3D打印行业专题研究：黎明破晓，工业应用有望进入加速期

3D打印行业专题研究 / 黎明破晓，工业应用有望进入加速期 2023年07月17日 / 【投资要点】 全球3D打印市场空间广阔，进入产业化快速发展阶段。根据WohlersAssociates报告，2022年3D打印全球市场规模达到180亿美元，同期增长19.5%，过去10年行业产值的CAGR为25%，预期2025/2030年全球市场规模达298亿/853亿美元，国内市场尚处于高速发展阶段，2022年国内市场规模有望达330亿元。目前我国3D打印行业呈现出以下特点：工业级应用占比较大（64%），非金属材料占比较大（61%），设备制造商为主要商业模式。我国工业级金属3D打印市场规模尚未达百亿，且玩家间营收差距较小，竞争格局相对不激烈，叠加出口增长率趋缓等因素，国内设备厂商尚存较大发展空间。 中游设备是核心环节，围绕应用场景快速迭代是关键。主流的三种3D打印技术包括熔融堆积成型（FDM）、光固化成型（SLA、DLP、PolyJet）和烧结粘结成型（SLS、SLM、EBM）。目前我国的设备主要以SLS、SLM （32%）和非金属的FDM（15%）为主，核心技术专攻性强，服务的下游行业较为集中化，例如铂力特70%以上设备应用于航空航天。随着民用工业级应用领域的多点爆发和各行业头部玩家如特斯拉、宝马、Logitech、KUKA等不断探索3D打印与汽车、消费电子、工业机器人等行业的结合，中游、上游企业不断降低技术成本，使得技术有更加广阔的应用领域与空间。 技术成本不断下降，应用场景不断拓展，民用工业级需求有望全面爆发。直接材料是上游及中游最大的成本构成，华曙高科招股说明书显示，2019-2022H1，金属粉末采购单价从312元/kg下降至188元/kg,3D打印设备核心零部件振镜和激光器的单价也有所下滑。随着成本下降，3D打印有望在更多场景规模化运用。3D打印下游的前三大应用领域为航空航天、医疗器械、汽车工业。参考全球应用领域结构的变化趋势，我国3D打印的工业级应用已进入产业化阶段的临界点，在航空航天领域持续放量的基础上，已经完成了从0到1的应用突破，鉴于工业级应用的整体渗透率较低，未来更多考虑从1到N的应用拓展，在汽车工业、消费电子等民用领域会有较大的发展空间。 【配置建议】 下游需求增长是牵引，设备是核心，围绕应用场景快速迭代是关键。我们建议关注中游设备相关的投资标的：3D打印设备领先、材料及软件自主研发领先的华曙高科（688433.SH）；航空航天领域3D打印代表公司，3D打印一体化解决方案提供商铂力特688333.SH）。 挖掘价值投资成长 强于大市（维持） 东方财富证券研究所 证券分析师：周旭辉 证书编号：S1160521050001 联系人：刘斌 电话：021-63542637 相对指数表现 9.05% 3.03% -2.99% -9.01% -15.03% -21.05% 7/179/1711/171/173/175/17 机械设备沪深300 相关研究 《通用电子测试仪器仪表行业专题二：以史为鉴，期待本土平台型公司》 2023.05.29 《机器人行业报告（二）：Optimus引领人型机器人风潮》 2023.05.19 行业研究 机械设备 证券研究报告 2017 【创新之处】 ◆市场对于民用领域的应用场景拓展认知不足。我们认为未来在民用领域会有较大应用空间。目前我国的主流应用场景是在航空航天领域，占据最大市场份额，且保持较高增速。但随着技术成熟度提升、价格下降，我们认为下游应用行业有望不断拓展有延伸，民用领域的工业级3D打印应用将是未来重要的新工艺手段。3D打印在消费电子、机器人、模具等领域的渗透率处于较低水平，未来有望持续放量。 ◆市场对于3D打印产业链中游的优势认知不足。我们认为中游设备商处于行业关键环节、承上启下，设备厂商通过与下游龙头客户合作，能够实现技术迭代，这是未来实现商业化落地的关键。下游龙头企业有充足的资源进行前瞻技术研究与探索，能够推动设备及材料领域的不断迭代。中游设备商不断降低技术成本并传导至上游材料供应商，使得3D打印技术有更加广阔的应用领域与空间。 【风险提示】 ◆市场规模的增速不及预期 ◆中游设备的国产替代化速度不及预期 ◆下游应用场景的拓展不及预期 2017 正文目录 1.3D打印—千亿级变革性增材制造5 1.1.从“减材”到“增材”，迎合现代工业生产刚需5 1.2.海内外发展势头迅猛，产业化进程不断加速7 1.3.市场空间广阔，专利枷锁打开形成开放式生态9 1.4.国内市场仍处于成长期，聚焦细分领域独立发展11 2.产业链全景：中游设备为核心，围绕下游应用场景快速迭代是关键14 2.1.下游：民用工业级需求持续突破，应用场景逐渐丰富15 2.1.1.航空航天：高精度定制化需求的实现途径15 2.1.2.汽车工业：适合复杂的轻量化结构件17 2.1.3.医疗器械：精准医疗的硬件科技保障20 2.1.4.消费电子：个性化需求的小批量制造21 2.2.中游：早期技术多元化，设备构筑核心壁垒23 2.3.上游：金属材料国产替代空间大，复合材料不断创新25 3.投资逻辑与未来看点28 3.1.政策支持提供良好外部环境，低渗透率释放国产替代空间28 3.2.投资逻辑：降本增效，关注一体化布局的设备厂商29 3.2.1.降本增效：直接材料价格降低以满足工业化需求29 3.2.2.一体化布局：借鉴海外资源整合，增强抗风险和议价能力30 3.3.相关标的32 3.3.1.华曙高科（688433.SH）32 3.3.2.铂力特（688333.SH）34 4.风险提示36 图表目录 图表1：金属3D打印与传统精密加工性能对比5 图表2：3D打印与2D打印商业模式对比6 图表3：3D打印不同材料类型与性能特征6 图表4：3D打印早期研发阶段性成果7 图表5：我国3D打印行业发展历程8 图表6：全球3D打印市场规模及增速9 图表7：2021年全球3D打印企业区域结构分布9 图表8：2021年我国3D打印细分领域营收结构分布9 图表9：我国3D打印市场规模及增速10 图表10：2021年我国3D打印下游应用类型分布11 图表11：2021年我国3D打印材料类型分布11 图表12：全球3D打印上市公司营收规模及市值（截至2023年4月3日）.11 图表13：2021年我国3D打印企业营收规模格局12 图表14：我国3D打印产业区域分布特征12 图表15：3D打印技术类型分类14 图表16：3D打印产业链图谱14 图表17：2021年我国3D打印主要应用领域分布15 图表18：全球3D打印应用领域分布及变化趋势15 图表19：3D打印航空航天装备零件模型图16 图表20：3D打印在航空航天领域的应用案例与优势16 图表21：3D打印在汽车零部件的应用模型图17 图表22：特斯拉ModelY车型3D打印零件17 图表23：3D打印在汽车工业领域的应用案例18 2017 图表24：2106-2021年我国模具市场规模及增速19 图表25：2021年我国模具市场细分领域占比19 图表26：3D打印整车HV-001H概念与模型19 图表27：3D打印在医疗器械领域应用模型20 图表28：3D打印在牙科领域应用市场规模（含预测）20 图表29：3D打印在消费电子领域应用模型21 图表30：3D打印在消费电子领域应用模型产销量22 图表31：3D打印在机器人领域的应用模型22 图表32：工业级3D打印机实体模型23 图表33：主流3D打印技术工作原理示意图23 图表34：3D打印主流技术工作原理对比24 图表35：3D打印主流技术应用特性对比25 图表36：3D打印部分金属材料价格对比（元/克）25 图表37：国内外3D打印金属粉末质量指标对比26 图表38：3D打印主流材料性能与应用领域对比26 图表39：2021年我国3D打印材料专利占比27 图表40：我国3D打印复合材料专利申请方向27 图表41：2015-2022年我国3D打印相关利好政策28 图表42：2017-2021我国3D打印投融资金额（亿元）28 图表43：2021年我国3D打印项目融资轮次统计28 图表44：我国3D打印材料行业成本结构29 图表45：2018-2020年悦安新材成本结构分布（万元，%）29 图表46：2022H1华曙高科成本结构占比30 图表47：2019-2022H1华曙高科成本结构分布（万元）30 图表48：Stratasys&DesktopMetal近年来收购事件统计31 图表49：我国3D打印龙头企业产业链布局31 图表50：2019-2022年华曙高科营收规模及增速32 图表51：2020-2022年华曙高科归母净利润及增速32 图表52：2022年华曙高科营业收入结构33 图表53：2022年华曙高科各业务毛利率水平33 图表54：2019-2022H1华曙高科与可比公司毛利率对比33 图表55：华曙高科IPO募投项目概况（万元）34 图表56：2018-2022年铂力特营业收入及增速35 图表57：2018-2022年铂力特归母净利润及增速35 图表58：2022年铂力特各类产品收入利润结构35 图表59：2022年铂力特各类应用领域收入占比35 图表60：行业重点关注公司小结36 1.3D打印—千亿级变革性增材制造 1.1.从“减材”到“增材”，迎合现代工业生产刚需 3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造，是一种以材料逐层堆积为原理的新型工艺。3D打印以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。与常规的减材制造不同，3D打印是利用与打印机相似的数字化生产装置，对模型进行数字化的立体扫描，并进行分层处理，从而将所需要的材料进行连续的堆叠，最终得到理想的三维模型，在成本控制、个性化、可预测性、物料利用率等领域，都有着远超常规的优点。 相较于传统精密打印工艺，3D打印具有低成本、高精度、多延展等优势。在节省成本方面，基于增材制造的3D打印技术，可实现对复杂零件的小型化、低成本、低人工性能，从而实现批量化生产和新产品研发。在高精度制造方面，3D打印技术可以对传统的加工工艺进行优化，从而实现复杂的零件加工，在高端精密机械领域得到了广泛的应用。在空间可延展性方面，传统加工工艺难以实现对具有复杂几何外形的工件的可延展性，而3D打印允许设计者设计任意复杂的几何形状，设计空间的延展性更大。 图表1：金属3D打印与传统精密加工性能对比 项目 金属3D打印制造 传统精密加工制造 技术原理“增材”制造（分层制造，逐层叠加）“减材”制造（材料去除、切割、组装） 技术手段 SLS、SLM等 磨削、切割、抛光等 适用场景 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 较多 2017 生产周期较短较长 零件尺寸精度 0.1mm 0.1-10μm 零件表面粗糙度Ra2μm-Ra10μmRa0.1μm以下 资料来源：铂力特招股书，东方财富证券研究所整理 从商业模式来看，3D打印也与传统2D打印产业存在较大差异，产业链的相关利益方在不同厂商之间的特征差异化较大。 在制造商端，市场费用和研发费用较高，所以厂商会在推出打印机业务的同时，提供附加服务或高利润产品，例如打印材料。 在软件供应商端，由于专业咨询和设计过于定制化，目前市场还没有成熟的行业标杆，研发成本较高直接导致了利润率较低。 在平台供应商端，平台的模式容易被复制，行业内竞争也较为激烈，因此品牌影响力和用户活跃度成为更为重要的特征指标。 图表2：3D打印与2D打印商业模式对比 资料来源：艾瑞咨询《中国3D打印行业报告》，东方财富证券研究所整理 3D打印有多种不同的分类维度，从打印材料到应用领域，覆盖上下游较为完整的产业链环节。从应用领域上看，3