3D打印行業研究：3D打印揚帆起航，藍海市場未來可期1.3D打印—推動新一輪工業革命的重要科技1.1個性化、復雜化需求催生3D打印3D打印又稱為增材制造（AdditiveManufacturing，AM），是涵蓋多學科的先進制造技術。3D打印是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，將三維實體變為若干個二維平面，運用粉末狀金屬、塑料、陶瓷、樹脂等可粘合原材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。整體而言，3D打印是信息網絡技術、先進材料技術與數字制造技術的結合，制造流程橫跨多個學科，涵蓋機械、材料、軟件、電子、設計、計算機視覺等。當前世界多國將3D打印作為未來產業發展的新增長點。美國《時代》周刊將增材制造列為“美國十大增長最快的工業”，英國《經濟學人》雜志認為增材制造是推動新一輪工業革命的重要科技，中國在《“十四五”智能制造發展規劃》、《中國制造2025》等多項政策文件中提及增材制造。類比平面打印工序，3D打印可根據三維信息生產具有功能性的產品。3D打印可簡單理解為將傳統打印中的電子文檔替換為3D數字模型，通過專用材料進行逐層打印，形成三維立體的產品。傳統平面打印的文件僅起到信息傳輸、保存作用，不具備功能性，而通過3D打印出的產品可實現預設功能，作為零部件直接應用于航天軍工、醫療器械、汽車等行業。類比傳統的減材制造技術，3D打印具備定制化、低損耗、精密制造等優勢。傳統減材制造工藝指通過設備對原材料進行車、銑、刨、鉆等加工流程。相比傳統減材制造，3D打印在設計過程中可實現定制化非標生產，生產中不需要提前準備模具，且廢料相比傳統制造有所減少。此外，部分應用于精密制造領域的零件，在生產過程中可能遇到模具無法生產、人工制造精度不足、內部構造過于復雜等因素掣肘，僅能通過3D打印生產。基于上述3D打印特點，未來發展方向主要為定制化和復雜結構件的生產。3D打印成本端對規模經濟敏感程度低，并不像傳統制造工藝，隨著產量的提升而實現降本增效。因此，3D打印在盈虧平衡點之前具有較大的競爭優勢，通常這類產品至少具備定制化或復雜程度高這兩個特點中的一個。定制化產品通常生產批量較少，無法通過傳統工藝實現規模化，應用領域多為航天軍工、醫療、文創教育等。復雜結構件方面，往往通過人工或傳統工藝在量產后單價仍高于3D打印，亦或是難以通過傳統方式生產，很難甚至無法實現生產，如部分特殊鏤空件、混合金屬件、具備生物相容性可降解的人造器官等，應用領域多為航天軍工、汽車、醫療等。1.23D打印海外歷史由來已久，國內追趕腳步漸近縱觀全球3D打印行業發展歷史，大致可分為技術研發、量產應用、業務盈利三個階段。3D打印誕生于20世紀80年代初期，至今已經歷了近40年的發展歷程，主要可歸納為三個階段。1980年至1990年為第一階段，期間3D打印專利、技術、原型機先后誕生。1982年CharlesHull首次提出將光學技術應用于快速成型領域，并于次年發明了世界上第一臺立體光固化成型（SLA）3D打印原型機，被譽為3D打印之父，此后各類3D打印技術及其原型機不斷涌現。1990至2010年為第二階段，歐美逐漸形成具有影響力的3D打印公司，由技術和理論的雛形過渡至3D打印機及產品的生產。3DSystems、Stratasys、EOS等世界龍頭企業在這一階段先后推出3D打印設備，涵蓋當前主流的熔融沉積成型（FDM）、選擇性激光燒結（SLS）、金屬激光燒結（SLM）等技術。此外，這一階段通過3D打印所生產的產品類別也不斷擴大，下游應用場景隨之增加。2010年至今為第三階段，3D打印行業迎來快速發展，龍頭企業不斷兼并收購。2012年Stratasys與Object合并，為3D打印業內最大規模合并，3DSystem于2010-2016年先后完成對PhenixSystems、MedicalModeling、BotObject等公司的收購，美國GE于2016年收購3D打印巨頭ConceptLaser和Arcam，各龍頭企業在兼并重組下業務規模迎來快速發展。我國3D打印行業起步滯后于歐美十年左右，但近年來差距逐步縮小。我國3D打印行業起步于20世紀90年代初期，上世紀90年代由清華大學、西安交通大學、華中科技大學等多所高校在政府資金支持下啟動增材制造技術研究，1995年西安交大成功研發3D打印樣機，2000-2010年間各高校先后實現SLA、SLS、FDM、SLM等主流3D打印技術零的突破。2011-2016年間處于技術追趕階段，3D打印行業相關專利數量由2011年的5個迅速攀升至2016年的6564個，技術水平逼近歐美國家。2016年后我國涉及3D打印業務公司的數量激增，2019年國內3D打印第一股鉑力特于科創板上市，標志著我國3D打印行業逐步完成從技術積累到商業化的過渡。1.3多種工藝技術類型，適配不同下游應用當前主流3D打印分類維度中，依照所使用的材料不同，分為金屬3D打印與非金屬打印，并通過不同的技術特點進一步區分。金屬3D打印由于其壁壘高、價值量高、未來應用空間大等特點，關注度高于非金屬3D打印。其中，金屬3D打印中所應用的主流技術包括選擇性激光熔化（SLM）、電子束熔化成型（EBM）、激光近凈成型

（LENS），打印原材料多為鐵、鈦、鎳、鋼等金屬粉末，多用于航空航天&軍工、醫療器械等產品性能要求較高的領域；非金屬3D打印中所應用的主流技術包括選擇性激光燒結（SLS）、光固化成型（SLA）、熔融沉積成型（FDM）、三維立體打印（3DP）、材料噴射成型（PJ）等，多用于工業模具、文娛創意、醫療用品等非標產品制造。其中部分技術（SLS和3DP）也可使用金屬粉末作為原材料打印，但市場主流選材為塑料、樹脂、尼龍、陶瓷等材料，因此仍被歸為非金屬打印類別。對比SLM技術和其余技術，是理解3D打印分類較為便捷的方式。SLM當前工藝技術成熟、泛用性較高，可將SLM技術與其余技術對比，以理解當前主流技術。SLM打印機器上半部分為激光器，下半部分為鋪在基板上的金屬粉末床，成型方式為熔化后固化成型，即通過熔化金屬粉末床上的金屬，冷卻凝固后成型，逐層重復此操作后打印出成品。其余金屬和非金屬3D打印工藝技術可視為基于SLM技術的改造和創新。金屬3D打印：

1.EBM技術：將上半部分激光器替換為電子束，在近真空的環境中打印，即為EBM技術；

2.LENS技術：將上半部分添加金屬粉末噴嘴以替代下半部分的金屬粉末床，即為LENS技術。非金屬3D打印：

1.SLS技術：將下半部分金屬粉末床中添加熔點相對較低的粉末粘結劑，通過粘結成型，即為SLS技術；

2.SLA技術：將上半部分激光器替換為紫外線激光，下半部分金屬粉末床替換為液體光敏樹脂池，通過照射光敏樹脂實現光固化成型，即為SLA技術；

3.FDM技術：將上半部分激光器替換為熱熔噴頭，下半部分僅保留基板，通過熱熔噴頭直接熔化材料并擠出成型，即為FDM技術；

4.3DP技術：將上半部分激光器替換為可噴灑、無需加熱、具有黏性的粘結劑，下半部分為材料粉末床，通過粘結粉末后成型，即為3DP技術；

5.PJ技術：將上半部分激光器替換為光敏聚合性材料和紫外線燈，下半部分僅保留基板，通過照射光敏材料實現光固化成型，即為PJ技術。SLM是當前金屬打印主流方案，產品性價比相對占優。通過金屬3D打印出的產品普遍具有優異的性能，可契合航空航天&軍工、醫療等行業苛刻的性能要求，但也面臨整體打印成本較高（幾萬至幾十萬不等）、成品尺寸受限、生產效率較慢的問題。其中SLM打印性價比相對占優，具備高致密度、高強度、高精度、高利用率的優勢，同時成本相對EBM和LENS較低，技術發展成熟，是當前金屬3D打印主流的解決方案。非金屬打印中，SLS、SLA和FDM是當前較為常用的技術。通過非金屬3D打印出的產品普遍在強度、精度、表面粗糙度等性能方面弱于金屬3D打印，但可滿足一般工業制造和創意品生產的需求，同時成本相對較低。SLS、SLA和FDM技術在國內外均相對成熟，打印出的產品下游需求較高，是當前較為常用的非金屬3D打印解決方案。SLS工藝，具有使用材料廣泛、精度高、生產效率高、無需支撐結構等優勢，且技術較為成熟。缺點方面源于粘結成型方法，成品存在空隙，力學性能較差，可能面臨再加工，且整體成本在非金屬3D打印中相對較高。SLA工藝，受益于光固化成型方式，制作的產品精度較高，表面質量較優，具有防水和耐熱的優點。缺點方面則源于樹脂材料自身缺陷，強度和剛度相對欠佳，生產過程需要支撐結構。FDM工藝，在設備結構中無需激光器等重要零部件，設備成本低，打印速度快。同時打印原材料為熱塑性材料，對使用環境要求寬松，適用于辦公室或家庭環境。但存在印成品精度低、無法打印復雜構件等缺點，因此FDM技術普遍被作為桌面級3D打印首選方案。2.行業發展空間廣闊，下游應用仍處藍海2.1政策助力行業高速發展政策助力行業高速發展。3D打印技術作為產業升級中的重要一環，得到國家層面的充分重視，政策自2015年后密集出臺，呈現出延續性強、響應速度快的特點。同時，從政策效果來看成效顯著，主要目標均已實現，行業標準逐步完善。持續性規劃為3D打印行業描繪發展藍圖。2015年2月工信部等六部門出臺的

《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-2016年）》中首次將增材制造行業列入國家戰略層面，同年《中國制造2025》中重點指出加快增材制造技術和裝備在生產過程中的應用，為產業迎來高速發展契機。2016年“十三五規劃”中首提增材制造，并作為高頻詞頻繁出現在后續具體政策中，政策延續性較強。2021年“十四五規劃”中增材制造重要性再上臺階，被列為重點任務，規劃中強調要加強關鍵核心技術攻關。此后各部委及地方政府快速響應，上海、廣東、江蘇、重慶等多省市在核心政策文件中明確增材制造在整體高端制造業發展中的重要地位，各地方政府結合當地需求和優勢，因地制宜發展增材制造產業鏈。政策成效顯著，主要目標均已實現，行業標準逐步完善。目標方面，2017年12月工信部等十二部門聯合印發《增材制造產業發展行動計劃（2017-2020年）》，提出了到2020年增材制造產業銷售收入超過200億元的行動目標。根據中商產業研究院數據顯示，2020年國內增材制造市場規模達208億元，同比增長超過30%，政策收效良好，為后續行業發展增添信心。行業規范方面，2020年國家標準化管理委員會、工信部等多部門印發《增材制造標準領航行動計劃（2020-2022年）》，提出構建立足國情、對接國際的增材制造新型標準體系，加速行業相關標準落地。當前我國增材制造國家標準共30條，其中21條為近3年內確立，逐步實現標準化，為行業發展保駕護航。2.2行業市場空間廣闊全球3D打印市場空間方面，根據《WohlersAssociates2022》報告，2015-2021年增材制造市場規模年復合增長率為19.77%，其中2021年全球增材制造市場規模達152.4億美元，同比增速為19.5%。預計2025年增材制造市場規模將達到298億美元，2021-2025年CAGR約為18.2%；在疫情掣肘消散后，疊加下游應用場景不斷擴充，Wohlers預計2030年增材制造市場規模將達到853億美元，2021-2030年CAGR約為21.1%，2025-2030年CAGR約為23.4%。金屬增材制造將迎來高速發展。金屬3D打印對生產成本、產品質量、技術要求普遍高于非金屬3D打印，下游的泛用性弱于非金屬3D打印。近年來隨金屬3D打印技術不斷優化，產品質量趨近甚至超過傳統制造工藝，市場規模逐漸擴大。SmarTechAnalysis數據顯示2019年全球金屬增材制造市場規模為33億美元，預計未來將延續高增速態勢，到2024年市場規模將擴張至110億美元，2019-2024年CAGR高達27.2%,顯著快于Wohlers預計的增材制造行業整體增速（2021-2030年CAGR約為21.1%）。從細分項占比來看，根據Wohlers顯示的2021年數據，細分產品規模中3D打印服務、3D打印設備和3D打印原材料分別占比40.9%、22.4%和17.1%，市場規模分別為62.3、34.1和25.9億美元。從原材料市場占比來看，聚合物粉材、光敏樹脂、聚合物絲材和金屬材料為主要原材料，占比分別為34.7%、25.2%、19.9%和18.2%，值得注意的是，聚合物粉末銷量同比增長43.3%，超過光敏樹脂成為最常用的增材制造材料，SLS、SLM等基于粉末床的工藝技術下游需求量有所提高。國內3D打印市場空間方面，Wohlers數據顯示，從增材制造設備安裝量角度來看，中國市場占全球比重約10.6%，位列世界第二。根據中商產業研究院測算，2021年國內增材制造市場規模為260億元，同比增速25.0%，相較2018年產業規模實現翻倍。預計到2024年產業規模將超過500億元，2021-2024年CAGR將維持在24.0%左右，顯著高于全球增長水平，國內增材制造行業或將迎來高速發展期，未來增量空間廣闊。從國內市場結構來看，我國3D打印設備、3D打印服務、3D打印材料市場份額占比分別為49.5%、26.5%和24.0%，與全球增材制造市場結構有所差異，或由于我國3D打印仍處發展階段，產業鏈各環節分工較為模糊，往往3D打印設備廠商同時開展原材料生產和下游服務業務。從國內打印材料市場結構來看，鈦合金、PLA和尼龍是首選打印材料，市占率分別為20.2%、15.2%和14.1%，對比全球原材料市場結構，我國在金屬3D打印方面應用更多，金屬及合金材料共占比40%左右，遠高于國際水平，一方面源于我國在桌面級3D打印設備市場需求的不足，由于桌面級設備的可選消費屬性較強，國內家庭、學校中的3D打印設備滲透率低于歐美，另一方面則由于歐美傳統鑄造、鍛造業發達，可實現高難度結構件生產，而我國在復雜結構件生產方面或較為困難，或通過3D打印的方式成本優于傳統工藝，因此我國在工業級金屬3D打印方面的市場規模大于桌面級非金屬3D打印。考慮到工業級金屬3D打印由于高壁壘的因素，全球僅有少數公司可實現生產原材料、制備設備、生產產品這一完整服務流程，我國金屬3D打印行業的重要性凸顯。宏觀角度而言，3D打印行業中設備公司往往涉及到原材料、設備零部件和下游服務業務，而專精原材料和設備零部件的企業通常3D打印業務占比較低。因此，通過3D打印設備企業市場競爭格局觀察整體行業更為合意。國內競爭格局方面，當前國內3D打印設備市場較為分散。CR3分別為國內的聯泰科技、美國的Stratasys和德國的EOS構成，合計占比約為44.3%。國產主流設備廠商除聯泰科技外，華曙高科和鉑力特市場占有率相對較高，分別為6.6%和4.9%。全球競爭格局方面，由于桌面級3D打印設備單品價值量低、出貨量大、參與企業眾多等因素，通常以工業級3D打印設備（售價高于5000美元）出貨量占比數據觀察競爭格局。當前工業級龍頭主要為美國Stratasys和3DSystems，2019年工業級出貨量分別為16.6%和12.8%。國內工業級非金屬設備企業聯泰科技和先臨三維進入前十，出貨量占比分別為2.4%和2.0%。考慮到3D打印設備分類維度較為多樣，既可通過原材料分為金屬和非金屬，也可依照價值量和應用領域分為工業級和桌面級，將主要參與企業按不同維度細化分類，可更好觀測行業競爭格局。金屬3D打印設備多為工業級設備，通常具備單品價值量高、設備及服務銷售毛利率高、出貨量較低的特征。國內方面，主營為金屬3D打印的企業營收在1億元至5億元左右，上市公司僅鉑力特（銀邦股份子公司飛而康涉及金屬3D打印業務），除鉑力特外華曙高科、鑫精合等企業在技術方面具備一定競爭力。海外方面，主要金屬3D打印企業均已上市，3DSystems營收最高，約合人民幣40億元。非金屬3D打印既有工業級也有桌面級設備，通常價值量低、設備及服務銷售毛利率低于金屬設備，但出貨量和公司整體營收較高。國內方面，主要企業均未上市，多處于掛牌或一級市場融資階段。其中創想三維是桌面級龍頭，營收超過10億元，為國內3D打印行業營收最高的企業。聯泰科技為工業級非金屬設備龍頭，營收為4.35億元。海外方面，行業內主要公司均已上市，3DSystems和Stratasys為非金屬龍頭，營收約為40億元。2.3下游應用場景豐富，藍海市場尚待發掘以航空航天、醫療、汽車為代表的三大應用領域空間廣闊。從3D打印下游應用市場占比來看，占比最多的三個領域是航空航天、醫療和汽車，占比分別為16.8%、15.6%和14.6，其中航空航天中的應用多為金屬3D打印，SLM、EBM和LENS工藝均有所使用。醫療和汽車行業在應用過程中既有金屬也有非金屬3D打印，主流工藝均有涉及。根據安永發布的報告來看，當前航空航天與國防領域是3D打印滲透率較高的領域，且具有較高的未來發展上限。從商業模式來看，3D打印下游應用可分為軍用端和民用端。軍用方面，3D打印在航空航天和軍工領域應用廣闊，以3D打印定制化產品銷售為主，主要應用在導彈、軍機、發動機零部件中，例如導彈中的舵、燃燒室、進氣道，軍機中的格柵葉片，發動機中的冷端、熱端葉片等。軍品多采用協商定價，利潤普遍較高。民用方面，主要應用在汽車、醫療、文創教育等領域，3D打印設備銷售相對較多。以鉑力特為例，2021年鉑力特設備銷售共140臺，軍用設備銷售占比和民用設備銷售占比分別約為43%和57%。但從價值量來看，鉑力特軍品設備單價更高，價格在幾百萬至上千萬一臺，高于民用的幾十萬至百萬的價格區間。整體來看，當前軍用下游需求較高，對于金屬3D打印技術成熟度要求高；民用下游行業較多，未來增長空間廣闊，應用中既有金屬工藝也有非金屬工藝，除工藝成熟度外還需考慮到產業鏈升級和消費升級進程。2.3.1航空航天領域應用發展方興未艾金屬3D打印在航空航天&軍工領域增長潛力較高。航空工業中應用的原材料多為鈦合金、鋁鋰合金、超高強度鋼、高溫合金等材料，普遍具有強度高、化學性質穩定、不易成型加工等特點，傳統工藝在加工這些金屬時面臨較高的技術壁壘。金屬3D打印的快速發展為航天軍工業帶來新的發展思路，SLM、EBM和LENS等金屬3D打印工藝廣泛應用于航空航天領域，極大的促進了航空航天結構設計的靈活性，實現了由

“制造約束設計”向“功能引領設計”的根本轉變。同時，由于航空航天領域價格敏感度較低的特性，使得3D打印在領域率先發展。多重優勢助力金屬3D打印在航空航天領域快速發展。金屬3D打印在航空航天領域應用中的優勢涵蓋四個方面：一是復雜結構設計得以實現，即可生產傳統工藝較難生產的復雜結構，又可通過復合材料使零件不同部位具備不同性能，在我國傳統鍛造、鑄造技術相對落后于歐美的背景下，這一優勢重要性凸顯，或可通過3D打印技術實現高端制造業的“彎道超車”；二是縮短研發周期，無需制造生產模具，且節約了研發過程中糾錯、修改、優化的時間；三是優化零部件性能，通過中空夾層、一體化結構、鏤空點陣結構和異形拓撲優化結構，實現輕量化，減少應力集中的同時增加使用壽命；四是可提高材料的利用率，降低制造成本。歐美國家在航空航天領域中應用金屬3D打印的案例相對較多。航空航天領域SLM是最常選擇的工藝類型。受益于發展歷史久，技術相對成熟，歐美國家在SLM的設備研發、軟件開發、粉末原材料制備、工藝優化及質量監測等方面處于領先地位。當前以美國為首的發達經濟體應用案例相對較多，逐漸由研發試驗轉向規模化應用階段。我國應用案例主要來源于以鉑力特為首的工業級金屬3D打印龍頭。鉑力特招股說明書中顯示，公司3D打印零部件產品批量裝機應用于國家重點型號工程的研制，具體包括7個飛機型號、4個無人機型號、7個航空發動機型號、2個火箭型號、3個衛星型號、5個導彈型號等，在大飛機、先進戰機、無人機、高推比航空發動機、新型導彈的研發、生產環節中均有應用。最為代表性的應用案例包括國內參與C919大飛機研發，國外參與空客A350飛機大型精密件的研發和制造。我國金屬3D打印未來發展潛力或將來源于需求擴容。一方面來自需求市場整體增量，隨C919國產大飛機取得型號合格證并投入商業運營，根據《中國商飛公司市場預測年報（2021-2040）》，C919的成功交付標志著未來有望開拓萬億級民航市場。鉑力特利用LENS技術生產C919鈦合金翼緣條，證實了我國在3D打印方面的技術突破和應用價值。未來3D打印在加工復雜金屬結構件和機務維修方面都存在潛在應用場景。另一方面則來自于制造業存量市場空間中，傳統制造業向高端制造業轉變帶來的需求。我國在傳統制造業中的鍛造、鑄造等方面相對落后于歐美國家，相同質量的零部件我國在生產方面可能面臨更貴、更難制造的劣勢，在同樣是成本、需求驅動的市場中，未來我國由傳統制造業向3D打印領域過渡將更為順滑，在國產替代背景下，金屬3D打印的應用有望助力國產替代進程提速。2.3.2國內醫療領域應用較為成熟3D打印技術適用于小批量、定制化的產品生產，完美契合生物醫療領域的需求，由于人體的個體差異，每名患者使用的義齒、醫療植入物、手術導板等醫療器械不盡相同，對個性化定制的需求較高，傳統工藝無法通過批量生產達到降本增效，通過3D打印生產醫療領域用品成為當前新的解決方案。根據GlobeNewswire發布的《2022年全球3D打印醫療器械市場分析報告》，全球3D打印醫療領域市場預計將從2021年的22.9億美元增長到2026年的44.9億美元。3D打印技術在醫療領域應用可分為四個階段。第一階段是打印模型模具，使用無生物相容性材料，即不會直接與人體細胞接觸或產生反應的材料，這一階段上游可選材料充分，多用于制造醫療模型、手術導板等；第二階段是打印人體內置用品，使用具有生物相容性但非降解材料，上游選材以鈦合金、鈷鉻合金等材料為主，多用于制造骨科、齒科領域的人體植入物；第三階段是打印人體組織，使用具有生物相容性、可降解的材料，打印肌肉、軟骨組織、皮膚等，在植入后緩慢降解并讓位給人體自身生長的活性組織；第四階段是打印內臟器官，結合細胞、細胞外基質、蛋白等生長因子打印可運行的人體器官，例如肝臟、心臟、血管等。目前3D打印廣泛應用于第一和第二階段，常用于齒科、骨科和康復輔助器械等領域。齒科：齒科3D打印是指通過數字化掃描與3D打印的結合，根據不同患者口腔內三維數據定制化打印，實現精準醫療和精準種植，使常用齒科醫療用品在精密度方面得到提升，牙冠邊緣、內冠與牙體之間更具密合性，提高臨床效果與患者舒適度。齒科3D打印在工藝上通常選取非金屬的SLA和DLP工藝，上游材料選用上光敏聚合物占比接近80%，其余原材料多為金屬粉末，廣泛應用于口腔正畸、口腔修復和口腔種植環節，打印的醫療用品多為牙橋、牙冠和牙科模型。根據SmarTech的數據顯示，2021年增材制造的牙科產品價值高達35億美元，其中烤瓷牙冠應用市場價值約為7.97億美元，占比22.6%。此外，3D打印牙科領域的軟件市場可觀，2021年軟件銷售額近1.5億美元。骨科：3D打印在制造多孔結構的骨科植入物方面具有優勢，根據患者特點能夠高精度定制復雜結構的植入體，優化體內植入物的結構安全，增加植入物與患者的匹配度，常見的關節、脊柱、顱頜面等植入物均可通過3D打印實現。骨科3D打印在工藝和原材料的選擇面上較廣，常用的SLM、EBM、SLS、SLA和DLP工藝均可應用于骨科植入物，材料可根據打印產品應用不同選取金屬粉末、光敏樹脂、塑料絲材、陶瓷粉末等。我國3D打印骨科植入物在部分三甲醫院臨床治療中的應用已處于國際先進水平，且使用歷史較長。例如上海第九人民醫院在2014年就已將金屬3D打印個性化假體應用于骨盆腫瘤切除與重建手術中，實現了個性化假體在形態、力學、生物學三方面的適配。康復輔助器械：3D打印技術結合3D掃描、計算機診斷、生物力學等技術，可打印定制式矯形器，具備取型方便、模型精度高、材料性能優異等特點，可對患者矯形結果進行精確控制。常用領域包含矯正器具、輔助器具、假肢等，多數上肢矯形器、下肢矯形器、仿生肌電手、小腿假肢、助聽器外殼等康復器械可通過3D打印實現生產。涉及的設備工藝主要為非金屬打印中的SLS和FDM，通常選取的上游材料為ABS、TPU、尼龍等塑料。2.3.3汽車領域潛在應用空間廣闊汽車行業是最早應用3D打印技術的領域之一，早在20世紀90年代，歐美整車制造企業如福特、寶馬、大眾等，已將3D打印應用于汽車的研發和試制環節。車企在應用3D打印技術上主要有三個發展方向，一是通過3D打印滿足客戶定制化需求，進行個性化外觀組件定制；二是通過3D打印快速生產，減少部分零部件備庫壓力；

三是應用于汽車輕量化領域，通過中空夾層、一體化結構、鏤空點陣結構和異形拓撲優化結構，結合鈦合金、鋁合金、碳纖維等輕質原材料，有效實現汽車降重。全球角度來看，根據3dpbm發布的《汽車行業3D打印白皮書》，汽車零部件打印市場空間較大，2020年市場規模約為26.8億美元，預計2026年市場規模將達到129.7億美元，2030年將超過200億美元，其中25%的市場份額是新能源車的零部件生產。當前3D打印已廣泛應用于海外知名車企，通過觀察具體案例，或有助于發掘我國汽車行業潛在3D打印需求方向。保時捷：保時捷基于3D打印的應用較為廣泛，主要涉及三方面：一是提高可選擇性，保時捷為718、911等經典車型用戶提供3D打印的座椅，可選擇硬、中、軟三個硬度級別。通過3D打印的座椅更符合人體工程學，舒適度、重量、透氣性等方面均有所優化；二是滿足復雜零備件的換件需求，零部件大量備庫將為車廠帶來庫存壓力，根據需求臨時生產替換部件周期又相對較長，通過3D打印可快速生產零部件，3D打印生產批量小、單品價值量高、生產周期短的特性完美契合高檔車替換件的需要；三是輕量化需求，保時捷通過SLM工藝生產鋁合金材質的電驅外罩，使其重量降低10%的同時強度提升20%。奧迪：開設3D打印工廠，并與SLMSolutionsGroup合作生產原型和零配件。通過SLM工藝生產復雜零部件，降低傳統制造在復雜構件生產過程中高昂的成本，同時增加設計自由度，可使組件同時實現多種功能。大眾：通過與惠普合作，使用3DP技術制造汽車零部件，相比傳統鋼板切割沖壓成型，3D打印的應用使零部件重量降至傳統制造工藝的50%左右，并計劃在新車型T-Roc中大規模應用。此外，大眾在零部件的輔助工具中，同樣采用了3D打印技術，傳統的車輪保護夾具采購價格為800歐元/個，工具的開發周期為56天，通過3D打印技術生產，價格可降至21歐元/個，從設計到生產的總周期大幅縮短至10天。國內角度來看，我國3D打印在汽車領域的商業化應用案例相對較少，或源于需求端的缺失。選擇采用3D打印技術的往往是中高端車企，通過3D打印實現汽車輕量化，以追求卓越性能。此前國內整車企業在中高端車型市場的空缺壓制了我國3D打印在汽車領域的應用。隨國產新能源車質量、性能和認可度不斷提高，比亞迪、蔚來、理想等車企不斷進入中高端新能源車市場，疊加新能源車對于汽車輕量化的要求程度普遍高于傳統能源汽車，未來3D打印在我國汽車行業的應用將成為新的藍海，市場增量空間廣闊。3.3D打印產業鏈及相關投資機會3D打印產業鏈上游方面，原材料上市公司主要集中在金屬粉末細分環節，當前

有研粉材和鋼研高納在金屬粉末方面實力強勁，技術處于領先地位，中航邁特在3D打印專用金屬粉末銷售量上占優，但當前尚未上市。設備零部件方面，國產光纖激光器龍頭銳科激光市占率較高，在國產替代背景下有望切入工業級金屬3D打印設備供應鏈。3D打印產業鏈中游方面，非金屬3D打印龍頭為先臨三維，目前暫未上市。主要投資機會更多聚焦于金屬3D打印設備，鉑力特當前為工業級金屬3D打印設備絕對龍頭，在技術、產品、設備裝備量、研發投入上優勢較大。整體來看，3D打印作為新興產業，中觀視角下產業規模增長更多的來自于下游市場需求擴容，而微觀視角下，產業鏈中細分環節的未來業績增量空間或源于國產替代邏輯。在市占率多被海外企業占據時，國內廠商如實現技術突破，將產品質量提升至與海外廠商相近的水平，則有望實現國產替代。同時，當前國內生產的設備中，國產零部件占總零部件價值的比重也是觀察的角度之一，在占比較低的情況下，國產零部件生產商存在切入供應鏈實現增長空間。因此，本文將從國產替代角度切入，梳理產業鏈主要環節情況，觀察產業鏈國產化進程，進而挖掘細分環節中優質企業，揭示相關優質標的。3.1上游打印原材料及設備3.1.1金屬粉末：海內外質量差距不斷縮短，未來發展前景廣闊金屬材料通常價值量更高，生產壁壘也更高。3D打印材料主要可分為金屬材料和非金屬材料。金屬材料通常為金屬粉末，主要包括鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、鋁合金和其他高溫合金，主要應用在航空航天、軍工、汽車等領域，這類領域對金屬粉末的品質要求通常較高，因此金屬3D打印材料價值量和技術壁壘也相對較高，普遍價格在千元/kg左右，高端金屬粉末可供應的廠家相對較少，當前仍有部分依賴進口。非金屬材料通常為各類塑料、樹脂、石膏、陶瓷材料，形態通常有粉末狀、絲狀、液體狀等。非金屬材料在工業領域和消費領域均有應用，價格普遍在幾十元左右，國內已有較多廠家可以供應。從不同金屬粉末特點來看，鈦合金具備比強度高、熱強度高、抗蝕性好、低溫性能好等特點，在航空航天領域應用廣泛。從生產金屬粉末的制備方法來看，廣泛使用的四種方法分別為固態還原法、電解法、化學法和霧化法。其中霧化法是指通過霧化劑將金屬溶液粉碎至尺寸小于150μm顆粒的方法，霧化法既可以生產元素金屬粉末，也可以生產合金粉末，是當前制備方法中的首選。金屬3D打印對于粉末質量要求極高，從參數指標來看，金屬粉末一般要求具備純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低等特質。金屬粉末國產替代空間較大。從國內金屬3D打印龍頭鉑力特的金屬粉末采購來源來看，公司2018年度的采購數據中有具體采購來源的金額為1094.5萬元，海外供應商金額占比達95.8%，占比最高的金屬粉末供應商為德國TSL，采購金額為284.48萬元，金屬粉末國產化程度較低。當前海內外金屬粉末質量差距不斷縮短，國產替代有望實現。近年來國產金屬粉末在技術和產能方面不斷提升，根據鉑力特

2021年年報數據，公司已完成10條增材制造專用金屬粉末生產線建設，已開發了大部分牌號的鈦合金粉末和關鍵牌號的高溫合金粉末，公司當前鈦合金粉末基本滿足自用。有研粉材運用霧化技術，在實現降本的同時，產品性能相較德國TLS更具備優勢，在球形度、松裝密度、振實密度、流動性等指標上更為出色。產能方面，中航邁特專注發展金屬3D打印材料多年，當前可實現800噸/年金屬粉末產能，接近海外水平。3.1.2激光器：3D打印上游核心設備硬件，存在國產替代空間3D打印設備零部件主要包括激光器、振鏡、主板、DLP光引擎、掃描儀等。從價值量占比來看，金屬3D打印設備中成本最高的是激光器，占整體設備成本20%以上，并且隨著設備升級，激光器在同一臺3D打印機中安裝的數量、品質也將提升，北京隆源生產的部分3D打印機中大型激光器占成本比重達到40%。從國產化角度來看，當前國內光纖激光器市場中資龍頭占比已逼近IPG等海外巨頭，與3D打印設備適配的型號在質量上接近進口產品，此前國內工業級金屬3D打印設備在激光器選擇中青睞外資龍頭，近期在新設備生產中開始嘗試使用國內供應商產品，中資龍頭未來有望切入國產供應鏈。激光器在3D打印設備中起到至關重要的作用，通過激光照射熔化金屬粉末并使其最終成型。從激光器市場規模來看，2020年中國激光器市場規模達到109.1億美元，占全球激光器市場66.12%的份額，預計在2022年市場規模將增長至147.4億美元。從國產化角度來看，3D打印設備商采用國產激光器的比例相對較低。3D打印設備中使用的激光器多為連續光纖激光器，國內龍頭在激光器上普遍選用1KW左右的激光器，鉑力特、先臨三維在生產設備過程中普遍采用進口激光器。前期采用進口激光器更多原因在于進口品質好、更加穩定、下游客戶認可等。從發展趨勢來看，國內激光器存在國產替代空間。國內外技術差距較大的產品主要集中在10KW以上的產品，在1KW-3KW功率激光器方面，國內外技術水平差距不大，但國產產品相較進口產品擁有30-40%價差優勢。國產化程度方面，根據《2022中國激光產業發展報告》數據，國產1KW-3KW光纖激光器出貨量已占據90%份額以上。競爭格局方面，2021年銳科激光、創鑫激光市場份額逐年擴張，2021年市場份額占比分別為27.3%和18.3%，與海外龍頭IPG差距進一步縮小。在新設備研發制造方面，鉑力特已嘗試采用國產激光器，處于產品性能驗證、調試階段。整體來看，3D打印設備中的激光器存在國產替代空間，有實力完成且已開啟國產替代進程。3.2中游3D金屬打印設備：技術層面國內龍頭比肩海外巨頭當前國內3D打印設備主要被外資企業占據，具備國產替代前置條件。競爭格局方面，當前國內3D打印設備市場較為分散。CR3由國內的聯泰科技、美國的Stratasys和德國的EOS構成，合計占比約為44.3%。國產主流設備廠商除聯泰科技外，華曙高科和鉑力特市場占有率相對較高，分別為6.6%和4.9%。金屬3D打印國產替代空間優于非金屬3D打印。金屬3D打印設備一般均屬于工業級，價格由幾萬至幾千萬不等，非金屬3D打印中桌面級銷量最高，整體價格由幾千至幾萬不等。從進出口數據來看，自2016年以來中國實現3D打印設備凈出口，至今出口總額實現五連增，但出口產品多為非金屬桌面級設備，進口則多為工業級設備。2021年3D打印設備出口金額約5.85億美元，出口均價在200美元/臺左右，多為家用的桌面級設備。進口金額約為3802萬美元，進口均價在5000美元/臺左右，多為工業級的設備，因此金屬3D打印國產替代空間整體高于非金屬3D打印。金屬設備生產方面，國內具備工業級3D打印機量產能力的企業較少，龍頭企業包括鉑力特、華曙高科、易加三維等，在設備制造能力與軟件優化方面與海外巨頭相差不大。以鉑力特為例，公司在設備參數方面與海外巨頭同類產品水平接近，在成型尺寸、預熱溫度、含氧量控制和鋪粉效率方面甚至優于部分海外龍頭。產能方面，國際龍頭Stratasys工業級3D打印機年產量在千臺水平，鉑力特年產能在幾百臺左右，海內外仍存在差距，2021年7月22日，鉑力特發布最新公告，擬加碼投入20億元用于金屬增材制造產業項目，建設周期3年，在鉑力特積極擴產的情況下，未來中國有望逐步實現國產替代。3.3他山之石：復盤海外巨頭發展歷程美國3D打印發展歷史久遠，3D打印龍頭企業資本化時間較早，通過復盤海外龍頭發展歷程，或能對A股3D打印相關標的投資有所啟示。3D系統（3DSystems）和Stratasys是美股3D打印行業上市公司中整體營收規模、市值較大的兩家龍頭，2010年來股價走勢十分趨同，歷經了兩輪行情：第一輪是2012年至2014年，期間漲跌幅均超過300%；第二輪是2021年初短暫的一波行情，2021年1月4日至2月9日期間，3D系統漲幅超400%，Stratasys漲幅也超過150%。兩輪行情歸因來看，政策引導估值抬升，而業績端則更多受到兼并收購的影響。2012-2014年行情期間先后出現“戴維斯雙擊”、“戴維斯雙殺”。估值方面，在上行階段，政策持續發力拓寬行業前景預期，進而大幅抬升估值。美國時任總統奧巴馬為重振制造業，2011年6月發起先進制造合作伙伴關系（AMP），重點提及增材制造，2012年3月批準投資10億美金設立國家制造業創新網絡（NNMI），其中國家增材制造創新中心（NAMII）為示范項目，2013年2月在國情咨文中將3D打印列入國家重點方向之一。業績方面，在政策拓寬行業預期下，龍頭企業開啟了大幅并購之路，3D系統在本輪上漲期間多次并購，以1.37億美元收購Zcorporation和Vidarsystems成為當時行業最大收購案例，而后被Stratasys在2013年以4億美元收購MakerBot案例刷新，大幅收購在短期內迅速提升企業營收，但并購多數系桌面級3D打印公司，隨后續家庭、個人的娛樂性、獵奇心得到滿足，需求持續預冷，前期并購致使公司商譽大額減值，業績由正轉負，兩家企業遭遇“戴維斯雙殺”。3D系統剝離非核心資產階段性扭轉業績。2021年初這輪短暫的行情由3D系統發布向好的業績預期引發，報告稱公司已完成旗下Cimatron和GibbsCAM軟件業務的出售，將公司整體重組為醫療保健和工業解決方案兩個核心業務，剝離非核心資產，1月7日公布的2021年Q1營收預測數據為1.7億美元，遠超市場預測的低于1.4億美元這一數據，對3D打印向好的預期引發本輪3D打印行業上漲行情，美股主要3D打印公司均有不同幅度漲幅。他山之石，可以攻玉。復盤美股3D打印龍頭股價走勢，業績增速是支撐高估值的重要因素，而盲目擴張則是致使盈利惡化的首因。在政策端利好拔高行業估值后，持續穩定的業績增長是維系高估值的保障，3D系統和Stratasys均在2014-2015年業績預冷而遭遇“戴維斯雙殺”。3D系統2015-2022年期間總營收不增反降，僅一年凈利潤絕對值為正，Stratasys自2014年營收達到峰值后，連續6年營收增速為負，凈利潤則自2013年起持續虧損至今。業績惡化的首因是2009-2014年大舉并購桌面級3D打印企業，對消費性打印產品前景的錯誤判斷導致并購后業績不及預期，持續計提大額商譽減值，疊加專利陸續到期，行業競爭加劇，公司股價表現不盡人意。當前A股上市3D打印行業公司尚不涉及專利到期方面的擔憂，在業務發展方面更多地選擇垂直整合而非橫向整合，例如鉑力特持續專攻工業級3D打印這類高毛利率領域，總營收持續穩定增長，未來在投資價值方面或優于海外龍頭。3.4重點公司分析3.4.1

有研粉材有研粉材：深耕粉材領域，提前布局3D打印原材料。有研粉材是國內銅基金屬粉體材料和錫基焊粉材料領域的龍頭企業，已成為國際領先的先進有色金屬粉體材料生產企業之一。業績方面，公司2022上半年實現營收15.65億元，同比增速達23.5%，上半年歸屬于母公司股東凈利潤為0.33億元，同比增速為負。3D打印領域來看，公司2021年3D打印粉材實現營收約1000萬元，同比增速超700%。盡管當前3D打印粉材占總營收比重較低，但從布局角度來看，公司2021年12月新設子公司，專攻3D打印粉材，且公司整體在金屬3D打印粉材技術上已具備自主研發的核心技術，是少有的提前布局、技術領先、實現粉材量產的上市公司標的。金屬粉末領域先行者。公司提前布局3D打印金屬粉末材料領域多年，在打印粉體材料制備相關方面技術成熟，總體達到國際先進水平，部分技術指標達到國際領先水平。具體來看，公司通過賦予金屬液滴同極性電荷，使金屬液滴之間產生排斥力，避免顆粒間碰撞，解決了衛星球的問題；通過靜電場控制落粉，減少與未凝固的液滴碰撞幾率，進而減少缺陷并提高粉末流動性；針對鈦或鈦合金高活性的特點，選用無坩堝式高頻感應加熱鈦絲的方法實現純凈化熔煉，提高鈦或鈦合金的霧化細粉收得率，該技術獲得中國有色金屬工業科學技術一等獎。此外，公司在技術專利、在研項目、研發人員中均向3D打印領域有所傾斜，增材制造是公司未來主攻方向之一。3.4.2

銳科激光銳科激光：國產激光器龍頭，3D打印業務有望持續放量。銳科激光是國內激光器龍頭，具備從材料、器件到整機垂直集成能力的光纖激光器研發、生產和服務供應商。2021年公司實現營業收入34.1億元，同比增速為47.2%，歸母凈利潤4.74億元，同比增速高達60.2%。3D打印設備常用激光器為連續光纖激光器，公司近三年連續光纖激光器毛利率穩定在30%左右，2021年連續光纖激光器占總營收比重為75.9%，產品營收25.87億元，同比增速為47%。依靠低功率市場降本策略，快速發展比肩海外龍頭。近五年來光纖激光器市場占有率前三的公司長期為IPG、銳科激光和創鑫激光。在1kw功率激光器市場中國產品與進口產品質量、性能、穩定性方面均差異較小，除入圍供應商等指定品牌、型號的情況外，價格通常是用戶在采購過程中較為關注的因素。3D打印設備最常用的1KW型號中，國產激光器在價格上相比進口產品