行業(yè)概況
 

　　增材制造，又叫做3D(Three Dimensions)打印，是以計算機三維數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過軟件分層離散和數(shù)控成形系統(tǒng)，用激光、電子束、熱熔噴嘴等方式將粉末、樹脂、熱塑等材料在二維平面上進行逐層堆積黏結(jié)，從而快速制造出與數(shù)模設(shè)計一致的實物產(chǎn)品。與傳統(tǒng)減材加工制造技術(shù)不同，增材制造大幅節(jié)約了原材料在去除、切削、再加工過程中的消耗，同時不受傳統(tǒng)加工工藝的限制，可以在產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)進行優(yōu)化或自由重塑，極大降低了后續(xù)工藝流程的工作難度和時間損耗。增材制造融合了IT、先進材料、智能制造等多種技術(shù)，被認為是制造業(yè)具顛覆性和代表性的新興技術(shù)之一，代表著制造的發(fā)展方向。
 

　　增材設(shè)備可分為桌面級和工業(yè)級兩種，其中桌面級打印設(shè)備發(fā)展較為成熟，技術(shù)難度較低，以非金屬為主要原材料，目前生產(chǎn)廠商眾多，市場競爭激烈。工業(yè)級增材設(shè)備包含工業(yè)金屬級和非金屬級兩種，其中金屬級技術(shù)門檻及銷售價格均較高，國外相關(guān)專利技術(shù)仍處于保護期限內(nèi)，因此企業(yè)自我投入研發(fā)資金較大，同時由于技術(shù)仍處于不斷迭代更新和打磨之中，設(shè)備生產(chǎn)廠家數(shù)量較少，目前大部分工業(yè)級增材設(shè)備廠商以細分領(lǐng)域市場應用或?qū)Ｓ迷牧显O(shè)備研究為目標，進行差異化競爭。根據(jù)Wohlers Associates的分類，增材裝備以售價5000美元/臺為標準線，5000美元及以上屬于工業(yè)級增材裝備，5000美元以下屬于桌面級增材裝備。由于增材制造技術(shù)在誕生初期就是以工業(yè)服務(wù)為主要目標，因此工業(yè)級增材裝備的研究起步時間基本與增材制造技術(shù)誕生時間一致，而桌面級真正起步于2007年，比工業(yè)級晚了21年。
 

　　相較于傳統(tǒng)加工制造業(yè)，金屬級增材制造的核心優(yōu)勢主要表現(xiàn)在對復雜零部件的結(jié)構(gòu)重塑和工藝再設(shè)計方面。傳統(tǒng)制造業(yè)以產(chǎn)品制造為出發(fā)點，更多的是基于現(xiàn)有制造水平進行設(shè)計，往往會出現(xiàn)模具難制作、鑄造鍛造出的產(chǎn)品過于笨重、零部件組裝復雜、后續(xù)機加工難度高、時間長等問題，甚至會出現(xiàn)超復雜異構(gòu)件難以制造的情況。而增材制造可以做到完全以產(chǎn)品性能為導向?qū)碗s結(jié)構(gòu)件進行結(jié)構(gòu)重塑，設(shè)計更加自由，一體成型，同時保證產(chǎn)品尺寸精度、成型參數(shù)、力學性能等不低于客戶要求。通過點陣結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)、復雜流道設(shè)計等不斷優(yōu)化產(chǎn)品制造方案，實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化、節(jié)約材料損耗，通過變形控制、余量添加設(shè)計等方案減輕后處理環(huán)節(jié)的工作難度，減少加工時間。金屬級增材制造更貼近設(shè)計本源，注重一體化成型，減少不必要的鏈接裝置如螺絲螺母，使得產(chǎn)品可靠性更加優(yōu)異。以GE公司生產(chǎn)的發(fā)動機燃油噴嘴為例，傳統(tǒng)設(shè)計將噴嘴切割成20多個零件分別加工制造，然后通過焊接組裝，而GE改用增材制造方法后，將零件從20多個減少到3個，重量降低25%，產(chǎn)品強度增加3倍，使用壽命提高5倍，從而使每架飛機成本節(jié)約近300萬美元。據(jù)統(tǒng)計，增材制造普遍可以實現(xiàn)零部件15%-60%的減重，減少多達80%的加工損耗，產(chǎn)品設(shè)計及研發(fā)周期也大大縮短，因此增材制造具備一定的成本和時間優(yōu)勢。
 

　　1.2 金屬級增材產(chǎn)業(yè)鏈分析
 

　　按照金屬級增材制造的整個產(chǎn)業(yè)鏈條劃分，其上游是金屬原材料廠商。目前，主流金屬粉末原材料已經(jīng)由市場供不應求轉(zhuǎn)為供需穩(wěn)定，粉末單價受金屬材料價格影響大，產(chǎn)品可以根據(jù)下游增材服務(wù)廠商的需求做金屬粉末的定制化研發(fā)和生產(chǎn)，競爭較為激烈，傳統(tǒng)的金屬材料廠商是潛在進入者，金屬粉末廠議價能力偏弱。
 

　　中游是金屬級增材設(shè)備的生產(chǎn)制造，處于產(chǎn)業(yè)鏈的主導地位。從成本結(jié)構(gòu)構(gòu)成分析，軟件占整臺設(shè)備比重約為20%，硬件為80%，其中機加和光學零部件占比大，分別占比30%和25%。我國工業(yè)級增材制造裝備的核心光學部件嚴重依賴進口，如大功率激光器被Trumpf、IPG等少數(shù)幾家企業(yè)壟斷，掃描振鏡主要由Scanlab供應，目前我國高功率激光器和掃描振鏡處于研發(fā)攻關(guān)階段，未來有可能實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。
 

　　下游是金屬級增材服務(wù)與應用，服務(wù)商打印出合格產(chǎn)品以滿足客戶需求，同時為裝備制造廠商和原材料供應商不斷提供反饋建議。隨著增材裝備和技術(shù)的不斷成熟，下游服務(wù)商將肩負起增材制造應用領(lǐng)域推廣和發(fā)展的重任。獨立的專業(yè)服務(wù)商已經(jīng)出現(xiàn)，如毅速激光等，服務(wù)商與增材設(shè)備供應商深度配合。我們判斷未來增材制造服務(wù)的新進入者將逐漸增多，但掌握多品類加工工藝的廠商將逐步成為金屬級增材產(chǎn)業(yè)鏈的核心。
 

　　金屬級增材制造服務(wù)主要圍繞著設(shè)計、建模、加工制造、后處理、檢驗檢測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行，其制造出來的終端產(chǎn)品性能好壞與整個制造工藝息息相關(guān)。金屬級增材制造是激光熱沉積和極冷極熱的過程，產(chǎn)成品不僅需要在定型規(guī)格上達到客戶需求，更需要性能、熱應力控制等也達到甚至超過鑄鍛造水平，因此從原材料的選擇、設(shè)備的匹配，再到工藝參數(shù)的調(diào)整，金屬級增材制造的技術(shù)難度要遠高于非金屬增材制造。一般而言，金屬級增材制造服務(wù)的基本生產(chǎn)流程如下圖所示：
 

　　1.3 增材產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程
 

　　增材制造啟蒙于1940年，美國人Perera提出將硬紙板進行切割并逐層粘結(jié)，終打造出模擬三維地形圖的方案。20世紀80年代，以美國人Hull發(fā)明光固化技術(shù)(SLA)并成立了增材制造公司3D Systems為標志，增材制造技術(shù)逐步從理想走進現(xiàn)實，并相繼開創(chuàng)出粉末激光燒結(jié)(SLS)、熔融沉積(FDM)和噴射打印(3DP)等多種增材制造技術(shù)路線，增材制造裝備層出不窮，不斷優(yōu)化完善，該階段增材制造主要以模型、原型制造為主。2000年以后，金屬增材制造如激光選區(qū)融化(SLM)、激光近凈成形(LENS)等技術(shù)的出現(xiàn)，近乎完美地解決了傳統(tǒng)制造無法實現(xiàn)超復雜加工的痛點，成功地帶動了增材制造進入到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化試制和應用階段。目前，隨著增材制造的原材料、裝備零部件和加工工藝的日趨穩(wěn)定，增材制造的應用范圍將進一步拓寬。
 

　　我國增材行業(yè)在萌芽期立足于學院派，主要依靠高等院校和科研院所推動技術(shù)發(fā)展，起步時間僅僅比美國晚2年。1988年10月，清華大學激光快速成形中心的成立，標志著我國增材制造研究正式開始。1993年我國首臺工業(yè)級增材制造設(shè)備樣機–粉末激光燒結(jié)(SLS)增材設(shè)備研制成功，比3D Systems研制的世界第一臺增材制造設(shè)備約晚5年時間。
 

　　我國政府高度重視增材制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應用，目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展已由科研院所單核驅(qū)動轉(zhuǎn)向為“實體企業(yè)和科研機構(gòu)雙輪驅(qū)動”，行業(yè)整體發(fā)展水平已可比肩歐美發(fā)達國家。2015年2月，我國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃正式發(fā)布，行業(yè)發(fā)展上升到國家層面，通過政策引導，推動產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展。2016年4月，我國增材制造標準化技術(shù)委員會成立，標志著行業(yè)由百花齊放百家爭鳴階段過渡到國家級標準規(guī)范建設(shè)階段。2017年12月，工信部、發(fā)改委、財政部等國家部委相繼發(fā)布《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃2017-2020年》、《增材制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃2018-2020年》等文件，明確到2020年增材制造產(chǎn)業(yè)銷售收入超過200億元，年均增速在30%以上，且研制的工業(yè)級鑄造3D打印設(shè)備足以滿足航空航天、大型發(fā)動機等領(lǐng)域大型復雜零部件的需求。
 

　　1.4 金屬級增材產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
 

　　增材技術(shù)從誕生到現(xiàn)在剛剛經(jīng)歷30年的發(fā)展征程，處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成長期階段，屬于新興產(chǎn)業(yè)，其工藝流程、設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠模式和上下游產(chǎn)業(yè)鏈相較于傳統(tǒng)制造業(yè)仍處于不斷更新和完善之中，其在降低加工復雜度、解決結(jié)構(gòu)性支撐和減重、節(jié)約制造時間、材料和后續(xù)處理成本等方面已得到航空航天、軍工、汽車、醫(yī)療等多行業(yè)的實踐驗證和認可。
 

　　金屬級增材制造技術(shù)快速迭代更新，但其成熟度還達不到傳統(tǒng)機械加工的車、銑、铇、磨、鉗和熱加工的鑄、鍛、焊、粉末冶金等制造技術(shù)。按照航空航天產(chǎn)品的5級成熟度分析，1級：初步概念機誕生，2級：摸清產(chǎn)品的基本原理和基本規(guī)律，3級：用上述原理進行研制，并且不斷優(yōu)化，4級：設(shè)計終定型，圖紙不再更改，5級：工藝路線徹底定型，并且確保90%以上的成品率。目前金屬級增材制造行業(yè)正處于從3級向4級跨越階段。
 

　　Wohlers Associates也側(cè)面印證了以上觀點，根據(jù)其報告，2019年增材制造的終端產(chǎn)品應用占比達到30.9%，首次超越了原型制造(占比24.6%)，成為下游第一大應用方向。這標志著增材制造產(chǎn)業(yè)開始走向成熟，從之前的原型制造轉(zhuǎn)向了快速終端應用制造，增材技術(shù)不再是簡單用于科研/教育或者原型展示的輔助型制造技術(shù)。
 

　　目前，增材制造技術(shù)路線逐漸定型，產(chǎn)業(yè)標準化和規(guī)則逐漸清晰，工藝參數(shù)通過試驗不斷校準，工藝流程持續(xù)優(yōu)化創(chuàng)新，使得增材制造產(chǎn)成品越來越成熟，其性能指標已接近甚至超越鑄造、鍛造產(chǎn)成品。增材制造產(chǎn)成品逐漸被更多行業(yè)所接受，規(guī)模化的推廣應用帶動了成本的逐步降低，隨著產(chǎn)品性價比和效率的進一步釋放，增材制造必將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長并且產(chǎn)生鯰魚效應，顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)的上百年來固有的加工模式，未來世界產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有望進一步優(yōu)化調(diào)整。
 

　　1.5 主流金屬級增材技術(shù)和基本原理
 

　　從1986年光固化成型技術(shù)(SLA)誕生到現(xiàn)在，世界范圍內(nèi)已出現(xiàn)多達十幾種不同的增材制造技術(shù)路線。按照選用的原材料不同，增材制造技術(shù)可分為金屬級和非金屬級兩大類。根據(jù)《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃2015-2016年》，金屬級增材制造包括：SLM技術(shù)、EBSM技術(shù)、LENS技術(shù)、EBDM技術(shù)等。非金屬級增材制造包括：SLA技術(shù)、SLS技術(shù)、3DP技術(shù)、FDM技術(shù)、PJ技術(shù)等。
 

　　02 需求端
 

　　2.1.1 增材行業(yè)探底回升，近十年保持高速增長
 

　　世界增材制造行業(yè)從誕生到現(xiàn)在，僅僅經(jīng)歷34年的發(fā)展時間，但行業(yè)快速增長，尤其是近10年來，行業(yè)產(chǎn)值加速提升，顯示出非常強的生命力。Wohlers Associates是美國專門從事增材制造和3D打印研究的咨詢機構(gòu)，也是世界范圍內(nèi)公認的具的增材制造行研機構(gòu)，其關(guān)于增材制造行業(yè)的年度研究報告已經(jīng)出版到第25個年頭了，是增材制造行業(yè)健康發(fā)展的晴雨表。根據(jù)其年度報告Wohlers Report 2020，增材制造行業(yè)產(chǎn)值(包含設(shè)備、原材料、零部件、服務(wù)等)從2003年的僅5.29億美元，增長到2019年的118.67億美元，16年來行業(yè)增長超過22.43倍。增材行業(yè)在2008-2009年增速明顯下滑，主要系當年世界經(jīng)濟危機影響，但是2010年之后便出現(xiàn)強勁反彈，近十年行業(yè)復合增速超過27.23%，顯著高于GDP增長。
 

　　當前增材制造上游和中游(包括增材原材料、核心零部件、軟件、設(shè)備銷售等)約占行業(yè)總產(chǎn)值的40%，下游服務(wù)(包括產(chǎn)品設(shè)計、打印、培訓、設(shè)備修復、咨詢等)約占60%。從發(fā)展趨勢看，增材服務(wù)產(chǎn)值的占比在持續(xù)提升。這表明增材制造在下游市場已經(jīng)越來越得到客戶的認可，且增材制造服務(wù)的增速高于上游原材料和中游設(shè)備的增速。
 

　　2.1.2 金屬級增材產(chǎn)值激增，增速遠超非金屬級
 

　　根據(jù)九鼎投資的調(diào)研和測算，2019年金屬級增材行業(yè)總產(chǎn)值達到58.45億美元，同比增長30.15%。本文將金屬級增材按照上游、中游和下游分別進行拆解，詳細分析每年各板塊的產(chǎn)值規(guī)模和增速。
 

　　上游：增材原材料產(chǎn)值在整個增材產(chǎn)業(yè)鏈中占比低，但用于增材制造的金屬原材料和非金屬原材料均在快速增長，2009年金屬原材料銷售額僅為1200萬美元，2019年實現(xiàn)了3.09億美元，年復合增長率達38.39%。從銷售單價分析，原材料價格呈現(xiàn)出兩極分化嚴重，但單價逐年下降的趨勢，其主要原因是前期測試用粉和小批量用粉居多，市場供應商較少，造成價格較高。預計未來隨著大批量生產(chǎn)制件和應用，金屬粉末的價格將進一步下調(diào)。從材料市場結(jié)構(gòu)分析，非金屬原材料產(chǎn)值略高于金屬材料，二者比例約為6:4。
 

　　中游：增材裝備中附加值高的板塊當屬金屬級增材設(shè)備，金屬級增材設(shè)備技術(shù)復雜度在各類增材設(shè)備中高，售價遠高于其他種類增材設(shè)備，近年來其打印出的產(chǎn)成品性能指標已接近甚至高于鑄造、鍛造水平，受到市場的追捧。根據(jù)Wohlers Associates研究報告，2000年金屬級增材設(shè)備年度銷量僅為16臺，到了2019年該數(shù)字達到2327臺。
 

　　從金屬級增材設(shè)備銷售平均單價來看，2015年金屬級增材設(shè)備的銷售額約為4.85億美元，占增材設(shè)備產(chǎn)值的比重為22.64%，平均單臺售價為60.02萬美元。2019年金屬級增材設(shè)備的銷售額提升到10.88億美元，近4年復合增速達22.39%，占增材設(shè)備產(chǎn)值的比重也提升到30.95%，而平均銷售單價則下降到46.76萬美元，與2015年相比，降幅達22.09%，平均售價的降低主要得益于經(jīng)濟型金屬增材設(shè)備的普及。而近3年平均售價則從40.78萬美元提升到46.76萬美元，價格穩(wěn)中有升，主要系設(shè)備升級和新功能的疊加，使得打印成品質(zhì)量更加符合制造的需求。
 

　　下游：隨著增材制造技術(shù)的成熟，客戶也由初期的試用走向規(guī)?；a(chǎn)與應用，目前航空航天、消費電子、工業(yè)機械、汽車制造等是金屬級增材制造的主要應用領(lǐng)域。2015年金屬級增材服務(wù)產(chǎn)值為15.71億美元，2019年該數(shù)據(jù)增長到44.48億美元，近4年復合增速為29.71%。預計未來下游客戶對金屬級增材制造將繼續(xù)保持旺盛需求。
 

　　2.1.3 預計未來三年金屬級增材行業(yè)仍將保持快速發(fā)展
 

　　考慮到2020年新冠疫情給經(jīng)濟增速帶來巨大的負面影響，我們將2020年全年增材制造產(chǎn)值增速調(diào)整為負，并且進一步調(diào)低2021和2022年該行業(yè)的成長預期。
 

　　上游金屬原材料：根據(jù)調(diào)研，九鼎投資預測2020年增材制造原材料產(chǎn)值將下降到7億美元左右，其中金屬原材料產(chǎn)值約3億美元。2021年開始逐漸恢復，到2022年預計增材原材料銷售規(guī)模將接近10億美元，其中金屬原材料產(chǎn)值約為4億美元。
 

　　中游金屬級增材設(shè)備：根據(jù)調(diào)研，九鼎投資認為2020年預計金屬級增材設(shè)備銷售量將下降到2094臺，銷售額降至9.3億美元，量價齊降。2022年銷量將接近3000臺，銷售額將達到11.08億美元。由于金屬級增材設(shè)備相較于桌面級增材設(shè)備，體型龐大，投資金額高，且現(xiàn)場調(diào)教及培訓時間長，因此新冠疫情對金屬級增材設(shè)備銷售的影響要超過非金屬級。
 

　　下游金屬級增材服務(wù)：依據(jù)應用領(lǐng)域不同及各領(lǐng)域的增速不同進行測算。金屬級增材技術(shù)在汽車制造、航空航天、工業(yè)機械、國防軍工等領(lǐng)域發(fā)展迅猛，根據(jù)調(diào)研，九鼎投資認為2020年預計金屬級增材服務(wù)產(chǎn)值規(guī)模將達到47.46億美元，相比2019年略有增長，主要系航空航天及國防軍工訂單持續(xù)性較強，有效填補了其他應用領(lǐng)域的產(chǎn)值下滑。2022年，預計金屬級增材服務(wù)產(chǎn)值將達到73.32億美元。在細分領(lǐng)域中，汽車制造、航空航天和工業(yè)機械將成為未來金屬級增材技術(shù)應用的主戰(zhàn)場，2022年上述3個領(lǐng)域?qū)饘偌壴霾姆?wù)產(chǎn)值的貢獻度超過了90%。
 

　　根據(jù)以上計算，九鼎投資預計2020年金屬級增材行業(yè)總產(chǎn)值規(guī)模將達到59.7億美元，占增材行業(yè)總產(chǎn)值的比重約為52.69%，2022年產(chǎn)值將超過88.46億美元，占比超過57.22%。總的來說，金屬級增材行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模在不斷增長，占整個增材行業(yè)產(chǎn)值的比重也在逐年提升。
 

　　2.2 中國金屬級增材制造行業(yè)現(xiàn)狀和未來預測
 

　　2.2.1 中國增材產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，部分技術(shù)
 

　　我國增材制造產(chǎn)業(yè)日趨成熟，越來越多的企業(yè)和機構(gòu)加入到增材制造的生態(tài)圈內(nèi)，除少量核心零部件仍需進口外，整條產(chǎn)業(yè)鏈基本可以做到自力更生。隨著我國加大對增材制造行業(yè)的投資力度和政策導向，我國增材制造自主研發(fā)能力不斷提升，并且在熔融沉積成形、光固化成形、激光選區(qū)燒結(jié)/熔化等技術(shù)路線中達到先進水平。尤其在金屬級增材制造領(lǐng)域，我國發(fā)展迅猛，市場呈現(xiàn)高速成長態(tài)勢。目前，我國近凈成形技術(shù)路線從增材設(shè)備到服務(wù)工藝均處于水平，是目前少有的幾個國家掌握制造2米及以上規(guī)格產(chǎn)成品的國家。而我國SLM技術(shù)在裝備上稍稍落后于德國企業(yè)，但是在成型工藝上的摸索研發(fā)絲毫不遜于外企。另外，我國增材制造用金屬原材料已經(jīng)基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代，行業(yè)標準正在逐步建立。
 

　　根據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計，2013-2019年，我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持了40%以上的增長速度，遠高于每年GDP增速。2012年產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅為1.6億美元，2019年達到31.8億美元。據(jù)公開資料顯示，2014-2019年，中國市場對SLS和SLM設(shè)備需求的復合增長率為23%。
 

　　2.2.2 未來3年中國增材行業(yè)增速高于，金屬級將占據(jù)核心地位
 

　　九鼎投資對國內(nèi)增材行業(yè)的規(guī)模測算，也按照上、中、下游進行拆解。2019年國內(nèi)增材原材料市場產(chǎn)值為2.26億美元，其中金屬原材料銷售達到1億美元，占比44%。根據(jù)調(diào)研，九鼎投資認為2020年國內(nèi)增材原材料銷售將出現(xiàn)輕微的下滑，主要系疫情影響，2022年預計國內(nèi)該項產(chǎn)值將達到2.97億美元，其中金屬原材料產(chǎn)值為1.48億美元。
 

　　2016-2019年，國內(nèi)中游增材設(shè)備產(chǎn)值從5.96億美元增長到13.81億美元，增長2.32倍。根據(jù)行業(yè)訪談，國內(nèi)金屬級設(shè)備和服務(wù)的貢獻度約為60%。我們預計在疫情的影響下，2020年國內(nèi)增材設(shè)備銷售將出現(xiàn)下滑，2021年重新恢復增長，到2022年中游增材設(shè)備的產(chǎn)值將達到16.4億美元，其中金屬級增材設(shè)備產(chǎn)值為9.84億美元。
 

　　中國增材服務(wù)市場主要集中在工業(yè)機械、航空航天、汽車、消費電子和醫(yī)療領(lǐng)域，受疫情影響，九鼎投資認為2020年大部分應用領(lǐng)域?qū)⒉豢杀苊獬霈F(xiàn)短期產(chǎn)值下滑。2022年，預計中國增材服務(wù)行業(yè)規(guī)模將達到28.05億美元，其中金屬級增材服務(wù)產(chǎn)值為16.83億美元。
 

　　根據(jù)以上測算，九鼎投資預計2020年中國金屬級增材行業(yè)規(guī)模將達到18.9億美元，2022年將達到28.15億美元，九鼎投資對增速預期相對保守謹慎。
 

　　03 供應端
 

　　增材制造技術(shù)起步于發(fā)達國家，從設(shè)備研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應用，發(fā)達國家一直該新興產(chǎn)業(yè)不斷向前。目前，增材制造的市場包括：北美、東亞、和歐洲，增材設(shè)備在這3個地區(qū)的累計裝機量達到了95.3%，其中以北美大，占裝機量的比重超過36.1%，亞洲次之，達到30.4%，歐洲排名第三，占比28.8%，其他區(qū)域占比較小。增材制造在這些地區(qū)的發(fā)展各有特色，美國高度重視增材制造產(chǎn)業(yè)，將其上升到國家戰(zhàn)略層面，關(guān)注增材制造設(shè)計、原材料、工藝、增材制造基因組等領(lǐng)域，推動產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)創(chuàng)新；歐洲以德國為首，大力發(fā)展金屬級增材制造技術(shù)，尤其是激光選區(qū)融化技術(shù)走在世界的前沿，推動飛機、汽車、醫(yī)療等優(yōu)勢領(lǐng)域的進步；東亞的增材制造行業(yè)整體發(fā)展慢于前兩者，但目前以中國大陸和日本為首不斷進行增材技術(shù)創(chuàng)新，政府也加大扶持力度，確立增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國家行動計劃，因此東亞有望短期內(nèi)趕超歐美發(fā)達國家。
 

　　與2018年各國裝機量占比相比，美國和德國等老牌增材強國裝機量占比有所下滑，主要系以中國大陸、韓國、意大利為首的增材技術(shù)新興國家新增裝機量增速較快。就具體國家而言，美國仍然是世界上增材設(shè)備裝機量大的國家，占比達34.4%，遠遠于排名第二的中國，中國裝機量占比為10.8%，日本緊隨其后，占比9.3%，德國第四，占比達到8.2%，以上四國的累計裝機量占比已經(jīng)超過了世界的60%。除了以上四國之外，沒有其他任何一個國家的裝機量占比超過5%。美、中、日、德四個國家在不同增材制造技術(shù)路線上各有千秋，但基本代表了各條技術(shù)路線的世界高水準。
 

　　3.2 金屬級增材企業(yè)競爭格局
 

　　隨著金屬級增材行業(yè)的成熟和參與者的增多，不同金屬級增材技術(shù)路線的應用領(lǐng)域開始出現(xiàn)重合，競爭的加劇導致了行業(yè)內(nèi)部出現(xiàn)技術(shù)路線優(yōu)勝劣汰和整合，高性價比和具備獨特性的增材技術(shù)得到進一步發(fā)展，反之則被淘汰。根據(jù)公開資料顯示，主要金屬級增材制造設(shè)備廠包括：EOS、GE增材制造旗下的Concept Laser與Arcam、SLM Solutions、Phenix Systems(被3DSystems收購,在中國與GF加工方案合作)、雷尼紹-Renishaw、德馬吉森精機-DMGMORI、通快、鉑力特、安世亞太增材制造旗下的德迪、鑫精合、華曙高科、北京隆源、中科煜宸等。
 

　　根據(jù)收入規(guī)模分析，海外企業(yè)已經(jīng)具備了較大的體量，但是大多數(shù)企業(yè)仍然處于虧損邊緣，少有微利。國內(nèi)設(shè)備銷售收入高的是鉑力特，2019年銷售額為3.22億元，凈利潤7426.9萬元，先臨三維2019年營業(yè)收入為4.56億元，但虧損9074.92萬元，目前正在進行部分資產(chǎn)剝離。與巨頭相比，國內(nèi)企業(yè)的收入體量仍然偏小。目前，行業(yè)整體毛利率較高，但是絕大多數(shù)企業(yè)仍處于盈虧邊緣，其主要原因是高額的研發(fā)投入了吞噬了企業(yè)的凈利潤。
 

　　04 行業(yè)趨勢和觀點
 

　　4.1 金屬級增材裝備關(guān)鍵零部件情況
 

　　金屬級增材制造設(shè)備主要由軟件、掃描儀、基板等零部件組合而成，增材制造的核心專利主要來源于中游的設(shè)備廠商，同時中游設(shè)備廠商不斷向上下游擴張，通過產(chǎn)業(yè)整合或并購，掌握適合增材制造的原材料和先進的增材服務(wù)工藝技術(shù)方法，從而更好地為設(shè)備更新迭代做準備。金屬級增材制造設(shè)備的核心零部件主要為光學設(shè)備，包括高功率光纖激光器和激光掃描振鏡，一般占設(shè)備成本結(jié)構(gòu)比重的20-40%。以上關(guān)鍵元器件技術(shù)壁壘較高，國產(chǎn)化率較低，絕大多數(shù)需要進口，是目前制約我國增材設(shè)備發(fā)展的大瓶頸。國內(nèi)高質(zhì)量金屬級增材制造設(shè)備選用的光纖激光器基本以IPG和Trumpf為主，激光掃描振鏡市場則主要被德國Scanlab公司占有。我國光纖激光器近年來發(fā)展速度加快，隨著銳科激光、創(chuàng)鑫激光的出現(xiàn)，正逐步迎頭趕上，但從目前國產(chǎn)化水平來看，與國外激光器尤其是高功率激光器仍存在顯性和隱性的差距，如速光斑大小、定制化、穩(wěn)定性和一致性等方面。隨著國內(nèi)不斷加大對以上卡脖子技術(shù)的研發(fā)投入，關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化替代趨勢將在未來愈加明顯。
 

　　4.2 上游原材料是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)
 

　　增材制造業(yè)是一種新興產(chǎn)業(yè)，增材材料也創(chuàng)造性地經(jīng)歷了從無到有，從有到優(yōu)的發(fā)展過程，研發(fā)更多品類的增材材料可以更好地拓展應用范圍，因此原材料是金屬級增材制造行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著適用金屬原材料的增加，增材制造將創(chuàng)造出更多種類的產(chǎn)品，未來應用范圍也會越來越廣泛。目前常用的金屬增材材料包括有色金屬材料和黑色金屬材料兩大類，其中有色金屬材料包含鈦合金、鎢合金、鋁鎂合金等，黑色金屬材料包含不銹鋼、模具鋼、高溫合金等。我國金屬增材原材料已基本擺脫依賴進口的局面，供應量和質(zhì)量較為穩(wěn)定，國內(nèi)代表廠商包括：瑞熙鈦業(yè)、鉑力特、飛而康、西安歐中、宇光飛力、海寶、華曙高科、賽隆金屬、敬業(yè)增材等。增材材料與增材設(shè)備、增材服務(wù)相輔相成，相同技術(shù)路線的不同型號的金屬級增材設(shè)備也會對同類金屬材料提出不同的性能指標要求，材料的發(fā)展決定了設(shè)備的普及和加工工藝的定型。
 

　　根據(jù)3D科學谷的市場調(diào)研，國內(nèi)增材制造市場對金屬材料的需求占比已經(jīng)接近一半，其中金屬材料中需求量大的是鈦合金，占比達到38%，其在航空航天等領(lǐng)域應用較為廣泛，鋁合金、不銹鋼和鈷鉻合金占比也超過了10%，分別占比為19%、17%和11%，位居主流金屬材料需求量占比的前四位。
 

　　4.3 軟件研發(fā)是金屬級增材制造的重要保障
 

　　軟件開發(fā)投入較大，并且每年需要不斷更新維護，屬于資金和技術(shù)密集型行業(yè)。金屬級增材制造軟件主要包括：系統(tǒng)軟件、切片軟件、三維繪圖軟件、生成G代碼軟件(用于指導伺服運轉(zhuǎn))等。軟件成本占金屬級增材制造設(shè)備成本結(jié)構(gòu)的比重接近20%，目前軟件是整個我國增材制造生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的短板之一，軟件開發(fā)仍集中在學術(shù)科研上。系統(tǒng)軟件主要依靠國外成熟的操作系統(tǒng)裝機運行，如西門子系統(tǒng)等。國內(nèi)增材制造設(shè)備廠是軟件研發(fā)的主力軍，以自有知識產(chǎn)權(quán)的軟件匹配自主研發(fā)設(shè)備，一方面可以降低增材設(shè)備的生產(chǎn)成本，另一方面設(shè)備銷售收入也為軟件開發(fā)提供了資金保障。國內(nèi)企業(yè)的軟件研發(fā)發(fā)力點主要集中在三維繪圖、切片軟件，和生成G代碼方面。
 

　　4.4 增材制造服務(wù)領(lǐng)域的拓展推動著整個產(chǎn)業(yè)鏈條技術(shù)的更新，航天軍工將優(yōu)先受益
 

　　下游金屬級增材制造服務(wù)涵蓋了產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)、激光成形、后處理和檢驗交付等多個環(huán)節(jié)，其產(chǎn)成品性能指標的優(yōu)劣直接反映了整個增材制造產(chǎn)業(yè)鏈條配合的成熟度。通過對終端產(chǎn)品的結(jié)果把控，不斷調(diào)整優(yōu)化和升級前序產(chǎn)業(yè)鏈條，形成正反饋。在當前階段，由于技術(shù)更新?lián)Q代快，研發(fā)成本高，產(chǎn)量小等原因，目前可接受的行業(yè)領(lǐng)域主要集中在航空航天、國防軍工等。行業(yè)屬性決定了造價成本并非第一敏感要素，而是更加注重產(chǎn)品整體可靠性的提升，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，重量的明顯降低，大尺寸規(guī)格的突破等。
 

　　隨著增材制造的逐漸成熟，金屬級增材制造企業(yè)近年來連續(xù)開展軍工多型號零部件的研發(fā)設(shè)計、試驗和試制，鉑力特甚至已經(jīng)實現(xiàn)了批產(chǎn)供貨，說明增材技術(shù)應用已經(jīng)得到航天軍工專家的認可。根據(jù)鉑力特的招股說明書，公司的增材制造零部件已經(jīng)批產(chǎn)應用于7個飛機型號，4個無人機型號，7個航空發(fā)動機型號，2個火箭型號，3個衛(wèi)星型號，5個導彈型蛤，1個空間站型號，2個燃機型號，C919等軍民用大飛機項目。中國航天科技集團五院529廠的增材制造技術(shù)已在載人航天、深空探測、遙感、通信等多個領(lǐng)域的正樣、初樣產(chǎn)品研制中得到廣泛應用，涉及型號近20個、零件產(chǎn)品300余件。隨著近年來科研合作軍品的逐漸定型，預計未來2-5年內(nèi)增材制造的軍工訂單將實現(xiàn)爆發(fā)式增長，且持續(xù)性較強，航天軍工有望成為帶動金屬級增材制造快速崛起的第一推動力。
 

　　4.5 金屬級增材裝備需求激增，大尺寸高效成型是未來趨勢
 

　　雖然金屬級增材制造可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)加工工藝無法實現(xiàn)的微觀結(jié)構(gòu)，客戶對增材設(shè)備和服務(wù)的需求增長迅猛，但增材技術(shù)仍非主流應用。造成這一現(xiàn)象的原因之一是當前金屬級增材設(shè)備的產(chǎn)品成型尺寸有限，難以滿足大多數(shù)工業(yè)制造的需求。較小成型尺寸額增材設(shè)備更多是用于科研教育，因此，為滿足客戶從“概念探索”到“樣品試制”，再到“規(guī)?；a(chǎn)”不同階段的需求，不論是選區(qū)熔化技術(shù)路線還是近凈成形技術(shù)路線的設(shè)備制造商均在更大成型尺寸設(shè)備的研發(fā)上持續(xù)探索。金屬級增材制造產(chǎn)業(yè)正處于從“以科研為主”到“以生產(chǎn)制造為核心”的轉(zhuǎn)變，大尺寸、多激光器、數(shù)字化、高穩(wěn)定性、智能化、定制化、用戶友好性的增材設(shè)備代表著增材制造的未來競爭力，其可以降低設(shè)備使用難度，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題減少損耗，提高打印速度和打印質(zhì)量，滿足更大規(guī)格零部件的制造需求。
 

　　4.6 行業(yè)整合加劇，行業(yè)巨頭加速布局增材制造產(chǎn)業(yè)
 

　　隨著增材制造行業(yè)競爭的不斷加劇，企業(yè)為了增強自身競爭力，開始布局行業(yè)整合。行業(yè)整合方式包括：向上下游并購或擴張，以及其他行業(yè)跨界并購或參與增材制造。德國EOS屬于典型的上下游擴張，目前EOS已經(jīng)不僅僅是大的金屬級增材設(shè)備廠商，還是粉末原材料、制造工藝、服務(wù)咨詢等多板塊的解決方案提供商，打造出完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。美國GE作為工業(yè)企業(yè)的代表，從2010年開始參與增材制造，2016年成功并購瑞典Arcam和德國Concept Laser公司，目前已成功在航空發(fā)動機領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了增材制造的規(guī)?；瘧谩?br /> 

　　其他案例還包括阿迪達斯、強生等跨界投資增材制造商Carbon，阿迪達斯借助Carbon的3D打印技術(shù)已大規(guī)模生產(chǎn)了一款3D鞋。寶馬集團先后投資了Carbon和金屬增材制造公司Desktop Metal，并于2018年5月斥資1,000萬歐元打造增材制造工業(yè)園區(qū)。
 

　　增材制造行業(yè)整合的加劇，不但加速了行業(yè)內(nèi)上中下游產(chǎn)業(yè)鏈條的快速融合，而且隨著跨界巨頭對行業(yè)的深度參與，增材制造將加速大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的應用。