2023年金屬增材制造行業(yè)深度報告 全球供應(yīng)鏈重塑帶來增材制造的快速發(fā)展

2023年金屬增材制造行業(yè)深度報告全球供應(yīng)鏈重塑帶來增材制造的快速發(fā)展一、增材制造行業(yè)介紹1.1工藝原理及技術(shù)路線分類增材制造工作原理：又稱3D打，是一種快速成型技術(shù)，以計算機三維設(shè)計模型為藍本，通過軟件分離離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織進行逐層堆積粘結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品。因此，3d打印可以簡單的理解為多層二維打印，3D打印一般使用特制的材料，基于坐標(biāo)系，按照三維的圖紙，將其一層層噴涂或熔結(jié)到三維空間，從而制造出傳統(tǒng)工藝難以制造的高復(fù)雜度產(chǎn)品。傳統(tǒng)打印的區(qū)別：與傳統(tǒng)打印機類似，增材制造都是由數(shù)據(jù)驅(qū)動完成打印，且集合了軟件、機械和電子等多個學(xué)科，但兩者在打印材料和原理上有較多區(qū)別，例如傳統(tǒng)打印主要是二維打印，數(shù)據(jù)輸入主要以圖片、文字等為主，而3D打印機輸入源主要是以特定的三維模型等為主，因此較傳統(tǒng)打印相比需要切片等步驟。目前3D打印技術(shù)主要包括金屬和非金屬兩大類，金屬類近年來發(fā)展較快，因此后面將著重針對金屬增材制造進行介紹。增材制造技術(shù)路線：技術(shù)路線的不同直接影響到加工的方式和最終成型零部件的尺寸、精度和強度等。目前增材制造的主要技術(shù)路線大致可以按照材料及形態(tài)、熱源、送料方式等進行分類:材料：目前主流的材料包括金屬材料和非金屬材料，兩者產(chǎn)值比約為4：6。截至2021年，可用于3D打印的材料種類達到了2486種，其中包含988種金屬、1222種聚合物以及219種復(fù)合材料。材料是根據(jù)需求選擇的，同時，熱源的選擇也這制了材料的熔點。由于增材制造率先在航空航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用，近年來金屬材料增速較快，2009-2020年全球金屬原材料營收年復(fù)合增速達37.0%。金屬材料中應(yīng)用較多的包括鋼材、鋁合金、高溫合金和鈦合金等，同時有部分材料存在活性較強的問題，比如鎂合金，在粉末狀態(tài)下容易引起粉塵爆炸等風(fēng)險，雖然可以通過全程氣氛保護的方式實現(xiàn)加工，但由于成本過高和風(fēng)險太大的原因，一直以來都停留在實驗室階段。非金屬材料包括聚醚醚酮、陶瓷材料等，還包括細胞組織等；材料形態(tài)：粉末材料是目前最常用的金屬材料形態(tài)，此外，還有絲材、片材和液體等多種材料形態(tài)。增材制造對材料的要求與傳統(tǒng)的加工工藝有所不同。以粉末為例，一般用于粉末冶金行業(yè)，粉末冶金工藝是將粉末預(yù)成型后使用高溫高壓的條件進行最終定型的工藝，整個過程中粉末發(fā)生的物理冶金變化較為緩慢，材料有充分的時間融合反應(yīng)。而增材制造工藝在熱源的作用下的冶金變化是極快的，熱源和粉體材料直接接觸，粉體材料沒有模具和外部壓力的作用。因此對于粉體材料的球形度、空心度以及粉徑要求較傳統(tǒng)的粉末冶金有所不同；熱源：綜合考慮氣氛、成本、材料熔點以及技術(shù)難度等因素，目前大部分企業(yè)采用激光作為增材制造的熱源，此外，高能電子束、等離子和電弧等也由于各自不同的特點在不同場景下得到應(yīng)用。電子束和激光的工作原理不同，電子束是高能電子穿過靶材的表面進入一定深度后，通過振動靶材的分子實現(xiàn)將電子的動能轉(zhuǎn)化為熱能，而激光的加熱方式則是直接使用光子加熱靶材表面，激光并未穿透靶材，由于燒結(jié)材料的熔點和最終成型零部件的區(qū)別，不同的熱源會形成不同的結(jié)構(gòu)，在氣氛保護上，高能電子束往往要求真空環(huán)境，而激光需要惰性氣體保護；相比之下，等離子和電弧等熱源主要依靠焊接熱源將原材料融化，按照成形路徑層層堆疊形成金屬件，因此無需氣氛保護。此外，還有部分熱源是使用基板/基材加熱的，目前國內(nèi)使用的較少；1.2工藝優(yōu)缺點由于增材制造的加工過程具有由二維到三維的堆疊特征，因此具有較為鮮明的優(yōu)缺點：優(yōu)點：(1)可快速加工成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件。3D打印是將三維切片以得到二維的輪廓信息，通過疊層的方式實現(xiàn)零部件成型。因此這種方式不受零部件形狀和內(nèi)部復(fù)雜度的影響，尤其是制造一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用傳統(tǒng)工藝較難或者成本較高的產(chǎn)品時，具有突出優(yōu)勢。同時，定制化的特點使得3D打印可以根據(jù)消費者需求自由定制形狀，真正實現(xiàn)按需生產(chǎn)；(2）縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。使用增材制造技術(shù)制造零部件直接由模型驅(qū)動，無需模具、夾具等輔助工具，憑借增材制造快速成型快速迭代的特點，可以有效的加快新產(chǎn)品的研發(fā)周期，節(jié)約昂貴的模具費用，提高產(chǎn)品迭代速度；(3）材料利用率高。傳統(tǒng)加工工藝會產(chǎn)生大量廢料，存在相當(dāng)?shù)挠嗔蟽r值損耗，增材制造技術(shù)根據(jù)二維輪廓添加材料，按需制造，加工材料可回收二次利用，因此材料利用率顯著高于傳統(tǒng)加工模式。尤其是對于較為昂貴的金屬材料如鈦合金、高溫合金等，可節(jié)約大量成本；（4）實現(xiàn)一體化、輕量化設(shè)計。3D打印的應(yīng)用可以在保證零部件性能的前提下，通過拓撲優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方法將復(fù)雜結(jié)構(gòu)經(jīng)過變換重新設(shè)計成簡單結(jié)構(gòu)，從而減輕重量，同時3D打印一體成型的加工方式也較大的節(jié)省了鉚接和焊接的部位，從而進一步提升產(chǎn)品的可靠性；(5）提高供應(yīng)鏈柔性。3D打印省去了雇傭較多產(chǎn)業(yè)工人、使用大型產(chǎn)線的建設(shè)點火試車環(huán)節(jié)，根據(jù)需求及時調(diào)整產(chǎn)能，具有“去模具、減廢料、降庫存”等優(yōu)點，縮短產(chǎn)業(yè)鏈、提高供應(yīng)鏈可靠性以及減少庫存風(fēng)險方面具有較大優(yōu)勢，在供應(yīng)鏈安全受到挑戰(zhàn)以及需求不確定的當(dāng)下具有現(xiàn)實意義。缺點：金屬增材制造技術(shù)在加工材料、加工精度、表面粗糙度、加工效率上較精密加工仍有較大差距，而小批量的情況下實現(xiàn)了力學(xué)性能上，金屬增材制造技術(shù)已經(jīng)滿足鑄造的水平，部分零部件經(jīng)過熱處理后接近鍛造水平，因此目前增材制造技術(shù)主要的競爭技術(shù)是小批量的精密鑄造，在部分領(lǐng)域?qū)﹀懺鞓?gòu)成挑戰(zhàn)。1.3金屬增材制造處于技術(shù)成熟度曲線第四階段技術(shù)成熟度曲線(theHypeCycle)：技術(shù)成熟度曲線又稱Gartner炒作曲線，X軸為時間，Y軸為期望值，曲線描述了新技術(shù)的發(fā)展過程，從誕生到過熱，到低谷，最后為人們理解和接受的完整階段。技術(shù)成熟度曲線一共分為五個部分，目前我們判斷金屬增材制造在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用處于第四階段：上升期：一項新的技術(shù)突破、樣品成功試制等重大事件，標(biāo)志著某項技術(shù)進入了人們的視野，該階段是新技術(shù)最容易凋敝的階段，大部分的技術(shù)路線在這一過程中都無法得到足夠的應(yīng)用而被拋棄。而行業(yè)巨頭應(yīng)用、國家政策支持或者資本的介入都會快速的提升人們對于新技術(shù)的預(yù)期，大量的初創(chuàng)企業(yè)出現(xiàn)。一般這個階段，新的技術(shù)會在各大高校和科研院所誕生，但僅有少數(shù)技術(shù)能夠得到產(chǎn)業(yè)界的認(rèn)可，走出實驗室；過熱期：隨著技術(shù)走出實驗室逐漸為人們了解，預(yù)期出現(xiàn)頂峰，大家對創(chuàng)新技術(shù)報以厚望，甚至高于其實際能力，該階段最容易形成投資泡沫，大量的資本進入也推高了人們的期待，企業(yè)遍地開花。但此時的國產(chǎn)化率仍處于較低水平，核心的設(shè)備和工藝尚未掌握，因此大多情況下呈現(xiàn)出“兩頭在外”的代工模式。大量的資本進入催生出眾多初創(chuàng)企業(yè)，但是大部分企業(yè)產(chǎn)品仍然屬于低價值的初級階段，不能滿足實際需求；低谷期：隨著應(yīng)用的落地，人們發(fā)現(xiàn)結(jié)果并不如預(yù)期，低于預(yù)期的財務(wù)受益和價值增值使得資本開始離開。伴隨而來的是原先并沒有自我造血能力的產(chǎn)能進行出清。頂峰期大量收購企業(yè)行業(yè)巨頭賬面上累計的商譽陸續(xù)減值，行業(yè)內(nèi)外的資本退潮和補貼的退坡加速了產(chǎn)能的出清，隨之而來的質(zhì)疑讓從業(yè)者的迷茫加深；成長期：一些早期的企業(yè)克服了一些困難，解決了一些缺陷，并開始獲得收益，可以繼續(xù)努力前行。一些有潛力的技術(shù)路線和應(yīng)用開始慢慢進入到試驗階段，進而產(chǎn)生正向的循環(huán)，與此同時，有較強預(yù)見性的產(chǎn)業(yè)資本開始進入行業(yè)，推動行業(yè)進入了第二輪發(fā)展期，此時的國產(chǎn)化設(shè)備滲透率伴隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提高而擴大，內(nèi)生性需求開始產(chǎn)生，產(chǎn)能的投資也開始進入了理性的爬坡期。隨著技術(shù)成熟和需求的產(chǎn)生，賺錢效應(yīng)開始出現(xiàn)，大量資本開支和一級融資項目的活躍標(biāo)志著行業(yè)進入到快速發(fā)展期；成熟期：技術(shù)的實際效應(yīng)得到了產(chǎn)業(yè)內(nèi)的客戶的認(rèn)可，越來越多的企業(yè)開始接受并使用該技術(shù)，產(chǎn)業(yè)進入成熟期。這個階段，雖然利潤在增長，但是技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)競爭格局開始穩(wěn)定，于是資本開支開始放緩，產(chǎn)業(yè)進入到下一個技術(shù)的更新迭代中。歷史沿革：早期階段（1984年以前）：3D打印技術(shù)最早可以追溯到19世紀(jì)，攝影技術(shù)發(fā)明后，人們就開始討論如何在三維空間中記錄我們的影像。1859年，法國雕塑家佛朗索瓦首次設(shè)計出多角度成像獲取物品三維圖像的方法，是今天3D掃描技術(shù)的鼻祖。1981年5月，名古屋工業(yè)研究所的HideoKodama博士發(fā)表了快速原型的詳細信息，該研究是逐層打印的第一篇文獻。1982年JosephBlanther發(fā)明了用蠟板層疊的方法制作等高線地形圖的技術(shù)。1984年，三名法國工程師申請了立體光刻工業(yè)的專利，隨后因為受限于計算機數(shù)字化建模、激光、材料等多方面因素，增材制造技術(shù)不具備商業(yè)前景而放棄了該項專利。而具有商業(yè)頭腦的商查爾斯胡爾（CharlesW.Hull)獲得了這項專利，并規(guī)定了STL的文件格式和數(shù)字切片的方法，使用紫外線固化光敏聚合物成型，通過這項專利，查爾斯成立了3Dsystem公司，這是3D打印產(chǎn)業(yè)的萌芽期。發(fā)展階段（1984-2006年）：3D打印技術(shù)在1984-1996年得到了商業(yè)化，SLA(1984)、FDM(1988)、SLS(1992)、3DP(1993)、EBM(1994)以及SLM(1995)等目前主流的增材制造技術(shù)相繼出現(xiàn)，而由于當(dāng)時激光器功率較小，光纖激光器無法完全熔化金屬，因此前期的3D打印技術(shù)主要圍繞樹脂等非金屬材料，或者類似于SLS技術(shù)在金屬表面附著一層非金屬材料實現(xiàn)粘結(jié)，在性能上有所欠缺；成長階段（2006年至今）：2006年以來，行業(yè)進入了快速上升期，行業(yè)內(nèi)有名的開源項目RepRap和Fab@home的出現(xiàn)以及FDM等專利技術(shù)的到期將消費級3D打印推上快車道。老牌增材制造企業(yè)如3Dsystem開始了大量的并購，賬目上積累的商譽成為日后的隱患。金融危機之下，增材制造被寄予厚望，奧巴馬國情咨文的演講將3D打印行業(yè)推上新的高潮。國內(nèi)對于增材制造技術(shù)的關(guān)注也源于海外的一片火熱，2012年《十二生肖》中快速成型的技術(shù)引起人們的關(guān)注，隨后2014年桌面級3D打印的熱潮席卷國內(nèi)，短短一年內(nèi)涌現(xiàn)出上百家企業(yè)，國內(nèi)增材制造進入過熱期。在此之前僅有北京太爾時代和杭州銘展等少數(shù)企業(yè)，大部分企業(yè)從事的是兩頭在外的銷售模式，核心技術(shù)和需求均依賴海外，因此在需求證偽的情況下進入了寒冬，短短兩年內(nèi)大量企業(yè)倒閉。在頂峰期大量收購企業(yè)的打印設(shè)備巨頭3Dsystem賬面上累計的商譽陸續(xù)減值，行業(yè)內(nèi)外的資本退潮和補貼的退坡加速了產(chǎn)能的出清，隨之而來的質(zhì)疑讓從業(yè)者的迷茫加深，行業(yè)進入低谷期；1.4產(chǎn)業(yè)政策助力行業(yè)健康發(fā)展背景介紹：自3D打印技術(shù)誕生以來，一直面臨與傳統(tǒng)工藝的對比，因此產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及政策扶植一般來源于現(xiàn)實的危機。1998年，受到東南亞經(jīng)濟危機的沖擊，需求變得不穩(wěn)定，同時供應(yīng)鏈的安全被各國政府愈加重視。以美國為代表的發(fā)達國家制定了一系列3D打印相關(guān)的技術(shù)發(fā)展路線圖催化相關(guān)產(chǎn)業(yè)的成熟。當(dāng)時由美國國家制造科學(xué)中心領(lǐng)導(dǎo)的增材制造技術(shù)路線圖開發(fā)得到了美國工業(yè)界、政府界以及學(xué)術(shù)組織的支持，形成的路線圖將快速成型技術(shù)分為三個子類別，包括設(shè)計驗證系統(tǒng)、過渡技術(shù)系統(tǒng)以及直接制造系統(tǒng)，它預(yù)測了行業(yè)的演進，雖然相關(guān)術(shù)語時至今日已經(jīng)改變，但大體框架卻保留了下來；1.5新形勢下，全球供應(yīng)鏈重塑帶來增材制造的快速發(fā)展二十世紀(jì)二十年代以來，全球主要面臨三大矛盾：原材料價格高位滯漲、供應(yīng)鏈安全遭遇挑戰(zhàn)和國際沖突日益尖銳——物流成本抬高、生產(chǎn)效率降低，逆全球化的思潮沖擊了人們本就脆弱的信任，供應(yīng)鏈安全遭受挑戰(zhàn)，地緣政治和局部沖突加劇了地區(qū)的不安全感，提高了對于快速響應(yīng)和武裝軍隊能力的要求，三大矛盾相互影響，構(gòu)成了當(dāng)今全球供應(yīng)和需求雙雙不穩(wěn)定的新局面；增材制造的出現(xiàn)讓各國發(fā)現(xiàn)了新形勢下緩解原材料價格高位、供應(yīng)鏈不穩(wěn)定以及裝備產(chǎn)能瓶頸的新方法——增材制造的材料回收率相較于傳統(tǒng)工藝高、短流程的生產(chǎn)模式適合產(chǎn)業(yè)工人短缺以及基礎(chǔ)工業(yè)薄弱的國家，而在國際地緣政治中受到威脅的國家，快速成型技術(shù)可以使其短期內(nèi)具備較強的武裝力量，因此近期各個國家都在積極使用增材制造技術(shù)解決其面對的問題；以沙特為例，2022年12月中國代表團訪華期間，沙特各企業(yè)與中國簽署了一系列企業(yè)合作協(xié)議，涵蓋了運輸、物流、醫(yī)療、建筑和制造業(yè)等等領(lǐng)域，協(xié)議價值高達300億美元，其中代表團中出現(xiàn)了中國的3D打印企業(yè)西帝摩，沙特使用增材制造技術(shù)解決其油井鉆頭的更換，其無模具短流程短周期的特點，使其實現(xiàn)了鉆頭的快速更換。而沙特獨特的地理條件和薄弱的工業(yè)基礎(chǔ)也使其無法實現(xiàn)大規(guī)模的鑄造，因此增材制造將成為其解決自身供應(yīng)鏈安全、減少庫存?zhèn)湄浐蛡}儲物流成本的重要方法。1.6小結(jié)作為新興工藝，通過降維成二維燒結(jié)逐層堆疊的加工模式，增材制造具有傳統(tǒng)的變材制造和減材制造不具備的優(yōu)勢，對于超復(fù)雜結(jié)構(gòu)、短周期高柔性需求以及高性能要求部件，其適應(yīng)能力更強，制造成本更低。經(jīng)歷了上升期、過熱期、低谷期，在2016年軍隊體制改革完成后新的武器裝備定型以及2020年供應(yīng)鏈不穩(wěn)定性加大的背景下，增材制造逐漸被人們重視，各國紛紛出臺產(chǎn)業(yè)政策扶持，行業(yè)進入了快速發(fā)展期，我們認(rèn)為增材制造技術(shù)已經(jīng)步入技術(shù)成熟度曲線的第四階段。二、增材制造行業(yè)競爭格局2.1產(chǎn)業(yè)鏈情況3D打印行業(yè)大致可以分為上中下游三個環(huán)節(jié)。其中上游環(huán)節(jié)為原材料及零件，包括3D打印原材料、核心硬件和軟件等，中游為3D打印設(shè)備和服務(wù)，其中在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期國產(chǎn)化率尚不高的情況下還存在3D打印設(shè)備代理商，下游主要為航空航天、汽車、醫(yī)療、消費及電子產(chǎn)品等領(lǐng)域：上游——增材制造行業(yè)上游主要包括3D打印原材料、核心硬件和軟件服務(wù)：3D打印原材料：是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，目前使用的金屬粉末要求純凈度高、球形度、粒徑分布窄、氧含量低。目前國內(nèi)的金屬3D打印材料已經(jīng)基本滿足國產(chǎn)設(shè)備及下游需求，設(shè)備廠商一般與第三方材料廠商合作開發(fā)各類金屬材料及熔融工藝，少量3D打印設(shè)備及打印服務(wù)廠商會自主生產(chǎn)金屬3D打印材料。目前國內(nèi)比較知名的3D打印粉末提供商包括有研粉材、中航邁特、威拉里、寧波眾遠、西安賽隆等；核心硬件：增材制造使用的核心硬件包括振鏡和激光器，目前國內(nèi)大部分企業(yè)主要采購自美國和德國，存在依賴進口的情況（以華曙高科為例，2022年上半年振鏡國產(chǎn)化率為0.9%，激光器國產(chǎn)化率為30.1%）。隨著國產(chǎn)振鏡和激光器的研制成功及性能提升，目前已實現(xiàn)部分進口替代。比較有名的激光器或振鏡提供商包括銳科激光、創(chuàng)鑫激光、大族斯特、正時精控、金橙子等；公司間業(yè)務(wù)種類犬牙交錯：經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈中分化出多種增材制造企業(yè)類型，他們業(yè)務(wù)相互交錯，形成了獨特的業(yè)態(tài)分布：純粹的增材制造企業(yè)：以鉑力特、華曙高科、飛而康、鑫精合為代表的企業(yè)，為了擴充體量、爭取足夠多政策和融資的支持，大多向產(chǎn)業(yè)鏈上下游進行延伸，在多個領(lǐng)域進行布局，形成了增材制造的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。同時，近年來，在軍民融合和武器定型放量的大背景下，軍工的訂單呈現(xiàn)出“小核心，大協(xié)作”，即以主機廠為核心，在國內(nèi)軍民企業(yè)中尋找配套廠商，民營企業(yè)深度參與武器裝備的研發(fā)、試制和量產(chǎn)。在這一背景下，增材制造企業(yè)也深度參與了航空航天領(lǐng)域零部件的試樣，得益于軍品訂單的快速釋放，行業(yè)內(nèi)的部分頭部公司紛紛拓展了從粉末到設(shè)備到服務(wù)的全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)；傳統(tǒng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的巨頭：以天工國際、有研粉材、撫順東工、敬業(yè)增材和鋼研集團為代表的傳統(tǒng)行業(yè)巨頭紛紛入局，該部分企業(yè)憑借自身資本、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)以及客戶渠道等資源優(yōu)勢，在產(chǎn)業(yè)中取得了一定的優(yōu)勢；下游客戶研發(fā)部門：此外還有一些行業(yè)參與者，他們屬于各企業(yè)的科研單位，他們既是下游的終端客戶，同時也參與到產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，是產(chǎn)業(yè)內(nèi)不可忽視的力量。例如各大主機廠的科研單位，他們也會采購和招標(biāo)金屬增材制造設(shè)備，建設(shè)打印服務(wù)中心，以滿足自身科研和批產(chǎn)的需求。2.2競爭壁壘技術(shù)傳承：目前主流的增材制造技術(shù)主要分為選區(qū)熔化和直接能量沉積兩條，下面將講述兩條技術(shù)路線的技術(shù)傳承：選區(qū)熔化：選區(qū)熔化技術(shù)主要包括激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）、激光選區(qū)熔化(SLM)以及電子束熔融成型(EBM)等。選區(qū)激光燒結(jié)（SLS)技術(shù)最早由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的CarlDeckard學(xué)者在其碩士論文中首次提出，此后由DTM公司將其商業(yè)化,即SinterStation2000,隨后的DTM為3DSystem公司收購,而最早廣義的SLS包括了非金屬和金屬兩種加工工藝——區(qū)別在于非金屬燒結(jié)對溫度場和氣氛控制的要求較高，而金屬燒結(jié)則對激光能量密度和控制精度有較高要求。由于SLS技術(shù)在燒結(jié)金屬的過程中，金屬并未完全熔融，因此成型后的零部件在性能上有所缺陷，因此誕生了SLM技術(shù)，與SLS的區(qū)別性于金屬粉末在加工過程中被快速熔化。SLMSolution是選區(qū)激光熔融（SLM）路線的先行者，此后涌現(xiàn)出3Dsystem、EOS、雷尼紹以及GE等公司，技術(shù)路線得到了快速發(fā)展。早期在激光器功率不夠的情況下，燒結(jié)金屬的溫度不達標(biāo)，因此主要采用粉末外層包覆復(fù)合粘結(jié)劑的方式燒結(jié)，隨著近年來高功率激光器的出現(xiàn)，直接燒結(jié)金屬的工藝也愈發(fā)成熟。國內(nèi)高校最早于上世紀(jì)90年代引入SLM技術(shù)，西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)以及北航等學(xué)校研究較多。2010年以后，鉑力特經(jīng)過市場調(diào)研，瞄準(zhǔn)了SLM技術(shù)作為主要的攻關(guān)方向，隨后逐步形成了EOS代理加工、自研設(shè)備和打印服務(wù)的收入結(jié)構(gòu)。DTM的創(chuàng)始人許小曙從3Dsystem離開后，回國創(chuàng)辦了華曙高科，由SLS技術(shù)向SLM路線延伸，并逐步發(fā)展出非金屬和金屬兩大技術(shù)路線。此外，EBM(電子束熔融成型)由瑞典的Arcam最早商用化，隨后在國內(nèi)的清華大學(xué)、西北有色研究院等研究機構(gòu)有所應(yīng)用，目前國內(nèi)主要是清研智束、西安賽隆等企業(yè)；直接能量沉積：能量沉積包括電弧增材制造（WAAM)、激光立體成型（LSF)、電子束能量沉積（EBFF)等。電弧增材制造技術(shù)主要是起源于英國的克蘭菲爾德大學(xué)，隨后挪威鈦等公司將其商業(yè)化落地，國內(nèi)的南京理工大學(xué)、華中科技大學(xué)以及西安交通大學(xué)憑借焊接領(lǐng)域的積累，研究成果先后在英尼格瑪、武漢天昱以及西安增材創(chuàng)新研究院落地轉(zhuǎn)化。激光立體成型最早由美國各高校的國家實驗室發(fā)明，其中技術(shù)水平較為領(lǐng)先的是美國能源部下屬的AreoMet,此后國內(nèi)如西工大、北航等高校也開始了研究，并在中科煜宸、鑫精合、北京煜鼎、鉑力特等企業(yè)進行了成果轉(zhuǎn)化。而電子束能量沉積技術(shù)由于應(yīng)用較少目前國內(nèi)沒有知名的企業(yè)。2.3設(shè)備大型化、打印中心出現(xiàn)以及趨勢明顯行業(yè)趨勢：雖然國內(nèi)整體的增材制造水平較國外有較大的差距，但國內(nèi)頭部的金屬增材制造企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展和積累，在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和規(guī)模生產(chǎn)方面已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平。盡管在其他行業(yè)的研究中，投資者普遍性的將國內(nèi)的上市公司與海外的公司進行對比，但我們需要指出——海外上市的增材制造企業(yè)主要為民用領(lǐng)域為主，技術(shù)也主要是粘結(jié)劑噴射、光固化等成本低、精度低的路線為主，而國內(nèi)已上市和待上市的增材制造企業(yè)則是高精度、高成本的SLM等技術(shù)路線。除了由于海外高精度、高價值量的增材制造企業(yè)大多是某巨頭的業(yè)務(wù)部門(如GEadditive)或家族企業(yè)(如EOS）暫未上市計劃，國內(nèi)近年來航空航天大量的業(yè)務(wù)需求也使得行業(yè)內(nèi)公司營收規(guī)模達到了上市條件，因此國內(nèi)外上市的增材制造企業(yè)并不能簡單的橫向?qū)Ρ取６掠慰蛻舻男枨鬆縿恿水a(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展升級方向：1）航空航天領(lǐng)域集中式的需求爆發(fā)，帶動上下游軍民企業(yè)加工中心的出現(xiàn)，2)主戰(zhàn)裝備大型零部件的需求提高，帶來了對于增材制造設(shè)備大型化的需求，3）航空航天自主可控的要求促使國產(chǎn)核心零部件的替代進程加快：設(shè)備大型化：增材制造在大型鈦合金件上的應(yīng)用已逐漸成熟，針對下游客戶的需求，增材制造企業(yè)不斷提高裝備的尺寸，以鉑力特為例，其開發(fā)的S系列設(shè)備從S210的100mm尺寸到S1000的1000mm尺寸，在尺寸變大的同時，激光頭的數(shù)量也隨之增多，成型效率從15立方厘米每小時上升到最高300立方厘米每小時，提高了20倍。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研信息，每多一個激光頭，成型效率提升在20-50%左右不等，目前尚未見到瓶頸。此外，由于打印艙體的空間有限，目前激光頭和振鏡的數(shù)量是效率提升的瓶頸，因此利用振鏡對激光進行分光的技術(shù)將是未來增材制造成倍提升效率的重要技術(shù)；加速：既是下游客戶為了自身供應(yīng)的安全性和多元化的必然要求，同時也是設(shè)備制造商自身出于降本增效，提高產(chǎn)品競爭力的考慮，市場競爭的結(jié)果。與十年前國內(nèi)大量采用海外進口設(shè)備相比，近年來國產(chǎn)增材制造設(shè)備的市占率逐步提升，以鉑力特為例，上市前，鉑力特的海外設(shè)備制造商代理收入占比高達27.5%，近年來公司加大自研設(shè)備研發(fā)投入，代理業(yè)務(wù)逐漸減少，2022年公司實現(xiàn)了設(shè)備的全部自研。同時，設(shè)備制造商也在積極探索核心零部件的國產(chǎn)化。對于激光選取熔化路線（SLM）來說，目前主要的核心零部件包括振鏡、激光器、花鍵、電機，其中振鏡和激光器國產(chǎn)化率仍然處于較低水平，也是設(shè)備中價值量較高的核心零部件。根據(jù)華曙高科答復(fù)函，2022年上半年，國產(chǎn)激光器如創(chuàng)鑫激光已經(jīng)實現(xiàn)部分供貨，單價為2.75萬元，相較于公司整體采購價4.55萬元下降較多——一方面是由于公司采購較多的進口IPG激光器具有效率高、能耗低、精度高等優(yōu)點，同時運行時功率衰減少，具有良好的穩(wěn)定性，因此相較于其他激光器價格較高；另一方面是由于國產(chǎn)激光器生產(chǎn)成本、議價能力相較于海外激光器低。因此綜合來看，近年來隨著國產(chǎn)激光器廠商的加入，激光器的平均采購價格逐年降低。除了目前較為清晰的三大趨勢以外，拓撲優(yōu)化也愈發(fā)成為近年來人們關(guān)注的重要話題，站在當(dāng)下時間點來看，雖然目前第三方的拓撲優(yōu)化團隊尚未形成規(guī)模，但隨著下游需求的多元化以及客戶群體的分散化，我們認(rèn)為，針對特定客戶和特定場景的拓撲優(yōu)化將成為主流。增材制造與拓撲優(yōu)化彼此需要、相互促進，甚至帶來新的需求：1)拓撲優(yōu)化與增材制造彼此需要:拓撲優(yōu)化是一種根據(jù)給定負載情況、約束條件和性能指標(biāo)，在給定區(qū)域內(nèi)對材料分布進行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法，因此拓撲優(yōu)化主要是基于有限元網(wǎng)絡(luò)而非幾何的。目前連續(xù)體拓撲優(yōu)化的研究已經(jīng)較為成熟，比較知名的工業(yè)軟件包括美國Altair公司的Hyperworks系列軟件中的OptiStruct和德國的Fe-design公司的Tosca（目前已經(jīng)被達索收購，集成到Abaqus中）。拓撲優(yōu)化和增材制造的集成能夠充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢和潛力。區(qū)別于傳統(tǒng)的經(jīng)驗式的設(shè)計模式和面向設(shè)計的性能評估，拓撲優(yōu)化實現(xiàn)了根據(jù)性能要求建立模型，并針對需求進行優(yōu)化。而經(jīng)過拓撲優(yōu)化的方案存在的大問題是結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、可制造性差，而拓撲優(yōu)化是通過有限元分析和計算機仿真模擬計算的結(jié)構(gòu)，因此只有在不考慮結(jié)構(gòu)工藝約束的情況下才能發(fā)揮最好的效果。早年間工程師盡管通過拓撲優(yōu)化設(shè)計了很多結(jié)構(gòu)獨特、高性能的產(chǎn)品，但是往往囿于工藝限制不得不進行妥協(xié)，遵循“實現(xiàn)性優(yōu)先”，舍棄原有的優(yōu)勢。增材制造的出現(xiàn)解決了這一問題，通過堆疊的方式將三維的實體轉(zhuǎn)化為二維的加工過程幾乎對復(fù)雜度不敏感，從而實現(xiàn)了自由化的設(shè)計。因此企業(yè)可以根據(jù)自身需求設(shè)計并打印復(fù)雜的產(chǎn)品，不再受到工藝和制造資源的束縛的工程師也能夠真正實現(xiàn)“設(shè)計即生產(chǎn)”，因此增材制造讓拓撲優(yōu)化的價值得以完全發(fā)揮。同時，另一方面看，增材制造離不開拓撲優(yōu)化，由于增材制造的原材料價格較傳統(tǒng)工藝高，因此要實現(xiàn)平價甚至經(jīng)濟上的優(yōu)勢，拓撲優(yōu)化是重要的方法。通過拓撲優(yōu)化確定和去除不影響零部件剛性的材料，在滿足功能和性能要求的基礎(chǔ)上實現(xiàn)輕量化，不僅美觀獨特，而且節(jié)省了大量材料，尤其是昂貴的原材料。因此從這個角度來看，拓撲優(yōu)化與增材制造相輔相成、互相成就，拓撲優(yōu)化技術(shù)是增材制造工業(yè)軟件的核心技術(shù)之一；2)設(shè)計評估與自反饋閉環(huán)：增材制造的零部件在打印前、中、后期均需要進行評估，典型的評估方法包括性能仿真和點陣仿真。在打印過程中往往會碰到過度變形、部件開裂、刮板碰撞、支撐斷裂等等問題，這與打印前的仿真模擬息息相關(guān)。與傳統(tǒng)方式不同，增材制造的成本很高，無法承擔(dān)多次打印失敗的風(fēng)險，因此仿真環(huán)境尤為重要，而全數(shù)字化的設(shè)計及加工方式也為數(shù)字孿生提供了可能。由于增材制造涉及到材料的快速熔化和凝固，因此對于熔池的動力學(xué)控制以及晶體結(jié)構(gòu)的生長要求更高。一款設(shè)計方案誕生后，需要進行數(shù)字仿真模擬，然后根據(jù)仿真模擬結(jié)果優(yōu)化設(shè)計和支撐方案，接著進入下一輪的模擬，直至通過模擬測試。隨后，在設(shè)備中進行線程試驗，試驗過程中，軟件進行實時模擬仿真，預(yù)判可能出現(xiàn)的問題并及時調(diào)整。打印結(jié)束后，根據(jù)部件后續(xù)的性能測試進一步優(yōu)化設(shè)計方案，形成閉環(huán)；3）創(chuàng)新設(shè)計拓展新的需求：在目前的增材制造應(yīng)用中，下游往往會希望增材制造能夠替代已有的零部件的制造工藝，誠然，這是目前下游客戶最容易接受的路徑但我們同時需要指出，盡管目前大部分的需求仍來自于已有的工藝替代的需求，但新的需求將誕生于創(chuàng)新的設(shè)計——例如文創(chuàng)產(chǎn)品，通過拓撲優(yōu)化和點陣設(shè)計的文創(chuàng)產(chǎn)品將引發(fā)消費者的購物欲望，從而催生出新的需求。因此，從供給端的角度來看，將來隨著增材制造的特性與創(chuàng)新性的設(shè)計結(jié)合，將在更多的領(lǐng)域催生出新的需求。2.4增材制造成本下降曲線分析增材制造成本拆分：為了分析增材制造的成本下降的可能性，我們將增材制造加工過程分為八個過程，分別為氣體消耗成本、設(shè)備調(diào)整成本、冷卻分離和表面處理成本、設(shè)備維護成本、粉末成本、電能消耗成本和折舊成本，此外，還有預(yù)先設(shè)計與研發(fā)的支出成本。在這些成本中，氣體消耗成本、設(shè)備調(diào)整成本、冷卻分離和表面處理成本、設(shè)備維護成本等均屬于歷史統(tǒng)計即可得出的數(shù)據(jù)，由于技術(shù)進步較慢等原因在短期內(nèi)不會發(fā)生太大變化，而粉末成本、電能消耗成本以及折舊成本，由于與零部件的情況相關(guān)，因此需要具體分析；我們將歷史相關(guān)的成本參數(shù)進行了估計，并以一個具體的零部件為例分析相關(guān)成本結(jié)構(gòu)以及敏感度。我們假設(shè)了一個零件大小935mm*526mm*1463mm的鈦合金零部件，由于粉末燒結(jié)過程需要附加額外的支撐結(jié)構(gòu)以維持零部件的形狀，此處假設(shè)支撐部分占零部件的比例約為10%，模型復(fù)雜度方面，設(shè)定單層層高為20um，模型復(fù)雜度為0.06(即零部件實際成形速度相對于打印機堆積效率的比，越小說明越復(fù)雜），以鉑力特S1000打印機為參考，得出最終的成本大約為119萬元，其中折舊費用和粉末成本最高分別占比48.3%和36.6%；根據(jù)我們對柏靈激光、飛而康、威拉里、西安賽隆等企業(yè)的調(diào)研，2012年以來，設(shè)備端成本下降了4/5、材料下降了3/4、效率提升四倍、所需支撐下降了33%，良品率提升了10個百分點，分析成本下降的主要原因是加工效率提升帶來的單缸機時的下降、規(guī)模生產(chǎn)粉末的價格下降、支撐優(yōu)化后粉末用量的下降。根據(jù)我們的模型計算，2012年以來總成本下降了84.2%，預(yù)計未來到2025年設(shè)備成本下降50%，材料價格下降20%，沉積效率提升3倍，支撐比例不變，良品率提升3個百分點，總成本下降一半。由于增材制造計算成本是按照機時折舊與粉末消耗為主，因此與注塑成形和粉末冶金相比，在零部件數(shù)量滿足一定條件的情況下，將具有優(yōu)勢；2.5小結(jié)增材制造的產(chǎn)業(yè)鏈大致分為上游的原材料、核心零部件以及軟件服務(wù)，中游的打印設(shè)備和打印服務(wù)以及下游的具體應(yīng)用等。經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈衍生出不同類型的企業(yè)，包括了純粹的增材制造企業(yè)，為了爭取足夠的資源，他們大多依靠自身優(yōu)勢向產(chǎn)業(yè)上下游延申，形成自身生態(tài)；也包括了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的巨頭，憑借自身積累在產(chǎn)業(yè)內(nèi)取得了一定優(yōu)勢；還有一些下游客戶自身的研發(fā)部門，由于對自身行業(yè)有較多了解，因此通過與設(shè)備廠合作參與到打印加工環(huán)節(jié)，擁有一定的議價能力。從技術(shù)傳承來看，增材制造大致分為選區(qū)熔化路線和直接能量沉積路線，相似路線可以延伸和拓展。同時，增材制造具有一定的競爭門檻，包括技術(shù)壁壘、認(rèn)證資質(zhì)壁壘、人才壁壘以及先入壁壘。從行業(yè)發(fā)展趨勢來看，國內(nèi)和海外上市企業(yè)出現(xiàn)了一定的分化，國內(nèi)的增材制造企業(yè)朝著設(shè)備大型化、打印服務(wù)規(guī)模擴大化以及的方向發(fā)展。同時，未來隨著增材制造下游應(yīng)用越來越多，第三方的拓撲優(yōu)化企業(yè)將會越來越多，通過將增材制造的工藝和行業(yè)知識結(jié)合，傳統(tǒng)的設(shè)計方法將會被面向需求的拓撲設(shè)計方法替代，并衍生出更多新的需求。最后我們根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研和歷史數(shù)據(jù)拆解了當(dāng)前增材制造的成本結(jié)構(gòu)，得出了在一定的生產(chǎn)數(shù)量內(nèi)增材制造的成本低于注塑成型和粉末冶金，隨著增材制造各環(huán)節(jié)成本的降低，將其臨界數(shù)量將逐漸右移，帶來更多的需求應(yīng)用。三、增材制造行業(yè)需求情況全球3D打印市場進入快速發(fā)展期，我國增速突出：經(jīng)過多年發(fā)展，增材制造產(chǎn)業(yè)進入了快速發(fā)展發(fā)展期，根據(jù)《WohlersReport2022》報告顯示，2021年全球增材制造市場規(guī)模達到152億美元，同比增長19.5%，其中產(chǎn)品市場規(guī)模為62.29億美元，同比增長17.5%，服務(wù)收入為90.15億美元，同比增長20.9%，2017-2021年年復(fù)合增速20.1%。根據(jù)報告預(yù)測，到2025年增材制造收入規(guī)模較2021年將增長近2倍，達到298億美元，到2031年增材制造收入規(guī)模將較2021年增長5.6倍，達到853億美元。而我國的增材制造產(chǎn)業(yè)近年來增速明顯快于全球，根據(jù)中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟估算，2021年我國增材制造企業(yè)營收約265億元，近四年平均增長率約為30%，較全球平均增速高出近10個百分點，2021年，50家規(guī)模以上企業(yè)總營收達到91.2億元，比2020年的65.5億元增加近30億元，同比增長39.2%。根據(jù)賽迪顧問預(yù)測，未來三年我國3D打印產(chǎn)業(yè)復(fù)合增長率為24.1%，2024年產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長至500億元；下游應(yīng)用領(lǐng)域多元化，應(yīng)用深度不斷拓展：增材制造已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域，并逐步被嘗試應(yīng)用于更多領(lǐng)域。如航空航天領(lǐng)域，具有成本不敏感、性能要求高、減重需求大等特點，因此增材制造的先天優(yōu)勢較大，成為了近年來應(yīng)用領(lǐng)域最多，價值量占比最高的領(lǐng)域。醫(yī)療/牙科領(lǐng)域定制化需求較多、消費者價格承受力強，同時時間周期較短，也非常適合使用增材制造產(chǎn)品。此外，在汽車、消費電子、科研等領(lǐng)域，增材制造均發(fā)揮著重要作用，此在各個領(lǐng)域均具有較大的增長潛力。根據(jù)WohlersReport2022報告顯示，2021年增材制造主要應(yīng)用于航空航天、汽車、消費與電子品、醫(yī)療/牙科、學(xué)術(shù)科研等領(lǐng)域。3.1航空航天根據(jù)WohlersReport2022的統(tǒng)計,2021年全球航空航天需求占比16.8%,根據(jù)AMpower預(yù)測，航空航天領(lǐng)域使用增材制造技術(shù)制造的最終產(chǎn)品而非模具的比例將大大提高。站在目前的時間點來看，航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也印證了這一趨勢，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從零部件級（飛機、衛(wèi)星、高超飛行器、載人飛船零部件打?。┌l(fā)展至整機級（發(fā)動機、無人機、微/納衛(wèi)星整機打?。?。<1>增材制造實現(xiàn)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)減重：2019年8月17日，千乘一號01星作為主星搭載捷龍一號遙一火箭升空，衛(wèi)星發(fā)射入軌圓滿成功。千乘一號是目前國際上尺寸最大的增材制造整星結(jié)構(gòu)，使用輕量化的三維點陣結(jié)構(gòu)完成設(shè)計，通過鋁合金增材制造技術(shù)一體化制備，整星歷時14個月完成研制，重量65公斤。與傳統(tǒng)衛(wèi)星相比，傳統(tǒng)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)承載比20%左右，整星頻率70Hz,千乘一號01星結(jié)構(gòu)承載比15%,整星頻率110Hz。該衛(wèi)星采用鉑力特的BLT-S600設(shè)備打印，內(nèi)部采用點陣化結(jié)構(gòu)，零件最小特征僅0.5mm，由于整體輪廓尺寸較大，因此整星內(nèi)有超過100萬個點陣結(jié)構(gòu)特征。通過宏細觀一體化優(yōu)化方法設(shè)計的千乘一號考慮了整體工藝約束和整星裝配約束，實現(xiàn)了點陣材料細觀構(gòu)型和連接結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計。目前該設(shè)計方法已經(jīng)用于衛(wèi)星整星結(jié)構(gòu)、相變儲能熱控結(jié)構(gòu)與有效載荷支架結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)的制造工藝，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)減重30-60%；<2>國內(nèi)外積極使用3D打印提升導(dǎo)彈性能：早在數(shù)年前，雷神公司已經(jīng)用增材制造技術(shù)制造出80%以上的導(dǎo)彈部件；ATK公司成功試驗了3D打印的高超聲速發(fā)動機燃燒室；美國海軍在2016年首次測試了采用3D打印的導(dǎo)彈部件。與此同時國內(nèi)在3D打印導(dǎo)彈部件的試驗也同樣不落后于美方。中國日報海外版發(fā)布了一篇題為《3D打印加速中國導(dǎo)彈生產(chǎn)》的文章，文中介紹了航天科工集團利用3D打印技術(shù)加速巡航導(dǎo)彈設(shè)計和生產(chǎn)的事例。三院的技術(shù)人員表示，采用傳統(tǒng)的方法制造一個燃氣方向舵往往需要數(shù)十名技術(shù)人員和工人，花費一到兩個月才能完成，涉及鑄造和焊接等一系列工序。而燃氣方向舵用于改變發(fā)動機燃氣流，用于改變導(dǎo)彈的側(cè)向控制力，僅僅是導(dǎo)彈上的一個小部件，而整個導(dǎo)彈中涉及許許多多的零部件，使用傳統(tǒng)工藝步驟長、生產(chǎn)時間長，同時考慮到多數(shù)導(dǎo)彈屬于小批量生產(chǎn)，因此綜合成本也不低；<3>空間站與太空修復(fù)：隨著我國的航天事業(yè)邁向深空，零部件的應(yīng)急修復(fù)成為了重要的課題，考慮到太空的失重環(huán)境以及其他星球表面不同的大氣和重力環(huán)境，使用特殊的材料可以實現(xiàn)在失重條件下微重力環(huán)境下的太空制造技術(shù)；<4>火箭部件需要增材制造：近年來，隨著星鏈計劃的推出以及行業(yè)內(nèi)對航天的重視度提高，火箭發(fā)射將朝著高頻次方向發(fā)展，因此加工的速度成為近年來商業(yè)航天關(guān)注的重點。傳統(tǒng)火箭制造由載荷、制導(dǎo)、推進和結(jié)構(gòu)四個主要系統(tǒng)構(gòu)成，多年來一直依靠大型工廠、固定工具、復(fù)雜供應(yīng)鏈以及大量成熟的產(chǎn)業(yè)工人，在2年或者更長的時間內(nèi)完成制造，而商業(yè)航天的公司囿于投資久期、發(fā)展歷史、風(fēng)險承擔(dān)能力等因素，不可能采用傳統(tǒng)的火箭制造體系，而3D打印無庫存、柔性生產(chǎn)、快速制造、性能優(yōu)異等優(yōu)點完美的符合他們的訴求，在小批量的情況下，成本甚至較重新培育傳統(tǒng)供應(yīng)鏈更少。因此3D打印幾乎成為商業(yè)航天必選的技術(shù)路線；<5>太空旅行將成為旅游業(yè)的重要環(huán)節(jié)：我們認(rèn)為，航天產(chǎn)業(yè)的快速擴大必須依靠太空旅游等新興產(chǎn)業(yè)，盡管目前未來前景尚不明確，但隨著深空技術(shù)的成熟，未來太空旅游將成長為旅游業(yè)的重要一極。我們認(rèn)為，太空旅行的發(fā)展與國際旅游業(yè)有相似之處，1950年以后，隨著世界經(jīng)濟的復(fù)蘇以及人口的增長，旅行人次及旅行人口比例持續(xù)提高，從1950年的1.0%上升至2018年的18.7%。同時國際旅行的比例提高與跨洋旅行的技術(shù)提升有關(guān)，1950年以后大型的郵輪、寬體客機技術(shù)的成熟拉低了整體出行的成本。因此我們判斷，隨著深空推進技術(shù)的成熟以及大型載人工具的出現(xiàn)，幾十年后，太空旅行也將成為重要的旅行方式和目的地；民航減重是直接效益：對于航空航天飛行器而言，減重是永恒的主題，增材制造在點陣結(jié)構(gòu)制造方面具有天然的優(yōu)勢，因此，目前已經(jīng)在“錙銖必較”的國際民航客機制造領(lǐng)域獲得了實際的工程應(yīng)用，如空客的商業(yè)飛機機艙隔板就是典型的代表，使用點陣結(jié)構(gòu)隔離乘客和乘務(wù)員區(qū)域，同時在緊急狀態(tài)下還可以充當(dāng)擔(dān)架和安全座椅，最終的成形部件由112個部件組裝而成，相較于原先的蜂窩復(fù)合材料隔板減重45%（30kg），每年可以為空客節(jié)省46.5萬噸二氧化碳排放量，并有望批量運用于A320客機上；3.2骨科醫(yī)療根據(jù)EvaluateMedtec,2017年全球骨科器械市場規(guī)模為365億美元，全球醫(yī)療器械市場規(guī)模為4050億美元，骨科器械占比9.01%。根據(jù)WorldPreview預(yù)測，到2024年全球骨科市場規(guī)模將增長至471億美元。2018年我國的骨科植入物市場銷售規(guī)模約為262億元，同比增速16.4%，2010-2018年復(fù)合增速為17.5%。隨著我國進入老齡化社會，人均GDP的提高以及人們對于高水平生活需求的提高，國內(nèi)骨科植入物的市場有望維持15%以上的增速；3D打印定制化方案為醫(yī)療帶來更多可能：3D打印可以為醫(yī)療行業(yè)帶來全定制化的個性解決方案，并能在最短的時間進行加工制造。骨科植入物是理想的應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)的金屬加工方法需要首先制造出模具，對于只需要少量的植入物來說，生產(chǎn)成本過于昂貴，因此大部分患者傾向于選擇標(biāo)準(zhǔn)化的植入物，因此術(shù)后愈合和適配度并不高。而使用增材制造技術(shù)，不僅解決了小批量定制化成本高的問題，同時縮短了制造時間，也可以制造出更多輕量化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植入物，為患者預(yù)后帶去更多方便：3.3模具模具是萬業(yè)之母，主要應(yīng)用于電子、汽車、電機、電氣、儀器、家電和通訊領(lǐng)域，其中，根據(jù)中國工業(yè)模具協(xié)會的數(shù)據(jù)，2020年汽車模具需求量34%、電子行業(yè)需求占比28%、IT需求占比12%、家電需求占比9%，自動化需求占比4%，半導(dǎo)體需求占比4%，其他行業(yè)需求占比9%。目前中、日、德