2023年航空航天增材制造中国市场研究报告

1 2023年航空航天增材制造中国市场研究报告 作者 汤尔昊 Analyst， M2Consulting 贾浩 SeniorConsultingManager， M2Consulting 季晨 Analyst， M2Consulting 高梦群 Executivedirector, M2Consulting 王梧卜 Editor， M2Consulting 周杰 SeniorAnalyst， M2Consulting 修伟明 Partner&Co-founder, M2Consulting 目录 概览6 研究范围7 1、专业名词解释7 2、研究范围界定9 3、研究方法介绍9 第一章航空航天增材制造产业定义10 第二章2021年中国航空航天增材制造产业发展概况11 2.1产业宏观环境分析11 2.1.1航空航天行业现状11 2.1.2航空航天行业主要特点12 2.1.3航空航天行业政策分析13 2.2航空航天增材制造产业发展现状及特点20 2.2.1航空航天增材制造产业发展现状20 2.3航空航天增材制造产业机遇24 2.4航空航天增材制造产业问题与挑战25 2.5航空航天增材制造产业发展趋势27 第三章中国航空航天增材制造产业政策解读30 3.1行业监管部门简介30 3.2航空航天增材制造相关行业政策汇总31 第四章中国航空航天增材制造产业规模及业态趋势分析35 4.1航空航天增材制造技术发展历程35 4.2航空航天增材制造行业市场规模38 4.3航空航天增材制造行业竞争格局41 第五章2022年中国航空航天增材制造产业链情况分析42 5.1航空航天增材制造产业链概述42 5.1.1航空航天增材制造产业链上游43 5.1.2航空航天增材制造产业链中游44 5.1.3航空航天增材制造产业链下游47 第六章航空航天增材制造产业创新技术应用分析48 6.12022年具有影响力的3D打印技术研究成果48 6.2航空航天增材创新技术发展趋势51 第七章中国航空航天增材制造产业投资机会分析及前景预测53 7.1投资机会53 7.2风险分析53 图表 图表1：专有名词及其释义7 图表2：2016-2022年中国民航旅客运输量12 图表3：航空制造业发展政策演变13 图表4：《中国制造2025》对飞机制造行业发展的影响14 图表5：民用航空发展政策演变15 图表6：“十四五”期间中国民航运输行业发展目标16 图表7：中国国民经济规划-航天行业政策的演变17 图表8：2018-2022年中国航天行业国家层面政策汇总18 图表9：三大主流增材制造技术介绍21 图表10：航空航天制造主要的增材制造工艺23 图表11：3D打印技术在航空航天领域的应用存在缺陷26 图表12：中国增材制造行业战略计划及相关资助情况梳理32 图表13：航空航天增材制造产业相关政策32 图表14：增材制造产业发展第一阶段（1980-1990）——技术研发35 图表15：增材制造产业发展第二阶段（1990-2010）——量产应用36 图表16：增材制造产业发展第三阶段（2010-至今）——业务盈利37 图表17：全球增材制造行业市场规模及增速38 图表18：2021年全球增材制造重要应用领域市场份额及其占比39 图表19：2019-2021年全球航空航天工业中增材制造市场份额占比39 图表20：中国增材制造行业市场规模及增速40 图表21：2021年中国增材制造重要应用领域市场份额及其占比40 图表22：航空航天增材制造产业链42 图表23：航空航天增材制造原材料类别43 图表24：增材制造技术及工艺原理45 图表25：金属3D打印在航空航天业的应用47 概览 航空航天产业属于高新技术以及国家战略性产业，是知识与技术密集型并配以高附加值的代表型产业，同时也是军民融合的关联产业代表，其发展水平一定程度上体现了国家在世界上的制造地位。增材制造具有可打印复杂件、减重、周期短等特点，近年来广泛应用于航空航天领域。航空航天增材制造行业正面临着巨大的发展机遇。 《航空航天增材制造产业白皮书》共分为7个章节，分别从产业定义，产业发展概况，产业政策解读，产业规模及行业业态趋势，产业链情况分析，创新技术应用分析以及产业投资机会分析等七个方面对中国航空航天增材制造市场进行深入分析与解读。 报告第一章简述了航空航天增材制造的定义，为读者建立了对航空航天增材制造概念的认知，同时界定了报告的研究范围。 报告第二章研究了中国航空航天行业的宏观环境对航空航天增材制造市场的影响，概括总结中国航空航天增材制造行业的发展现状，分析了中国航空航天增材制造市场面临的机遇和挑战以及未来发展趋势。本章指出，中国航空航天增材制造产业的主要问题在于增材制造创新能力不足、关键技术滞后，未来产业发展趋势将以提高正向设计能力为核心。 报告第三章归纳总结并分析了近年来中国出台的一系列政策，以及其对航空航天增材制造行业的影响。从上世纪90年代初至今，相关政策的出台使中国在增材制造领域形成了一个有效的协同创新的技术和产业发展体系，并使金属高性能增材制造技术达到世界先进水平。 报告第四章以中国航空航天增材制造产业发展历程和趋势作为切入点，将历史演变趋势与现状相结合，研究了行业发展业态。自1940年至今，伴随着相关工艺材料和装备的日益成熟，增材制造产业经历了起步阶段、量产应用阶段和业务盈利阶段，航空航天为增材制造行业最重要的应用领域之一，且全球增材制造产业中航空航天工业市场份额占比逐年增高。 报告第五章详细介绍了中国航空航天增材制造产业链现状。本章指出目前中国高端原材料和关键零部件严重依赖进口，成为制约中国航空航天增材制造产业发展的主要因素。 报告第六章分析了当前中国航空航天增材制造产业中应用的创新技术。本章简略介绍2022年十大具有影响力的3D打印技术研究成果，并指出未来几年内3D打印技术的发展主要集中在异型复杂结构制造，小批量、短周期、低成本制造，新材料新结构研制等方面。 报告第七章立足于中国航空航天增材制造市场现状，展望了其未来投资机会的3个发展趋势：1.上游高端原材料国产替代空间大，具有投资潜力；2.卫星互联网有望带来相关增材制造产品增量需求；3.未来航空行业中战斗机、直升机、运输机、发动机的需求旺盛，带动上游零部件行业发展。 研究范围 1、专业名词解释 图表1：专有名词及其释义 专有名词释义 增材制造技术(AdditiveManufacturing,AM) 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，其基本原理为：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 航空载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动 航天载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行 也叫激光选区熔化技术金属3D打印技术的一种，其工作原理为：计算机将物体的三维数据转化为一层层截面的2D数据并传输给 SLM技术 （SelectiveLaserMelting） 电弧增材制造技术 （WAAM） LSF技术、LENS技术、激光立体成形技术、激光熔覆沉积技术、激光近净成形技术 电子束选区熔化 （EBSM） 打印机，打印过程中，在基板上用刮刀铺上设定层厚的金属粉末，聚焦的激光在扫描振镜的控制下按照事先规划好的路径与工艺参数进行扫描，金属粉末在高能量激光的照射下其发生熔化，快速凝固，形成冶金结合层。当一层打印任务结束后，基板下降一个切片层厚高度，刮刀继续进行粉末铺平，激光扫描加工，重复这样的过程直至整个零件打印结束 一种利用逐层堆焊原理，采用基于熔化极惰性、活性气体保护焊 （MIG/MAG）的冷金属过渡焊接（CMT）、钨极惰性气体保护焊（TIG）以及等离子体焊接电源（PA）等焊机产生的电弧为热源，通过丝材的连续添加，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形出金属零件的先进数字化制造技术 金属3D打印技术的一种，其工作原理为：聚焦激光束在控制下，按照预先设定的路径，进行移动，移动的同时，粉末喷嘴将金属粉末直接输送到激光光斑在固态基板上形成的熔池，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工作。这样层层叠加，制造出近净形的零部件实体 金属增材制造技术的一种，工作原理与SLM相似，其主要区别是使用高能电子束来熔化金属粉末 电子束熔丝沉积 （EBDM） 光固化成形 （SLA） 熔融沉积成型（FDM） 激光选区烧结（SLS） 三维立体打印（3DP） 材料喷射成形（PJ） 金属增材制造技术的一种，工作原理为：将截面参数生成激光扫描路径的控制代码，控制工作台的移动和激光扫描路径，采用电子束熔化金属丝材或粉末进行逐层堆积，最终形成具有一定形状的三维实体模型 非金属增材制造技术的一种，主要是使用光敏树脂作为原材料，利用液态光敏树脂在紫外激光束照射下会快速固化的特性，其工作原理为：在计算机控制下，紫外激光按零件各分层截面数据对液态光敏树脂表面逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层；一层固化完毕后，工作台下降，在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化；新固化的一层牢固地粘合在前一层上；如此重复直到整个零件制作完毕 非金属增材制造技术的一种，其工作原理是将丝状原材料（一般为热塑性材料）通过送丝机送入热熔喷头，然后在喷头内加热熔化，熔化的热塑材料丝通过喷头挤出，挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，挤出半流动的热塑材料沉积固化成精确的实际部件薄层，覆盖于已建造的零件之上，并迅速凝固，每完成一层成形，工作台便下降一层高度，喷头再进行下一层截面的扫描喷丝，如此反复逐层沉积，直到最后一层，这样逐层由底到顶地堆积成一个实体模型或零件 增材制造技术的一种，材料适应面较广，其工作原理为：首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择的烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一个烧结好的零件 3DP采用粉末材料成形，如陶瓷粉末、石膏粉末等，在打印过程中，先铺设一层粉末，打印头沿截面路径喷射透明或者彩色黏结剂并将粉末凝固，其他位置的粉末作为支撑，之后再铺设一层粉末，循环该过程直至打印完成 由以色列Objet公司（于2012年并入Stratasys公司）在2000年初推出的专利技术。PolyJet打印技术与传统的喷墨打印机类似，由喷头将微滴光敏树脂喷在打印底部上，再用紫外光层层固化 2、研究范围界定 根据国家统计局发布的《国民经济行业分类（2017年修订）》（GB/T4754-2017），本报告研究范围所属行业为制造业(C)，细分行业为通用设备制造业(C34)——其他通用设备制造业(C349)中的，行业代码为“C3493”。 3、研究方法介绍 报告制作过程中，M2基于大量行业二手研究报告并采访了部分主流企业的产品供应商、渠道商、最终用户等市场参与者，获取了部分产品及市场实时信息；同时结合公司多年的行业经验积累，对行业未来的发展趋势及产品的应用前景做出了预测。 第一章航空航天增材制造产业定义 增材制造技术(又称3D打印)是一种融合了计算机技术、数控技术、机电技术、材料技术的综合性技术。利用CAD设计结构数据由计算机控制实现材料的逐层累加从而形成实体零件，相比于传统的切削加工，是一种“自下而上”材料累加的制造方法。近年来，航空航天成为增材制造技术最重要的应用领域。航空航天领域的复杂结构特征对增材制造技术提出了很大的挑战，在设计制造过程中，需要综合考虑结构功能、材料性能、生产成本等多方面因素。而增材制造技术可以实现复杂三维结构的高效快速成形，有效解决了材料的可增性和微观组织特