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文档简介

增材制造与传统制造的对比01降本增效,

从模具走向直接制造02消费电子、航天航空、汽车为主要下游03目录产业链相关公司04风险提示05增材制造又称“3D打印”,是一种基于三维模型数据的先进制造技术。它采用与传统减材制造技术截然相反的逐层叠加材料的方式,利用激光束、热熔喷嘴等手段,将粉末、树脂等特殊材料逐层堆积黏结,最终叠加成形。与传统精密加工技术相比,增材制造在加工精度、表面粗糙度和可加工材料方面仍存在差距,但其独特的技术原理在特定应用场景中具有显著优势:1)缩短研发周期降低研发成本,无需模具即可直接成形;2)高效成形复杂结构,实现一体化、轻量化设计;3)材料利用率高,符合ESG理念;4)快速凝固工艺使制件内部组织均匀致密,强度提升而不损失塑性。3D打印技术路线多样,金属3D打印较为成熟。3D打印主要分为金属类和非金属类,其中金属3D打印在航空航天、医疗和汽车等领域应用广泛,工业化成熟度更高。而按成型原理,3D打印技术可分为立体光固化、粘结剂喷射、定向能量沉积等7大类,其中选区激光熔融(SLM)和选区激光烧结(SLS)因成形精度高、材料利用率高等优势,是目前较为主流的工艺。根据Wholers

report数据,全球3D打印市场2023年约200亿美元,预计2026年达362亿美元,CAGR

21.8

。中国作为最具潜力的市场,2022年市场规模约320亿元,预计2024年达415亿元。下游来看,2024年全球3D打印下游应用中,航空航天占比13.3

、医疗占比13.7

、汽车占比14.0

、消费电子产品占比14.0

,是占比最高的四个领域。增材制造正通过多种方式降低成本并提升效率,推动3D打印进入批量生产的“增材制造2.0”时代。尽管其规模经济效应相较传统制造受限,但通过降低材料成本(如钛合金粉末价格从600元/kg降至300元/kg以下)、使用光束整形技术(环形光斑是高斯光斑打印速度的3倍)、增加激光头(如铂力特六光设备生产效率较双光设备提升2.7倍)、优化工艺参数(如90μm层厚打印效率比30μm提升400

)等方式,生产效率显著提升,推动增材制造向大规模生产迈进,逐步突破原型制造局限。此外,我国增材制造核心器件(如激光器、振镜)仍依赖进口,核心器件的国产替代也将推动成本下降。3D打印已在航空航天和汽车领域有广泛应用,苹果积极布局3D打印技术。在消费电子领域,3D打印可以用于制造折叠屏手机铰链、手表中框等精密零部件,如OPPO

Find

N5的天穹铰链由铂力特通过金属3D打印制造,集成度提升和减重效果明显。苹果也在探索3D打印技术用于Apple

Watch和折叠机等产品。在航空航天领域,3D打印技术用于制造复杂零部件,预计2024年全球航空航天3D打印市场规模达41亿美元,2029年将增至82亿美元。在汽车行业,3D打印助力轻量化制造、定制化生产和工具制造,2024年市场规模预计达33.6亿美元,2034年将突破256.1亿美元。产业链相关公司:我们推荐关注3D打印设备公司铂力特、华曙高科,零组件核心供应商精研科技、立讯精密等。风险提示:技术发展不及预期,成本下降不及预期。增材制造持续降本增效,优化规模经济效应一、增材制造的主流技术和优势3D打印技术有望颠覆传统制造增材制造又称“3D打印”,是基于三维模型数据,采用与传统减材制造技术(对原材料去除、切削、组装的加工模式)完全相反的逐层叠加材料的方式,直接制造与相应数字模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法,将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响,是制造业有代表性的颠覆性技术,集合了信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术,是先进制造业的重要组成部分。3D打印的基本原理为:以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成形系统,将三维实体变为若干个二维平面,利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成形,制造出实体产品。增材制造将复杂的零部件结构离散为简单的二维平面加工,解决同类型零部件难以加工难题。图:激光选区熔化成形设备工作示意图图:增材制造、减材制造与模具制造的对比模具制造减材制造增材制造数据来源:Wohlers

Report

2022

P.19,数据来源:铂力特,增材制造高效、环保,适合复杂结构增材制造技术和传统精密加工技术均是制造业的重要组成部分,目前增材制造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,但增材制造其全新的技术原理和特点,在多种应用场景具备使用优势:1)缩短新产品研发及实现周期。3D打印工艺成形过程由三维模型直接驱动,无需模具、夹具等辅助工具,可以极大的降低产品的研制周期,并节约昂贵的模具生产费用,提高产品研发迭代速度。2)可高效成形更为复杂的结构。3D打印的原理是将复杂的三维几何体剖分为二维的截面形状来叠层制造,故可以实现传统精密加工较难实现的复杂构件成形,提高零件成品率,同时提高产品质量。3)实现一体化、轻量化设计。金属3D打印技术的应用可以优化复杂零部件的结构,在保证性能的前提下,将复杂结构经变换重新设计成简单结构,从而起到减轻重量的效果,3D打印技术也可实现构件一体化成形,从而提升产品的可靠性。4)材料利用率较高。与传统精密加工技术相比,金属3D打印技术可节约大量材料,特别是对较为昂贵的金属材料而言,可节约较大的成本,在ESG方向上有优势。5)实现优良的力学性能。基于3D打印快速凝固的工艺特点,成形后的制件内部冶金质量均匀致密,无其他冶金缺陷;同时快速凝固的特点,使得材料内部组织为细小亚结构,成形零件可在不损失塑性的情况下使强度得到较大提高。化、功能一体化零部件改造化零部件制造方面受限使用材料金属粉末、金属丝材等(受限)几乎所有材料(不受限)材料利用率利用率高,可超过95利用率低产品实现周期制造周期短制造周期相对较长零件尺寸精度±0.1mm,偏差较大0.1-10μm技术原理 增材制造 减材制造适用场景小批量、复杂化、轻量化、定制 批量化、大规模制造,但在复杂零件表面粗糙度表面光洁程度较低Ra2μm-Ra10μm

之间光洁度较高,甚至可达镜面效果Ra0.1μm

以下图:增材制造与减材制造材料利用对比 表:金属3D打印技术与传统精密加工技术对比项目 金属3D打印技术 传统精密加工技术数据来源:珀力特招股书,数据来源:《ANALYSIS

OF

PA6POWDER

AGEING

DURING

THE

SELECTIVELASER

SINTERINGPROCESS》,3D打印工艺类型多样,金属打印较为成熟数据来源:华曙高科招股书,3D打印工艺技术路线多样,主要取决于材料特性和形态,粗略可分为金属类与非金属类(无机材料和有机材料)。进一步,按照成型原理的不同,国际标准化组织又将其分为7大类,分别是:立体光固化、粘结剂喷射、定向能量沉积(DED)、薄材叠层、材料挤出、材料喷射、粉末床熔融。不同工艺技术的区别主要体现在材料叠加的方式上,而叠加方式又主要取决于不同材料的特性和形态。在技术路线方面,设备选区激光熔融(SLM)与选区激光烧结(SLS)工艺,

具有取材范围广、力学性能好、成形精度高、材料利用率高、可成形结构复杂程度高等优势,是增材制造的主流工艺。而金属3D与非金属3D打印相比,由于其工艺特点,具有成形结构精细和力学性能优越的突出优势,因此应用场景相对更广,工业化应用最成熟,尤其在航空航天、汽车和消费电子等领域。表:不同增材制造技术的成熟度表:增材制造的基本类别大类工艺类型工艺说明主要工艺技术名称典型材料金属类粉末床熔融(PowerBed

Fusion,PBF)通过热能选择性的熔化/烧结粉末床区域的增材制造工艺选区激光熔融(SLM)、选区激光烧结(SLS)、电子束熔化(EBM)、多射流熔融成形(MJF)金属粉末、尼龙、聚苯乙烯等聚合物、陶瓷、覆膜砂等定向能量沉积(Directed

EnergyDeposition,DED)利用聚焦热能将材料同步熔化沉积的增材制造工艺激光近净成形(LENS)电弧熔丝增材制造(WAAM)电子束熔丝沉积(EBDM)金属粉末、丝材非金属类立体光固化(VAT

Photopolymerzation)通过光致聚合作用选择性的固化液态光敏聚合物的增材制造工艺光固化成形(SLA)光敏树脂粘结剂喷射(Binder

Jetting)选择性喷射沉积液态粘结剂粘结粉末材料的增材制造工艺三维立体打印(3DP)陶瓷粉末、石膏粉末、金属粉末等粉末材料材料挤出(Material

Extrusion)将材料通过喷嘴或孔口挤出的增材制造工艺熔融沉积成形(FDM)热塑性材料材料喷射(Material

Jetting)将材料以微滴的形式按需喷射沉积的增材制造工艺材料喷射成形(PJ)高分子材料(光敏材料等)、生物分子、活性细胞等薄材叠层(Sheet

Lamination)将薄层材料逐层粘结以形成实物的增材制造工艺薄材叠层(LOM)纸材、金属箔、塑料薄膜数据来源:AMpower,3D打印材料是技术发展的关键瓶颈之一数据来源:先进功能材料,3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础,材料的性能、种类等因素决定着3D打印产品的质量和功能。目前,尽管各国均在大力开展有关3D打印材料的研发工作,但与已有的数万种不同性能和用途的材料相比,能够真正实现应用的3D打印材料尚存在种类和品种少、性能无法满足各种应用要求等问题。因此,破解材料对3D打印技术制约的瓶颈,对于推动3D打印技术的发展至关重要。当前,围绕宏微观结构制造的结构性能、力学性能、生物学性能和物理学性能需求,3D

打印涉及的主要材料有聚合物材料、金属材料、陶瓷材料、复合材料和智能材料等。除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。根据中商情报网数据,我国3D打印市场中,钛合金、铝合金、不锈钢分别占20.2%、10.0%、9.1%,合计占比39.3%,PLA、PA、ABS占比分别为15.2%、14.1%、11.1%,树脂占比6.1%。据南极熊3D打印援引的Voxel

Matters

Research数据,金属3D打印市场2022年创造超过28亿美元的收入,预计市场将以30%的复合年增长率增长到2032年,达到400亿美元以上。金属3D打印玩家包括第一梯队的EOS、SLMSolutions、3DSystems;第二梯队的Desktop

Metal、GE

Additive、铂力特;第三梯

队的Velo3D、DMGMori和TRUMPF。华曙高科、EPlus3D等国内玩家也在扩大市场份额。图:增材制造的各种材料图:中国3D打印原材料市场占比情况分类1分类2包含材料铝合金10.01%ABS11.11%树脂6.11%不锈钢9.11%PA14.11%其他14.11%钛合金20.22%PLA15.22%聚合物材料热塑性塑料丙烯腈

-

丁二烯

-

苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、

聚砜(PSU)等热固性塑料环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、有机硅

树脂、芳杂环树脂等生物塑料聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、

聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、

聚己内酯(PCL)以及生物基热塑性聚氨酯产品(生物基

TPU)等光敏树脂高分子凝胶金属材料铝合金、模具钢、不锈钢、钛及钛合金、钴铬合金、镍基合金等其他陶瓷材料、复合材料、机敏结构材料、生物材料等数据来源:中商情报网,3D打印的发展历史数据来源:《Additive

manufacturing:

expanding

3D

printing

horizon

in

industry4.0》,1)20世纪70年代末到80年代初,其特点是出现了一些可视为AM技术先驱的孤立实例。2)1980~1990年,光固化成型(SLA),熔融沉积成型(FDM)、选区激光烧结技术(SLS)等三项重要的基础3D打印技术诞生并投入使用,第一批3D打印公司也相继成立,3D

System、EOS、Stratasys等公司至今仍是行业的主要参与者。3)1990~2005年,新的关键3D打印技术不断涌现,LENS激光净成形技术和SLM技术诞生,计算机和3D成像技术也同步发展和进步。4)2005~2012年,恰逢3D打印技术FDM部分原始专利到期,降低了企业进入门槛,第一代3D打印设备换代升级;伴随“创客运动”开始,3D打印被社交媒体广泛介绍,催生了桌面级3D打印机市场,并被传统大型参与者以外的受众接受。5)2012~2017年,

2012年英国《经济学人》提出3D打印将会推动第三次工业革命,新的增材技术、3D可打印材料,甚至生物打印开始流行。图:1984年是SLA技术元年 图:1988年的光固化打印机 图:3D打印的发展历史数据来源:SEALON_CHAN,

数据来源:嘉立创,

3D打印设备厂商在产业链中占主导地位上游:3D打印产业链上游主要包括3D建模工具和原材料。其中,3D建模工具包括3D建模软件、3D建模扫描仪和3D模型数据平台。与此相对应,聚集在产业链上游的企业包括三维软件开发商以及耗材生产商等。增材制造原材料主要包括金属增材制造材料、无机非金属增材制造材料、有机高分子增材制造材料以及生物增材制造材料等几类中游:增材制造设备是牵动增材制造行业发展的关键之一。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,但随着当前工业级增材制造产业受到国家政策大力支持,整个市场目前已呈现快速增长形势。3D打印的核心专利大多被设备厂商掌握,因此在整个产业链中占据主导地位,这些设备生产厂商大多亦提供打印服务业务,近年来,3D打印行业整合加剧,通过并购3D打印软件公司、材料公司、服务提供商等,设备生产企业转变为综合方案提供商,加强了对产业链的整体掌控能力。下游:增材制造技术的下游应用以航空航天、军工、船舶工业、核工业、汽车工业、轨道交通及医疗为主。目前该技术在下游行业的应用方式主要分为直接制造、设计验证和原型制造。直接制造是指根据三维模型,直接用增材制造技术生产最终产品,具有产品定制性强与产品精度硬度高的特点,是未来增材制造技术的主要发展趋势。与传统制造相比,采用增材制造技术进行设计验证及原型制造,可节约时间与经济成本。此外,增材制造在维修领域也具有市场,使用增材制造技术不仅能简化维修程序,还可实现传统工艺无法实现的高还原度与制造材料原型匹配的功能。图:增材制造与减材制造材料利用对比数据来源:珀力特招股书,3D打印市场规模快速增长经过30多年发展,增材制造产业正从起步期迈入成长期。根据Wohlers

Associates数据,2023年全球3D打印市场规模(包括产品和服务)约200亿美元同比增长11.1

,2012-2022年CAGR为23

,Wohlers

Associates预计2026年全球3D打印市场规模有望增长至362亿美元。预计未来十年,全球增材制造产业仍将处于高速增长期,发展潜力巨大。据麦肯锡预测,到2025年全球增材制造产业可能产生高达2,000-5,000亿美元经济效益。中国是全球最具潜力的3D打印市场。中国增材制造行业相对欧美国家起步较晚,在经历了初期产业链分离、原材料不成熟、技术标准不统一与不完善及成本昂贵等问题后,当前中国增材制造已日趋成熟,市场呈现快速增长趋势。据中国增材制造产业联盟统计,在2015-2017年的3年间,我国增材制造产业规模年均增速超过30

。中商产业研究院预计2022年中国3D打印市场规模约为320亿元,同比增长20.75

,2023年市场规模将达367亿元,2024年市场规模将达415亿元。图:2011~2033全球增材制造市场规模及年增长率图:中国增材市场规模及增长率预测数据来源:AM

Reference,Wohlers

Report

2024,数据来源:中商产业研究院,0%10%20%30%40%50%60%70%80%0204060801002011 2013 2015 2017 2019 2021 20232025E2027E2029E2031E

2033E120 市场规模(十亿美元) YoY 90%0%5%10%15%20%25%30%0501001502002503003504002017

2018

2019

2020

202120222023E2024E450 市场规模(亿元) YoY 35%3D打印下游应用领域占比下游应用不断扩展,航空航天、医疗、汽车和消费/电子为主流应用场景。经过近四十年的发展,3D打印下游应用逐渐拓展,已覆盖航空航天、汽车工业、船舶制造、能源动力、轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意、建筑等领域。根据Wohlers

Report数据,2024年全球3D打印下游应用中,航空航天(13.3

)、医疗(13.7

)、汽车(14.0

)、消费/电子产品(14.0)等领域占比较高。国内3D打印应用以工业级为主,2023年工业级3D打印产值占国内整体应用的65-70。细分领域来看,航空航天(17

)、汽车(15)、消费电子(12)、医疗(15)等下游应用占比较高。建筑/施工4.5%电力能源6.3%政府军事9.6%学术科研9.7%航天航空13.3%医疗/牙科13.7%消费品14.0%汽车14.4%其他14.5%图:2024年全球增材制造应用领域及市场占比数据来源:Wohlers

Report

2024,航天航空16.68%医疗器械15.48%汽车工业14.49%消费电子11.89%学术科研11.19%政府军工6.89%建筑建材6.09%其他17.28%图:2024年中国增材制造应用领域及市场占比数据来源:Wohlers

Report

2024,国内3D打印设备厂商迎头赶上在3D打印设备环节,EOS、3D

Systems等公司起步较早,占据领先地位,随着GE、HP等的快速发展,逐步取得较高市场份额。根据中商情报网数据,联泰科技、华曙高科、铂力特近年来快速发展,市场占比在2022年分别达到16.4

、6.6

、4.9

。此外,根据Wohlers

Report报告,中国公司的3D打印设备尺寸已位列全球前列,是不可忽视的竞争对手。联泰16.38%Stratasys14.79%GE9.79% EOS13.09%华曙高科6.59%3D

System8.19%惠普3.30%铂力特4.90%其他22.98%图:2022年中国3D打印市场竞争格局数据来源:中商情报网,图:主要设备企业技术路线公司国家主要增材设备技术路线EOS德国SLM、SLSSLM

Solutions德国SLM惠普(HP)美国MJF3D

System美国SLA、SLS、SLM铂力特中国SLM、LSF、WAAM华曙高科中国SLM、SLS数据来源:华曙高科招股说明书,图:不同厂商最大设备体积比较数据来源:Wohlers

Report

2024,二、降本增效,从模具走向直接制造降本增效,从模具走向直接制造成本降低叠加生产效率提升,增材制造进入批量生产的转型期。增材制造的规模经济效应相较传统制造方式存在阈值,在技术条件等保持不变的前提下,随着生产规模的增加,增材制造的边际成本下降相对传统制造方式更缓慢。相较传统制造方式,增材制造规模经济效应相对受限是目前普遍的认知,但目前增材制造正在通过降低设备成本和提升生产效率,推动增材制造规模经济效应曲线向下移动,不断提高最大生产规模阈值,进而促进增材制造打破原型制造的局限,步入批量生产的“增材制造2.0”时代。例如,通过降低粉末材料成本、加装粉末循环系统等方式降低单位可变成本。据南极熊数据,3D打印用钛合金粉末的价格从2023年600元/kg降到2024年300元/kg以下,降幅达50%。主要原因:1、得粉率:2022年威拉里核心产品得粉率创历史新高,平均提升3%以上。2、钛材:2024年海绵钛市场呈下行走势,一级民品海绵钛价格从年初的5.0万元/吨左右下跌至年末的4.2万元/吨左右,价格跌至市场历史最低点。3、惰性气体:以市面上最常用的气雾化制粉为例,气体成本占据了粉末材料成本的30%-50%;一方面粉末生产厂商使用智能一体化氩气回收装备降低工业气体使用量,另一方面工业气体2024年价格下滑。此外,一些新的激光方案也能提高生产效率。EOS于2024年推出的具有颠覆行业发展趋势的金属3D打印机——AMCM

M290-2

FLX,这是北美第一台集成了光束整形技术的商业化金属AM装备。由nLIGHT公司推出的可编程AFX激光器,在单个激光器中提供了七种不同的光束轮廓,从85

微米光斑尺寸(用于最大限度提高轮廓精度)到210微米环形轮廓(用于加快打印速度、提高工艺稳定性并减少烟尘和飞溅)。经验证,nLIGHT

AFX激光器对316L钢和铝材料的打印速度比标准400W工艺快3倍。这是因为nLIGHT的可编程AFX激光器的可调光斑类型之一为环形光斑,其克服了与传统高斯激光光斑相关的多种挑战。目前,美国知名航天航空金属3D打印服务商Sintavia已购入该设备。表:不同制造方式的成本与产量的关系图:光束整形技术数据来源:珀力特招股书,数据来源:华曙高科,降本增效:3D打印设备核心零部件逐步国产替代我国工业级增材制造装备核心器件严重依赖进口的问题依然较为突出。增材制造装备核心器件,如高光束质量激光器及光束整形系统、高速扫描系统、大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜等精密光学器件以及部分电气元器件等存在对进口产品的依赖,进口核心元器件主要为激光器、扫描振镜、运动控制系统电气元器件等。目前国产激光器和振镜应用比较多的领域包括齿科金属3D打印、鞋模/模具类金属3D打印等,它们的技术性指标要求相对较低,而且对成本极为敏感,国产元器件可以大幅降低成本,从而得到广泛应用。激光器:根据据铂力特招股说明书,激光器主要作用为熔化金属粉末使其能够形成最终零部件。金属3D打印机对激光器的要求比切割焊接一类的要高很多。例如输出的光束质量,M2需要小于1.1;3D打印一般都会需要长时间工作,功率浮动要求在2

甚至1

以内,特别是如果单台金属机搭载2台或者4台激光器,每台微小误差的叠加会对结果有重大的影响,因此一致性要求非常高,而目前市面常见的激光器长时间功率浮动大约在3

-5。振镜:振镜为3D打印设备中另一核心元件,主要是用于控制激光按照规划的路径与工艺参数进行扫描。当前我国高端振镜的国产率仅为15

,市场主要由Scanlab、Scaps等国际厂商占领,这主要是由于当前国内企业在3D振镜联动加工、激光熔覆等技术方面仍与国际先进水平存在一定差距。表:核心部件采购均价数据来源:南极熊3D打印,数据来源:华曙高科公告,表:振镜的工作原理降本增效:激光器数量增加,增加层厚,打印效率提升3D打印通过增加激光头、增加层厚、改变铺粉方式及嫁接打印等方式提升效率。据3D打印技术参考,每增加一个激光头设备的打印效率就提升20-50%。以铂力特公众号公布的数据,公司利用双光BLT-S400生产满版医疗领域的股骨板,

180个股骨板需要174.6小时,而利用六光BLT-S400生产满版股骨板仅需64.5小时,可以实现年产量超1.6万件,生产效率较双光设备提升了2.7倍。此外,光学数量的增加还能提高厂房的平均产出效率,降低总运行成本。按照设备70%的稼动率计算,达到股骨板年产能10万+仅需要六台六光BLT-S400设备,与双光设备相比,厂房占地、粉末消耗与气体消耗减少了近2/3。2021年,德国SLM

Solutions披露了其新技术进展,其中包括AlSi10Mg铝合金90μm工艺参数。案例中,四个700W激光器的SLM®500,使用新研发的90μm层厚参数打印一个重达13.9kg的发动机缸头,

成型时间创新记录,全程仅需27小时,实际成型效率达到了194cm3/h,打印效率较此前市面上普遍使用的30μm层厚打印参数提升了400%以上。图:铂力特6激光器相比双激光器设备生产效率大幅提升数据来源:铂力特公众号,数据来源:斯棱曼激光科技,南极熊3D打印,图:

90μm工艺成型效率大幅提高图:

90μm工艺打印时间大幅缩短三、消费电子、航天航空、汽车为主要下游消费电子领域:折叠机转轴率先使用3D打印技术消费电子行业是3D打印技术的重要应用场景之一。随着消费电子产品设计的日趋复杂化,以及品牌商对减重、减薄、环境和成本优化的诉求,3D打印技术与这些需求的匹配度极高。例如,折叠屏手机的铰链、手表和手机中框等精密零部件。2025年2月13日,OPPO在滨海湾园区举办天穹架构技术发布会,推出全球最薄折叠旗舰OPPO

Find

N5,其核心之一的铰链系统直接决定了折叠屏手机的耐用性、折痕控制和整体手感。铂力特承担了天穹铰链主要结构件——翼板与外转轴中框的制造任务。作为OPPO

Find

N5

设计的核心之一,铰链系统直接决定了折叠屏手机的耐用性、折痕控制和整体手感。在OPPO

Find

N5的研发过程中,铂力特凭借先进的金属3D打印技术,承担了天穹铰链主要结构件——翼板与外转轴中框的制造任务。3D打印能够实现高集成度并减少装配,把近百个零件的组件变成一个大零件,这对于折叠屏手机铰链复杂结构件尤为重要。这些复杂结构件往往需要多个零件精准对位,设计难度高,模组组装技术工艺复杂。而金属3D打印技术可以将这些复杂的结构件整合为一个或少数几个零件,从而降低了设计和制造难度,提高了生产效率,同时还提升了手机在折叠状态下的厚度控制和减重效果。表:OPPO

FindN5采用了3D打印转轴部件图:荣耀Magic

V2首次使用3D打印技术生产钛合金铰链数据来源:Oppo发布会,数据来源:荣耀官网,苹果2023年以来积极布局3D打印2023年以来,苹果多次尝试金属3D打印技术,例如曾探索使用该技术制造A

p

p

l

e

Wa

t

c

hUltra。2H24至今,苹果频繁发布增材制造相关的硬件领域招聘信息,包括Model

Maker-MetalAdditive

3D

Printing

Specialist、ManufacturingDesign

Engineer-Additive

Manufacturing

等,工作地点包括桑尼维尔、上海等。此外,根据产业链消息,苹果折叠机因轴承要求薄,中框要求镂空设计复杂,两者可能均需用到3D打印技术。此外,Apple在MacBook

Pro

M4发布会上重点介绍了3D打印,这凸显了增材制造的多功能性及其在更广泛行业应用的潜力。除了快速成型之外,3D打印还能让公司生产最终用途部件、减少材料浪费并实现更高程度的定制化。与Kind

Designs的合作为这一叙述增添了新的维度,展示了如何利用AM来保护环境和提高社区复原力。苹果提出了“Apple

2030”,旨在到2030年实现整条价值链碳中和的远大计划,增材制造是苹果ESG计划的重要一环。表:Apple招聘信息数据来源:Apple,表:Apple

2030碳排放计划数据来源:Apple,航空航天领域3D打印应用较为成熟3D打印的大规模应用正在改变航空航天行业的制造模式。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,增材制造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。从大尺寸复杂零部件的精准打印到创新材料的高效制造,从无人机和发动机部件到卫星组件,再到飞行器结构件、工具和夹具的制造应用,3D打印技术在航空航天制造领域拥有广泛应用前景。根据Mordore

Intelligence预计,2024年全球航天航空3D打印市场规模达到41亿美元,预计将以CAGR15%增长至2029年,达到82亿美元。2023年3月,全球首枚“全3D打印火箭”发射,虽未能进入轨道,但火箭发射成功,证明了3D打印大规模合并零件制造的安全可行性。该公司采用3D打印技术开发和制造火箭的最大特点是,通过大规模合并零件,极大简化火箭制造环节,缩短加工周期,实现火箭高效制造。通过这种模式,Relativity

Space将零件数量从传统的100000个大幅减少到大约1000个,最大限度减少了潜在故障点,能够在60天内打印和组装一枚火箭,而传统火箭通常需要18个月。例如C919的多个关键部件如发动机喷油嘴、机头钛合金主风挡整体窗框、中央翼缘条、舱门复杂件等均采用3D打印技术进行生产。图:3D打印航空航天领域市场规模数据来源:Mordore

Intelligence,图:全球首枚“全3D打印火箭”

人族1号数据来源:wenext,图:C919部分零件使用了3D打印技术数据来源:wenext,汽车领域:轻量化和复杂几何设计,3D打印渗透汽车制造3.905.006.107.208.309.4110.5111.6112.7113.8114.9116.011816141210864202023

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2034市场规模(十亿美元)轻量化制造已经成为了汽车产业发展的重要方向,而3D打印技术的出现及应用,让汽车轻量化制造的目标变得更容易实现。其次,3D打印在生产夹具、模具等环节具备显著的成本优势,可按需生产,降低对昂贵工具和原材料的依赖。此外,在汽车售后市场,3D打印不仅可以帮助修复一些经典老车损坏的零部件,也可以满足用户定制化的需求,打破汽车定制化带来的高昂的成本和漫长的等待的桎梏。根据Precedence

Research的数据,2024年全球汽车3D打印市场规模达到33.6亿美元,并将在2034年突破256.1亿美元,CAGR达到22.53%。从技术来看,2023年,立体光刻(SLA)技术因其高精度和光滑表面的制造能力占据重要地位,适用于生产需要复杂细节的小批量零件。同时,选择性激光烧结(SLS)技术以最高的复合年增长率快速崛起,它能够直接生产功能性部件,并显著提升汽车零件的强度与耐用性。从材料来看,金属材料(如钛合金、铝合金和钢)在汽车3D打印中占据主导地位,凭借其高强度、耐用性和导热性,广泛用于发动机、底盘和框架等关键部件。相比之下,塑料材料领域(如PLA和ABS)正处于快速增长阶段,因其轻量化和低成本特点,被用于制造仪表板、内饰装饰件和连接器等非关键零部件。在应用方面,2023年汽车3D打印的核心应用集中在原型设计和工具制造。展望2024年至2034年,研发和创新模型的创建将进一步推动快速成型技术的普及。表:3D打印在汽车领域中的应用图:全球3D打印汽车领域市场规模及预测数据来源:Towards

Automotive,数据来源:云创三维官网,四、产业链相关公司立讯精密:果链龙头,深度参与新工艺预研图:公司营收和归母净利润图:公司设备产品图:公司毛利率及销、管、研费用率数据来源:Wind,数据来源:Wind,05001,0001,5002,0002,5002018

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管理费用率研发费用率销售费用率消费电子85.0%数据来源:Wind,通讯互联产品及精密组件6.3%汽车互联产品及精密组件4.0%电脑互联产品及精密组件3.2%连接器1.5%立讯精密工业股份有限公司成立于

2004

年5

月24

日,于2010

年9

月15

日在深圳证券交易所中小企业板成功挂牌上市。公司致力于为消费电子产品(智能手机、智能可穿戴设备、混合虚拟现实设备、声学模组、无线充电模组、LCP天线、震动马达、VCM等)、汽车领域产品(汽车线束、

汽车连接器、智能座舱、智能驾驶等)以及企业通讯产品(高速互联、光模块、散热模块、电源、基站天线、基站滤波器等)提供从核心零部件、模组到系统组装的一体化智能制造解决方案。公司拥有110多家生产企业,设立16个研发中心,业务据点遍布全球。立讯精密是苹果产业链核心供应商之一,承接AirPods、iPhone、Mac等核心产品的生产制造。在消费电子领域,立讯精密通过工艺创新与垂直整合,实现了从单一零部件供应商向多品类零部件、模组+系统级解决方案服务商的升级,3D打印出的毛胚后续也需要送往立讯等整机组装厂,进行精加工及组装等后道工序。铂力特:国内金属3D打印龙头,全产业链布局-2024681012142018

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2024营业收入 归母净利润公司作为3D打印行业龙头,覆盖材料、设备、打印全产业链。公司营收保持高速增长,2018-2024年营业收入由3亿元增至13亿元,CAGR

27%,归母净利润CAGR达4.6%。公司24年9月公告,计划投资人民币10亿元,建设高品质增材制造原材料钛合金、高温合金粉末生产线。在金属增材制造大规模智能生产基地项目建设的基础上进一步扩充原材料粉末产能,原募投项目金属3D打印原材料产能为800吨/年,预计本次投资后产能增至3000吨/年,以满足增材制造产业快速增长的市场需求,提升金属增材产品全产业链的产业化能力。公司下游客户丰富,覆盖汽车、人形机器人、消费电子等领域的头部客户。

25年2月,华力创科学宣布完成数千万元A+轮融资,本轮融资由铂力特独家投资,持股比例为9.09%。华力创科学是一家专注于为各行各业提供高性能传感解决方案的高新技术企业,开发出了一系列光基六维力传感器,在人形机器人、医疗、工业生产等领域广泛应用。此外,公司为小鹏飞行汽车提供3D打印钛合金卡钳,助力完成减重优化目标,为OPPO

FindN5折叠屏手机3D打印钛合金铰链部件,将钛合金结构件最薄尺度从0.3mm压缩至0.15mm,良率超98%,单批次25小时可量产300件。0%10%20%30%40%50%60%2018

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202120222023毛利率 研发费用率图:公司毛利率及销、管、研费用率图:公司营收和归母净利润工业机械37.3%科研院所5.7%医疗研究1.0%图:公司按下游应用领域营收占比数据来源:Wind,数据来源:Wind,航天航空56.0%数据来源:Wind,华曙高科:国内领先的3D打印厂商,涵盖金属与高分子材料公司是国内领先的3D打印设备、材料供应商。公司主要为客户提供具有自主知识产权和应用核心技术的金属增材制造设备、高分子增材制造设备和自研的配套3D打印高分子粉末材料,是国家级“专精特新”小巨人企业。公司围绕3D打印产业链跨上下游布局,是全球极少数同时具3D打印设备、材料及软件自主研发与生产能力的增材制造企业,致力于为全球客户提供金属(SLM)增材制造设备和高分子(SLS)增材制造设备,并提供3D打印材料、工艺及服务。公司在航天航空应用领域优势突出,产品包括卫星支架类、火箭发动机的收阔段、“长征五号”运载火箭级间解锁装置保护板,2024年公司航天航空领域营收占整体营收的50

。汽车方面,公司与一汽大众、上海集团、潍柴动力、宝马、戴姆勒、巴斯夫等在汽车零部件优化设计、研发验证及小批量制造等方面开展3D打印创新应用。在低空经济领域,公司同步推进工业级与消费级飞行器增材制造解决方案的应用,保持与国际知名飞行汽车厂商合作的同时拓展该领域其他应用方向012345672019

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202220232024营业收入 归母净利润图:公司营收和归母净利润图:公司设备产品0%10%20%30%40%50%60%70%2019

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毛利率管理费用率研发费用率销售费用率图:公司毛利率及销、管、研费用率数据来源:Wind,数据来源:Wind,数据来源:华曙高科,激光器相关公司:大族激光、杰普特大族激光:大族

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