钛金属引爆3D打印 千亿潜力市场(chang)迎关键节点丨黄金眼,加工,应用,技术升级(ji)

资料来源：Hubs

相较于传统制造(zao)方式，3D打印的(de)优势包(bao)括（1）缩短新产品研发及(ji)实现周期；（2）可高效成(cheng)形更为复杂的(de)结构(gou)；（3）实现一体化、轻量化设(she)计；（4）材料利(li)用率较高，3D打印昂贵的(de)金属材料可节约较大成(cheng)本；（5）实现优良的(de)力学性能。3D打印快速凝固成(cheng)形后的(de)制件内(nei)部冶(ye)金质量均匀(yun)致密，无其他(ta)冶(ye)金缺陷；同时快速凝固使得材料内(nei)部组织为细(xi)小亚结构(gou)，成(cheng)形零件可在不损失塑性的(de)情况(kuang)下使强度得到较大提(ti)高。

现阶段我国3D打印仍旧以工程塑料、树脂和部分(fen)常(chang)见金属材料为主。3D打印所用的(de)这些原材料都是专门针(zhen)对(dui)3D打印设(she)备和工艺而研发的(de)，与普(pu)通的(de)塑料、石膏、树脂等有(you)所区别，其形态一般有(you)粉末状、丝状、层片状、液(ye)体状等。就我国目前3D打印粉末材料使用情况(kuang)来看，非金属与金属材料大致形成(cheng)6：4的(de)格局(ju)，非金属材料占材料市场(chang)大部分(fen)份(fen)额。

其中金属粉末主要是常(chang)见的(de)主要有(you)金属材料，钵合金、铝合金和不锈钢占比较大，非金属粉末是工程塑料、尼(ni)龙、树脂；以及(ji)不断开发的(de)生物基可降(jiang)解(jie)材料、复合材料等。当前金属3D打印技术在可加工材料、加工精(jing)度、表面粗糙(cao)度、加工效率等方面与传统的(de)精(jing)密加工技术相比，还存在一定差距。

据Wohlers Associates，2022年全球3D打印产值180亿美元，前三大下游(you)为航空航天（17%）、医疗（16%）和汽车（15%）；2021年我国3D打印产值265亿元，主要用于航空航天、军工等，均未形成(cheng)大规模标准化生产。

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为何当前节点提(ti)起3D打印？

消费电子钛合金趋(qu)势+国内(nei)技术成(cheng)熟，3D打印将迎大规模产业化应用。

由于钛合金的(de)低热(re)导(dao)率，传统CNC技术加工钛合金刀具损耗大，根据艾邦高分(fen)子，传统CNC加工钛合金良率仅30-40%。而3D打印技术避(bi)免了刀具切削(xue)环节，且激光器和金属粉末的(de)降(jiang)价，使得3D打印钛合金成(cheng)本逐渐与CNC加工平价。

根据Counterpoint，Apple Watchseries6表壳的(de)机加成(cheng)本约为132元，3D打印的(de)Ultra钛合金成(cheng)本约为109元，成(cheng)本端(duan)具备竞争优势。

来源：IT之家、新浪科(ke)技、华为官网、OPPO官网

3D打印钛合金开始不断在苹果、荣耀等产品中有(you)应用。

2023年7月，华为荣耀MagicV2折叠屏手机铰链宣告使用钛合金3D打印技术制造(zao)，实现首次3D打印在消费电子领域的(de)规模化应用。据彭博社，Apple Watch Series9的(de)表壳采用不锈钢粘结剂喷射（Binder Jetting）金属3D打印；Apple Watch Ultra的(de)数字(zi)表冠、侧按钮和一些其他(ta)操作按钮使用钛合金粉末床激光熔融（L-PBF）金属3D打印生产。如果智能手表的(de)测试成(cheng)功，苹果或将寻求在未来几年内(nei)在更多(duo)产品上(shang)使用该技术。

2023年9月，苹果在秋季发布会上(shang)发布了全新的(de)iPhone 15Pro手机和Apple Watch Ultra2手表，二者的(de)边框(kuang)均使用到了钛合金材料；今年10月，小米发布小米14系列手机，其中小米14Pro提(ti)供了钛金属特别版。在以上(shang)使用了钛材的(de)3C产品中，荣耀折叠屏轴盖和AppleWatchUltra2表壳均为单一钛合金材质，而苹果和小米手机则(ze)使用了钛铝复合材料，即内(nei)部的(de)底板为铝，外部的(de)边框(kuang)为钛，其中苹果手机使用了钛合金，小米手机使用了99%纯钛。相较于此前3C行业广(guang)泛使用的(de)铝合金和不锈钢，钛合金CNC加工难度明显增大，3D打印成(cheng)为另(ling)一种颇具前景的(de)可选加工方式。

头部厂家的(de)示范效应之下，未来3D打印技术有(you)望拓展至更多(duo)消费电子产品，钛合金在3C行业中的(de)应用已经形成(cheng)趋(qu)势。

同时国内(nei)厂商技术的(de)成(cheng)熟，也让国内(nei)产业爆发具备基础。

3D打印分(fen)为金属3D打印和非金属3D打印，其中金属3D打印技术PBF已实现广(guang)泛工业应用，DED已形成(cheng)工业化应用。增材制造(zao)工艺分(fen)为7类，不同技术通常(chang)在材料、能量源、成(cheng)型方法(fa)上(shang)有(you)差异(yi)，其中4种路线涉(she)及(ji)金属3D打印，粉末床熔融PBF（包(bao)括SLS、SLM、EBM、MJF）和定向能量沉积DED（包(bao)括LSF、WAAM）均可制造(zao)达到锻件标准的(de)金属零件，是已成(cheng)熟应用的(de)技术路线。

据Wohlers 2022年Senvol数据库统计，全球1026件金属增材制造(zao)产品中，94%均采用PBF(902件)和DED(61件)技术制造(zao)。

以最广(guang)泛使用的(de)金属3D打印技术路线SLM为例，其加工原理为铺粉系统在加工平台铺一层金属粉末，激光在金属粉末的(de)颗粒之间一次一层地(di)烧结成(cheng)型。解(jie)决了复杂结构(gou)零件的(de)加工制造(zao)问题，特别适用于制造(zao)具有(you)复杂内(nei)腔结构(gou)的(de)难加工钛合金、高温合金等零件。

SLM技术路线的(de)主要设(she)备厂商包(bao)括EOS、通快Trumpf、SLM Solutions、Concept Laser(GE)、铂力特、汉(han)邦、先临/易(yi)加三维、华曙高科(ke)。国内(nei)设(she)备厂商华曙高科(ke)、铂力特的(de)成(cheng)型尺寸(cun)、扫描速度等各项指标已经达到国际先进水平。

资料来源：SLMSOLUTION，Apple，3D Printing Industry，Facfox

此外，3D打印的(de)成(cheng)本还将不断下降(jiang)。

当前原材料金属3D打印粉末价格持续下行。以铂力特为例，2020-2022年自制金属3D打印粉末销(xiao)售价格由144.5万元/吨(dun)降(jiang)至78.2万元/吨(dun)，降(jiang)幅为46%。预计未来仍将保(bao)持下降(jiang)趋(qu)势。

加上(shang)激光器国产化推进，零部件采购单价呈下降(jiang)趋(qu)势，使得3D打印设(she)备端(duan)单价呈下降(jiang)趋(qu)势；以及(ji)像铂力特2023年发布的(de)BLT-A400、BLT-S400、BLT-S450多(duo)激光配置方案，从设(she)备激光器数量、粉末循环系统、配套软件等方面提(ti)升设(she)备的(de)生产效率和稳(wen)定性，钛合金3D打印仍有(you)很大降(jiang)本空间。

专业机构(gou)对(dui)钛合金3D打印的(de)成(cheng)本进行拆解(jie)，在对(dui)未来3D打印粉末材料价格和3D打印设(she)备价格的(de)下降(jiang)幅度以及(ji)3D打印效率提(ti)升的(de)幅度做出(chu)审慎的(de)假设(she)后，发现钛合金3D打印环节的(de)价格有(you)望从当前的(de)7元/g下降(jiang)到2027年的(de)3.64元/g，降(jiang)幅接近50%。降(jiang)本驱动后，3D打印在3C钛合金产品制造(zao)中的(de)渗(shen)透率有(you)望持续提(ti)升。

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市场(chang)有(you)多(duo)大？

首先就钛合金技术切入消费电子领域看3D市场(chang)空间，目前已存在3款运(yun)用钛合金的(de)设(she)备零部件，专业机构(gou)测算铰链到2027年3D打印钛合金铰链渗(shen)透率到50%时，市场(chang)空间将达到60亿元。手机中框(kuang)与智能手表方面，通过(guo)对(dui)智能手机/手表出(chu)货量的(de)预估，对(dui)渗(shen)透率、价值量占比、单个(ge)手机用量、钛合金价格、粉末利(li)用率的(de)合理假设(she)后得出(chu)，2027年在3D打印渗(shen)透率在20%的(de)情况(kuang)下全球智能手机和智能手表的(de)市场(chang)空间分(fen)别为486.35亿元和63.42亿元，中国市场(chang)为108.20亿元和31.80亿元。

部分(fen)机构(gou)则(ze)认为，在2027年3D打印折叠屏钛合金轴盖80%渗(shen)透率，3D打印AppleWatch钛合金表壳80%渗(shen)透率，3D打印iPhone钛合金中框(kuang)25%的(de)渗(shen)透率前提(ti)下，2023-2027年累计的(de)钛合金3D打印产品、3D打印设(she)备、3D打印粉末、3D打印激光器和3D打印振镜的(de)市场(chang)规模分(fen)别为198.43亿元、164.40亿元、24.19亿元、9.41亿元和12.22亿元。

而随着3D打印技术的(de)发展，应用领域越来越广(guang)，新产品的(de)研发制造(zao)驱动下游(you)不断拓展，越来越多(duo)领域正转(zhuan)变成(cheng)增材制造(zao)生产。

根据从事增材制造(zao)行业研究的(de)美国咨询机构(gou)WohlersAssociates.（沃勒斯）统计数据显示，2021年全球增材制造(zao)产值（包(bao)括产品和服务）152.44亿美元，同比增长19.50%。经过(guo)30多(duo)年发展，增材制造(zao)产业正从起步期迈入成(cheng)长期，整体来看近年来呈现快速增长趋(qu)势。根据沃勒斯预测，到2025E年增材制造(zao)收入规模有(you)望实现298亿美元，2021-2025E年CAGR为18.24%；到2030E年有(you)望达到853亿美元，2025E-2030E年CAGR为23.41%。

全球增材制造(zao)市场(chang)规模 资料来源：华曙高科(ke)招股说(shuo)明书

当前全球3D打印头部企业主要集(ji)中在美国，我国3D打印行业仍处于成(cheng)长早期，2021年我国3D打印行业规模在全球占比约17%，国内(nei)多(duo)项专利(li)通过(guo)申请但未投(tou)入具体应用，核心(xin)技术与尖端(duan)人(ren)才是制约我国当前3D打印产业发展的(de)关键因素。

我国高度重视增材制造(zao)产业发展，近年来，国内(nei)3D打印市场(chang)应用程度不断深化，在各行业均得到了越来越广(guang)泛的(de)应用。2017-2020年，中国3D打印产业规模呈逐年增长趋(qu)势，2020年中国3D打印产业规模为208亿元，同比增长32.06%。根据前瞻(zhan)产业研究院(yuan)预测，预计2026E年我国3D打印市场(chang)规模将超过(guo)1000亿元，2021-2026E年复合增速20%以上(shang)。

中国增材制造(zao)产业规模 资料来源：华曙高科(ke)招股书、亿渡数据

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相关企业有(you)哪些？

3D打印产业链上(shang)游(you)分(fen)为打印原材料、核心(xin)硬件和辅助运(yun)行软件三大板块。原材料是3D打印产业链基石，参与者以具备全产业链布局(ju)的(de)头部企业和粉材供应商为主。目前行业内(nei)常(chang)用的(de)打印材料包(bao)括金属、塑料、光敏树脂、陶瓷和复合材料等五类，金属材料和复合材料是未来发展趋(qu)势。核心(xin)硬件和辅助运(yun)行软件国内(nei)外差距明显，目前国内(nei)呈多(duo)元竞争态势，国产替代潜力大。

中游(you)包(bao)括3D打印设(she)备制造(zao)及(ji)技术服务，是整个(ge)产业链的(de)核心(xin)主体。国内(nei)厂家以桌面级(ji)打印机供应商为主，工业级(ji)打印机技术难度大、工艺要求高，国内(nei)厂家数量虽少，但普(pu)遍具备全产业链供应能力。

下游(you)应用方式主要分(fen)为直接制造(zao)、设(she)计验证和原型制造(zao)，目前已经广(guang)泛渗(shen)透至航空航天、汽车、医疗等领域，其中金属工业级(ji)3D打印是未来重要增长极。

3D打印产业链 数据来源：华曙高科(ke)招股说(shuo)明书，铂力特招股说(shuo)明书

当中铂力特是国内(nei)金属3D打印核心(xin)企业，布局(ju)金属3D打印全产业链。公司创始团(tuan)队是国内(nei)最早的(de)3D打印研发团(tuan)队之一，深耕(geng)金属增材领域二十余载，现已形成(cheng)覆盖3D打印上(shang)游(you)原材料、中游(you)设(she)备、下游(you)制造(zao)的(de)完整产品服务体系。

公司依(yi)托自研设(she)备积极开拓下游(you)航空航天、医疗等领域客户，定制化产品已进入小批量生产阶段。作为国内(nei)少有(you)的(de)具备全产业链供货能力的(de)3D打印综合方案解(jie)决供应商，公司技术能力国内(nei)领先，随着我国不断加大3D打印产业的(de)投(tou)入和政策支持，公司有(you)望充分(fen)受益。

华曙高科(ke)是我国工业级(ji)3D打印设(she)备领先企业，同时具备材料及(ji)软件自主研发和生产能力。公司主要从事工业级(ji)增材制造(zao)设(she)备的(de)研发、生产与销(xiao)售，并提(ti)供3D打印材料、工艺和服务，产品应用于航空航天、汽车、医疗、模具等领域。公司是国内(nei)少数具备自主开发增材制造(zao)工业软件、控制系统并实现SLM、SLS设(she)备产业化量产销(xiao)售的(de)企业，受益全球3D打印行业快速发展。

先临三维是国内(nei)齿(chi)科(ke)3D数字(zi)化稀缺标的(de)，3D扫描技术国内(nei)领先。公司深耕(geng)3D打印行业17年，自主研发拥有(you)从3D数字(zi)化设(she)计到3D打印制造(zao)的(de)软硬件一体化完整技术链。公司齿(chi)科(ke)数字(zi)化产品丰富，包(bao)括3D口扫、3D桌扫、齿(chi)科(ke)DLP打印机（含材料）、CAD/CAM系统等，技术优势在于前端(duan)的(de)扫描，目前高毛利(li)率的(de)自研扫描仪(yi)已经成(cheng)为公司的(de)主要产品。

银(yin)邦股份(fen)则(ze)是高端(duan)金属复合材料领先企业，其子公司飞而康是国内(nei)最早从事金属3D打印应用服务的(de)厂商之一，深耕(geng)航空航天业务十余载，建设(she)工业化生产工厂，积极推动3D打印产业化应用。飞而康是国内(nei)首家通过(guo)金属3D打印适航认证、拥有(you)金属粉末制备-金属3D打印部件制造(zao)-热(re)等静压(ya)处理-性能检测完整生产工艺的(de)企业，制造(zao)的(de)3D打印零件已被批量应用到C919飞机的(de)生产中。

光韵达的(de)全资子公司通宇航空有(you)十年航空装备制造(zao)与管(guan)理经验，产品包(bao)括多(duo)型号机加工及(ji)3D打印航空零部件，主要客户为成(cheng)都飞机工业(集(ji)团(tuan))有(you)限责任公司。通宇航空毗邻核心(xin)客户，是其航空零部件和3D打印供应商，在与成(cheng)飞集(ji)团(tuan)多(duo)年的(de)合作中，公司已经融入成(cheng)飞供应链，成(cheng)为重要供应商之一。