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1、 证 券 研 究 报证 券 研 究 报 告告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 未经许可,禁止转载未经许可,禁止转载 行业研究行业研究 机械机械 2023 年年 07 月月 30 日日 3D 打印行业深度研究报告 推荐推荐(维持)(维持)传统技术的革新,打印世界的力量传统技术的革新,打印世界的力量 从“减材”到“增材”,从“减材”到“增材”,3D 打印助推制造业迈向更高端。打印助推制造业迈向更高端。3D 打印(又称“增材制造”),相对于传统的“车铣刨磨”切削加工技术,是一种“自下而上”的制造方法,不仅仅具有定制化、个性化、材料利用率高、可生产复杂构件等
2、优势,还有利于解决传统制造过程中的“制造决定设计”问题,已经成为传统制造的重要补充。目前市场大多对 3D 打印的认识还处于“概念”阶段,其实 3D打印已“不知不觉”在航空航天、医疗、汽车等领域中持续渗透。3D 打印乃传统技术的革新,预计打印乃传统技术的革新,预计 2024 年我国市场规模将达年我国市场规模将达 500 亿元。亿元。根据华经产业研究院数据,从全球市场规模来看,2018-2021 年,3D 打印市场规模从 97.95 亿美元增长至 152.44 亿美元,CAGR 为 15.89%,预计 2025 年全球市场规模将达 298 亿美元;我国 3D 打印行业发展迅速,2018-2021
3、年我国市场规模将从 120 亿元增长到 262 亿元,CAGR 为 29.72%,高于全球 3D 打印行业增速,同时也说明我国 3D 打印行业发展迅速,国产替代需求强烈,未来增长空间较大,预计 2024 年我国市场规模将达 500 亿元。3D 打印工艺渗透打印工艺渗透&高景气细分赛道驱动,应用市场有望迎来爆发。高景气细分赛道驱动,应用市场有望迎来爆发。我国 3D 打印市场应用程度不断深化,下游应用场景持续拓展,在各行业均得到了越来越广泛的应用,比如:机械制造、航空航天、消费电子、建筑、医疗、汽车等领域,预计在技术迭代、降本增效、优势互补等多因素驱动下,将赋予 3D 打印企业广阔的市场空间。3D
4、 打印产业链及重点关注打印产业链及重点关注 上游:粉末材料;上游:粉末材料;原材料应用场景广阔、技术壁垒较高,具有较大的国产替代机会,建议关注有研粉材建议关注有研粉材。激光器:激光器:3D 打印设备激光器环节国内外差距逐渐缩小,国产激光器更具性价比,国产替代空间大,未来有望持续切入 3D 打印设备,建议关注锐科激光、英诺激光等建议关注锐科激光、英诺激光等。振镜系统:振镜系统:我国高端振镜国产替代需求较为强烈,高精密、定制化成未来发展方向,建议关注金橙子建议关注金橙子。中游:中游:3D 打印设备打印设备主要分为金属和非金属材料打印设备,设备是产业链核心,关注度较高、技术壁垒较高、市场空间较大。建
5、议关注 1)铂力特:铂力特:公司以金属设备为核心,向全产业链布局,是我国 3D 打印金属设备的领先企业,行业竞争力较强,客户粘性较强。2)华曙高科:华曙高科:国内工业级 3D 打印设备领先企业,公司以金属&非金属为核心,向上游拓展软件及粉材,属于稀缺标的,业绩展现出较强的成长属性。下游:下游:下游应用场景待持续发掘,目前航空航天、消费电子、生物医药及汽车工业是 3D 打印重要的发展领域。当前我国 3D 打印行业渗透率及装机量较低,处于产业化早期阶段,随着下游需求日益旺盛,3D 打印相关公司有望享受行业成长红利。给予 3D 打印行业“推荐推荐”评级。建议重点关注:华曙高科、铂力特华曙高科、铂力特
6、等。风险提示:风险提示:产业链下游需求不及预期、3D 打印设备领域竞争加剧、中美贸易摩擦影响部分核心零部件进口。证券分析师:范益民证券分析师:范益民 电话: 邮箱: 执业编号:S0360523020001 联系人:胡明柱联系人:胡明柱 邮箱: 行业基本数据行业基本数据 占比%股票家数(只)592 0.08 总市值(亿元)46,382.23 5.04 流通市值(亿元)34,720.07 4.91 相对指数表现相对指数表现%1M 6M 12M 绝对表现-0.6%0.7%-4.0%相对表现 0.5%9.3%5.8%相关研究报告相关研究报告 机械行业 2023 年中期策略:山止
7、川行,静水流深 2023-07-14 -16%-9%-2%6%22/0722/1022/1223/0323/0523/072022-07-292023-07-28机械沪深300华创证券研究所华创证券研究所 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 未经许可,禁止转载未经许可,禁止转载 投资投资主题主题 报告亮点报告亮点 本报告 1)通过传统制造及 3D 打印对比分析,3D 打印在复杂构件、个性化、轻量化等方面优势明显,已经成为传统制造的重要补充,在技术迭代、降本增效、优势互补等多因素驱动下,将赋予 3D 打印企业
8、广阔的市场空间。2)拆解不同类型 3D 打印设备的结构,并通过大量文献阐释不同类型设备的优势及应用场景。3)梳理产业链下游应用场景,发现 3D 打印不仅仅在航空航天领域应用,并逐渐向民用场景拓展,比如:消费电子、医疗、汽车等领域,下游高景气细分行业驱动,3D 打印应用有望迎来爆发。投资逻辑投资逻辑 3D 打印在制造业中慢慢渗透,目前处于配置重要窗口期。打印在制造业中慢慢渗透,目前处于配置重要窗口期。目前市场大多对 3D 打印的认识还处于“概念”阶段,其实 3D 打印已“不知不觉”在航空航天、医疗、汽车等领域中持续渗透。尽管目前 3D 打印还处于产业化初期阶段,但增长迅速,根据华经产业研究院数据
9、,从全球市场规模来看,2018-2021 年,3D 打印市场规模从 97.95 亿美元增长至152.44 亿美元,CAGR 为 15.89%;我国市场规模将从 120 亿元增长到262 亿元,CAGR 为 29.72%,高于全球 3D 打印行业增速,预计 2024年我国市场规模将达 500 亿元。产业链角度看,产业链角度看,建议重点关注设备厂商。建议重点关注设备厂商。从 3D 打印全产业链看,上游为原材料及零部件,中游主要为设备,下游为应用场景,其中设备为产业链核心。一方面,设备的技术壁垒较高,其他厂商很难短时间想切入,尤其是工业级 3D 打印设备,比如华曙高科及铂力特等设备厂商还根据设备需求
10、拓展软件系统,软硬件协同布局以巩固竞争优势。另一方面,设备厂商的业绩弹性相对较大,而在其他环节的企业,业务结构繁杂,大多并不仅布局 3D 打印行业。0WoZ2WUUkUNA9P8QbRoMnNnPnOkPpPqPkPmPpOaQoOyRvPmQmNMYtRmR 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 3 目目 录录 一、一、3D 打印:打印:从从“减材减材”到到“增材增材”,行业长坡厚雪行业长坡厚雪.7(一)从“减材”到“增材”,传统制造技术的革新.7(二)国家战略性新兴产业,政策支持力度大.9(三)主要集中于
11、小规模、定制化的 B2B 模式.10 二、二、上游:产业链中的高壁垒环节,高端环节国产替代需求大上游:产业链中的高壁垒环节,高端环节国产替代需求大.11(一)原材料:打印材料是 3D 打印的基础.11(二)核心零部件:3D 打印设备的重要器件.13(三)软件系统:3D 打印设备核心中枢.19 三、三、中游:制造设备是产业核心,需求持续增长且提升空间大中游:制造设备是产业核心,需求持续增长且提升空间大.20(一)3D 打印设备:3D 打印产业的核心,SLM 设备依旧是主流.20(二)竞争格局:我国 3D 打印设备提升空间大,竞争格局较分散.22(三)市场空间:预计 2024 年我国 3D 打印市
12、场规模将达 500 亿元.23 四、四、下游:应用场景在持续拓展,航空航天下游:应用场景在持续拓展,航空航天/医疗医疗/汽车汽车/消费电子空间广阔消费电子空间广阔.25(一)航空航天:3D 打印有助于解决该行业中的制造困难.25(二)生物医疗:个性化医疗是 3D 打印重要应用场景.27(三)汽车工业:3D 打印覆盖汽车行业多领域制造.28(四)消费电子:3D 打印有望向消费电子拓展.29 五、五、产业链复盘及投资机会产业链复盘及投资机会.29(一)复盘国外龙头上市企业.29(二)产业链公司梳理.31(三)相关公司.32 六、六、风险提示风险提示.35 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究
13、报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 4 图表目录图表目录 图表 1 3D 打印原理示意图.7 图表 2 3D 打印是从简至繁、层层叠加的新型技术.7 图表 3 3D 打印加工复杂构件.7 图表 4 3D 打印优化制造与设计.7 图表 5 传统铸造工艺和 3D 打印工艺的工时及成本比较.8 图表 6 3D 打印和传统制造比较.8 图表 7 我国 3D 打印行业专利授权数量.9 图表 8 2021 年我国 3D 打印专利授权领域.9 图表 9 国家部委 3D 打印政策.9 图表 10 2D 打印&3D 打印商业模式对比.10 图表 11 金属粉末种类及
14、应用领域.11 图表 12 有机高分子材料种类及应用领域.11 图表 13 无机高分子材料种类及应用领域.12 图表 14 全球增材原材料销售额.12 图表 15 全球金属材料销售额.12 图表 16 2021 年全球范围 3D 打印原材料结构.13 图表 17 2021 年我国 3D 打印原材料收入结构.13 图表 18 激光器构成原理.13 图表 19 激光器主要分类方法.14 图表 20 全球激光器市场规模.14 图表 21 2020 年全球工业激光器应用结构.14 图表 22 3D 打印设备激光器.15 图表 23 全球光纤激光器市场规模.15 图表 24 我国光纤激光器市场规模.15
15、 图表 25 2021 年我国光纤激光器市场销售份额.16 图表 26 2021 年我国光纤激光器国产化率.16 图表 27 3D 打印扫描振镜示意图.16 图表 28 我国激光振镜行业市场规模.17 图表 29 我国激光振镜控制系统市场规模情况.17 图表 30 2020 年我国高端振镜控制系统国产化率.17 图表 31 我国激光振镜控制系统行业竞争格局.17 图表 32 激光振镜控制与伺服电机控制对比.17 图表 33 激光运控系统国内外同行业竞争者.18 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 5 图表
16、34 桌面级 3D 打印数据处理流程.19 图表 35 三维扫描仪分类.19 图表 36 我国 3D 扫描仪产量及需求量.19 图表 37 我国 3D 扫描仪市场规模.19 图表 38 华曙高科开发的设备配套软件.20 图表 39 3D 打印不同工艺类型对比.20 图表 40 3D 打印不同工艺产业链上中下游比较.21 图表 41 3D 打印不同工艺对比.22 图表 42 2020 年全球 3D 打印产业规模区域结构.22 图表 43 2021 年中国 3D 打印设备市场竞争格局.22 图表 44 桌面级 VS 工业级 3D 打印设备.23 图表 45 2021 年 3D 打印设备竞争格局.2
17、3 图表 46 铂力特和华曙高科营收稳步增长(亿元).23 图表 47 2021 年我国 3D 打印厂商格局.23 图表 48 全球 3D 打印行业市场规模及增速.24 图表 49 全球工业级增材制造设备销售量.24 图表 50 全球金属增材制造装备销售量.24 图表 51 我国 3D 打印行业市场规模.25 图表 52 2022 年 3D 打印产业链各环节营收比重.25 图表 53 2021 年全球 3D 打印应用领域结构.25 图表 54 2021 年我国 3D 打印应用领域结构.25 图表 55 3D 打印在航空航天领域的应用举例.26 图表 56 全球 3D 打印在航空航天领域的应用案
18、列.26 图表 57 3D 打印在医疗领域的应用.27 图表 58 全球医用 3D 打印市场规模.28 图表 59 3D 打印在汽车行业的应用举例.28 图表 60 全球汽车行业 3D 打印市场规模(百万美元).29 图表 61 2020 年 3D 打印在汽车应用领域市场结构.29 图表 62 全球消费电子市场规模.29 图表 63 我国消费电子市场规模.29 图表 64 3D 系统和 Stratasys 股价走势(美元).30 图表 65 2011-2022 年 3D Systems 营业收入.30 图表 66 2011-2021 年 3D Systems 净利润.30 图表 67 2011
19、-2022 年 Stratasys 营业收入.30 图表 68 2011-2022 年 Stratasys 净利润.30 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 6 图表 69 3D 打印产业链.31 图表 70 3D 打印产业链上中下游企业.31 图表 71 锐科激光 2019-2023Q1 营业收入.32 图表 72 锐科激光 2019-2023Q1 归母净利润.32 图表 73 锐科激光 2019-2023Q1 毛利率和净利率.32 图表 74 2022 年锐科激光各产品营业收入占比.32 图表 75 铂
20、力特 2019-2023Q1 营业收入.33 图表 76 铂力特 2019-2023Q1 归母净利润.33 图表 77 铂力特 2019-2023Q1 公司毛利率和净利率.33 图表 78 2022 年铂力特各业务营收占比.33 图表 79 华曙高科 2019-2023Q1 公司营业收入.34 图表 80 华曙高科 2019-2023Q1 公司归母净利润.34 图表 81 华曙高科 2019-2023Q1 毛利率和净利率.34 图表 82 2022 年华曙高科主营业务各项收入.34 图表 83 英诺激光 2019-2023Q1 公司营业收入.34 图表 84 英诺激光 2019-2023Q1
21、公司归母净利润.34 图表 85 英诺激光 2019-2023Q1 毛利率和净利率.35 图表 86 2022 年英诺激光主营业务各项收入.35 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 7 一、一、3D 打印:打印:从从“减材减材”到到“增材增材”,行业长坡厚雪行业长坡厚雪(一)(一)从从“减材减材”到到“增材增材”,传统传统制造制造技术技术的的革新革新 3D 打印,又称“增材制造”(打印,又称“增材制造”(AdditiveManufacturing;AM),是指以三维模型数据为基),是指以三维模型数据为基础,
22、通过材料堆积的方式制造零件或实物的工艺。础,通过材料堆积的方式制造零件或实物的工艺。不同于传统制造业通过切削等机械加工方式对材料去除从而成形的“减”材制造,3D 打印通过对材料自下而上逐层叠加的方式,将三维实体变为若干个二维平面,大幅降低了制造的复杂度。3D 打印改变了产品的设计制造过程,被视为诸多领域科技创新的“加速器”,对传统制造业起到较大推动和变革,将助力航空航天、国防、汽车、生物医疗等领域核心技术的突破和跨越式发展。图表图表 1 3D 打印原理示意图打印原理示意图 图表图表 2 3D 打印是从简至繁、层层叠加的新型技术打印是从简至繁、层层叠加的新型技术 资料来源:铂力特招股说明书 注:
23、激光选区熔化成形设备(SLM)资料来源:Congressional Research Service,J.Sargent,R.Schwartz 3DPrinting:Overview,Impactsand the Federal Role 3D 打印可快速加工成形结构复杂的零件,实现“自由制造”。“打印可快速加工成形结构复杂的零件,实现“自由制造”。“化繁为简”是 3D 打印的优势之一,尤其在复杂、大型结构加工工艺方面具有明显的优势。3D 打印的原理是将三维工件切片以获得二维的轮廓信息,通过层层叠加的方式实现产品成形,是一种“自下而上”的工艺方式,这种方式基本不受零件形状的限制,特别在制造内部
24、结构复杂的、传统加工无法完成一体制造的产品方面,具备突出优势,因此,3D 打印能够生产出符合特定需求的复杂产品,从而实现“自由制造”。图表图表 3 3D 打印加工复杂构件打印加工复杂构件 图表图表 4 3D 打印优化制造与设计打印优化制造与设计 资料来源:铂力特特定对象募集书 资料来源:郭西园等.基于3D打印的减速箱体拓扑优化及应用 3D 打印相较于传统制造可具有成本低、研发周期短等优势。成本端:打印相较于传统制造可具有成本低、研发周期短等优势。成本端:传统机械制造通常 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号
25、8 是通过批量生产单一产品来降低成本,生产的主要成本可分为物料成本,开模成本、机器折旧,耗材成本和人工成本几方面,而 3D 打印则是通过一台设备生产多种类产品,通过生产多种类产品来降低生产成本,简化了生产过程,降低了生产装配成本和耗材成本。效率端:效率端:3D 打印无需开模、无需传统机械多重处理,可在单个设备上快速制造出所需零件,加速产品研发迭代,提高效率。图表图表 5 传统铸造工艺和传统铸造工艺和 3D 打印工艺的工时及成本比较打印工艺的工时及成本比较 资料来源:叁帝智造,华创证券 由于我国 3D 打印起步较晚,在 2010 年之前的 3D 打印专利申请数量较少,2010 年之后随着各大科研
26、院所和高校积极参与研究、各大公司积极布局 3D 打印业务,专利申请数量增长较快,虽然 2020 年以来,我国 3D 打印行业专利授权数量有所下降,但是绝对指标数量仍较大。图表图表 6 3D 打印和传统制造比较打印和传统制造比较 3D 打印打印 注塑成型注塑成型 减材制造减材制造 塑性成形塑性成形 技术原理“增”材制造(分层制造、逐层叠加)材料混合后注入模具中冷却成型“减”材制造(车铣刨磨)塑性形变 技术手段 SLM、SLS 等 浇注 磨削、切削、抛光、铣刨等 受力控制 基本设备 激光器、粉末、控制系统 注塑机、模具 车床、铣床、磨床 成形机 优点 可制造形状复杂构件、材料利用率高 价格友好,可
27、生产大尺寸零件 精度高、自动化程度高、成熟度较高 价格友好,可生产大尺寸零件 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 应用场合较广 批量化、大规模制造,但在复杂化零部件制造方面存在局限 应用场合较广 使用材料 部分金属及非金属材料 材料可选择范围广 材料可选择范围广 非脆性材料 零件尺寸精度 0.1mm(相对于传统精密加工而言偏差较大)较粗糙 0.1-10m(超精密加工精度甚至可达纳米级)一般 零件表面粗糙度 Ra2m-Ra10m 之间(表面光洁程度较低)表面光洁度较高 Ra0.1m 以下(表面光洁度较高,甚至可达镜面效果)表面光洁度适中 应用领域 航空航天、消费电子、
28、汽车等 汽车、军工、机械等 军工、机械、汽车、航空航天等 容器、管道、生活用品、工业塑形制造等 资料来源:铂力特招股说明书,华创证券整理 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 9 图表图表 7 我国我国 3D 打印行业专利授权数量打印行业专利授权数量 图表图表 8 2021 年我国年我国 3D 打印专利授权领域打印专利授权领域 资料来源:智慧芽,转引自艾瑞咨询,华创证券 资料来源:智慧芽,转引自艾瑞咨询,华创证券 3D 打印仍只是传统制造业的重要补充,短期内并不足以颠覆传统制造业。打印仍只是传统制造业的重要补
29、充,短期内并不足以颠覆传统制造业。3D 打印技术和传统精密加工技术均是制造业的重要组成部分,目前 3D 打印加工与传统精密加工相比还存在加工精度、表面粗糙度和可加工材料等方面的差距,但是 3D 打印优势也非常明显,是传统机械制造的有力补充,3D 打印和传统机械加工方式将长期并存,但 3D 打印因其全新的技术原理、独特的工艺特点,在多种应用场景具备明显的优势,3D 打印工艺渗透率有望稳步提升。(二)(二)国家战略性新兴产业,政策支持力度大国家战略性新兴产业,政策支持力度大 国家对国家对 3D 打印支持力度大,助力制造业转型升级。打印支持力度大,助力制造业转型升级。我国相关部门发布了许多有关 3D
30、 打印方面的政策以引导行业发展。2017 年,国家发改委发布的战略性新兴产业重点产品和服务指导目录将 3D 打印列为战略性新兴产业重点产品和服务。2020 年,国家标准化管理委员会、工信部、科学技术部、教育部、国家药品监督管理局、中国工程院六部门联合印发了增材制造标准领航行动计划(2020-2022 年)。近些年,国家相关部门又发布了“十四五”智能制造发展规划、“十四五”国家重点研发计划重点专项 2022 年度项目申报指南等政策文件支持行业发展。图表图表 9 国家部委国家部委 3D 打印政策打印政策 发布时间发布时间 政策名称政策名称 发布单位发布单位 相关内容相关内容 2022 年 4 月“
31、十四五”国家重点研发计划重点专项 2022 年度项目申报指南 科技部“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;“先进结构与复合材料”重点专项 2022年度项目申报指南建议,其中有 3 个项目涉及到了增材制造相关技术;“高端功能与智能材料”重点专项 2022 年度项目申报指南建议,其中有 1 个项目涉及到了增材制造相关技术。2021 年 12 月“十四五”智能制造发展规划 工信部、发改委、教育部、科技部等 开发增材制造等先进工艺技术;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/电子束高效选区
32、熔化装备、选区激光烧结成形装备等增材制造装备。2021 年 2 月 医疗装备产业发展规划(2021-2025 年)(征求意见稿)工信部 推进传统医疗装备与增材制造等技术融合嵌入升级。开发“增材制造+医疗健康”新产品。2021 年 2 月“十四五”国家重点研发计划重科技部“先进结构与复合材料”重点专项 2021 年度项目申报指南建议0200040006000800040003D打印专利数量(件)制造工具,7151医药科学,2189仪器,1960电气元件,1162建筑,312服饰,234食品科学,74 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询
33、业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 10 点专项 2021 年度项目申报指南(征求意见稿)(征求意见稿),其中有 7 个项目涉及到了增材制造相关技术“高端功能与智能材料”重点专项 2021 年度项目申报指南建议(征求意见稿),其中有 2 个项目涉及到了增材制造(3D 打印)相关技术。2020 年 2 月 增材制造标准领航行动计划(2020-2022 年)国家标准化管理委员会、工信部等 立足国情、对接国际的增材制造新型标准体系建立。2020 年 1 月 加强“从 0 到 1”基础研究工作方案 科技部、发改委等 面向国家重大需求,对关键核心技术中的重大科学问题给予长期支持。重点支持人
34、工智能、网络协同制造、3D 打印和激光制造、重点基础材料、先进电子材料、结构与功能材料、制造技术与关键部件等重大领域,推动关键核心技术突破。2019 年 11 月 国家支持发展的重大技术装备和产品目录(2019 年修订)财政部、发改委等 工业级增材制造装备(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、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。2017 年 12 月 增材制造产业发展行动计划(2017-2020 年)工信部、发改委、财政部等十二部门 提出“五大发展目标”、“五大重点任务”,突破 100 种以上重点行业应用急需的工艺装备核心器件及专用材料
35、;大幅提升增材制造产品质量及供给能力;开展 100 个以上应用范围较广、实施效果显著的试点示范项目。2017 年 10 月 产业关键共性技术发展指南(2017 年)工信部 3D 显示、3D 打印金属粉末制备及应用技术、金属熔融激光加工增材制造液压阀等位列其中。2017 年 1 月 战略性新兴产业重点产品和服务指导目录 发改委 将增材制造列为战略性新兴产业重点产品和服务。2015 年 6 月“十三五”国家战略性新兴产业发展规划 国务院 打造增材制造产业链,开发智能材料;利用增材制造等新技术,加快组织器官修复,建设增材制造等领域大数据平台与知识库。2015 年 5 月 中国制造 2025 国务院
36、重点攻克 3D 打印材料制备、智能软件等瓶颈,突破适用于 3D打印材料的产业化制备技术,建立相关材料产品标准体系。资料来源:华曙高科招股说明书,工信部,发改委,教育部,科技部,国家标准化管理委员会,财政部,国务院等,华创证券整理(三)(三)主要集中于小规模、定制化的主要集中于小规模、定制化的 B2B 模式模式 目前目前 3D 打印主要集中于小规模、定制化的打印主要集中于小规模、定制化的 B2B 商业模式。商业模式。不同于常见的 2D 打印商业模式,3D 打印的应用目前集中在 B 端,而直面 C 端的投资较大且较分散,因而成本较大,大规模铺开还需要技术迭代、降低成本,应用场景也需要进一步挖掘。在
37、 B 端方面,3D 打印在航空航天、医疗、模具等领域已处于初步产业化阶段,工业级应用范围较广且在持续渗透,未来的前景可期、市场空间大。图表图表 10 2D 打印打印&3D 打印商业模式对比打印商业模式对比 产业链产业链 2D 打印商业模式打印商业模式 3D 打印商业模式打印商业模式 上游 元器件及耗材:2D 打印设备厂商主要依靠耗材盈利而不是打印机。耗材主要包括碳粉、硒鼓等。原装耗材:由打印机厂商提供,质量有保障,价格高。通用耗材:由第三方厂家提供,价格便宜,但质量有差异,甚至原装厂商还会要求认证识别。元器件、耗材及软件:激光器、扫描仪、软件、金属材料、复合材料等。由于设备研发费用较高、成本较
38、高,因此设备厂商一方面推出更具市场竞争力的设备产品,同时提供附加值高的上游产品,比如粉末耗材、软件等。中游 2D 打印设备:基本都是标准化产品 3D 打印设备:工业级领域主要还是定制化、个性化、非通用产品 下游 B2B、B2C 模式 以 B2B 为主 资料来源:中国3D打印网,转引自艾瑞咨询,华创证券整理 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 11 二、二、上游:产业链中的高壁垒环节,高端环节国产替代需求大上游:产业链中的高壁垒环节,高端环节国产替代需求大 3D 打印产业链上游为原材料及零件,包括上游为原材料
39、及零件,包括 3D 打印原材料、核心硬件和软件;中游为制打印原材料、核心硬件和软件;中游为制造设备和打印服务;下游应用领域则包括航空航天、医疗、消费及电子产品等。造设备和打印服务;下游应用领域则包括航空航天、医疗、消费及电子产品等。(一)(一)原材料:打印材料是原材料:打印材料是 3D 打印的基础打印的基础 3D 打印材料主要分为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料三大类打印材料主要分为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料三大类 金属粉末:金属粉末在工业领域应用较多,市场空间广阔。金属粉末:金属粉末在工业领域应用较多,市场空间广阔。金属粉末有钛合金、高温合金、镍铬合金、铜铝合金等,可以
40、生产形状复杂,个性化的零部件,并且可以显著缩短工件的生产周期,提高材料的利用率,产品附加值高,增长潜力大,所以被广泛应用于航空航天,医疗器械等场景。图表图表 11 金属粉末种类及应用领域金属粉末种类及应用领域 金属材料种类金属材料种类 材料特点材料特点 应用领域应用领域 钛合金 钛合金强度高、耐蚀性能好、耐热性能强 目前国内航空航天和医疗领域常用 TA1、TC4 和 TA15 等牌号的钛合金粉末 不锈钢 耐化学腐蚀,力学性能优良,粉末成型好,成本低,工艺相对简单 工程机械、零件、模具 高温合金 高温合金是服役于 600以上高温环境,能承受苛刻的机械应力,并具有良好组织稳定性的一类合金。目前国内
41、 3D 打印厂商应用的高温合金原材料主要为镍基和钴基合 航空发动机涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室等热端部件 铝合金 传统用于 3D 打印的铝合金的室温强度仅有 300MPa 左右,加入某些微量元素可显著提高铝合金的室温强度 航空器和汽车中的结构件 难熔合金 难熔金属包括钨、钼、钽、铌等金属。熔点高,且每种金属也有各自的特点。钨具有高硬度以及良好的射线屏蔽性能,被广泛应用于电子行业、核工业以及医疗行业。钽具有耐腐蚀性能以及优良的电性能,主要被应用于钽电容制造和医疗植入物等 资料来源:王玉健等3D打印材料的研究进展,华创证券整理 有机材料:种类多,用量大,高端应用场景有待开发。有机材料:种类多,用量大,
42、高端应用场景有待开发。3D 打印用有机材料主要包括光敏树脂和热塑性塑料,其具有价格低廉、易于加工的特点,是 3D 打印相对比较成熟的材料,目前广泛应用于文创用品,模型手板加工等领域。图表图表 12 有机高分子材料种类及应用领域有机高分子材料种类及应用领域 有机材料种类有机材料种类 材料特点材料特点 应用领域应用领域 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)强度高、韧性好、热塑性强、耐冲击性优良,可调配多种颜色 文创用品、电子器件 聚碳酸酯(PC)机械强度较 ABS 更高,耐燃性高,抗冲击,抗弯曲,不易变形,但加工产品精度一般 工程机械、模具 聚酰胺(PA)韧性好,耐磨性高,可加入改性材料进一步增
43、强机械性能,但是熔点高,不易于加工 用于机械领域、部分代替金属零部件 光敏树脂 产品精度高,固化时间快,可展现较好的 3D 打印产品细节,但是成本较高,机械轻度较差 精密铸造、精密零件、模型 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 12 PETG PETG 材料是一种透明的非晶型共聚酯,可采用传统的挤出、注塑、吹塑及吸塑等成形方法,也可以用于3D 打印成形,其二次加工性能优良 塑料制品、医疗保健品、包装制品 资料来源:王玉健等3D打印材料的研究进展,华创证券整理 无机非金属材料:无机非金属材料:3D 打印工艺中
44、常用的有砂型材料和陶瓷材料。打印工艺中常用的有砂型材料和陶瓷材料。由于国内粘结剂喷射和陶瓷光固化等工艺起步较晚,因此大多数的砂型材料和部分陶瓷材料的研究主要围绕工艺性验证开展。现阶段,对应工艺的大多数材料还处于攻关状态,而 SiC 陶瓷以及磷酸三钙陶瓷等材料的研究已进入复合强化阶段。图表图表 13 无机高分子材料种类及应用领域无机高分子材料种类及应用领域 有机有机材料材料种类种类 材料特点材料特点 应用领域应用领域 砂型材料 砂型材料主要分为用于选择性激光烧结(SLS)技术的覆膜砂和用于粘接剂喷射(BJP)技术的树脂砂。BJP 树脂砂主要包括铸造用硅砂、呋喃树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、无机粘结
45、剂等铸造砂型成形材料,通过 BJP 工艺成形砂芯、砂型,极大程度上提升了铸造生产效率 适用于复杂结构金属零件的快速铸造,在航空航天、汽车制造等领域广泛应用 陶瓷材料 在用于 3D 打印陶瓷材料中,研究最多的、成熟度最高的陶瓷材料主要为氧化物(Al2O3、ZrO2)、SiC、磷酸三钙(TCP)等材料 刀具、磨轮、球阀、轴承等的制造,其中以Al2O3和 ZrO2陶瓷刀具制造最为广泛 资料来源:王玉健等3D打印材料的研究进展,华创证券 2021 年全球年全球 3D 打印材料产业规模达到打印材料产业规模达到 25.98 亿美元。亿美元。根据 Wohlers Associates,2012-2021年,
46、全球 3D 打印专用原材料销售金额从 4.17 亿美元增长至 25.98 亿美元,复合增长率为 22.54%。2021 年,金属 3D 打印原材料销售金额达到 4.74 亿美元,同比增长 23.5%,金属 3D 打印专用材料的研发日趋活跃。图表图表 14 全球增材原材料销售额全球增材原材料销售额 图表图表 15 全球金属材料销售额全球金属材料销售额 资料来源:Wohlers Associates,转引自华曙高科招股说明书,华创证券 资料来源:Wohlers Associates,转引自铂力特特定对象募集书,华创证券 0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%00.511.5
47、22.533.544.55200202021销售额(亿美元)增速(%)3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 13 图表图表 16 2021 年全球范围年全球范围 3D 打印原材料结构打印原材料结构 图表图表 17 2021 年我国年我国 3D 打印原材料打印原材料收入收入结构结构 资料来源:智慧芽,转引艾瑞咨询研究院,华创证券 资料来源:中国增材制造产业联盟,华创证券 (二)(二)核心零部件:核心零部件:3D 打印设备的重要器件打印设备的重要器件 激光器:激光激光器:激光 3D 打印的能
48、量源打印的能量源 激光器是产生激光的核心部件,输出的激光功率大小、稳定性、光束质量等直接影响下激光器是产生激光的核心部件,输出的激光功率大小、稳定性、光束质量等直接影响下游加工设备的品质,整个产业链也是围绕激光器的生产及应用展开的。激光器是激光的游加工设备的品质,整个产业链也是围绕激光器的生产及应用展开的。激光器是激光的发生装置,主要由泵浦源、增益介质、谐振腔等组成。发生装置,主要由泵浦源、增益介质、谐振腔等组成。泵浦源为激光器的激发源,增益介质指可将光放大的工作物质,谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路。在工作状态下增益介质通过吸收泵浦源提供的能量,经谐振腔振荡选模输出激光。图表图表 18
49、激光器构成原理激光器构成原理 资料来源:长光华芯招股说明书 激光器可按照增益介质、输出波长、运转方式、泵浦方式、输出功率、调制技术分类:激光器可按照增益介质、输出波长、运转方式、泵浦方式、输出功率、调制技术分类:(1)按增益介质分类:)按增益介质分类:可分为固体、气体、液体激光器等。(2)按输出波长分类:)按输出波长分类:可分为红外、紫外、深紫外激光器等。(3)按运转方式分类:)按运转方式分类:主要可以分为连续激光器和脉冲激光器,连续激光器可在较长一段时间内连续输出激光,脉冲激光器根据脉宽可分为脉冲激光器根据脉宽可分为长脉冲(毫秒、微秒)、短脉冲(纳秒)、超短脉冲(皮秒、飞秒)激光器。(长脉冲
50、(毫秒、微秒)、短脉冲(纳秒)、超短脉冲(皮秒、飞秒)激光器。(4)按泵浦)按泵浦方式分类:方式分类:主要可以分为光泵浦、电泵浦、化学泵浦激光器等。(5)按输出功率分类:)按输出功率分类:主要可以分为大(3-6KW)、中(1-3KW)、小(0-1KW)功率激光器等。(6)按调制技术)按调制技术分类:分类:主要可以分为调 Q 技术、缩膜技术、主震荡功率放大技术(MOPA)等。钛合金,20%PLA,15%尼龙,15%ABS,14%铝合金,11%不锈钢,9%光敏树脂,6%其他,10%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%00500600700高分子金属无
51、机非金属营收(百万元)占比(%)3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 14 图表图表 19 激光器主要分类方法激光器主要分类方法 资料来源:英诺激光招股说明书 产业链下游主要应用激光的三大特征:激光能量、激光信息、激光显示。产业链下游主要应用激光的三大特征:激光能量、激光信息、激光显示。其中激光焊接、激光切割、激光打标等应用激光能量特征,激光 3D 打印主要应用这一特征;激光测量、激光雷达等应用激光信息特征;激光投影、激光电视等应用激光显示特征。2021 年全球激光器市场规模超年全球激光器市场规模超 180
52、亿美元。亿美元。激光器是激光加工装备的核心部件,激光器技术水平成为影响激光加工装备的技术水平的关键因素。根据2022 中国激光产业发展报告,全球激光器市场规模从 2017 年的 130.7 亿美元增长至 2021 年的 184.8 亿美元,CAGR 为 9.05%。图表图表 20 全球激光器市场规模全球激光器市场规模 图表图表 21 2020 年全球工业激光器应用结构年全球工业激光器应用结构 资料来源:2021 中国激光产业发展报告,转引自联赢激光2022年特定对象募集说明书,华创证券 资料来源:Laser Focus World,转引自联赢激光2022年特定对象募集说明书,华创证券 3D 打
53、印打印采用的采用的激光器种类包括紫外激光器、光纤激光器以及激光器种类包括紫外激光器、光纤激光器以及 CO2 激光器激光器等等,其中光纤其中光纤激光器应用最广泛。激光器应用最广泛。CO2 激光器的本身输出波长很长,金属材料的吸收率较低,因此早0%5%10%15%20%25%0500200022E市场规模(亿美元)同比增速切割,40.62%焊接,13.52%打标,12.60%半导体/显示,11.96%精密金属加工,8.76%其他,12.54%3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证
54、监许可(2009)1210 号 15 期金属打印用的 CO2 激光器功率动辄几千瓦,体积也较大。SLA 3D 打印机采用紫外激光器进行固化,激光器所发射的激光束照射下快速固化形成所需要的产品。光纤激光器拥有结构简单、转换效率高、光束质量好、维护成本低、散热性能好等优点,使得近年来其在工业激光器市场中占比逐渐提升。图表图表 22 3D 打印设备激光器打印设备激光器 资料来源:锐科激光官网 国内光纤激光器竞争比较激烈,中低功率激光器基本已实现国产替代。国内光纤激光器竞争比较激烈,中低功率激光器基本已实现国产替代。根据凯普林招股说明书,在国内市场从功率角度来看,中低功率激光器已基本实现国产替代,近些
55、年竞争也较为激烈,而高功率激光器国产化相对不高,叠加客户对激光器品质提出更高要求,因而对价格敏感性相对更低。图表图表 23 全球光纤激光器市场规模全球光纤激光器市场规模 图表图表 24 我国我国光纤激光器市场规模光纤激光器市场规模 资料来源:Statista,转引自凯普林招股说明书,华创证券 资料来源:2022 中国激光产业发展报告,转引自凯普林招股说明书,华创证券 -20%-10%0%10%20%30%40%50%60%05540455020022E2023E2024E2025E2026E市场规模(亿美元)增长率0%5%10%15%20%25%30
56、%35%0204060800200212022E市场规模(亿元)同比增速 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 16 图表图表 25 2021 年年我国我国光纤激光器市场销售份额光纤激光器市场销售份额 图表图表 26 2021 年我国光纤激光器国产化率年我国光纤激光器国产化率 资料来源:2022 中国激光产业发展报告,转引自凯普林招股说明书,华创证券 资料来源:2022 中国激光产业发展报告,转引自凯普林招股说明书,华创证券 扫描振镜:扫描振镜:3D 打印设备的核心
57、元器件之一打印设备的核心元器件之一 扫描振镜主要由反射镜片、驱动电机、聚焦系统以及控制系统组成。扫描振镜主要由反射镜片、驱动电机、聚焦系统以及控制系统组成。激光束被扩束以后,需要在工作面上将其聚焦成细小的高能量光斑,并以一定的轨迹和速度均匀移动,使一定平面图形的粉末熔化,完成二维加工过程,这个过程通过扫描振镜来实现。图表图表 27 3D 打印扫描振镜示意图打印扫描振镜示意图 资料来源:欧阳迪激光选区熔化3D打印非晶合金的制备、结构与性能研究 我国扫描振镜市场规模较小,高端振镜依赖进口,高精密、定制化成未来发展方向。我国扫描振镜市场规模较小,高端振镜依赖进口,高精密、定制化成未来发展方向。据华经
58、产业研究院统计,2014-2022 年,我国振镜生产企业数量由 10 家以内增长至超过 20家。其中,头部厂商包括大族激光、世纪桑尼、金海创、智博泰克等企业,但产品主要集中在中低端,高端市场由美国 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。未来国产振镜企业将有望逐步增强高精密、定制化振镜生产能力,提升高端市场占比,进一步增强盈利能力。IPG,28.10%锐科激光,27.30%创鑫激光,18.30%恩耐,2.60%杰普特,5.60%相干,2.80%飞博激光,2.40%GW光惠,3.20%大族光子,2.80%热刺
59、激光,3.30%凯普林,1.80%其他,1.70%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1-3kW3-6kW6-10kW10kW 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 17 图表图表 28 我国激光振镜行业市场规模我国激光振镜行业市场规模 图表图表 29 我国激光振镜控制系统市场规模情况我国激光振镜控制系统市场规模情况 资料来源:华经产业研究院,华创证券 资料来源:华经产业研究院,华创证券 高端振镜控制系统依然由国外厂商主导。高端振镜控制系统依然由国外厂商主导。激光加工控制系统按照
60、主流技术路线可划分为激光振镜控制系统及伺服控制系统等。伺服电机控制主要应用于大幅面金属切割,强调切割厚度及速度,重点应用于金属板材或管材切割领域。激光振镜控制系统适用精密加工处理、小幅面加工领域,围绕高速、高精特点发展,已覆盖激光标刻、激光打孔、激光切割和激光焊接等激光加工应用场景;目前,在中低端控制系统领域已经基本实现国产化;在高端应用领域,目前主要由德国 Scaps、德国 Scanlab 等国际厂商主导。图表图表 30 2020 年我国高端振镜控制系统国产化率年我国高端振镜控制系统国产化率 图表图表 31 我国激光振镜控制系统行业竞争格局我国激光振镜控制系统行业竞争格局 资料来源:华经产业
61、研究院,华创证券 资料来源:华经产业研究院,华创证券 图表图表 32 激光振镜控制与伺服电机控制对比激光振镜控制与伺服电机控制对比 不同技术路线不同技术路线 适用材质适用材质 适用场景举例适用场景举例 适用工艺适用工艺 适用适用激光器激光器类型类型 振镜控制系统 广泛应用于金属、非金属材料加工 高速标刻 表面加工 通常使用 10W-100W 激光器 激光打孔 打孔加工 通常使用 100-200W 激光器,根据加工需要调整适配功率 电阻微调修刻 精密修调 通常使用 10W 以内的紫外激光器 FPC 板、PCB 板切割 精密切割 通常使用 10W-30W 激光器 晶圆切割 精密切割 通常使用 10
62、W-30W 紫外激光器 激光焊接 焊接 500W-2,000W,根据加工需求可适配更高功率 7.27.47.67.888.28.48.620202021市场规模(亿元)00.511.522.533.544.520202021市场规模(亿元)国产,15%其他,85%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%201920202021金橙子其他 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 18 伺服控制系统 主要用于金属板材、管材的切割 金属板材或管材切割 切割 500W-2,000W,根据加工需
63、求可适配更高功率 资料来源:金橙子招股说明书,华创证券 图表图表 33 激光运控系统国内外同行业竞争者激光运控系统国内外同行业竞争者 公司名称公司名称 是否上市是否上市 简介简介 国外厂商 德国 SCAPS GmbH 德国 SCAPS GmbH 成立于 1996 年 9 月,是激光行业开发控制系统领域的先驱者之一,其研发生产的软件和标刻控制卡都代表了行业的先进水准。主要产品包括 SAMLight 标刻软件、USC-1 控制卡、USC-2 控制卡等。德国SCANLAB GmbH 德国 SCANLAB GmbH 成立于 1990 年,是激光行业开发控制系统领域的先驱者之一,该公司控制系统产品在国际
64、上具有突出的技术及品牌优势。主要产品包括 RTC 系列的激光振镜控制系统产品。国内厂商 兴诚科技股份有限公司 否 兴诚科技股份有限公司成立于 1997 年 6 月,注册地为我国台湾,多年来致力发展激光标刻所需的专业软件,已成为我国台湾地区激光标刻设备领域的代表性厂商。主要产品为 MarkingMate激光标刻软件及相关的硬件设备,包括激光标刻控制卡、旋转轴、雕刻头及激光光源等。长沙八思量信息技术有限公司 否 长沙八思量信息技术有限公司成立于 2007 年 12 月,注册地为湖南省长沙市。其主要产品为标刻控制卡、飞行触屏机,主要应用在飞行标刻领域,并陆续开发了激光振镜焊接控制卡、激光清洗控制系统
65、、激光精密加工控制系统等产品。深圳市易安锐自动化设备有限公司 否 深圳市易安锐自动化设备有限公司成立于 2008 年 6 月,注册地为深圳市。该公司主要产品为嵌入式(脱机)飞行标刻、静态标刻数字控制卡、激光喷码控制触摸屏、控制软件等。柏楚电子 是 柏楚电子成立于 2007 年 9 月,注册地在上海市,是一家从事激光切割控制系统的研发、生产和销售的高新技术企业和重点软件企业。该公司主要产品包括随动控制系统、板卡控制系统、总线控制系统及其他相关配套产品。维宏股份 是 维宏股份成立于 2007 年 6 月,注册地在上海市,是一家主营业务为工业运动控制系统研发、生产和销售的企业。该公司主要产品包括雕刻
66、雕铣控制系统、切割控制系统、机械手控制系统。金橙子 是“专精特新”小巨人,国内领先的激光振镜控制系统企业 资料来源:金橙子招股说明书,华创证券整理 3D 扫描仪:扫描仪:3D 打印应用的重要辅助设备之一打印应用的重要辅助设备之一 3D 扫描可以利用物体的三维数据建立三维建模程序,进而得到三维物体。扫描可以利用物体的三维数据建立三维建模程序,进而得到三维物体。高精度三维扫描与 3D 打印并不是相互独立、界限清晰的技术门类,两种技术的相互融合也正在加速,助力 3D 打印实现良好的终端应用。比如高精度三维扫描在激光熔覆中的作用有:一是,为修复提供数据支持,通过高精度三维扫描仪获取缺损特征的三维数据,
67、进行逆向设计,规划修复方案,修复路径及工艺参数等;二是,进行全尺寸检测,激光熔覆后,通过非接触式三维扫描快速获得合格性检测结果。3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 19 图表图表 34 桌面级桌面级 3D 打印数据处理流程打印数据处理流程 图表图表 35 三维扫描仪分类三维扫描仪分类 资料来源:谢韦莲基于三维扫描与 3D 打印的个性化康复护具设计 资料来源:共研网,华创证券整理 我国我国 3D 扫描仪市场蓬勃发展,市场需求稳定增长。扫描仪市场蓬勃发展,市场需求稳定增长。根据共研网数据,我国 3D 扫描仪需求
68、量明显大于产量,需求缺口主要来源于进口,庞大的市场需求,促使我国 3D 扫描仪市场规模不断扩大;2016-2021 年,我国 3D 扫描仪市场规模从 2.51 亿元增长至 8.39 亿元,复合增长率为 27.29%,预计 2022 年我国市场规模达 9.81 亿元。图表图表 36 我国我国 3D 扫描仪产量及需求量扫描仪产量及需求量 图表图表 37 我国我国 3D 扫描仪市场规模扫描仪市场规模 资料来源:共研网,华创证券 资料来源:共研网,华创证券(三)(三)软件系统:软件系统:3D 打印设备核心中枢打印设备核心中枢 3D 打印相关软件包括打印相关软件包括模型设计软件、数据处理软件模型设计软件
69、、数据处理软件以及以及设备控制软件设备控制软件。3D 打印技术的生产过程为:首先,通过 Pro/E、SolidWorks 等模型设计软件,三维建模生成具有一定尺寸、形状的三维模型,完成后将此三维模型保存为能被切片软件所识别的文件类型;然后,利用切片软件对模型作进一步调整,调整完成后用切片软件进行切片,此过程将三维立体模型转化为极多个二维平面模型;最后,再对每个二维模型进行分析并进行打印头的运动路径规划,打印头完成的这些路径将铺成一个完整的二维平面。目前,行业内大部分 3D 打印设备厂商的工业软件系统系需向第三方采购,软件性能提升依赖并受制于软件服务商,限制了设备性能和材料性能的应用,难以快速响
70、应客户软件方面的需求。因此,拥有完全自主知识产权 3D 打印设备工业软件系统将有助于设备制造企业提升行业竞争力。00.511.522.53200022E产量(万台)需求量(万台)0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%024687200212022E市场规模(亿元)同比增速 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 20 图表图表 38 华曙高科开发的设备配套软件华曙高科开发的设备配套软件 名称名称 简介
71、简介 主要优势主要优势 图示图示 BuildStar Buildstar 是一款灵活的(通用的)建造排包软件,可让用户在华曙的 3D 打印系统上来准备建造包。Buildstar 提供一系列主要功能,可以在一个建造包中排入多个工件。建造包创建后,Buildstar 还提供一系列工具和模块优化打印过程。1.完善的支撑设计模块;2.完全兼容 STL 格式;3.灵活的编辑和验证功能;4.多激光分配、扫描策略;5.大工件导入,小工件一键排包;6.标签功能、加密功能、权限管理、仿真功能。MakeStar Makestar 是华曙金属机和尼龙机上一款强大的操作控制系统。Makestar 可以读取 Build
72、star 或其它第三方排包软件的建造包,是用户在华曙系统上开始执行建造包的窗口(界面)。软件完全开源,很多特色功能和模块可以提升建造过程。1.开放的平台;2.先进的生产接口;3.实时监控数据;4.在线添加删除工件;5.智能送粉;资料来源:华曙高科官网,华创证券 三、三、中游:制造设备是产业核心,需求持续增长且提升空间大中游:制造设备是产业核心,需求持续增长且提升空间大(一)(一)3D 打印设备:打印设备:3D 打印产业的核心,打印产业的核心,SLM 设备依旧是主流设备依旧是主流 3D 打印设备工艺主要分为金属材料和非金属材料制造工艺。打印设备工艺主要分为金属材料和非金属材料制造工艺。3D 打印
73、设备位于产业链中游,也是产业链的核心主体,制造商研发生产 3D 打印设备供下游各领域客户使用,并根据下游客户的反馈信息,不断更新优化迭代,同时也会将信息传递给上游厂商,共同促进 3D 打印行业的迭代升级。图表图表 39 3D 打印不同工艺类型对比打印不同工艺类型对比 类别类别 工艺技术名称工艺技术名称 优缺点优缺点 原理原理 金属材料 激光选区熔化(SLM)优点:力学性能较好,不需要粘接剂,可生产的复杂形状的定制零件;缺点:成型效率慢、成本较高,零件尺寸受铺粉箱限制 利用高能量的激光束,按照预定的扫描路径,扫描预先铺覆好的金属粉末,将其完全熔化,再经冷却、凝固后成形的一种技术 激光近净成形(L
74、ENS)优点:力学性能高,可实现非均质和梯度材料零件的制造;缺点:成形过程中热应力大,成形件易开裂,成形精度较低,粉材利用率偏低 通过激光在沉积区域产生熔池并持续熔化粉末或丝状材料而逐层沉积生成三维物件 电子束选区熔化(EBSM)优点:焊接速度快、热影响区小、焊接变形小、真空环境利于提高焊缝质量;缺点:设备复杂且贵、真空环境限制、易受磁场干扰、加工效率一般、X 射线辐射 以电子束为热源,作用于预置粉末层使材料熔化或烧结,逐层制造 3D 金属零件 电子束熔丝沉积(EBDM)优点:成形速度快;缺点:尺寸精度和表面质量不高 在真空环境中,高能量密度的电子束轰击金属表面,在前一沉积层或基材上形成熔池,
75、金属丝材受电子束加热熔化形成熔滴 光固化成形(SLA)优点:精度高、表面质量好、材料利用率较高;利用紫外激光固化对紫外光非常敏感的液态树脂材料(性能类似于塑料)予以成形 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 21 非金属材料 缺点:成型材料少、成本高、固化过程易收缩形变 熔融沉积成形(FDM)优点:技术成熟、成本低、可实现彩色打印;缺点:精度较低、产品具有台阶效应 FDM 无需激光系统的支持,而是采用喷头。工作原理是材料先制成丝状,通过送丝机构送进喷头,喷头在计算机控制下沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,熔化、固
76、化,成型,最终完成零件制造 激光选区烧结(SLS)优点:成型速度快、成型结构复杂、材料的强度非常高、可选材料范围非常广泛;缺点:成型精度低、表面粗糙 选择性激光烧结工艺是利用粉未状材料在激光照射下烧结的原理,在计算机控制下按照界面轮廓信息进行有选择的烧结,层层堆积成型 三维立体打印(3DP)优点:成型精度高、可以彩色成型;缺点:成型表面粗糙、材料强度差 3DP 工艺与 SLS 工艺类似,采用粉末材料成形。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用粘接剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上面 资料来源:华曙高科招股说明书,赵延国等3D打印技术及设备发展现状,白令三维,华创证券整理 图表
77、图表 40 3D 打印不同工艺产业链上中下游比较打印不同工艺产业链上中下游比较 产业链产业链 工艺技术名称工艺技术名称 上游原材料上游原材料 中游设备构成中游设备构成 下游下游应用领域应用领域 金属材料 激光选区熔化(SLM)钛合金、高温合金、钴铬合金等 能量源:激光器 床体:金属粉末床 原理:粉末床选区熔化 航空航天等复杂金属精密零件、医用植入物、汽车制造等 激光近净成形(LENS)金属合金粉末材料,包括不锈钢、钛合金、镍基合金等 能量源:激光器 原理:定向能量沉积 复杂金属构件成形与修复等 电子束选区熔化(EBSM)钛合金、钛铝基合金 能量源:电子束 原理:粉末床选区熔化 航空航天复杂金属
78、构件、医用植入物 电子束熔丝沉积(EBDM)钛合金、铝合金、镍基合金和高强钢 能量源:电子束 原理:定向能量沉积 航空航天大型金属构件等 非金属材料 光固化成形(SLA)光敏树脂 能量源:激光器 原理:立体光固化 工业产品设计开发、创新创意产 品生产、精密铸造用蜡模等 熔融沉积成形(FDM)通常为低熔点塑料 激励源:喷头 原理:材料挤出 工业产品设计开发、创新创意产品生产等 激光选区烧结(SLS)主要有塑料粉、蜡粉、金属粉、表面附有粘结剂的覆膜陶瓷粉、覆膜金属粉及覆膜砂等 能量源:激光器 原理:粉末床熔融 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 三维
79、立体打印(3DP)陶瓷粉末 激励源:喷头 原理:粘结剂喷射 医疗植入物、医疗模型、创新创意产品、建筑等 材料喷射成形(PJ)塑料、橡胶材料 激励源:喷头 原理:材料喷射 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 资料来源:华曙高科招股说明书,铂力特招股说明书,白令三维,华创证券整理 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 22 图表图表 41 3D 打印不同工艺对比打印不同工艺对比 示意图示意图 示意图示意图 选区激光熔融技术(SLM)电子束熔化成形技术(EBM)激光熔化沉积技术(LMD)电
80、子束自由成形制造技术(EBF)资料来源:许世娇等金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望,华创证券整理 (二)(二)竞争格局:我国竞争格局:我国 3D 打印设备提升空间大,竞争格局较分散打印设备提升空间大,竞争格局较分散 我国我国 3D 打印设备安装量提升空间大,竞争格局较分散。打印设备安装量提升空间大,竞争格局较分散。根据 Wohlers Associates,2020年我国 3D 打印产业市场规模占比 10.80%,为仅次于美国的全球第二大市场。我国 3D 打印行业经过 30 余年的发展,技术不断创新,规模稳步增长,技术体系和产业链条不断完善,目前已建立起较为稳定的 3D 打印产业生
81、态体系和行业竞争格局,呈现出行业整体高速增长,由几家巨头主导,其他设备制造商后起追赶的发展态势。2021 年,我国 3D 打印设备市场占比前五为分别为联泰、Stratasys、EOS、GE 及 3D Systems,其中国外厂商占比高达 45.9%,国内 3D 打印上市领先企业铂力特占比仅 4.9%,华曙高科占比仅 6.6%。图表图表 42 2020 年全球年全球 3D 打印产业规模区域结构打印产业规模区域结构 图表图表 43 2021 年中国年中国 3D 打印设备市场竞争格局打印设备市场竞争格局 资料来源:Wohlers Associates,转引前瞻产业研究院,华创证券 资料来源:3D科学
82、谷,转引中商情报网,华创证券 目前工艺技术呈现百花齐放的格局,目前工艺技术呈现百花齐放的格局,SLM/SLS 工艺技术占比较大。工艺技术占比较大。SLM 工艺技术是目前 3D 打印行业最主流的工艺,很多工艺是在 SLM 工艺的基础上,根据不同的工况进行美国,34.40%中国,10.80%日本,9.30%德国,8.20%韩国,4.00%中国香港,3.90%意大利,3.50%法国,3.00%加拿大,1.70%其他,21.20%联泰,16.40%Stratasys,14.80%EOS,13.10%GE,9.80%3D Systems,8.20%华曙高科,6.60%铂力特,4.90%惠普,3.30%其
83、他,23.00%3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 23 改造而来。工业级金属和非金属 3D 打印方面,产品普遍具有较好的力学性能、高精度和高密度等特征,可用于航空航天、生物医疗等严苛环境。桌面级非金属 3D 打印方面,产品的力学性能相对弱一些,精度和密度方面会低一些,在创新创意方面应用较多。目前目前我国我国 3D 打印设备主要以打印设备主要以 SLSSLM 和非金属的和非金属的 FDM 为主,前两者占比约为主,前两者占比约 32%,FDM大约占整体比例的大约占整体比例的 15%,分别对应主要应用于工业级和
84、桌面级。,分别对应主要应用于工业级和桌面级。图表图表 44 桌面级桌面级 VS 工业级工业级 3D 打印设备打印设备 图表图表 45 2021 年年 3D 打印设备竞争格局打印设备竞争格局 资料来源:艾瑞咨询研究院 资料来源:WohlersAssociates,铂力特招股说明书,转引自艾瑞咨询研究院,华创证券 我国我国 3D 打印企业整体呈现“多而不大”的格局。打印企业整体呈现“多而不大”的格局。国内营收规模较大的深圳创想三维、深圳纵维立方等 3D 企业,其业务范围偏消费级 3D 打印。深耕工业级 3D 打印的铂力特和华曙高科,尽管整体营收规模较小,但增长迅速。成因主要系:一是,时间因素:一是
85、,时间因素:我国3D 打印起步较晚,3D 打印应用亟待拓展及渗透;二是,需求端呈“多样化和个性化”:二是,需求端呈“多样化和个性化”:不同应用场景的需求和标准不一样;三是,供给端难以全覆盖:三是,供给端难以全覆盖:由于需求端的多样性,造成很多 3D 打印企业一般深耕一两个或某几个细分赛道,很难全领域覆盖。图表图表 46 铂力特和华曙高科营收稳步增长铂力特和华曙高科营收稳步增长(亿元)(亿元)图表图表 47 2021 年我国年我国 3D 打印厂商格局打印厂商格局 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:魔猴网,南极熊,转引自艾瑞咨询研究院、华创证券(三)(三)市场空间:预计市场空间:预计 202
86、4 年我国年我国 3D 打印市场规模将打印市场规模将达达 500 亿亿元元 预计预计 2025 年全球年全球 3D 打印行业市场规模达打印行业市场规模达 298 亿美元。亿美元。根据华经产业研究院数据,从全球市场规模来看,2015-2021 年,3D 打印市场规模从 51.65 亿美元增长至 152.44 亿美元,CAGR 为 19.80%。预计 2021-2025 年,全球市场规模将从 152.44 亿美元增长至 298 亿美元,复合增长率为 18.24%。SLS/SLM,32%FDM,15%SLA,15%DLP,14%3DP,8%LMD,5%EBM,3%其他,8%0%10%20%30%40
87、%50%60%70%0.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0020022营业收入(铂力特)营业收入(华曙高科)同比增速(铂力特)同比增速(华曙高科)3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 24 图表图表 48 全球全球 3D 打印行业市场规模及增速打印行业市场规模及增速 资料来源:华经产业研究院,华创证券 2012-2021 年工业级年工业级 3D 打印设备增长较快。打印设备增长较快。工业级 3D 打印可广泛运用于传统产业转型升级和战略性新兴
88、产业发展,随着 3D 打印技术的逐渐成熟和成本的不断降低,市场需求和发展潜力巨大。根据 Wohlers Associates,全球工业级 3D 打印设备销量(指面向工业且销售售价在 5,000 美元或更高的机器)从 2012 年的 6 千余台增长至 2021 年的 2.6 万余台,年复合增长率 14.45%。全球金属 3D 打印设备的销售量从 2012 年的 200 余台增长至2021 年的 2,300 余台,复合增长率 31.63%。主要系得益于金属增材制造技术的成熟和金属增材制造设备的普及。图表图表 49 全球工业级增材制造设备销售量全球工业级增材制造设备销售量 图表图表 50 全球金属增
89、材制造装备销售量全球金属增材制造装备销售量 资料来源:Wohlers Associates,转引自华曙高科招股说明书 资料来源:Wohlers Associates,转引华曙高科招股说明书 预计预计 2024 年我国年我国 3D 打印市场规模将达打印市场规模将达 500 亿元。亿元。我国经过多年发展,3D 打印产业正从起步期迈入成长期,整体来看近年来呈现快速增长趋势。根据华经产业研究院数据,预计 2021-2024 年市场规模将从 262 亿元增长到 500 亿元,复合增长率为 24.04%,高于全球 3D 打印行业增速,同时也说明我国 3D 打印行业发展迅速,国产替代需求强烈,未来增长空间较
90、大。0%5%10%15%20%25%30%35%40%005006007008009002000212025E2030E市场规模(亿美元)增速 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 25 图表图表 51 我国我国 3D 打印行业市场规模打印行业市场规模 图表图表 52 2022 年年 3D 打印产业链各环节营收比重打印产业链各环节营收比重 资料来源:华经产业研究院,华创证券 资料来源:李方正等中国增材制造产业发展现状与趋势展望,华创证券 3D
91、打印装备占据半壁江山,打印装备占据半壁江山,3D 打印服务和材料占比也较大。打印服务和材料占比也较大。3D 打印产业链自上而下主要包含打印材料、打印设备、零部件、打印服务等。根据中国增材制造产业发展现状与趋势展望数据统计,2022 年 3D 打印装备占比 53.2%,零部件占比 5.9%,服务占比26.0%,材料占比 12.4%。四、四、下游:应用场景下游:应用场景在在持续拓展,航空航天持续拓展,航空航天/医疗医疗/汽车汽车/消费电子空间广阔消费电子空间广阔 3D 打印主要应用于航空航天、医疗、汽车及消费电子等领域。打印主要应用于航空航天、医疗、汽车及消费电子等领域。随着 3D 打印的优势不断
92、被发掘,应用场景在不断深化,在各行各业均得到了越来越广泛的应用。目前,3D 打印主要应用于航空航天、医疗、汽车等领域,也就是在制造业和医疗领域应用最为广泛。根据 Wohlers Associates,2021 年全球 3D 打印应用领域结构中航空航天行业份额占比为16.8%,为 3D 打印行业下游的主要应用领域,医疗/牙科领域,占比为 15.6%,汽车领域占比为 14.6%。由于航空航天、医疗、汽车等领域对零部件质量和定制化的要求较高,我国 3D 打印的应用领域主要集中在这些领域。图表图表 53 2021 年全球年全球 3D 打印应用领域结构打印应用领域结构 图表图表 54 2021 年我国年
93、我国 3D 打印应用领域结构打印应用领域结构 资料来源:Wohlers Associates,转引自华曙高科招股说明书,华创证券 资料来源:中国增材制造产业联盟,华创证券。注:航空航天、核电、军工领域涉密业务不在统计范围内(一)(一)航空航天:航空航天:3D 打印有助于解决该行业中的制造困难打印有助于解决该行业中的制造困难 3D 打印有助于解决航空航天领域发展过程中对材料、结构、工艺及性能的新挑战。打印有助于解决航空航天领域发展过程中对材料、结构、工艺及性能的新挑战。在航空航天领域,由于零部件形态复杂、传统工艺加工成本高及轻量化要求等因素,3D 打印0.00%5.00%10.00%15.00%
94、20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%005006002002020212022E 2023E 2024E市场规模(亿元)同比增速装备,53.20%零部件,5.90%服务,26.00%材料,12.40%其他,2.60%航空航天,16.80%医疗/牙科,15.60%汽车领域,14.60%消费及电子产品,11.80%学术科研,11.10%能源,7.00%政府/军方,6.00%建筑领域,4.50%其他,12.60%医疗,65.0%航空航天,23.0%汽车,5.0%消费,6.0%核电能源,1.0%3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研
95、究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 26 已发展成为提升设计与制造能力的一项关键核心技术,其利用逐层堆积的原理,能够实现任意复杂构件成形与多材料一体化制造,突破了传统制造技术对结构尺寸、复杂程度、成形材料的限制,提供了变革性的技术途径,应用场景日趋多样化。图表图表 55 3D 打印在航空航天领域的应用打印在航空航天领域的应用举例举例 应用应用场景场景 描述描述 产品实例产品实例 支撑创新设计 理想化的最优结构,最轻质量,最小成本的结构设计通常只能存在于三维建模当中,导致最优化结构设计多年来鲜有重大突破。因此寻找一种真正意义上的柔性制造方法,为航空
96、构件的设计制造理念插上自由翱翔的翅膀具有重大的划时代意义。金属增材制造技术突破传统制造的瓶颈,不受零件复杂程度限制,设计出即可制造出,零件设计可依据“功能最优化”原则开展,可实现航空零件的轻量化制造、点阵结构制造和多部件整体制造等 空心网格结构航空发动机叶片 复杂异形结构制造 复杂构件通常外形复杂,整体工艺刚性较差,同时对力学性能也要求很高,导致采用传统加工制造技术制备成形非常困难。采用铸造技术,尽管可以满足成形需求,但是性能通常都不太理想,难以满足先进飞机关键承力件的设计要求。采用锻造技术,整体制造航空零件则成形难度大,后续需要大量的机械加工,总体生产制造周期非常长。而增材制造不受零件外形轮
97、廓和复杂程度约束,成形零件的强度也能够基本满足航空零件的设计要求 金属增材制造航空领域异形液压歧管 实现产品快速研制 现代新型飞机为减轻机体质量和提高机体寿命,常采用大型整体金属结构。传统的锻造辅助机械加工制造方式,即使花费高昂的模具费和较长的制造周期也难以满足新研机型的研制需求。金属增材制造在研制过程中无需模具,大大降低研制成本,解决了航空航天构件快速研制的急迫技术问题。C919 大型客机及其 Ti-6Al-4V 钛合金主风挡窗框 零件修复 航空航天结构件不断大型化、整体化,零件价值高,如飞机整体钛合金框仅毛坯就数百万,在加工过程中,常常因为铣刀掉刀产生失误造成报废,造成巨大的经济损失。采用
98、激光修复损伤加工缺陷,对于航空航天企业来说是提高经济效益的重要手段 飞机超高强度钢起落架修复 资料来源:许世娇等金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望,华创证券 预计未来十年预计未来十年我国我国航空制造业为航空制造业为3D打印打印带来的年均价值量带来的年均价值量约约90.54亿元亿元。根据IBISWorld分析和华曙高科招股说明书,2014 年至 2019 年中国航空制造业(包括飞机制造、飞机零部件制造、维修服务等)年均复合增速为 9.8%,2019 年中国航空制造业市场价值约 698亿美元(约合 4,886 亿元人民币),预测未来十年(2020 年2029 年)中国航空制造业的价值年
99、均复合增速为 10%,则未来十年中国航空制造业市场价值约 9.05 万亿元,年均9,054.33 亿元,假设未来十年 3D 打印在航空制造业占据的份额提升至 1%,据此可算出未来十年中国航空制造业为 3D 打印带来的市场价值约 905.43 亿元,年均约 90.54 亿元。图表图表 56 全球全球 3D 打印在航空航天领域的应用案列打印在航空航天领域的应用案列 国家国家 机构机构 应用情况及典型产品应用情况及典型产品 美国 Boeing/Lockheed Martin/GE 复杂、异形金属零件增材制造并装机应用 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格
100、批文号:证监许可(2009)1210 号 27 AeroMet/Optomec 公司等 LMD 设备制造;飞机钛合金梁、壁板成形,零件快速修复等 Sciaky 公司 EBF 设备制造,飞机大型框梁类结构件 Trumpf 公司等 LMD 设备制造;快速修复整体叶盘、武器装备 德国 EOS/SLM solution/Conceptlaser 公司等 SLM 设备制造;金属复杂异形结构制造等 英国 Reinishaw SLM 设备制造;金属复杂异形结构制造等 克兰菲尔德大学 电弧熔丝增材制造设备,飞机钛合金框梁件 瑞典 Arcam EBM 设备制造;特殊钛合金点阵结构、复杂发动机部件、多孔网格结构
101、法国 Airbus 复杂、异形金属零件制造,拓扑优化设计应用等 意大利 GE 旗下的 Avio 公司 电子束成形航空发动机 TiAl 叶片,涡轮盘等 中国 北航/西工大等 华科大/西工大/西交大/625 所/清华大学/西北有色院等 LMD 设备制造;钛合金结构件制造、修复 SLM 和 EBM 设备制造;复杂异形结构零件制造及装机应用 铂力特 金属 3D 打印设备 华曙高科 金属 3D 打印设备、非金属 3D 打印设备 资料来源:许世娇等金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望,华创证券整理(二)(二)生物医疗:个性化医疗是生物医疗:个性化医疗是 3D 打印重要应用场景打印重要应用场景 生
102、物医疗生物医疗 3D 打印是多学科融合的先进前言技术,综合医学、工程学、电子学、生物学等打印是多学科融合的先进前言技术,综合医学、工程学、电子学、生物学等多个学科,打印出依据人体组织或器官相似的替代品或者辅助用品,用于组织修复和器多个学科,打印出依据人体组织或器官相似的替代品或者辅助用品,用于组织修复和器官移植。官移植。基于人体存在个体差异而传统制造医疗器械多为标准化样式或尺寸的现状,3D打印凭借可个性化定制的特点在医疗领域内应用逐步广泛,主要应用方向包括制造医疗模型、手术导板、外科/口腔科植入物、康复器械以及生物 3D 打印人体组织、器官等。图表图表 57 3D 打印在医疗领域的应用打印在医
103、疗领域的应用 资料来源:华曙高科官网 全球医用全球医用 3D 打印市场规模增速较快打印市场规模增速较快。3D 打印医疗器械的主要类型有植入物、手术器械、假肢、组织工程器械等复杂构件,3D 打印相对于传统制造具有一定的技术优势,可打印出复杂个性化的几何形状的医疗植入物。根据 Acumen Research and Consulting,2022-2032年,预计全球市场规模将从 28 亿美元增长至 110 亿美元,复合增长率为 21.59%。3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28 图表图表 58 全球医用全
104、球医用 3D 打印市场规模打印市场规模 资料来源:Acumen Research and Consulting(三)(三)汽车工业:汽车工业:3D 打印覆盖汽车行业多领域制造打印覆盖汽车行业多领域制造 汽车行业汽车行业 3D 打印在复杂构件、个性化、小批量及轻量化等方面具有优势。打印在复杂构件、个性化、小批量及轻量化等方面具有优势。汽车行业由于自身规模大、研发投入多、应用 3D 打印技术时间长等因素,在 3D 打印技术应用中占据重要位置,汽车行业巨大的市场规模为 3D 打印技术提供了广阔的市场空间。汽车制造领域的 3D 打印应用有概念模型设计、汽车设计、零部件开发、内外饰应用等方面。图表图表
105、59 3D 打印在汽车行业的应用举例打印在汽车行业的应用举例 应用场景应用场景 图示图示 应用场景应用场景 图示图示 汽车空调系统 汽车仪表盘 汽车刹车板 汽车工装夹具 概念汽车模型/展示模型 汽车车灯 资料来源:叁帝智造官网,华创证券整理 预计预计 2026 年全球汽车行业年全球汽车行业 3D 打印市场规模将达到打印市场规模将达到 129 亿美元。亿美元。根据 VoxelMatters(formerly 3dpbm)发布的3D 打印在汽车行业的应用市场报告,预计全球汽车行业市场规模将从 2020 年的 26.78 亿美元增长到 129 亿美元,复合增长率为 25.28%。汽车主要由四个部分组
106、成:车身、电子附件、内饰和动力部件,其中汽车动力部件的市场规模占比最大,2020 年占比为 35.29%。3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 29 图表图表 60 全球汽车行业全球汽车行业 3D 打印市场规模(百万美元)打印市场规模(百万美元)图表图表 61 2020 年年 3D 打印在汽车应用领域市场结构打印在汽车应用领域市场结构 资料来源:VoxelMatters(formerly 3dpbm),华创证券 资料来源:VoxelMatters(formerly 3dpbm),华创证券(四)(四)消费电子:
107、消费电子:3D 打印有望向消费电子拓展打印有望向消费电子拓展 消费电子产品正朝着高精密化、高轻薄化、高集成化方向升级。消费电子产品正朝着高精密化、高轻薄化、高集成化方向升级。由于工业级 3D 打印设备价格较贵、加工精度及效率等因素,3D 打印下游更多聚焦在航空航天等高端及复杂制造领域。但随着技术不断成熟,3D 打印不断提效降本,下游应用领域持续开拓,开始慢慢渗透进入消费电子领域。据 Statista 数据,未来全球/我国消费电子产品市场整体仍将保持一定的增长态势,随着消费电子产品正朝着高精密化、高轻薄化、高集成化方向升级,将助推 3D 打印市场需求提升。图表图表 62 全球消费电子市场规模全球
108、消费电子市场规模 图表图表 63 我国消费电子市场规模我国消费电子市场规模 资料来源:Statista,转引中商情报网,华创证券 资料来源:Statista,转引中商情报网,华创证券 五、五、产业链复盘及投资机会产业链复盘及投资机会(一)(一)复盘国外龙头上市企业复盘国外龙头上市企业 欧美欧美 3D 打印行业发展历史较悠久,在全球市场处于头部地位。打印行业发展历史较悠久,在全球市场处于头部地位。通过复盘海外市场龙头企业对 A 股市场 3D 打印行业投资具有一定的启示意义。3D Systems 是全球最大的 3D 打印公司,成立于 1986 年,公司注册地为美国特拉华州;2009 年以后,3D
109、Systems 并购了大量与公司业务相近的企业,拓展了产业链的全覆盖。Stratasys Ltd.是一家全球领先的 3D打印解决方案提供商,该解决方案用于设计和制造产品过程中的零件以及直接制造最终零件,该公司还开发、制造和销售用于其系统的材料,并提供相关服务。上涨幅度较大阶段:上涨幅度较大阶段:2011 年 6 月-2013 年 12 月,3D Systems 和 Stratasys 的股价走势比较05000000025000202020262030车身部件3D打印电子辅助部件3D打印3D打印汽车内饰3D打印汽车动力部件汽车后市场3D打印部件市场规模总计车身部件3D打印,
110、0.86%电子辅助部件3D打印,15.31%3D打印汽车内饰,26.14%3D打印汽车动力部件,35.29%汽车后市场3D打印部件,22.40%0%1%2%3%4%5%6%7%8%0200040006000800000022E市场规模(亿美元)同比-4%-2%0%2%4%6%8%60007500900002020212022E市场规模(亿元)同比 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询
111、业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 30 同步,累计涨幅较大。2011-2014 年,3D Systems 营收从 2.3 亿美元增长至 6.53 亿美元,复合增长率达 41.56%,Stratasys 营收从 1.21 亿美元增长至 7.50 亿美元,复合增长率高达83.65%,公司股价出现了“戴维斯双击”。下跌幅度较大阶段:下跌幅度较大阶段:2014 年 9 月-2016 年 2 月,3D Systems 和 Stratasys 的股价调整幅度较大。2014-2015 年,3D Systems 和 Stratasys 的营收增长乏力,而且 2015 年两家公司的净利润均出现较
112、大亏损,主要系公司通过并购重组推动营收增长,但大量并购重组会带来了整合的难度,加剧了公司业绩的下滑,股价出现了“戴维斯双杀”。图表图表 64 3D 系统和系统和 Stratasys 股价走势股价走势(美元)(美元)资料来源:Wind,华创证券 图表图表 65 2011-2022 年年 3D Systems 营业收入营业收入 图表图表 66 2011-2021 年年 3D Systems 净利润净利润 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 图表图表 67 2011-2022 年年 Stratasys 营业收入营业收入 图表图表 68 2011-2022 年年 Stratas
113、ys 净利润净利润 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 050100150Stratasys Ltd3D Systems-20%0%20%40%60%02004006008002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022营业收入(百万美元)同比增速-7000%-6000%-5000%-4000%-3000%-2000%-1000%0%1000%-800-600-2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
114、2022净利润(百万美元)同比增速-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%005006007008002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022营业收入(百万美元)同比增速-4500%-4000%-3500%-3000%-2500%-2000%-1500%-1000%-500%0%500%-1600-1400-1200-1000-800-600-002020212022净利润(
115、百万美元)同比增速 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 31 (二)(二)产业链公司梳理产业链公司梳理 图表图表 69 3D 打印产业链打印产业链 资料来源:各公司官网,华创证券整理 产业链上游:粉末材料。产业链上游:粉末材料。随着工程化应用的深入,3D 打印金属材料种类正在逐渐丰富,并通过合金化、增强基强化等手段提升性能;在有机高分子材料中,基于合成原理,实施改性和材料复合化,可有效改善线材性能;大多数无机非金属材料的研究围绕工艺适应性开展,部分材料已开始进入性能改善阶段。激光器:激光器:激光器领域是国产
116、替代的重要方向,中低功率及中低端激光器基本已实现国产化且竞争十分激烈,但是在中高端领域和国外厂商仍然有一定差距;由于 3D 打印对激光的性能、光束质量、热稳定性、功率等都有较高的要求,这些指标不仅仅影响 3D 打印设备的使用寿命还影响器件的加工精度,因此高端激光器领域是未来的国产替代方向之一。振镜系统:振镜系统:我国扫描振镜市场规模较小,高端振镜依赖进口,高精密、定制化成未来发展方向。产业链中游:铂力特和华曙高科是国内产业链中游:铂力特和华曙高科是国内 3D 打印设备领域的领先企业。打印设备领域的领先企业。由于 3D 打印设备对软硬件及粉末材料协同要求较高,所以在研发生产设备的过程中,需要和上
117、游深入沟通与了解,因此设备厂商往往在布局设备的同时,往上游拓展原材料、软件系统等,比如:3D System 全产业链布局、铂力特全产业链布局、华曙高科深耕产业链中游设备,往上游拓展原材料及软件系统。产业链下游:产业链下游:下游为应用场景,比如:航空航天行业、消费电子行业、生物医疗行业、汽车工业行业,下游行业的扩容或者替代需求会催化中游和上游相关企业的业绩增长。图表图表 70 3D 打印产业链上中下游企业打印产业链上中下游企业 产业链产业链 类别类别 企业名称企业名称 上游 金属粉末 中航迈特、中国铝业、宝钛股份、铂力特等、有研粉材等 非金属粉末 华曙高科、联泰科技、鲁西化工、东莞诺克、千京科技
118、、乐迪新材、有研粉材等 线材 深圳光华伟业、珠海西通、广东银禧科技、北京太尔时代等 主板 深圳创必得、乐轩锐蓝、深圳富源盛、深圳三迪思维、深圳创星元等 DLP 光引擎 德州仪器、北京闻亭泰科技等 振镜系统 金橙子、GSI、CTI、SCANLAB、北京正时、大族激光等 铺粉系统 华曙高科、铂力特等 3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 32 激光器 创鑫激光、大族激光、锐科激光、杰普特、山大鲁能、英诺激光、华工科技等 扫描仪 杭州先临三维、湖北嘉一三维、深圳易尚、深圳讯点、江苏时间环、北京天远三维、东莞博泰三维
119、等 软件 中望软件、苏州浩辰、华天软件、铂力特、华曙高科等 中游 3D 打印设备 铂力特、华曙高科、联泰科技等 下游 航空航天 航发动力、GE、波音、空客、航天星航等 生物医疗 迈瑞医疗、华翔医疗等 汽车工业 比亚迪、宝马、奥迪等 消费电子 苹果、华为、荣耀等 资料来源:华创证券整理(三)(三)相关公司相关公司 锐科激光:锐科激光:国内光纤激光器龙头企业国内光纤激光器龙头企业 公司是一家专业从事光纤激光器及其关键器件与材料的研发、生产和销售的国家火炬计划重点高新技术企业,是全球有影响力的具有从材料、器件到整机垂直集成能力的光纤激光器研发、生产和服务供应商;主营业务包括为激光制造装备集成商提供各
120、类光纤激光器产品和应用解决方案。2019-2022 年,公司营收从 20.10 亿元增长至 31.88 亿,CAGR为 16.62%。2019-2022 年净利润分别为 3.25 亿元、2.96 亿元、4.74 亿元及 0.40 亿元。图表图表 71 锐科激光锐科激光 2019-2023Q1 营业收入营业收入 图表图表 72 锐科激光锐科激光 2019-2023Q1 归母净利润归母净利润 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 图表图表 73 锐科激光锐科激光 2019-2023Q1 毛利率和净利率毛利率和净利率 图表图表 74 2022 年锐科激光各产品营业收入占比年锐科
121、激光各产品营业收入占比 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券-10%0%10%20%30%40%50%01,0002,0003,0004,000200222023Q1营业收入(百万元)同比增速(%)-100%-50%0%50%100%00500200222023Q1归母净利润(百万元)同比增速(%)0%5%10%15%20%25%30%35%200222023Q1净利率(%)毛利率(%)超快激光器,2.47%技术开发服务,3.10%连续光纤激光器,75.53%脉冲光纤激光器,13.33
122、%其他主营业务,5.58%3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 33 铂力特:铂力特:3D 打印全产业链覆盖公司,背靠航空航天名校西工大。打印全产业链覆盖公司,背靠航空航天名校西工大。公司是一家专注于工业级金属 3D 打印(3D 打印)的高新技术企业,为客户提供金属 3D 打印与再制造技术全套解决方案,业务涵盖金属 3D 打印设备的研发及生产、金属 3D 打印定制化产品服务、金属 3D 打印原材料的研发及生产、金属 3D 打印结构优化设计开发及工艺技术服务,构建了较为完整的金属 3D 打印产业生态链,整体实力
123、在国内外金属 3D 打印领域处于领先地位。2019-2022 年,公司营业收入从 3.22 亿元增长至 9.18 亿元,CAGR 为 41.79%。2019-2022 年净利润分别为 0.74 亿元、0.87 亿元、-0.53 亿元及 0.79 亿元。图表图表 75 铂力特铂力特 2019-2023Q1 营业收入营业收入 图表图表 76 铂力特铂力特 2019-2023Q1 归母净利润归母净利润 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 图表图表 77 铂力特铂力特 2019-2023Q1 公司毛利率和净利率公司毛利率和净利率 图表图表 78 2022 年铂力特各业务营收占比
124、年铂力特各业务营收占比 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 华曙高科:深耕华曙高科:深耕 3D 打印产业链中游制造设备的公司打印产业链中游制造设备的公司。华曙高科十余年来专注于工业级3D 打印设备的研发、生产与销售,致力于为全球客户提供金属(SLM)3D 打印设备和高分子(SLS)3D 打印设备,并提供 3D 打印材料、工艺及服务。公司已开发 20 余款设备,并配套 40 余款专用材料及工艺,正加速应用于航空航天、汽车、医疗、模具等领域。公司是全球少数同时具备 3D 打印设备、材料及软件自主研发与生产能力的 3D 打印企业,销售规模位居全球前列,是我国工业级 3D 打印
125、设备龙头企业之一。2019-2022 年,公司营业收入分别为 1.55 亿元、2.17 亿元、3.34 亿元及 4.57 亿元,CAGR 为 43.33%,2019-2022 年。2019-2022 年净利润分别为 0.18 亿元、0.41 亿元、1.17 亿元及 0.99 亿元。0%10%20%30%40%50%60%70%005006007008009000202120222023Q1营业收入(百万元)同比增速(%)-200%-150%-100%-50%0%50%100%150%200%250%300%-60-40-200204060801002
126、00222023Q1归母净利润(百万元)同比增速(%)-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%200222023Q1净利率(%)毛利率(%)3D打印定制化产品及技术服务,50.94%3D打印设备及配件(自研),45.54%3D打印原材料,3.51%3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 34 图表图表 79 华曙高科华曙高科 2019-2023Q1 公司营业收入公司营业收入 图表图表 80 华曙高科华曙高科 2019-2023Q1 公司归母净利
127、润公司归母净利润 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 图表图表 81 华曙高科华曙高科 2019-2023Q1 毛利率和净利率毛利率和净利率 图表图表 82 2022 年华曙高科主营业务各项收入年华曙高科主营业务各项收入 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 英诺激光:拥有激光器等核心器件能力的激光解决方案提供商。英诺激光:拥有激光器等核心器件能力的激光解决方案提供商。公司是全球少数同时具有纳秒、亚纳秒、皮秒、飞秒级微加工激光器核心技术和生产能力,且实现工业深紫外纳秒激光器批量供应的工业激光器生产厂商之一。2016-2022 年,公司营业收入由 1
128、.49 亿元增长至 3.20 亿元,CAGR 为 13.62%;毛利率保持在 50%左右的较高水平。图表图表 83 英诺激光英诺激光 2019-2023Q1 公司营业收入公司营业收入 图表图表 84 英诺激光英诺激光 2019-2023Q1 公司归母净利润公司归母净利润 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 0%10%20%30%40%50%60%0500300350400450500200222023Q1营业收入(百万元)同比增速(%)-50%0%50%100%150%200%02040608019202
129、0202120222023Q1归母净利润(百万元)同比增速(%)0%10%20%30%40%50%60%70%200222023Q1净利率(%)毛利率(%)3D打印粉末材料,7.42%3D打印设备及辅机配件,88.20%售后服务及其他,3.86%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%0500300350400450200222023Q1营业收入(百万元)同比增速(%)-80%-70%-60%-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%-50607080200
130、222023Q1归母净利润(百万元)同比增速(%)3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 35 图表图表 85 英诺激光英诺激光 2019-2023Q1 毛利率和净利率毛利率和净利率 图表图表 86 2022 年英诺激光主营业务各项收入年英诺激光主营业务各项收入 资料来源:Wind,华创证券 资料来源:Wind,华创证券 六、六、风险提示风险提示 3D 打印设备领域竞争加剧。打印设备领域竞争加剧。随着 3D 打印产业的下游应用场景逐渐增多,预计会更多的激光设备厂商布局 3D 打印领域,行业竞争可能会更加激烈。国
131、家装备采购制度改革。国家装备采购制度改革。伴随着军品市场的改革与发展,装备价格管理发生一系列变化,比如:逐步下放定价权限,形成了多层次的定价机制,采购也可能将更加趋于市场化、公司设备产品可能面临降价压力,从而导致毛利率降低。3D 打印设备部分核心器件依赖进口风险。打印设备部分核心器件依赖进口风险。3D 打印设备的核心元器件有激光器、振镜等依赖从欧美国家进口,若因全球贸易摩擦和地缘政治风险加剧,相关国家或地区采取限制性的贸易政策,或针对元器件采取一定的出口限制,可能对公司的生产经营造成较大不利影响。-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%200222023Q
132、1毛利率(%)净利率(%)激光器,65%定制激光模组,21%其他主营业务,11%其他业务,3%3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 36 机械组团队介绍机械组团队介绍 组长、首席分析师:范益民组长、首席分析师:范益民 上海交通大学机械硕士,CFA,5 年工控产业经历,7 年机械行业研究经验,2023 年加入华创证券研究所。2019 年金牛奖机械行业最佳分析团队;2019,2022 年 Choice 最佳分析师及团队。研究员:丁研究员:丁祎 新南威尔士大学金融硕士,上海财经大学本科,曾任职于国海证券,华鑫证券,
133、2023 年加入华创证券研究所。助理研究员:胡明柱助理研究员:胡明柱 哈尔滨工业大学金融工程博士,国信证券应用经济学博士后。具有机械本硕及金融博士复合学历背景。2023 年加入华创证券研究所。助理研究员:陈宏洋助理研究员:陈宏洋 上海交通大学机械工程博士,曾就职于中泰证券研究所,2023 年加入华创证券研究所。助理研究员:於尔东助理研究员:於尔东 南京大学工学硕士。2023 年加入华创证券研究所。3D 打印行业深度研究报告打印行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 38 华创行业公司投资评级体系华创行业公司投资评级体系 基准指数说明:基准指
134、数说明:A 股市场基准为沪深 300 指数,香港市场基准为恒生指数,美国市场基准为标普 500/纳斯达克指数。公司投资评级说明:公司投资评级说明:强推:预期未来 6 个月内超越基准指数 20%以上;推荐:预期未来 6 个月内超越基准指数 10%20%;中性:预期未来 6 个月内相对基准指数变动幅度在-10%10%之间;回避:预期未来 6 个月内相对基准指数跌幅在 10%20%之间。行业投资评级说明:行业投资评级说明:推荐:预期未来 3-6 个月内该行业指数涨幅超过基准指数 5%以上;中性:预期未来 3-6 个月内该行业指数变动幅度相对基准指数-5%5%;回避:预期未来 3-6 个月内该行业指数
135、跌幅超过基准指数 5%以上。分析师声分析师声明明 每位负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此作以下声明:分析师在本报告中对所提及的证券或发行人发表的任何建议和观点均准确地反映了其个人对该证券或发行人的看法和判断;分析师对任何其他券商发布的所有可能存在雷同的研究报告不负有任何直接或者间接的可能责任。免责声明免责声明 。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告所载资料的来源被认为是可靠的,但本公司不保证其准确性或完整性。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司在知晓范围内履行披露义务。报告
136、中的内容和意见仅供参考,并不构成本公司对具体证券买卖的出价或询价。本报告所载信息不构成对所涉及证券的个人投资建议,也未考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况,自主作出投资决策并自行承担投资风险,任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。本报告中提及的投资价格和价值以及这些投资带来的预期收入可能会波动。本报告版权仅为本公司所有,本公司对本报告保留一切权利。未经本公司事先书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表、转发或引用本报告的任何部分。如征得本公司许可进行引用、刊发的,需在允许的范围内使用,
137、并注明出处为“华创证券研究”,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。证券市场是一个风险无时不在的市场,请您务必对盈亏风险有清醒的认识,认真考虑是否进行证券交易。市场有风险,投资需谨慎。华创证券研究所华创证券研究所 北京总部北京总部 广深分部广深分部 上海分部上海分部 地址:北京市西城区锦什坊街 26 号 恒奥中心 C 座 3A 地址:深圳市福田区香梅路 1061 号 中投国际商务中心 A 座 19 楼 地址:上海市浦东新区花园石桥路 33 号 花旗大厦 12 层 邮编:100033 邮编:518034 邮编:200120 传真: 传真: 传真: 会议室: 会议室: 会议室: