金属增材制造行业市场分析

金属增材制造行业市场分析一、国内外金属增材制造产业快速扩张1.1全球：增材制造市场高速增长，金属增材制造产值领跑增材制造行业全球增材制造市场规模高速增长，整个增材制造市场从疫情期间回暖，增速稳定。根据WohlersAssociates，全球增材制造行业产值从2003年的5.29亿美元增长至2022年的180亿美元，CAGR达19.58%。2020年受疫情影响年同比增速短暂下滑至7.51%，但2021年快速回升19.49%。2022年行业产值达180亿美元同比增长18.3%，预计2025年将达298亿美元，2031年将达853亿美元。世界上许多国家都在努力加大对3D打印技术的支持力度，但美国仍然是世界上最大的3D打印市场国家。2021年，美国的工业级3D单位销量占世界的45.5%，即2021年全球接近一半的3D打印设备从美国的设备商买入。金属增材制造市场增速领跑增材制造行业。根据AMPOWER，2021年全球金属增材制造市场规模达25亿欧元，从需求端测算预计2026年将达到75.8亿欧元，CAGR达25%，从供给端测算预计2026年将达到78.1亿欧元，CAGR达26%。德勤报告《2019科技、传媒和电信行业预测》指出，当前全球增材制造正从塑料打印向万亿美元级金属打印转变，金属市场占比从2017年的28%增长至2018年的36%，增速迅猛。从业务构成看，打印设备和打印服务占据增材制造行业主要市场份额。根据WohlersAssociates，2021年增材制造市场份额中，增材制造服务占比40.09%，打印装备占比22.42%，增材制造原材料占比17.04%，增材制造服务市场份额占比远超出其他业务。从原材料看，增材制造原材料市场由非金属主导。根据WohlersAssociates，聚合物粉材/光敏树脂/聚合物丝材/金属材料占比分别为34.7%/25.2%/19.9%/18.2%。1.1.1金属原材料：原材料市场规模快速增长，金属原材料增速领先增材制造原材料市场规模快速增长，其中金属原材料增速领先。根据WohlersAssociates统计数据显示，全球增材制造专用原材料销售金额从2012年的4.17亿美元增长至2021年的25.98亿美元，CAGR达22.54%，2021年金属原材料占市场比重约18.20%。2021年金属原材料销售额达4.74亿美元，同比增长23.50%，五年CAGR达26.80%，金属原材料市场增速保持强劲。1.1.2金属增材制造设备端：金属增材制造设备市场稳步增长，美国累计装机量占比领跑全球工业级金属增材制造设备市场稳步增长。据WohlersAssociates，17A-21A全球金属增材制造设备销售总额分别为7.21/9.49/10.91/10.86/12.34亿美元，销售设备数量达1768/2297/2327/2169/2390台。金属增材制造设备销量快速增长主要受益于金属增材制造技术的普及，近年来以SLM为代表的一批专利陆续到期，金属增材制造技术加速渗透推广。从区域分布来看，美中日德占据全球60%以上增材制造设备累计装机量。根据WohlersAssociates，2021年美国/中国大陆/日本/德国占全球增材制造设备累计装机量的33.1%/10.6%/8.9%/8.3%，较2017年2.8pct/+0.0pct/-0.4pct/-0.1pct。发达国家累计装机量占比略有下降，美国累计装机量占比仍领跑全球，中国累计装机量占比总体稳定，新兴国家累计装机量占比逐步提升。世界增材制造行业从诞生到现在，仅仅经历三十多年的发展时间，但行业快速增长，尤其是近10年来，行业产值加速提升，显示出非常强的生命力。原材料端：整个增材制造原材料市场保持快速增长，2012A2021A增材制造原材料市场的CAGR达22.54%，全球金属级增材原材料产值激增，在2017A-2021A，其CAGR达到26.80%，整个原材料市场都仍然处于快速增长期。设备端：工业级金属增材制造设备市场稳步增长。17A-21A全球金属增材制造设备销售总额的CAGR为14.38%，装备销售量近五年也保持相对稳定。装机量来看，发达国家累计装机量占比略有下降，美国累计装机量占比仍领跑全球，中国累计装机量占比总体稳定，新兴国家累计装机量占比逐步提升。1.2中国：增材制造产业规模快速扩张，金属占据重要地位中国增材制造产业规模快速扩张。根据WohlersAssociates，Inc.统计数据显示，截至2021年末中国工业增材制造设备安装量市场占比10.60%，为全球仅次于美国的第二大市场。根据华曙高科招股说明书，中国增材制造产业产值从2017年的96亿元增长至2020年的208亿，同比增长32.06%，CAGR达29.40%。根据研究预测，到2025年我国3D打印市场规模将超过630亿元，2021-2025年复合年均增速20%以上。我国增材制造主要市场份额由增材制造设备贡献。根据研究，2021年设备/材料/服务分别占据3D打印行业市场份额的49.5%/26.5%/24.0%，打印设备贡献了行业产值的半壁江山。我国增材制造原材料中金属占比约四成，远超国际水平。根据研究，2022年中国增材制造原材料市场中，金属约为占比39%；而根据WohlersAssociated，2021年全球金属在原材料中的占比约为18.2%。中国金属材料占比较高可能系当前增材制造下游应用集中于航空航天、医疗、模具等特殊场景。金属增材制造作为高端的、高附加值的增材制造技术，增长前景远超非金属材料。1.3政策面：政策积极扶持争夺增材高地，标准化持续推进政策环境良好以美国为代表的发达国家，政策出台早，力度大。早在2012年，美国国防部、能源部、宇航局、商务部等政府部门与企业、学校、非营利组织共同出资成立了国家增材制造创新研究所。而欧盟早在上世纪80年代就开始为3D打印项目提供资金，并在2004年组建了欧洲3D打印技术平台。总体来看，增材制造在多国被列为国家级重大战略，政策扶持力度大。我国高度近年出台大批扶持政策，但力度有待进一步提升。2017年发改委发布《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018~2020年)》，提出“发展重大技术装备整机和成套设备，加强重大技术装备研发和产业化能力建设”。2021年，增材制造相关技术被列入《“十四五”智能制造发展规划》。但总体而言，增材制造领域尚无专门国家战略级政策文件，相比美国，政策支持力度有待进一步提高。我国金属增材制造标准化水平仍存不足，当前正加速推进。美国目前已建立从“GeneralTop-level”、“Category”到“Specialized”三层标准体系，覆盖设计、测试、安全、数据传输等诸多领域，标准体系完备。而根据国标委等六部委发布的《增材制造标准领航行动计划（2020-2022年）》，我国增材制造仍存在标准缺失、国际标准跟踪转化滞后、市场主体参与国内国际标准化工作程度不高等问题。近年来，我国增材制造标准化工作快速推进，一批增材指标标准陆续推出。二、金属增材制造产业链完备，核心环节创造价值大金属增材制造产业链完备。根据华曙高科招股说明书，增材制造产业上游包括原材料、零部件、三维扫描设备和三维软件等企业，中游以3D打印设备生产厂商为主，大多亦提供打印服务业务及原材料供应，在整个产业链中占据主导地位，下游行业应用覆盖航空航天、汽车、工业、消费电子、医疗、教育等多个领域。由于金属增材制造技术的成本较高，增材制造设备在制造技术的研发应用和提供产品服务方面起到决定性作用，因此真正掌握打印生产能力或设备制造能力的中游厂商在行业中占主导地位。在国际竞争中领先的3DSystems、德国EOS、SLMSolutionsGroup等，以及国内主要厂商铂力特、华曙高科、鑫精合等具备3D打印设备制造的相关业务。2.1上游：增材专用粉材要求高，软硬件国产化率低2.1.1金属增材制造原材料：增材专用粉材要求高，附加值高于一般粉材与传统冶金用金属粉末相比，增材专用金属粉材性能指标要求较高，生产工艺有明显区别。根据华曙高科招股说明书，金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低，目前应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、高温合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等。目前国内的金属3D打印材料已基本满足国产设备及国内下游增材制造需要，设备生产厂商一般与第三方材料厂商合作研究开发各类金属材料熔融工艺，少量3D打印服务的厂商会同时自主生产金属3D打印材料。金属增材制造粉材质量关系最终产品质量，价格远高于一般粉材。金属粉末的纯度、粒度、均匀性、球化、含氧量等指标对最终印刷产品的性能有很大影响，3D打印粉材价格远超一般粉材。根据研究，金属3D打印中，常用的材料是钛粉、铝合金粉和不锈钢粉，一般是普通金属材料的10倍之多。例如，德国的EOS公司能生产出有限的几种金属粉末，如：不锈钢粉、铝硅粉、钛合金粉，但价格是传统粉体10~20倍。目前，3D打印用钛粉约180万/吨，而航空用钛材价格约为20万/吨。金属粉末的制备过程是将经过冶炼的合金原料（锭、棒或丝等）高温熔融，再雾化形成粉末。目前，主要的制备工艺方法为水雾化法、气雾化法、等离子体雾化法、等离子体旋转电极雾化法以及氢化-脱氢法等。其中水雾化法和氢化-脱氢法制备粉末虽然成本更低，但由于制备的颗粒形貌不规则，因此在增材制造领域应用较为有限，当前主流技术为气雾化法。根据北京飞速度医疗科技有限公司官网，气雾化法是将原料在空气、惰性气体下或在真空条件下熔融，随后熔融合金流体通过高速空气、氮气、氦气或氩气喷嘴雾化成颗粒。粉末颗粒大多呈球形，存在一些不规则的颗粒，颗粒粒径范围为0～500μm。在20～150μm范围内的粉体产量在总产量的10%～50%之间波动。等离子雾化法是以冶炼合金丝材或者经过破碎处理的粉末为原料，在等离子弧和气体喷枪的作用下雾化成颗粒。粒径分布为0～200μm，颗粒球形度好。等离子体旋转电极雾化法是在等离子雾化法基础上改用棒材为原料，进料过程中旋转棒材，形成的颗粒在接触到腔体之前已经固化，因此粉末的纯度高。颗粒粒径在100μm以下，生产成本很高。绝大多数增材粉材都可实现国产供给，海外3D打印巨头“捆绑销售”策略制约国产化替代进程。世界顶级增材制造设备厂商普遍利用强大的品牌效应，采用捆绑销售打印材料的策略。由于我国尚大量应用进口增材设备，导致进口高端增材制造材料数量长期居高不下，也提高了我国增材制造材料应用的成本。以海外龙头Stratasys和3DSystems为例，两家公司在体量、积累和技术实力上远超国内企业，分别拥有数百种商业牌号的增材制造材料销售，这也是他们采用“捆绑销售”的底气所在。2.1.2核心光学硬件：为设备运行提供满足要求的激光能量，严重依赖进口我国工业级增材制造装备的核心光学硬件严重依赖进口。根据华曙高科招股说明书，增材制造设备所需核心元器件包括振镜、激光器，其中激光器主要从美国、德国进口，振镜主要从德国进口，都存在严重的依赖进口的情况（以华曙高科为例，2022年上半年采购的进口激光器占激光器采购总额比例为69.9%，其采购的进口振镜占振镜采购总额更是达到了99.13%）。激光器市场基本被Trumpf、IPG等3-4家国外企业占有，扫描振镜市场则主要被德国Scanlab公司占有。1）激光器：低功率光纤激光器基本完成国产替代，整体国产化正快速推进激光器是工业级增材制造装备的核心光学硬件，激光器通常由增益介质、泵浦能量源和光学谐振器组成。放置在光谐振器内部的增益介质使用泵浦源提供的外部能量通过受激辐射来放大光束。激光器通常按使用的增益介质分类可分为固体激光器、气体激光器、准分子激光器、染料激光器、光纤或半导体激光器。增材制造中使用的最具代表性激光器包括气体激光器、固体激光器和光纤激光器。根据《激光器在增材制造中的应用》，气体激光器中最常见的是CO2激光器，与其他连续波长激光器相比，其具有高效率与高输出功率的特点，因此广泛用于材料加工。CO2激光器系统简单性带来的低成本、高可靠性和系统紧凑性使其成为精密制造的主力军。但是在金属零件的制造中，由于金属对红外线区域光吸收系数较低，CO2激光器的工作效率受到限制。此外，由于缺少在红外波长范围内传输的光纤，CO2激光器需要使用光学器件进行空间光束传输。固体激光器中的Nd:YAG激光器是一种使用棒状Nd:YAG晶体作为固态增益介质的激光器。由于激光二极管具有更高的电光功率转换效率以及增益介质的选择性激发，与灯泵浦激光器相比，该激光的整体功率效率可提高约5倍。虽然在增材制造中，Nd:YAG激光器已被更紧凑，更高效的镱(Yb)掺杂光纤激光器取代。但是，Nd:YAG激光器的普遍性和易用性使它们在参数研究工作中大量使用。光纤激光器是指其光纤增益介质掺有稀土的激光器。在各种稀土掺杂增益光纤中，Yb掺杂光纤由于其量子效率高(高达94%),有利于高功率激光产生。因此，光纤激光器广泛用于材料加工并已在增材制造中替代了Nd:YAG激光器。基于光纤的增益介质和光学组件的特性，带来了包括高电光效率、高光束质量、抗干扰性强以及系统紧凑性好等优点。增材制造主要采用500W等中低功率激光器，中国中功率光纤激光器国产化率保持稳定且多保持在60%上下，实现了大部分的国产化替代。根据中国激光产业发展报告，我国光纤激光器行业市场集中度较高，2021年行业CR3达73.7%。其中IPG光子市场占比为28.1%，锐科激光市场占比为27.3%，创鑫激光市场占比为18.3%。预计未来国内企业的竞争力将进一步提高，市场份额将增加。中高功率激光器国产化率较低，具备较大降价机遇。从国产化率来看，根据《2021中国激光产业发展报告》数据，2019年当前低功率激光器国产化率已达到99%；低功率激光器国产化已较为完善。对比之下，2019年中、高功率激光器国产化率仅为56.7%、55.6%，中高功率激光器国产化率提升空间较大。2）扫描振镜：国产振镜市场规模较小，进口依赖程度较大扫描振镜是金属3D打印设备的核心元器件之一，目前我国扫描振镜市场规模较小，但是下游需求释放带动振镜产品市场规模加速成长。扫描振镜也叫做激光扫描器，由X-Y光学扫描头，电子驱动放大器和光学反射镜片组成，控制器提供的信号通过驱动放大电路驱动光学扫描图，从而在X-Y平面控制激光光束的偏转。激光加工控制系统与激光器主要按照1：1比例配套激光加工设备。根据研究，下游需求释放带动振镜产品市场规模加速成长。随着激光焊接、激光清洗、激光标刻等下游应用领域需求释放，我国激光振镜市场规模有望加速增长。据相关数据统计，2021年我国激光振镜市场规模已提升至8.4亿元，同比增长9.9%。进口振镜在行业内应用历史较久，性能成熟稳定，知名度相对更高，而国产振镜的技术成熟度相比进口振镜还存在一定的差距。虽然国内振镜厂家在中低端的激光应用上占了大部分份额，但在高端应用领域，外国振镜品牌仍然牢牢的占据了主要份额。国内的扫描振镜厂家虽然多，但是产品质量、技术水平参差不齐，质量管控仍然需要改进，在一些高端激光应用上，国内振镜产品与国外高端振镜产品还是存在不少差距。在增材制造振镜方面，国产振镜与世界先进水平存在巨大差距。振镜系统是激光增材制造设备核心硬件，进口依赖程度较高。据华曙高科招股说明书披露，2019至2021年及2022上半年振镜主要从德国进口，华曙高科采购的进口振镜占振镜采购总额的比例分别为100.00%、98.02%、100.00%和99.13%，对外依赖程度较高，目前华曙高科已逐步在部分中小机型设备中使用国产振镜。金橙子振镜产品相关核心性能指标与同行业公司德国ScanlabGmbH的同类型产品相近，具备与国际厂商竞争的水平和实力。未来随着在产品系列、品牌、市场资源等方面与国际厂商的差距不断缩小，该公司将逐步加强对国际竞争对手的进口替代。高端振镜依赖进口，高精密、定制化成未来发展方向。据研究统计，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。我国增材制造所采用的扫描振镜系统严重依赖进口。根据铂力特招股说明书，扫描振镜系统扫描振镜系统在全球范围内主要的供应商为德国ScanLab公司、美国CTI公司、美国GSI公司，其中德国ScanLab公司占据了金属3D打印设备市场的主要份额，其市场占有率达到80%左右，根据其官网披露信息，德国ScanLab公司扫描振镜系统年产超过3.5万套。经过近年来国内供应商的快速发展，在中低端振镜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，国产化率仅15%左右。激光振镜控制系统应用领域广泛，其中高端应用领域主要指在高速、高精、复杂工艺方面具有较高要求的应用。激光振镜系统应用领域广泛，其中高端应用领域主要指在高速、高精、复杂工艺方面具有较高要求的应用，如微加工和处理、增材制造（3D打印）、远程焊接、激光清洗和激光医疗等。2.1.3软件：控制3D打印设备制造运行全环节，整个3D打印设备的核心中枢3D打印相关软件包括3D打印设备工业软件系统以及应用软件。根据华曙高科招股书，应用软件可由产业链上中下游主体及专业软件供应商基于技术应用需求开发提供，如辅助设计软件、工程处理软件、仿真模拟软件、智能处理软件等。设备工业软件系统是指控制3D打印设备制造运行全环节的整体控制系统，是整个3D打印设备的核心中枢。目前，行业内大部分3D打印设备制造企业的3D打印设备工业软件系统系向第三方采购，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竞争力。国内比较有名的工业软件服务商为安世亚太、Voxeldance，国外行业知名软件厂商有Altair公司、Materialise公司、Hexagon公司。根据安世亚太官网，其面向增材制造的设计，提供端到端、面向工业品定制化的DfAM整体解决方案。并且主要分为以下三个方面：（1）增材制造设计（DfAM赋能解决方案）：DfAM解决方案集成系统工程、创新设计、仿真优化、增材工艺及生产控制、云应用、数字孪生等的知识与经验,实现重塑产品设计、生产模式，甚至商业模式的变革，为客户提供端到端的、面向工业品定制化的DfAM整体解决方案。（2）金属增材工艺仿真（AMProsim-DED）：AMProsim-DED金属增材工艺仿真分析系统是安世亚太基于ANSYS平台二次开发的面向大型金属增材制造的专业工艺仿真工具。全面考虑扫描策略的增材工艺仿真，模拟和预测金属增材制造全过程。（3）点阵结构分析工具（LatticeSimulation）：LatticeSimulation是一款用于增材点阵结构分析的工具，具有用户自定义和内置点阵结构设计两种方式，已集成在ANSYSadd-in扩展工具中。基于多尺度算法，用户可以采用等效均质化技术对点阵结构进行有限元分析。华曙高科是国内唯一一家加载全部自主开发增材制造工业软件、控制系统，并实现SLM设备和SLS设备产业化量产销售的企业，3D打印系统软件的自主掌控能力很大程度上决定着设备的技术水平及其可持续的创新能力。根据华曙高科招股说明书，华曙高科建立了完整的专业化软件技术团队，始终坚持系统全套软件的完全自主研发。公司目前拥有完全自主知识产权的全套3D打印工业软件、操作系统，包括数据处理系统Buildstar和设备控制系统Makestar，是将增材制造多个模块功能集成一体的系统控制软件，也是可设置多类技术参数开放供用户自由调节的具有开放性特征的3D打印软件系统。易加三维采用其自主研发的EPHatch和EPlus3D软件。EPHatch是易加三维自主研发的工艺规划软件，支持对SLC/CLI切片文件进行加工路径填充，具备不同特征区域智能识别、工艺参数丰富、开放可调的特点，能满足不同类型零件的打印工艺需求。EPlus3D控制软件可完成从数据到零件加工成型的整个控制过程，同时具备过程监控及物联网等相关功能，可满足智能车间的生产管控需要。该控制软件主要由调机页面、排版页面、加工页面、报告页面构成，具备易操作、流程化、智能化等特点，用户按操作指引即可轻松完成打印任务。2.2中游：打印设备为产业链核心主体，铺粉技术路线主导行业应用增材制造行业中游包括3D打印设备及设备技术服务。根据华曙高科招股说明书，参与主体包括增材制造设备制造商、增材制造服务提供商、各类代理商等，金属增材制造中游的核心是增材制造设备的生产制造。经过30多年的发展，增材设备制造行业仍呈现较高的技术壁垒、市场壁垒和客户准入壁垒。国际市场上，EOS、SLMSolutions和3DSystems起步相对较早，占据领先地位，随着GE、HP等后起之秀的发展壮大，在市场竞争中逐步取得一席之地。国内市场，以国产品牌之间的竞争为主，铂力特与华曙高科凭借先进的技术优势和良好的产品质量，处于行业领先地位。金属增材制造中PBF（铺粉工艺）应用最广泛，DED（送粉工艺）市场份额逐步提升。根据AMPOWER，2021年PBF和DED分别在金属增材制造市场中占据83.8%和9.1%的市场份额，预计到2026年PBF市场份额下降至74%，DED市场份额至8.6%。根据AMPOWERMetalAMMaturityIndex2022，金属增材制造成熟度及产业化水平最高的技术路线主要集中在PBF、DED，其中L-PBF（基于激光的PBF，以SLM为代表）在产业中应用最为广泛，E-PBF（基于电子束的PBF，以EBM为代表）排名第二。2.2.1增材制造设备制造：整个产业链的核心主体3D打印设备制造是整个产业链的核心主体。增材制造设备制造商研发、生产打印设备提供给下游客户使用，并且根据客户反馈不断更新迭代，向上游传递市场需求，推动产业链水平提升。根据铂力特招股说明书，增材制造设备可分为桌面级打印机和工业级打印机。近年来随着国外桌面级打印机相关专利保护到期，技术壁垒下降，国内桌面级打印机厂家数量急剧增长，新进企业增多，加大了国内桌面级增材制造市场的竞争程度。与桌面级打印机市场相比，工业级打印机技术壁垒高，资本投入大，一直以来发展较为缓慢，但当前工业级增材制造产业受到国家政策大力支持，整个市场目前已开始呈现快速增长形势。金属增材制造设备制造主要厂商有EOS、SLMSolutions、铂力特、华曙高科、易加三维等。受益于近年来航空航天领域的市场需求的爆发，工业级金属增材制造设备市场稳步增长。据WohlersAssociates，17A-21A全球金属增材制造设备销售总额分别为7.21/9.49/10.91/10.86/12.34亿美元，销售设备数量达1768/2297/2327/2169/2390台。金属增材制造设备销量快速增长主要受益于金属增材制造技术的普及，近年来以SLM为代表的一批专利陆续到期，金属增材制造技术加速渗透推广。受益于近年来航空航天领域的市场需求爆发，公司拓展了多家相关领域的产业化客户，并带来营业收入的大幅提升。我国增材制造设备厂商已经初具规模，但是与传统国际龙头企业相比仍有差距。根据WohlersAssociates统计数据显示，2021年全球增材制造产值（包括产品和服务）152.44亿美元，其中设备销售收入31.74亿美元，SLMSolutions设备销售市场占有率为2.15%，3DSystems设备销售市场占有率为6.89%，华曙高科设备销售市场占有率为1.42%，铂力特设备销售市场占有率为1.06%。国内设备制造商龙头设备在某些方面已经达到国际领先水平。国内公司与同行业可比公司相比，金属3D打印设备的关键技术指标最大成形尺寸相比于国外龙头企业更大，华曙高科同时深度掌握动态聚焦和定焦两种光学系统技术，可贴合用户需求灵活配置，设备的技术难度和制造效率优于国内外可比公司，且华曙高科的振镜最大扫描速度是第一，国内龙头企业激光器也用得更多，提高打印效率。2.2.2增材制造服务：加强金属3D打印定制化产品渗透，形成成熟的金属3D打印技术全套解决方案3D打印服务主要通过3D打印设备为客户提供打印服务及各类衍生的技术服务。根据铂力特定增说明书，其中金属3D打印定制化产品生产过程是一整套工序的有机结合，公司金属3D打印定制化产品主要根据客户定制化需求进行生产。前期通过深入了解客户的最终需求，为客户制定解决方案，满足客户研制需求。在获取客户订单后，基于构件一体化结构设计、轻量化结构设计、拓扑优化结构设计等先进设计技术完成前期模型处理设计工作后，通过添加支撑、模型剖分打印零件成形，再通过热处理、零件与基材分离、去支撑与打磨、抛光、喷砂及质量检测等多步工序的紧密协调，最终完成产品的交付工作。在我国，主要的3D打印服务厂商有铂力特、飞而康、鑫精合、成都通宇等。国外的3D打印服务厂商有EOS、3DSystems、SLMSolutions、GEAdditive等公司。全球增材制造产业链中服务收入占比接近六成，3D打印服务仍然是增材制造中游中增长最迅速，最稳定的。根据《WohlersReport2022》报告显示，2021年全球增材制造市场规模（包括产品和服务）达到152.44亿美元，同比增长19.5%，2017-2021年的年复合增长率为20.06%。其中，产品收入为62.29亿美元，同比增长17.5%，服务收入为90.15亿美元，同比增长20.9%。我国3D打印钛合金零件具备向航空飞机制造商批量供货的能力。根据飞而康官网，2022年，首架国产大飞机C919即将正式交付，订单已达850架。目前，值得关注的是由飞而康科技承制的28种3D打印钛合金零部件，分别应用在C919前机身和中后机身的登机门、服务门以及前后货舱门上。中国商飞在第一架商用大飞机C919使用3D打印技术，标志着中国在这一方面并不落后于国外，同时此次取证的成功也标志着飞而康的3D打印钛合金零件具备向航空飞机制造商批量供货的能力。增材制造技术已经运用于生产主要配件而不仅仅是零部件。根据SLMSolutions官网，在一个联合项目中，赛峰起落系统和SLMSolutions测试了SLM800以生产喷气式飞机前起落架的组件。这种尺寸的零件的世界首创。该项目的目标是证明通过选择性激光熔化工艺生产主配件的可行性。因此，该组件被重新设计为基于金属的增材制造，从而节省了整个过程的时间，并显着减轻了约15%的组件重量。铂力特目前主要使用三项金属3D打印技术，即选择性激光熔化成形技术（SLM）、激光熔覆沉积技术（LSF）、电弧增材制造技术（WAAM）。公司坚持以用户为中心，以市场为焦点，帮助用户实现最优设计、降低生产成本、提高生产效率、提升产品品质、创造价值，目前可实现年交付零件50000余件。铂力特深耕航空航天领域多年，以增材制造服务国家重大工程，支持国家60余项重点型号的建设，公司增材制造的零件广泛应用于弹箭星船机，产品质量、工艺规程和企业标准得到客户的认可。且铂力特会提供一站式金属3D打印服务：粉末&设备、打印服务、后处理、检测服务、质量标准认定。2.3下游：工业级广泛应用，航空航天系最大应用行业增材制造下游主要系工业级应用需求，已处产业化阶段，航空航天、医疗、汽车应用最广泛。根据WohlersReport，航空航天/医疗/汽车系全球增材制造的前三大下游客户群体，市场占比分别从17A的18.9%/11.3%/16.0%变化到21A的16.8%/15.6%/14.6%，整体占比变化不大，航空航天与医疗有小幅度的增长。主要变化来自于17A下游的工业领域占比最广泛达到20%，而到21A，增材制造在该下游的占比下降严重。2.3.1航空航天：突破传统制造技术限制，提供变革性技术途径增材制造在航空装备领域应用前景广。根据《航空装备激光增材制造技术发展及路线图》（《航空材料学报》，2023年第1期），航空领域对激光增材制造的需求主要包括：（1）飞机钛合金框梁重要承力结构高性能高可靠激光直接沉积；（2）飞机超高强度钢起落架抗疲劳长寿命激光直接沉积；（3）飞机钛合金、铝合金格栅点阵复杂结构激光选区熔化；（4）航空发动机燃油喷嘴类零件激光选区熔化；（5）航空发动机涡流器、叶片类零件激光选区熔化；（6）航空发动机控制、附件壳体类零件激光选区熔化；（7）航空发动机机匣、轴承座类承力零件激光选区熔化；（8）航空发动机整体叶盘/机匣类承力零件激光直接沉积；（9）飞机、发动机超大规格结构锻造+增材制造/增材连接的复合制造。预计未来十年中国航空制造业将为增材制造带来近千亿的市场价值。根据IBISWorld分析，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，假设未来十年增材制造在航空制造业占据的份额提升至1%，据此可计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。轻量化对于航空航天领域意义重大。根据《Metaladditivemanufacturinginaerospace:Areview》，以波音787为例，通过机身减重20%，波音787实现了燃油效率10%-12%的提升，同时提升了飞机加速度等机械性能。金属增材制造可通过拓扑设计，在保证性能的前提下最大化降低零件质量。以空客A320为例，借助增材制造，通过拓扑结构设计，将一机舱铰链支架零件重量从918g压缩至326g，减重64%。增材制造能够大幅降低材料损耗率，节约材料成本。根据《Metaladditivemanufacturinginaerospace:Areview》，传统锻造机加工方式生产航空航天零件的BTF（Buy-to-Flyratio，原始材料坯料质量与最终成品质量之比）可达20：1甚至40：1，相比之下由于增材制造采用逐层叠加方式制造，这一比率可以被压缩3：1甚至1：1，增材制造原材料成本效果明显。除了大型航空航天装备制造，增材制造还可部署至前线用于减轻战场供应链的压力。目前美国陆军已尝试开发ODSUAS（On-DemandSmallUnmannedAircraftSystem）系统，该项目将增材制造设备部署在前线，允许士兵根据作战需求快速定制化生产无人机用于作战行动。金属增材制造能够大幅缩短零件交付周期。增材制造设计灵活，所需零部件少，能够大幅降低产品交付周期。根据optics，2015年，Pratt&Whitney为庞巴迪C系列飞机提供PurePowerPW1500G发动机时采用了金属增材制造技术，成功减少了15个月的交付周期。航空航天领域的零件，外形复杂多变，材料硬度、强度等性能要求较高，难以加工且成本较高。而新生代飞行器正在向高性能、长寿命、高可靠性以及低成本的方向发展，采用整体结构、复杂大型化是其发展趋势。而在航空航天领域，金属增材制造在轻量化制造、零件整合、缩短交付周期方面具有传统制造工艺无可比拟的优势，增材制造技术越来越受到航空航天制造商的青睐。根据GEAdditive，GE最新为B777打造的GE9X发动机中超过300个零件通过增材制造生产。增材制造用于燃油喷嘴可以提高3D打印效率，降低成本，减轻重量。根据GEAdditive官网，其3D打印燃油喷嘴最初转为LEAP发动机开发和制造，基于3D打印带来的制造优势，新设计的燃油喷嘴将原来的20个部件变成了一个精密整体，并与其它组件通过钎焊连接，喷气燃料通过喷嘴内部的复杂流道实现自身冷却。最终，新喷嘴重量比上一代减轻了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%。金属增材制造能够实现零件整合，大幅减少装配所需零件数量。零件整合有助于减少组装工序，降低产品因个别零部件质量缺陷引发的整体风险。根据NASA官网，NASA曾于2013年使用增材制造技术，将原由115个零件组成的火箭喷射器减少为仅有2个零件，大幅简化了零件装配工序。根据《MetalAdditiveManufacturing》，GE公司使用增材制造技术，将A-CT7发动机中框使用的零件数量从300个压缩至1个。RelativeSpace公司采用增材制造技术直接打印火箭。根据RelativeSpace公司官网，使用增材制造技术后，火箭零件数量由超过10万个降至1000个以下，火箭制造时间由24个月缩短至2个月，产品迭代时间由48个月压缩至6个月。按照95%质量由3D打印的目标，最终Terran1火箭85%质量由3D打印制造，下一代产品TerranR火箭将会是95%的质量由3D打印完成的可重复使用的火箭。我国已将金属增材制造技术广泛应用于航天器制造中。增材制造技术在天问一号、中国空间站等国家重点项目中均有大量应用，对于减轻重量、提升性能、缩短交付周期具有重要作用。中国空间站核心舱“天和号”的重要结构件导轨支架就是增材制造完成的，封闭蒙皮包裹三维点阵的结构形式可以有效提高支架类结构的设计效率，在航天器结构轻量化方面具有推广应用前景。近年来我国航空科研院所在金属增材制造方面有大批技术突破和应用，已广泛应用于重大航天任务保障及航空装备制造。根据华商网，航天六院掌握了钛合金、高温合金、不锈钢、铝合金、铜合金等5类23种牌号成型及后处理调控工艺，覆盖70%以上液体动力常用材料，攻克了增材制造轻量化设计、微细结构激光选区熔化成型等30余项关键技术，实现了500余种复杂精密构件3D打印成型，成功参与70余次发射和飞行试验，技术成果获国家科技进步二等奖。2.3.2医疗器械领域：突破传统标准化样式，依据个性化定制提供更高的设计自由度医学领域已广泛应用增材制造技术，医用植入物和医疗器械制造已在临床上大规模应用，前景广阔。增材制造技术可被用于生产特制的医疗器械，从而可以为患者量身定制最终产品，并以非常低的成本实现。如今设计和打印个性化的医用植入物和假肢已成为标准方法。增材制造技术已被广泛用于制造牙科零件、创伤医用植入物和整形外科医疗器械。据GLOBENEWSWIR，全球3D打印医疗器械市场预计将从2021年的22.9亿美元增长到2022年的27.6亿美元，复合年增长率(CAGR)为20.4%。预计到2026年，该市场将以13.0%的复合年增长率，增长到44.9亿美元。空军军医大学唐都医院研究利用3D打印钛合金胸肋骨植入物进行胸壁重建手术。自2015年来，共纳入13例患者，所有患者术后均能维持胸壁完整性，未发现反常呼吸现象，达到了个性化及解剖学的修复目的。13例患者均顺利出院，围手术期内无死亡，2例发生肺炎。1年随访期内，未发生植入物断裂、移位、排斥、过敏等现象；1例患者化疗后切口溃