3D打印行业研究系列报告（三）：“为什么”转向“如何”之成本端的思考

丨公司名称丨公司名称正文目录行业现状：航空航天向民用市场渗透钛材应用驱动3D打印技术市场渗透 1国内下游市场横向拓宽，应用领域多开花 1钛合金材料导入3C电子，相关产品销量预期 23D打印为生产纯钛材质零部件的潜在工艺 3成本测算：目前铰链卷轴/手表表壳/3D170/190/460元/个 5降本方法：多方向加速产业链降本，3D打规模应未来可期 10思路一：工艺降本通过新的3D打印工艺进行覆性降本 10思路二：技术降本通过在打印过程中的技术创实现降本 13思路三：材料降本从原材料端降低整体3D打流程成本 16思路四：零部件降本零部件国产化替代有效降设备价格与制造成本 18投资建议 20铂力特：全产业链布局，国内金属3D打龙头企业 20华曙高科：3D打印领军企业，技术创新驱公司发展 21银邦股份：高端金属复合材料领先企，子公司深耕3D打印行业 23风险提示 25图表目录图表全球3D打印下游市场占比（2021年） 1图表中国工业级打印下游应用 1图表3：3D打印用于消费电子的应用 2图表消费电子用于鞋模的应用 2图表苹果手机中框材料变化 2图表6：Iphone15pro中框拆解图示 4图表小米14pro图示 4图表钛合金中框相较其他合金加工难度大、低 4图表打印效率情况对比 6图表钛合金3D打印消费电子领域成本测算 8图表技术设备流程示意图 图表12：BJAM技术与传统3D打印技术产成品性对比 图表不同粘结剂的优缺点对比 图表区域打印和传统单激光双激光四激光及16激光技术相比的成本和构建速对比 图表区域打印和传统单激光双激光四激光及16激光技术相比的成本和构建速对比 图表增加激光有效提升生产效率 图表不同类型设备同样激光器成本使用对比万产能对比） 图表多激光拼接位置效果 图表小米14pro图示 图表大层厚为增产提效案例 图表弹道双向铺粉，智能多端变速 图表大层厚为增产提效案例 图表国内外主要粉末公司产能汇总 图表金属粉末价格（万元吨） 图表25：3D打印设备价值量拆分（以华曙高科年采购占比统计） 丨公司名称图表铂力特设备性能对比情况 丨公司名称图表公司营收 图表公司销售毛利率 图表29：华曙高科发展历程 图表30：3D打印产业链发布情况 图表31：华曙高科营业总收入（百万，） 图表32：华曙高科归母净利润加速增长（万，） 图表多金属复合材料应用领域 图表由飞而康3D打印的C919飞机登机舱门钛合金机构零件分布图 3D术市场渗透3D全球增材制造的年应用场景集中在航空航天、医疗、汽车等领域，分别占比、15.6%3D58%图表全球3D打印下游市场占比（2021年） 图表中国工业级打印下游应16.8015.6014.6012.6016.8015.6014.6012.6011.8011.107.006.004.50710771071814121086

航空航天模型制造汽车制造420 数据来源：WohlersAssociates，南极熊3D打印， 数据来源：Canalys，

生物医疗其他丨公司名称丨公司名称3D年7MagicV23D3D0.1100齿模型。12、产品细节各异：在单一形态下具备多种细节上的差异。丨公司名称图表3：3D打印用于消费电子的应用 图表消费电子用于鞋模的应用丨公司名称数据来源：微机分， 数据来源：3D打印技术参考，电子，相关产品销量超预期3C3C图表5：苹果手机中框材料变化数据来源：搞趣网，京东，舒宁易购，苹果官网，丨公司名称Iphone15Pro/ProMax1419g左右。中框：Xiaomi14小米14Pro也是全球首款搭载钛金属中框的安卓手机。3）荣耀发布折叠屏手机MagicV23D231007Magic的市场丨公司名称份额成为本季度中国折叠手机市场排名第一的单品。小米钛合金特别款由于订单超预期，目前仍处于赶班生产当中。℃，密度为3D%99%，外侧钛层实现高级质感和可靠性，内侧铝层用于平衡加工成本。通过在高温高压下，将钛、铝两种材料的热轧复合，实现外层钛、内层铝的材料组合，并形成有一定强度的固相结合界面。根据3D打印工艺原理，目前该材质无法通过3D打印进行生产。图表6：Iphone15pro中框拆解图示 图表小米14pro图示数据来源：微机分， 数据来源：小米技术，未来纯钛逐渐导入手机中框环节，3D打印将成为潜在加工工艺。据Techweb，三星下一代旗舰GalaxyS24Ultra将会采用钛合金中框，它将对标同样采用钛合金的iPhone15ProMax。钛合金由于用传统加工方式难度大、良品率低，造成生产成本较高。而3D打印从技术原理绕开钛合金的加工难题，实现快速定制化生产。图表8：钛合金中框相较其他合金加工难度大、良率低铝合金不锈钢钢铝复合压铸钛合金成本★★★★★★★★★★重量★★★★★★★★★★强度（硬度）★★★★★★★★★★★耐疲劳度★★★★★★★★★★环保性★★★★★★★★阳极氧化（成熟度）★★★★★★电镀（成熟度）★★★★★★★★★★加工难度★★★★★★★★★★★★★★良率80

★30-40

★★★70

★30-40丨公司名称丨公司名称外观效果★★★★★★★★★工艺成度 ★★★★ ★★ ★★★ ★加工方式多样化加工锻压+CNC，纯CNC压铸+CNC锻压+CNC，纯CNC数据来源：艾邦高分子网，3D打印技术参考，丨公司名称成本测算：目前铰链卷轴手表表壳3D170/190/460元个丨公司名称我们对折叠屏铰链卷轴/苹果手表表壳/和未来苹果手机中框采用3D打印工艺的成本测算基本假设如下:一、零部件重量：（展开（2.86mm7.79mm151.78mm151.78mm、6mm和2.5mm2.2767cm3。（钛cmcmPro146.6mm70.6mm2mm，。Ultra。毛胚件：假设毛胚件较成品重量重20%。二、设备市场时间与效率：设备单台机时：根据铂力特定增说明书，每年金属3D打印设备运行时长分别为超大尺寸设备小时、大尺寸设备小时以及其他设备小时。（24，参考其他设备打印机时，每年运行4050小时/单个机台。设备打印效率：参考铂力特和华曙高科用不同设备和不同材质的打印速度进行了，得出在打印钛合金零部件时单个激光打印效率为每小时打印20-240g，本文选取中间值120g作为参数预测。因此每小时2激光设备的能打印19.5、6.3、16.7个。单激光实际效率(g/h)单激光实际效率单激光实际效率(g/h)单激光实际效率(cm3/h)重量 密度 打印时(g) (g/cm3） 长(h)材质打印产品激光数量设备公司承压源仓零22.434.9814422.434.981444.56460钛合金涡轮冷却试验台2FS421M华曙高科铂力特S5154不锈钢82007.91202.1617.08件铂力特/1印章钛合金30.154.52.52.6812.06铂力特S2001模具模具钢1307.9101.6513.00铂力特S2001模具模具钢2807.96.55.4543.08铂力特S2001模具模具钢2107.98.53.1324.71铂力特S2001模具模具钢5007.913.54.6937.04铂力特S4002股骨板钛合金810004.5174.651.55231.96铂力特S4003股骨板钛合金810004.5119.750.13225.56铂力特S4005股骨板钛合金810004.575.547.68214.57铂力特S4006股骨板钛合金810004.564.546.51209.30铂力特S4504定子转子不锈钢47007.935.24.2333.38铂力特S4506定子转子不锈钢47007.924.44.0632.10铂力特S4508定子转子不锈钢47007.918.93.9331.08汽车轮胎钢铂特 A400 2 高片96407.9128.84.7437.42汽车轮胎港铂特 A400 3 高片96407.984.54.8138.03汽车轮胎钢铂特 A400 5 高钢 9640 7.9 52.2 4.68 36.93片铂特 S3001尾喷柱纯铜26008.9963.0427.08华曙高FS271M科1赛车立柱钛合金524.24.5284.1618.72

FS121M 1 牙齿

钴铬合金

300 8.8 6 5.68 50.00华曙高科

HT1001P 2

汽车空调系统

FS3300PA 18数据来源：铂力特公众号、华曙高科公众号，丨公司名称三、生产环节的费用：丨公司名称粉末费用：3D800元/KG/智能手机中框/手表表壳对应于材料端的需求大约为12.3g/37.99g/14.4g，假设过程中粉末利用率为.23元。人工成本：3D1/9/能手机中框/6.6/20.3/7.7元。制造费用：/能手机中框/39.4/121.6/46.1元。其中：103D245（铂力特均价，为双激光设备1年按照小时计算，一年可以生产79024/25584/67500个折叠屏铰链轴盖///3.1/9.6/3.6元。参考铂力特S4000.8元///0.45/1.4/0.53元。对应使用的气体为氩气，市场价格约0.02元/L，根据华曙高科FS350M-44L/min4.8//0.25/0.76/0.29元。其他费用：/智能手机中框34.6/109.84/41.68元。3D打印与原材料成本：加工每个折叠屏铰链轴盖//3D66/203/77元。四、后处理市场环节：后处理成本：由于3D打印出来的折叠屏铰链轴盖/智能手机中框/手表表壳毛胚件还需要经过热处理、精加工、打磨、抛光等环节，该环节假设成本分别为100/350/110元/个。3D打印总成本：生产每个折叠屏铰链轴盖/智能手机中框/手表表壳成品的成本为166/556/187元。零部件 项目 3D打印成本测算图表10零部件 项目 3D打印成本测算铰链轴盖寸 151.78mm*6mm*2.5mm体积 2.2767cm³铰链轴盖量 10.25g钛合金密度 4.5铰链轴盖量 10.25g设备每年行时间 4050h设备每激设备每激打印的合金重量 120g每小时打个数（激光） 19.5个粉末价格 800粉末价格 800元/kg铰链轴盖

粉末利用率 50丨公司名称丨公司名称人工成本 6.6元毛胚质量升比例 20单个轴盖人工成本 6.6元毛胚质量升比例 20制造费用 39.4元其中：折其中：折摊销 3.1元工业气体 1.23元电费 0.45工业气体 1.23元后处理费用 100元1661663D打印总成本钛合金密度 4.5g/cm3钛合金密度 4.5g/cm3中框钛合重量 31.66g设备每年设备每年行时间 4050h每小时打个数（激光） 6.3每小时打个数（激光） 6.3个粉末价格 800元/kg粉末利用率 40粉末利用率 40单个轴盖末成本 60.78元手机中框 单个轴盖末成本 60.78元人工成本 20.3元制造费用 121.6制造费用 121.6元电费 1.4元其中：折摊销 9.6电费 1.4元工业气体 0.76元后处理费用 350后处理费用 350元3D打印总成本 556元设备每年行时间 4050h表盖轴盖设备每年行时间 4050h设备每激打印的合金重量 120g每小时打每小时打个数（激光） 16.7个粉末价格 800元/kg粉末利用率 40粉末利用率 40手表表壳

毛胚质量升比例 20单个轴盖末成本 23元单个轴盖末成本 23元丨公司名称丨公司名称制造费用 46.1制造费用 46.1元电费 0.53元其中：折摊销 3.6电费 0.53元工业气体 0.29元后处理费用 110后处理费用 1103D打印总成本 187元数据来源：微机分，铂力特定增说明书，铂力特公众号，华曙高科公众号，铂力特2022年年报，测算降本方法：多方向加速产业链降本，3D打印规模应用未来可期 3D一、BJAM3DBJAM图表11：BJAM技术设备流程示意图数据来源：《金属粘结剂喷射增材制造技术发展与展望》，BJAMAM达到锻件水平，而BJAM图表12：BJAM技术与传统3D打印技术产成品性能对比材料孔隙率/%屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%疲劳强度/MPaBJAM（P系列）

3.86 198±4.8 556±5.4 66±6.24.25197±3.5555±4.3704.25197±3.5555±4.370±2.6

2505.64189±1.7534±5.064±2.0BJAM（S系列）

3.70 196±4.0 548±6.5 80±1.04.20196±4.1555±8.2754.20196±4.1555±8.275±2.0

2504.69196±2.9551±4.375±4.6丨公司名称SLM（S方向）2.30430±11.0510±20.012±1.0—SLM（丨公司名称SLM（S方向）2.30430±11.0510±20.012±1.0—CM 0.00 273±37.0 622±6.0 65±10.0 —数据来源：《金属粘结剂喷射增材制造技术发展与展望》，在BJAMBJAM取与使用和打印头有关，对压电式喷头SEIKO1020建议的粘结剂粘度在8~12BJAM图表13：不同粘结剂的优缺点对比粘结剂选择可用材料优点缺点聚乙烯、丁缩醛树脂、酚醛树适用于大部分粉末材料;易去有机粘结剂成分 脂 除残物少容易堵塞喷头(有机/无机)无机粘结剂硝酸铝、胶体二氧化硅打印后加热整个粉末床粉末粘结成零件沉积后不会立刻与粉末发生反应酸碱粘结剂

10wt%磷酸和柠檬酸、聚乙烯热处理后几乎没有任何残留

仅限于少数粉末成分(酸碱分类)

吡烷酮 物丨公司名称丨公司名称金属盐粘结剂硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐盐还原过程中松散粉末必须能够抵抗热还原溶基结剂 氯仿 零纯金属盐粘结剂硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐盐还原过程中松散粉末必须能够抵抗热还原粉末床粘结剂水泥石膏优化步骤复杂按合理类相粘剂 二基烷 用大数末 打后热限制烧结抑制剂隔热材料、化学氧化剂等零件边界处喷射多余粉末污染零件数据来源：《金属粘结剂喷射增材制造技术发展与展望》，二、区域打印技术：大规模生产的潜在技术3D打印技术无疑具备革命性的影响。3DμmSeurat20010μm倍。另外，Seurat3D丨公司名称图表14：区域打印和传统单激光、双激光、四激光及16激光技术相比的成本和构建速度对比丨公司名称数据来源：3D打印技术参考，3D400-1500cm3/h的构建3D图表15：区域打印和传统单激光、双激光、四激光及16激光技术相比的成本和构建速度对比数据来源：3D打印技术参考， （180（小时，而利用六光（展品）64.51.62.7倍。材料 整排数量 整排重量 厚层 成型高度 激光数量 成形时间图表16：增加激光有效提升生产效率材料 整排数量 整排重量 厚层 成型高度 激光数量 成形时间钛合金 180个 81kg 0.03mm

2323174.6h丨公司名称丨公司名称64.5h64.5h6数据来源：铂力特公众号，展品）10万+设备，。图表17：不同类型设备同样激光器成本使用对比（10万产能对比）双光设备六光设备设备数量17台6台占地面积85.68m230.24m2粉末消耗（单日投入）＜1700kg＜600kg打印气体消耗（单日打印）约73000L约26000L数据来源：铂力特公众号，华福证券研究所二、多激光搭接技术叠加先进扫描技术，实现生产降本丨公司名称约39%的延时用时。丨公司名称图表多激光拼接位置效果 图表小米14pro图示数据来源：华曙高科公众号， 数据来源：华曙高科公众号，三、增加粉层厚度+双向扑粉，提升效率140μm超高08-M。率（g/h）时（率（g/h）时（h）机 效效率（g/h）时（h）激光功率零件层厚产品信息丨公司名称丨公司名称50μm500W28.2229.525.8251.880μm500W17.6371.116.1407.4热咀套100μm500W//14.1438.0120μm1000W//11.8536.2140μm1000W//10.1603.1数据来源：铂力特公众号，。。图表21：弹道双向铺粉，智能多端变速数据来源：铂力特公众号，四、自动嫁接技术实现降本增效与精准高效1）70%3）提劳，达到减少堵塞、提升流速、稳定水压的效果，提高成品的良品率。效用 整体打印时间 嫁接打印图表22：大层厚为增产提效案例效用 整体打印时间 嫁接打印加工时间 20小时 6小时 效率提升粉材用量2.6kg粉材用量2.6kg0.8kg成本减少69%手动嫁接自动嫁接嫁接耗时＞30分钟≤4分钟嫁接精度＞0.2mm≤0.05mm精度可控性

依赖人工经验，稳定性低，系统误差高且不可控

光学硬件和高阶算法保证精度，系统误差小且可控数据来源：华曙高科官网，打印流程成本国内打印金属材料企业成长迅速规模化生产为粉末端降本主要途径。目前国内的基础3D打印材料已基本满足国产GKN3D3D吨（40吨。图表23：国内外主要粉末公司产能汇总公司国别产品类别制备技术产能（吨）镍基超合金工模具钢、山特维克瑞典不锈钢真空气体雾化3000卡朋特美国不锈钢、工具钢真空气体雾化3000高压水雾化、气体雾国外GKN跨国铁基合金、铁合金化2000AP&C加拿大钛合金等离子火炬雾化技术100LPWTechnology英国铝基、钻基、铜基等气体雾化等离子体雾1000化、等离子球化产能合计9100公司产品类别制备技术2020年产能（吨）目前产能（规划产能）中航迈特

合金钻铬钨合金

真空感应气雾化、等离子旋转电极雾化技术、电极感应气雾化

800 1500（5000）威拉里 钦合金、镍基威拉里 钦合金、镍基高温合金 真空气雾化等离子雾化 约300 约1150（1500）中国飞而康 铁合金粉末 电极感应熔化飞而康 铁合金粉末 电极感应熔化气雾化 约60

锈钢等

真空气体雾化 450铁基粉末、铝基粉未铜基中体新材

新型雾化生产线 1000（40条产线）丨公司名称末、钦基扮未等丨公司名称数据来源：有研粉材_《增材及特种粉体材料产业公司化运营项目可行性研究报告》，中航迈特官网，威拉里官网，飞而康官网，CNPC，南极熊3D打印，中体新材官网，腾讯新闻，（注：中国公司产能括号内的数字为规划产能）随着技术的成熟，金属粉末价格也逐年降低。根据铂力特公告，金属3D打印粉末平均售价由2020年的144.48万元/吨下降至2022年的78.19万元/吨，降幅达45.9%。国内粉末厂商近几年也逐渐增多，国产粉末的质量也逐渐和进口粉末缩小距离，越多越多的企业开始使用国产粉末，例如国内3D打印粉末生产龙头中航迈特已经具备年产球形金属粉末1500吨的能力。而粉末价格下降主要是因为制粉成本的下降，归结原因主要是随着3D打印粉末需求的提升以及工艺的积累，规模化生产、制粉工艺的提升以及制粉设备自主研发综合表现得结果。预计随着越来越多种类的材料投入使用以及工艺的成熟，各类3D打印材料的价格仍有一定的下行空间，将进一步推动金属3D打印的应用和发展。图表24：金属粉末价格（万元/吨）6040200

144.48

金属末格万/） 同比

98.278.19-20-3298.278.19-20-32-5-10-15-20-25-30-352020 2021 2022数据来源：铂力特公司公告，3.4 思路四：零部件降本——零部件自主研发有效降低设备价格与制造成本设备端的降本核心在于激光器与振镜，自主开发可降低60-70%的价格。核心零部件主要包括激光器和振镜，目前头部厂商华曙高科和铂力特的核心零部件依赖进口，激光器主要来自德国的IPG，振镜主要来自德国的SCANLAB，据爱采购网站售价显示激光器价格和振镜的价格大约为28万/台和9万/台，一套激光器和振镜系统的组合成本即为35-40万元。我们假设一套激光器和振镜组合的价格是35万元，目前国内大族激光、锐科激光、金橙子厂商均可以实现核心零部件的自主研发，有望将激光器+振镜的每套成本降至15万元，降幅在60%-70%。图表25：3D打印设备价值量拆分（以华曙高科2021年采购占比统计）5.74%4.35%5.98%28.25%1.66%

10.37%

30.28%13.36%

机械类高分子原材料金属粉末其他丨公司名称丨公司名称数据来源：华曙高科招股说明书，丨公司名称目前核心零部件未替代的原因如下IPG+Scanlab3D3D丨公司名称3D3C3D智能算法进行有效规避。投资建议3D打印龙头企业是国内金属3D年7年7月22日登陆科创制造技术解决方案，构建了较为完整的金属3D打印产业生态链，整体实力在国航天领域。金属3D合材料等方面具有研究积累，在金属增材制造的新材料开发领域处于国SLM系列金属3D3D图表26：铂力特设备性能对比情况技术指标参数EOS-M400铂力特-S500铂力特-S600最大成型尺寸

400mmX400mmX400mm

400mmX400mmX1500mm 600mmX600mmX600mm分层厚度20-100um20-100um20-100um激光器功率及数

量激光器光束质量量激光器光束质量M2<1.1M2<1.1M2<1.1最大扫描速度7m/s7m/s7m/s重复定位精度+5um+5um+5um最高预热温度200C200C200C氧含量/≤200ppm≤200ppm铺粉方式前后双向铺粉左右双向铺粉前后双向铺粉丨公司名称丨公司名称可