金属增材制造行业深度:新时代新工艺,先军后民踏上新征程

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增材制造通过逐层堆叠的方式完成零部件的加工,在加工高复杂零部件、轻量化以及短生产周期等方面具有优势,先后经历了上升期、过热期、低谷期后,在国内外产业政策和技术路线图的扶持下,金属增材制造迎来了快速发展的成长期,即成熟度曲线的第四阶段。在通胀高企、地缘冲突加剧、供应链安全波动的大背景下,增材制造作为新时代大变局之下的新兴工艺,具有划时代意义和战略价值。本文出自中航证券分析师邓柯、研究助理王勇杰。

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技术成熟度曲线,资料来源:Gartner,中航证券研究所

行业三大趋势明显,降本增效拓展应用

经过多年发展,金属3D打印产业逐渐发展出从软件服务到粉末制备,从设备组装到打印服务的完整产业链,产业链各环节形成了犬牙交错的竞争格局,而其中设备制造是核心环节,从竞争壁垒来看,金属3D打印具有技术、资质、人才和先入壁垒,头部玩家形成较强的马太效应。

2020年以来,下游航空航天需求激增,带来了行业层面国产化替代、设备大型化以及加工打印中心三大改变。此外,随着下游客户对于成本、轻量化等要求提高,对模型进行拓扑优化以实现更轻的质量和更少的材料损耗,是近年来下游服务厂商及应用客户努力的方向。

在金属增材制造的成本结构中,折旧费用和材料费用合计占80%以上,结合敏感度分析认为,材料价格、设备成本以及打印效率是影响打印成本的重要因素,而随着材料和设备成本下降以及打印效率提升,增材制造的成本将有望不断下降,从而推动技术可应用空间的持续扩大。

航空航天助推产业腾飞

观察产业发展的规律,先军后民往往是新工艺推广的主要方式,由于军用领域相较于民用领域成本敏感度较低,而金属增材制造在航空航天领域具有较大的轻量化及性能优势,因此率先在该领域得到应用。

在航天领域金属3D打印完美符合了航天产业多品种、小批量、整体化、轻量化、低成本等需求,势必成为产业中主流加工技术,在卫星、武器装备、火箭、太空飞行器多个领域存在较大的增长空间;

在航空领域,近年来呈现快速增长态势,增材制造制作的一体化结构有效的实现了飞机的减重增寿。增材制造作为重要的减重手段,能够满足民航高可靠性、高标准的要求,逐渐得到民航制造业重视。根据预测,未来二十年增材制造在悲观、中性和乐观假设条件下的潜在市场空间将分别达到1107、1514、1967亿元。无人机领域,多品种、轻量化、整体化、低成本化的背景以及蜂群式、僚机的战斗模式,非常符合金属3D打印的技术特点。动力系统领域,增材制造应用较多,其复杂设计、一体成型的特点,使得动力系统的零部件越来越多的使用该技术。根据预测,未来二十年在国内民用航发领域的悲观、中性和乐观假设情境下的潜在市场空间分别为281、614、998亿元;

民用领域方兴未艾

随着行业需求的多元化以及金属增材制造成本的下降,在其他领域的应用将逐步增多,并从试验件、预研件向产业化、规模化的应用过渡。

在工业领域,未来的应用将打开增材制造行业天花板,带来更大市场空间。

在医疗领域,3D打印缩短了制造时间,同时制造出更多轻量化、结构复杂的植入物,为患者带来更多方便。

在模具领域,得益于3D打印的复杂模具具有较好的冷却效果,使得无后处理的近净成形成为了可能。

在热交换器制造领域,3D打印能制造出更加紧凑、高效、模块化以及多元化的解决方案,尤其是对于异形件等复杂件的加工,3D打印技术拥有传统工艺不具备的优势。

新时代大变局之下呼唤新工艺,在全球时局焦灼、国家战略扶持、产业日益完善、需求加速扩容的背景下,重视具有自主可控属性、潜在空间巨大的金属增材制造行业的投资价值。具有较强议价能力的设备制造商将脱颖而出,形成较强的马太效应。

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