3D打印行业报告：消费电子钛浪起3D打印黎明至

3D打印是通过二维逐层堆叠材料的方式，直接成形三维复杂结构的数字制造技术。对比传统制造方法，增材制造最适合小批量、复杂设计以及速度至关重要的应用。复盘全球和我国资本市场，经过2014年前后3D打印泡沫的积聚和破裂，未来3D打印的核心看点在于基本面能否根本改善。为什么现在看好3D打印？①过去3D打印的痛点在于无法大规模量产，当前消费电子钛合金趋势之下，3D打印钛合金成本低于传统CNC制造，市场空间释放；②国内厂商金属3D打印技术SLM、LPF均成熟，已在航空航天领域实现应用；③金属3D打印成本降低，2020-2022年铂力特金属3D打印粉末售价降幅46%，另外激光头增加、双面铺粉等技术助力生产效率提升成本下降。3D打印产业链中，设备厂商占据主导地位。①上游原材料价值量约占16%(2021年数据，下文同），目前基本完成国产替代，核心零部件价值量占7%，激光器和振镜国产替代进展较慢；②中游3D打印设备厂商价值量占比55%，3D打印服务商价值量占比21%，国产厂商收入规模和外资龙头仍有一定差距；③全球3D打印下游较分散，我国工业级3D打印下游约六成用于航空航天。消费电子新增3D打印设备的市场空间有多大？①短期分产品测算，假设2024年折叠屏轴盖、手表表壳、iPhone中框的3D打印渗透率分别为10%/25%/10%，新增3D打印设备空间1.6/10.4/117亿元。②中长期，消费电子领域3D打印成长空间巨大。根据Statista和Wohlers，2022年全球消费电子领域3D打印市场规模为21.27亿美元，在全球1.01万亿美元消费电子市场的渗透率仅约0.21%，3D打印应用有巨大上升空间。投资建议：随着3D打印持续降本增效，消费电子的3D打印空间打开，行业进入产业爆发期，建议关注产业链结构性机会，中游3D打印设备、后处理研磨抛光设备的价值量较大。受益标的为设备商：铂力特（金属3D打印设备龙头，全产业链布局）、华曙高科（金属+非金属3D打印设备、非金属材料及软件）、金太阳（钛合金打磨设备、喷砂、液体抛光风险提示：测算假设误差、行业历史数据代表性有限、3D打印成本下降不及预期、其他钛合金加工技术路线的成本下降进度快于3D打印、技术升级换代、研报中使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。CONTENTSCONTENTS4消费电子新增3D打印空间测算13D打印复盘：从实验室走向工业和大众13D打印复盘：从实验室走向工业和大众CONTE冶金质量均匀致密，无其他冶金缺陷；同时快速凝固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 项目金属3D打印技术传统精密加工技术技术原理“增”材制造（分层制造、逐层叠加）“减”材制造（材料去除、切削、组装）技术手段共5种技术路线，常见的为SLM、LSF（详细介绍见2.2）磨削、超精细切削、精细磨削与抛光等适用场合小批量、复杂化、轻量化、定制化、功能一体化零部件制造批量化、大规模制造，但在复杂化零部件制造方面存在局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）材料利用率高，超过95%低，材料浪费产品实现周期短相对较长零件尺寸精度0.1-10μm（超精密加工精度甚至可达纳米级）零件表面粗糙度Ra2μm-Ra10μm之间（表面光洁程度较低）Ra0.1μm以下（表面光洁度较高，甚至可达镜面效果）医学生物3D打印元年走向大众利《经济学人》称3D打印将是第三次工业革命，奥巴马提出投资10亿美元在全美建立国内创客开始研发SLA技术的个人3D打印机技术”1.2、3D打印40年发展历史：从实验室走向工业和大众（1）1980-1992年：非金属3D打印技术触发期。核心非金属3D打印技术（2）1992-1999年：非金属3D打印商用+金属3D打印技术触发期，首台工（3）2000-2013年：初始应用期，非金属3D打印爆发。2001年首台桌面3D打印机问世，随着2009年FDM技术专利到期，桌面打印机价格由上万美元（4）2014年至今：稳步发展期，金属3D打印技术成熟。2013-2014年SLA等多项关键专利到期，2016年12月SLM选择性激光熔化技术到期，我国出 2014年起核心专利到期后，全球3D打印产值快速上升，但海外龙头公司营收停滞，连年亏损。2014年后，3DSystem依靠收购实现的业绩高增难以为继，专利到期竞争加剧，盈利能力下滑。过去十年美国3D打印指数两次上涨后回落，均由于业绩预期未兑现。2012-2013年美股3D打印指数在政策支持、公司业绩高增之下屡创新高，市场预期高涨，2014年后随着公司营收增长停滞和业绩亏损，泡沫破裂。3DSystem2020Q4业绩预告超预期，疫情后经济和行业反弹的预期驱动指数上涨，后被证伪，指数 SLMSOLUTIONSGROUP(退市)STRATASYS3D系统ELECTROOPTICSYSTEMSHOLDINSLMSOLUTIONSGROUP(退市)STRATASYS3D系统ELECTROOPTICSYSTEMSHOLDIN5040302002014年后营收不再高增200-20-40-60-80-1007100%30025020050100%300250200500 265090%80%70%60%50%40%20%0%002102014-2015年经历“3D打印泡沫”的膨胀和破裂。2013年起我国3D打印专利数量爆发，2015年2月《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》发布，提出行业年均销售收入增速超30%，政策推动和技术革新下，3D打印产业预期膨胀指数上涨。2015年6月随着股市泡沫破裂，3D打印指数回归基本面。20092010201120122013201 94.0%79.9%20844.3%50.728.163.0%82.632.2%11.8%20132014201520201220132014201520162017201820192020201320142015201、全球和我国资本市场中，3D打印已经经过了概念炒作阶段。2、因此，当前市场对政策、新闻等炒作钝化。3、未来3D打印核心看点在于基本面的根本改善。过去3D打印在资本市场表现平平，根本原因在于没有实现大规模量产。如果3D打印量产并带动业绩增长，相关上市公司有望受益。9CONTECONTE过去3D打印的痛点在于无法大规模量产，当前消费电子折叠屏+钛合金趋势之下，3D打印市场空间释放。过去3D打印未形成大规模工业化应用。据WohlersAssociates，2022年全球3D打印产值180亿美元，前三大下游为航空航天（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，均未形成大规模标准化生产。3D打印助力钛合金制造成本降低，比传统CNC加工性能更优。由于钛合金的低热导率，传统CNC技术加工钛合金刀具损耗大，根据艾邦高分子，传统CNC加工钛合金良率仅30-40%。3D打印技术避免了刀具切削环节，且激光器和金属粉末的降价，使得3D打印钛合金成本逐渐与CNC加工平价。根据Counterpoint，AppleWatchseries6表壳的机加成本约为132元，3D打印的Ultra钛合金成本约为109元，成本端具备竞争优势。3D打印钛合金在苹果、荣耀产品中有应用。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，实现首次3D打印在消费电子领域的规模化应用。据彭博社，AppleWatchSeries9的表壳采用不锈钢粘结剂喷射（BinderJetting）金属3D打印；AppleWatchUltra的数字表冠、侧按钮和一些其他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。如果智能手表的测试成功，苹果或将寻求在未来几年内在更多产品上使用该技术。头部厂家的示范效应之下，未来3D打印技术有望拓展至更多消费电子产品。小米14Pro(2023.10)、三星GalaxyS24Ultra(2024.3)等均确定采用钛合金零部件，钛合金在3C行业中的应用已经形成趋势。AppleWatchSeries93D打印不锈钢表壳AppleWatchUltra3D打印钛合金表冠等金属粉末/丝)金属粉末/丝)热塑性塑料加热融化再凝固熔融沉积成形（FDM）尼龙等产、医疗植入体、随形冷金属（DirectedEnergy材束熔丝沉积WAAM很大的打印尺度、大型零粘结剂喷射金属粉末/砂粘合剂+后处理三维立体打印（3DP）2.2、催化剂二：国内厂商金属3D打印技术已成熟，具备产业化基础3D打印分为金属3D打印和非金属3D打印，其中金属3D打印技术PBF已实现广泛工业应用，DED已形成工业化应用。增材制造工艺分为7类，不同技术通常在材料、能量源、成型方法上有差异，其中4种路线涉及金属3D打印，粉末床熔融PBF（包括SLS、SLM、EBM、MJF）和定向能量沉积DED（包括LSF、WAAM）均可制造达到锻件标准的金属零件，是已成熟应用的技术路线。据Wohlers2022年Senvol数据库统计，全球1026件金属增材制造产品中，94%均采用PBF(902件)和DED(61件)技术制造。2.2、催化剂二：国内厂商金属3D打印技术已成熟，具备产业化基础以最广泛使用的两种金属3D打印技术路线SLM、LSF为例：SLM适合加工精密零件，国产厂商的SLM设备各项指标已达到领先水平。SLM的加工原理为：铺粉系统在加工平台铺一层金属粉末，激光在金属粉末的颗粒之间一次一层地烧结成型。解决了复杂结构零件的加工制造问题，特别适用于制造具有复杂内腔结构的难加工钛合金、高温合金等零件。SLM技术路线的主要设备厂商包括EOS、通快Trumpf、SLMSolutions、ConceptLaser(GE)、铂力特、汉邦、先临/易加三维、华曙高科。国内设备厂商华曙高科、铂力特的成型尺寸、扫描速度等各项指标已经达到国际先进水平。0选/77/2.2、催化剂二：国内厂商金属3D打印技术已成熟，具备产业化基础LSF适合高效加工大尺寸部件，我国在航空超大型金属结构件LSF一直处于世界领先水平。LSF的加工原理为：激光束按照设定的路径移动，同时粉末喷嘴将金属粉末直接输送到固态基板上的熔池，使之由点到线、由线到面的顺序凝固，从而完成一个层截面的打印,层层叠加制造出零部件。适用于大型钛合金等材料零件的一次整体成形，及航空航天、煤炭、电力等重大装备受损零部件的修复再制造。LSF技术路线的主要设备厂商包括美国Optomec、铂力特等。2.2、催化剂二：国内厂商金属3D打印技术已成熟，具备产业化基础在追求高性能的航空航天领域，我国金属3D打印已实现规模化应用。航空航天等高性能构件需要在更极端的条件下服役，这不仅对材料强度、韧性、刚度等基本力学性能的需求日渐提高，而且对零部件的超强承载、极端耐热等极端特性和极端轻量化等方面提出了更高要求。金属3D打印（SLM工艺）实现了相关材料制件的高性能、高精度、复杂结构等成形要求，成形产品在表面特性、几何特性、机械特性等关键指标均处于行业先进水平，具有“大（成形尺寸大）”、“优（优化设计）”、“特（新材料和特殊结构）”、“精（高精度）”的特点。3D打印要实现批量生产，需要低成本、高效率和产品一致性、可①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打印粉末销售价格由0松装密度55.25µm54.87µm3D打印要实现批量生产，需要低成本、高效率和产品一致性、可靠性。②设备价格下降。激光器国产化推进，零部件采购单价呈下降趋势，使得设备端单价呈下降趋势。③效率提升。2023年铂力特发布了BLT-A400、BLT-S400、BLT-S450的多激光配置方案，从设备激光器数量、粉末循环系统、配套软件等方面提升设备的生产效率和稳定性，为工业领域提供高质量的“降本、提质、增效”的批量化生产解决方案。0金属粉末（元/kg）金属粉末CONTECONTE3.1、金属3D打印产业链中，中游设备厂商占据主导地位金属3D打印产业链分为上游原材料及设备零部件、中游设备厂商及打印服务商、下游产品应用方，其中中游设备商我国增材制造材料目前基本完成国产替代。根据中国增材制造产业联盟2021年调研50家规上企业结果，我国50家增材制造原材料规上企业2021年产值14.7亿元，其中以高温合金、钛合金、铝合金为主的金属材料年产量约700吨，营收5.5亿元，占比37%。国内主要增材制造原材料供应商包括中航迈特、铂力特、华曙高科等。金属3D打印设备核心零部件激光器、振镜国产替代进程较慢。华曙高科2022年进口激光器占比69.9%，进口激光器为IPG，部分国产；进口振镜占比99.13%。2020年我国振镜控制系统的国产化率约15%，中低端振镜控制系统已基本实现国产化，但在3D打印等高端应用领域仍由德国Scaps、德国Scanlab等国际厂商主导。 金属金属金属金属金属金属金属金属+非金属金属+非金属金属全球3D打印设备行业格局较分散，我国金属3D打印设备制造商收入规模和外资龙头仍有一定差距。金属3D打印设备以工业级为主，厂商包括美国3DSystems、德国EOS，国内厂商包括铂力特、华曙高科、鑫精合、易加三维、汉邦科技等。非金属3D打印设备既包括工业级，也包括消费级/桌面级，通常价值量、毛利率低于金属设备，但出货量和公司整体营收较高，代表企业有美国的Stratasys、3DSystems、比利时的Materialise、中国的创想三维（消费级/桌面级）等。公司收入（台）金属设备（SLM）+----金属设备（SLM）-)----金属设备（SLM）+-金属设备（SLM）+StratasysFormlabs3DSystemsMarkforgedETECRapidshapeStratasysFormlabs3DSystemsMarkforgedETECRapidshape3DPlatformHPWaspShining3DUniontechXYZprintingEOSSinteritMutoh3.4、下游：以航空航天、模型、汽车工业及医疗为主全球3D打印下游较分散，我国3D打印下游航空航天占比58%。由于海外非金属材料的基础研究较先进，非金属3D打印应用较多，因此下游广泛分布于航空航天、医药、汽车等多个领域。我国工业级3D打印下游约6成用于航空航天，由于金属3D打印更适用于高精尖，对产品有轻量化、结构优质化和集成化要求的产业，同时航空航天的需求弹性相对较小、功能敏感性高，因此成为了我国3D打印需求最早落地的场景。航空航天医药汽车科研能源政府其他消费电子建筑 应用的主要领域4CONTE4CONTE4.1、消费电子新增3D打印空间测算——结论短期，新增3D打印市场空间iPhone>AppleWatch>折叠手机轴盖，其中24年3D打印设备新增市场超百亿。根据我们测算，假设2024年折叠屏轴盖、手表表壳、iPhone中框的3D打印渗透率分别为10%/25%/10%，新增3D打印设备空间1.6/10.4/117亿元。中长期，消费电子全行业的3D打印渗透率极低，成长空间巨大。根据Statista和Wohlers，2022年全球消费电子市场规模约为1.01万亿美元，全球消费电子领域3D打印市场规模为21.27亿美元，渗透率仅约0.21%，未来随着钛合金的广泛使用以及龙头厂商的示范效应，3D打印应用仍有巨大上升空间。粉末材料（亿元）壳来源：中泰证券研究所测算4.2、测算关键假设钛合金粉末单价：0.6元/g，钛合金密度4.51g/cm3。设备参数：4激光设备单价200万元，8激光设备单价1500万元，单激光成形效率分别为4cm3/h、6cm3/h，每年有效工作天数280、300天，设备10年折旧。4.51 来源：中泰证券研究所测算折叠手机铰链轴盖：根据我们测算，当折叠屏手机铰链轴盖的3D打印渗透率10%时，对应3D打印产品市场空间3.3亿元，3D打印设备1.6亿元；远期当3D打印渗透率40%时，对应3D打印产品市场空间19.3亿元，3D打印设备空间3.2亿元。关键假设：假设折叠屏铰链中的3D打印零部件从荣耀MagicV2扩展至更多产品，渗透率从5%逐年提升至40%；采用Counterpoint预测，2023-2027年全球折叠屏手机出货量从1860万部提升至1.02亿部；单机钛合金粉末用量10g；3D打印原材料、设备、振镜、激光器价格呈下降趋势。43654AppleWatch表壳等：根据我们测算，当AppleWatch的3D打印渗透率为25%时，对应3D打印产品价值11.3亿元，3D打印设备空间10.4亿元；远期当3D打印渗透率40%时，对应3D打印产品市场空间13.2亿元，3D打印设备空间0.3亿元。关键假设：根据TrendForce、Canalys预测，假设AppleWatch全球出货量从4160万只逐步增长至4885万只；单机钛合金粉末用量14g；3D打印材料均价、激光器单价、振镜单价呈下降趋势。43654iPhone钛合金中框：根据我们测算，当iPhone的3D打印渗透率为10%时，对应3D打印产品价值74亿元，3D打印设备空间117亿元；远期当3D打印渗透率40%时，对应3D打印产品市场空间171亿元，3D打印设备空间21亿元。关键假设：根据IDC，假设iPhone全球出货量2.2亿部，单机钛合金粉末用量35g，材料、激光器、振镜单价呈下降趋势。4365448593685CONTE5CONTE随着3D打印持续降本增效，消费电子打开3D打印产业链空间，行业进入产业爆发期，建议关注产业链结构性机会。由于钛合金材料特性，中游3D打印设备、后处理研磨抛光设备的价值量较大。受益标的为①设备商：铂力特（金属3D打印设备龙头，全产业链布局）、华曙高科（金属+非金属3D打印设备、非金属材料及软件）、金太阳（钛合金打磨设备、喷砂、液体抛光龙头）、长盈精密（CNC加工及后处理）、宇环数控（数控研磨抛光机）。②上游核心零部件：金橙子（储备3D打印振镜产品）、大族激光、锐科激光、杰普特、华工科技。③服务商：银邦股份。 产业链环节公司代码2023/12/11EPS(元）PE(倍）股价（元）2022