懂3D打印技术路线资料来源西安铂力特增材技术股份有限公司2022年度向特定对象发行A股股票募集说明书注册稿SLS选择性激光烧结影响最深远的3D打印技术刘屹环发表于知乎中信证券研究部增材制造技术路线多样工业级路径选择较集中增材制造经多年发展已开发出多种技术路线正如上图所示主要原理是通过叠材挤压喷射堆积热熔凝固的方式来实现成型桌面级增材制造技术衍生种类较多包括粘结剂喷射材料挤出薄材叠层以及立体光固化等一般均可满足小型便捷化的打印需求但在工业级领域基于对产品精度请务必阅读正文之后的免责条款和声明7电器智造行业打印行业专题3D2023713强度大尺寸打印效率和可靠性的要求目前粉末床热熔融PBF凝固成形最为合适主要原因是1一般增材制造选材的局限性工业级应用对强度有硬性要求通常会选择金属或高分子材料金属材料的抗拉强度能达到500到1000MPa屈服强度能达到300到800MPa高分子材料抗拉强度能达到50到100MPa间屈服强度能达到30到80MPa而粘合剂热压超声波等方式较难加工金属和高分子材料金属粉末需要高功率激光加热至熔化再凝固成型高分子材料则需加热至接近熔点以烧结成形2工业级应用对精度和平整度的要求粉末床在打印精度和平整度上具备先天优势粉末床是将粉末均匀地铺设在平面上粉末直径通常在200m以内有的可控制在20m以下细小颗粒使打印层厚更细腻加上每一层平铺连续过渡每打印一层都是均匀完整的有利于实现更高的分辨率精度和平整度而其余方式多采用喷滴叠材堆积对原材料的塑形平整度精度方面控制还有改善空间3工业级打印对于效率和大尺寸的追求粉末床熔融技术可同时打印多个零件并且无需额外的支撑结构打印过程中的粉末床可提供支撑有助于节省时间和材料提高制造效率此外PBF的原理是逐层扫描打印工业级设备打印仓体积大支持打印大尺寸的零件并且可以对不同零件拼接打印适用于工业领域对大尺寸零件的需求基于PBF技术路线对工业级打印的高度契合目前已经成为工业级增材制造的主流技术路径是金属与非金属打印共同的技术基础也是国内外主流厂商的选择图3绝大部分3D打印厂商均布局粉末床热熔融PBF技术路线资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022各公司官网中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明8电器智造行业打印行业专题3D2023713图43D打印各种技术路线和应用领域资料来源华曙高科官网中信证券研究部主流技术路线对比SLM和SLS金属与非金属的路径聚焦主流路线的两条分支分别聚焦金属与非金属打印正如上图所示目前绝大多数国内外的头部厂商均聚焦于粉末床热熔融技术路线而这其中SLS选区激光烧结技术和SLM激光选区熔化技术是最主流的方向SLM是专门针对金属材料开发的技术而SLS主要针对非金属材料同时可以兼顾部分金属材料两者具备一定的相似性但针对不同原材料的侧重也存在差异表1主流金属和非金属增材技术路线对比技术路线激光选区熔化SLM选区激光烧结技术SLS适用材料金属不锈钢铝合金钛合金铜合金等金属和非金属高分子聚合物塑料陶瓷树脂工艺类型粉末床熔融PBF1将金属粉末均匀分布在构建平台上1计算机将三维数据转化为2D截面并传输打印机2激光束照射金属粉末层特定位置熔化并凝固2预铺设定层高的粉末3平台下降一层并铺设新的金属粉末3激光扫描高分子粉末发生烧结层层递进4重复上述步骤直至形成完整零件4重复上述步骤直至形成完整零件工作原理SLM是利用金属熔化再凝固的特性因此需要将温度提升至SLS是使物体烧结成新的整体仅需物体部分熔化再凝结因工作温度上千摄氏度才能够使金属完全熔化工作温度更高此温度相对较低一般在300-400摄氏度左右金属设备涉及高温熔化金属功率较高单个激光功率一般功率非金属设备功率较低单个激光器功率一般在100-500W左右在500-1000W成本采用了更多的激光器搭配振镜系统一般设备成本更高激光器数量较少系统结构相对更简单因此成本更低应用领域两种技术都被广泛应用于航空航天汽车医疗制造等领域可用于制造功能性零件和快速原型设计资料来源铂力特官网华曙高科官网SLS选择性激光烧结影响最深远的3D打印技术刘屹环发表于知乎中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明9电器智造行业打印行业专题3D2023713相似性两者均属于粉末床熔融分类技术原理相同模型设计时使用计算机辅助设计CAD软件创建三维模型后将模型导入切片软件分割成打印薄层几十至几百微米将粉末在打印床铺平激光依据软件设计开始扫描粉末高温使粉末熔融后凝固后打印床下降并再铺一层粉末重复打印下一层直至成品完成差异性1应用领域不同导致设备功率不同SLM专门用于金属打印SLS主要用于非金属可兼顾部分金属打印需求由于金属相比于非金属材料熔点更高Ti-CP钛级2熔点1660304不锈钢熔点1400远高于塑料熔点所以SLM设备的激光器需要更高的功率来熔化金属粉末SLM设备一般搭载多个激光器单激光器功率在500-1000WSLS设备单激光器在100-500W图5金属打印设备功率更高激光器数量更多资料来源华曙高科官网中信证券研究部2平均而言SLM设备价值量和毛利率更高3D打印设备的核心零部件是振镜系统和激光器据华曙高科招股书两者在核心零部件中的成本占比分别达和5439SLM设备通过搭载多个激光器并搭配振镜一套激光器振镜平均成本超10万元实现多区域同步打印此外金属设备对于温控控制器调节等方面的要求更高因此SLM设备的价值量一般高于同规格的SLS设备参考华曙高科22H1金属高分子打印设备均价分别为293万93万元金属设备毛利率高出高分子设备10-15pcts请务必阅读正文之后的免责条款和声明10电器智造行业打印行业专题3D2023713图6增材制造打印设备核心零部件成本拆分元台元个资料来源华曙高科招股说明书华曙高科官网大族激光官网中信证券研究部图7华曙高科金属与高分子打印设备均价万元台图8华曙高科金属与高分子设备毛利率金属设备均价高分子设备均价金属设备及辅机配件350高分子设备及辅机配件3007025060502004015030100205010002019202020212022H1201920202021资料来源华曙高科招股说明书中信证券研究部资料来源华曙高科招股说明书中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明11电器智造行业打印行业专题3D2023713市场空间非金属占据主导金属打印方兴未艾上游原材料端非金属占据主导金属材料渐进上行3D打印的发展历史奠定了现阶段非金属的主导地位3D打印是从桌面级向工业级应用发展的最初用于小型件打印塑料树脂等材料足以满足使用需求所以在初期便以非金属路线为主在行业进入工业化应用之后依然是优先采用高分子材料来满足对成品强度耐热性和耐久性的要求但在航空航天军事武器等零部件的应用中高性能金属的优势逐步显现因此金属材料的研发应用也逐渐由浅入深近年迎来快速发展图9非金属相比金属材料种类更加丰富两者下游应用空间广阔资料来源华曙高科官网铂力特官网迈普医学官网中信证券研究部全球市场非金属材料占据主导金属材料占比逐步提升非金属增材制造发展历史更久在目前增材制造行业中占据主导地位根据WohlersAssociates全球增材制造原材料规模快速发展2021年产值超过25亿美元2016-2021年CAGR为24分类别来看高分子粉末光敏树脂丝材金属粉末分别占比35252018受益于近年来航空航天和汽车等工业领域应用需求的快速扩张金属与高分子粉末作为高性能材料占比逐年上升2021年分别提升107pcts以2016年为基数未来占比或进一步提升请务必阅读正文之后的免责条款和声明12电器智造行业打印行业专题3D2023713图10全球增材制造原材料销额百万美元及YoY图11全球范围增材制造原材料销额占比全球增材材料销额YoY右光敏树脂高分子粉末丝材金属粉末3000351002598119014161717181825003080212342520202000702121202020601500242515502627283035100040103050054320393633323025001002015201620172018201920202021资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证券研资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证究部券研究部中国市场非金属材料为主金属材料占比高于世界平均考虑到非金属打印在桌面级打印中的广泛应用以及我国在全球桌面级应用的Tier1地位叠加高分子材料的快速发展目前总体来看非金属材料仍占据主导根据中国增材制造联盟调研2021年国内Top50增材制造企业专用材料营收达到147亿元占总营收90亿元的16其中非金属材料占比为63金属材料占比37远高于世界平均系我国工业级应用当前以航空航天为主对钦合金铝合金等高性能金属需求较多图122021年我国调研企业3D打印原材料产值亿元图132021年我国调研企业3D打印原材料产量吨产值占比右产量占比右75090045456800404070035535600303045002525400203203001521510200101510050000高分子无机非金属金属高分子无机非金属金属资料来源中国增材制造产业联盟中信证券研究部资料来源中国增材制造产业联盟中信证券研究部中游设备端金属设备均价更高非金属应用更广金属打印专注于工业级应用设备均价更高金属增材产品在强度耐高温及耐受性方面的优势能够较好地符合工业领域的用材需求加之综合成本原材料设备费用较高因此下游应用端集中于工业级领域目前已应用于航空航天医疗和消费电子等领域据WohlersAssociates数据2021年全球金属增材制造设备销量为2397台同比11均价为51万美元而工业级增材设备均价为93万美元金属设备均价远高于平均水平请务必阅读正文之后的免责条款和声明13电器智造行业打印行业专题3D2023713图14全球金属增材制造设备销量台及YoY图15全球工业级和金属增材设备均价万美元台金属增材制造设备销量YoY右全球工业级增材制造设备均价300090全球金属增材制造设备均价806025007060502000504040150030301000201020500010-100-200201320142015201620172018201920202021201620172018201920202021资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证券资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证研究部券研究部注工业级设备指单价超5000美元的产品非金属打印在工业领域广泛应用主导桌面级应用据WohlersAssociates数据2021年全球工业级非金属设备销量为26272台同比249占比为91在设备端仍占据主导地位广泛应用于航空航天汽车消费电子等工业领域在桌面级打印设备中非金属近乎独步天下据WohlersAssociates调查数据桌面级增材制造中有64的收入来自使用材料聚乳酸PLA其余36的收入来自于ABS光敏聚合物和其他复合材料图16全球工业级高分子设备销量台及YoY图17高分子设备销量占比趋于下降非金属增材制造设备销量YoY右100983000035309625000259420000209215150001090588100000865000-5-10840-15822013201420152016201720182019202020212012201320142015201620172018201920202021资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证券资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证研究部券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明14电器智造行业打印行业专题3D2023713图182021年全球范围增材制造原材料销额比例图19桌面级打印中分原材料收入占比聚合物粉末光敏聚合物丝材金属其他PLAABS光敏聚合物其他复合材料20182347364199636252资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证券资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证研究部券研究部下游应用端金属打印受益航空航天非金属兼容度较高3D打印率先在航天航空领域广泛应用航空航天增材市场规模与渗透率稳步提升据WohlersAssociates数据3D打印在航空航天应用最为广泛下游占比达1682021年全球航空航天增材制造市场规模达2561亿美元2019-2021年CAGR为212渗透率尚处低位仅019同比004pct而我国工业级3D打印设备中据艾瑞咨询数据航空航天的应用占比更是高达583D打印率先在航天航空领域实现了大规模应用图20全球打印设备应用领域产值口径图21中国工业级3D打印设备应用领域产值口径168181567016146141266011811112501070860406454302200100航空航天模型制造生物医疗汽车制造其他资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证券资料来源2022年中国3D打印行业报告艾瑞咨询中信证券研究部研究部为什么3D打印能在航空航天领域如鱼得水我们认为主要是3D打印技术的轻量化快速设计-验证-制造和高原材料利用率的优势天然和航空航天场景需求相匹配并在零部件全生命周期得到应用1航空航天领域对设备成本的低敏感性航空航天领域零部件成本较高对于设请务必阅读正文之后的免责条款和声明15电器智造行业打印行业专题3D2023713备成本的敏感性较低工业级3D打印设备适配性高2预研阶段3D打印具备快速成型轻量化结构功能一体化的特点能够支持原型快速迭代适配航空航天设备零件多品种小批量高性能的特点3批产阶段3D打印在批产过程中有较高的良品率能够提供稳定可靠的成品件并且相比传统减材制造能够将原材料利用率大幅提升4后期维护部分设备零部件后期更换时可能面临停产问题3D打印能够及时提供新的零部件动态补充零部件库存战备场景需求类似图223D打印在航空航天的适配性资料来源铂力特官网中国商飞官网南极熊3D打印网中信证券研究部航空航天领域对高性能金属场景需求较大金属路线打印率先获益例如航空3D航天环境较为恶劣对高性能金属需求较大例如SpaceX猎鹰9号火箭的氧化剂金属阀采用3D打印与传统铸件相比具有优异的强度延展性和抗断裂性相比于传统方式几个月的周期采用3D打印只需两天即可完成此外美国AerojetRocketdyne的AR1发动机的单冲量金属主喷油嘴是完全由3D打印机制造的仅在这一项3D打印就把零部件的交货时间减少了9个月并降低了70的成本在此背景下金属3D打印有望率先持续获益请务必阅读正文之后的免责条款和声明16电器智造行业打印行业专题3D2023713图23SpaceX猎鹰9号的氧化剂金属阀图24AerojetRocketdyne的AR1火箭发动机的主喷油嘴资料来源SpaceX中信证券研究部资料来源AerojetRocketdyne中信证券研究部表23D打印在航空领域的部分应用零部件领域采用3D打印技术生产了超过1000个飞机零部件其中用于A350XWB宽体飞机的舱体支架获得空客公司2014年德国工业创新大奖猎鹰9号火箭上关键的氧化剂阀体采用3D打印与传统铸造件相比3D打印阀体具有优异的强度SpaceX延展性和抗断裂性制造周期缩短至两天而按照传统方式需要几个月的时间利用3D打印技术制造了固体姿轨控发动机上的关键部件燃气阀该燃气阀采用3D打印技术一次成中国航天科技集团公司八院动力所型使传统工艺工序繁复效率低下以及加工变形等问题得到了有效地解决YQ-10推力室的头部采用金属3D打印技术相比传统工艺可实现复杂结构一体高精度成形缩短蓝箭航天周期集成化减少零组件数量提高发动机使用维护性也更容易进行零部件批量化生产焦点1号发动机涡轮泵75的零组件采用3D打印工艺燃气发生器采用全3D打印工艺零件数星际荣耀量减少60涡轮泵3D打印件重量占比约65发生器3D打印件重量占比约75主管路90为3D打印件星河动力推力室3D打印部分占比约30阀门壳体类零件约90均为3D打印制造涡轮盘3D打印仅需要3-4天制造周期与成本得到极大压缩整机领域发布了一台用于低成本太空旅行的3D打印世界首款电动火箭发动机RutheRFord电动发射系美国太空探索技术公司统采用该系统口将火箭发射成本由传统燃料火箭发射的1亿美元降至490万美元公司开发出3D打印火箭Terran1其中85零部件依靠增材制造制成目前正在研发TerranR完美国相对论火箭公司全可重复使用火箭该火箭90以上零件将由增材制造制成预计于2024年发射推出3D打印的多用途两栖无人机该无人机续航时间长达15小时从概念到原型仅花费两个半俄罗斯Rostec公司月生产时间约为31小时费用不到20万卢布约合3700美元资料来源各公司官网中信证券研究部我国地缘政治紧张装备需求较大伴随着我国经济实力持续增强与地缘政治风险加剧同时我国在航空装备领域的实力与美国依然存在较大差距军队现代化进程迫在眉睫根据FlightInternationalWorldAirForces2023我国军用飞机总数3284架仅为美国军用飞机数量的25此外装备结构上也存在较大差距战斗机领域美国四代机占比达18我国二代机依然占36四代机仅1装备更新换代需求较大请务必阅读正文之后的免责条款和声明17电器智造行业打印行业专题3D2023713图252022年主要国家军机数量架图262022年中国与美国军机结构对比架14000美国中国120002000100001800800016001400600012004000100080020006000400200中国埃及印度韩国日本法国美国0土耳其俄罗斯二代机三代机四代机轰炸机巴基斯坦资料来源FlightInternationalWorldAirForces2023中信证券资料来源FlightInternationalWorldAirForces2023中信证研究部券研究部跟研项目陆续批产金属3D打印借助空天业务放量一般而言常规航空航天装备从预研到批产需要5-10年的时间若以2015年为武器装备大批量参与预研的时间节点则20202025年大概为通过验证并逐步批产的时间窗口在军队现代化建设和航天大时代的背景下装备军费和科研经费持续提升十四五十五五期间装备批产有望加速扩容带动金属3D打印在航空航天领域的快速应用以铂力特为例截至2022年底公司跟研型号共有447种零部件随着装备陆续批产未来打印服务收入有望持续高增图272016-2022铂力特航空航天板块收入百万元图28铂力特在手订单生产所需产能万小时航空航天百万元YoY超大型设备工时大型设备工时中小型设备工时70012035030060010210050025080200400601503005246100402005010020151207002016201720182019202020212022资料来源Wind中信证券研究部资料来源西安铂力特增材技术股份有限公司2022年度向特定对象发行A股股票募集说明书注册稿含预测中信证券研究部3D打印优势明显民用领域场景广阔非金属打印大有可为3D打印依托1结构异形化轻量化2快速设计-验证-制造3高原材料利用率等优势在十万亿级别的民用市场我国制造业增加值体量极具增长潜力但受制于成本因素现阶段处于各行业头部企业的小批量应用细分领域的大范围渗透往后看随着产业规模技术降本进入正反馈技术渗透率有望跨过0-1阶段行业规模或爆发式增长包括医疗模具汽车消费电子新能源机器人等各制造业领域考虑到非金属方案成本相对较低有望在民用领域大规模渗透请务必阅读正文之后的免责条款和声明18电器智造行业打印行业专题3D2023713技术降本推进顺利应用场景扩容在望3D打印作为变革型生产技术降本有三条路径效率提升国产替代规模效应目前产业趋势发展向好设备降本节奏顺利1效率提升在相同时间内打印效率提升变相降低了设备成本比如设备大型化提高激光器数量同时打印多个零件打印层厚增加单次打印粉床厚度提升提高零件制造速度流程自动化提高一致性良品率减少人力2国产替代当前核心零部件如激光器振镜大多需要高价进口尤其是在高端机型随着产业链的壮大目前部分龙头在核心零部件已初步在中端机型完成国产替代高端机型突破在望3规模效应上海深圳作为工业重镇民用市场潜力巨大企业可以依托产业链集群有望快速推动包括医疗模具汽车能源和机器人在内的民用业务起量发挥规模效应实现降本进而推动产业规模和技术渗透率的正向反馈图293D打印技术方案持续下行推动万亿民用业务放量资料来源Wind关于西安铂力特增材技术股份有限公司向特定对象发行股票申请文件的审核问询函的回复华曙高科招股书中信证券研究部海外空间广阔下游百花齐放市场低内卷高毛利3D打印在欧美应用较早占据全球80以上的市场需求不同于国内以航空航天为主其在海外应用领域丰富且均匀空天医疗汽车模具等主要场景需求占比在15左右可谓百花齐放同时海外市场容量更大厂商竞争烈度较弱产品整体毛利率或高于国内铂力特华曙高科2022年海外业务毛利为6559比同期大陆业务毛利率高119pcts请务必阅读正文之后的免责条款和声明19电器智造行业打印行业专题3D2023713图30全球3D打印市场份额图31铂力特和华曙高科海外业务毛利率较高大陆毛利率海外毛利率美国70中国日本6533德国60韩国55意大利5011英国89法国45其他40华曙高科铂力特资料来源WohlersAssociatesWohlersReport2022中信证券资料来源Wind中信证券研究部研究部主要公司3D打印市场国内外参与者众多国内以铂力特和华曙高科双龙头为主国外有3DSystems惠普SLMsolutions和EOS大部分厂商采用了金属非金属设备共同布局的路线其余则专注于金属增材制造表3行业主要参与者产业链布局2022年主要参与者代码市值原材料设备打印服务营收规模金属设备SLM高分子设备华曙高科688433SH金属非金属无46亿人民币140亿人民币SLS铂力特688333SH金属金属设备SLM有92亿人民币177亿人民币国内金属设备MPBF尼龙设备易加三维-金属非金属无--PPBF汉邦科技-金属金属设备SLMLACM无--高分子设备SLS高分子设3DSystemsDDDN金属非金属有54亿美元14亿美元备SLA金属设备SLM金属高分子多射流熔融成型设惠普HPHPQN非金属有6298亿美元306亿美元国外备MJFSLMsolutionsAM3DDE金属金属设备SLM有11亿欧元4亿欧元金属设备SLM高分子设备EOS-金属非金属无--SLS资料来源各公司官网Wind中信证券研究部注市值数据截止2023年7月10日国外厂商发展历史悠久主导全球市场份额3DSystems全球增材制造Tier1梯队发展历史悠久全方位产品服务覆盖全球增材制造Tier1厂商3DSystems成立于1986年是最早提出并应用立体光固化SLA技术的公司发展为全球规模最大的3D打印解决方案供应商提供从设计到制造全套增材制造解决方案包括金属非金属的3D打印机打印材料打印服务和云计算按需定制部件主要技术路线包括SLASLS请务必阅读正文之后的免责条款和声明20