美元A股军工千亿赛道:从导入期进入快速成长期

3D打印简析
今年中报显示,冯柳的高毅邻山1号远望基金二季度加仓80万股铂力特,最新持股数量增至380万股,期末参考市值为7.10亿元,晋升为铂力特的第一大流通股东。
资料显示铂力特为国内3D打印龙头。
1、3D打印
3D打印本质上是一种层层堆叠,增材制造的意思。
增材制造俗称3D打印技术,有别于传统减材制造,是一种快速成型技术,通过对模型数字化立体扫描、分层处理,借助于类似打印机的数字化制造设备,利用材料不断叠加形成所需的实体模型,目前已经广泛应用到航空航天、医疗器械、建筑、汽车、能源、珠宝设计等领域。
技术优点与传统制造技术相比,3D打印不需要事先制造模具,不必在制造过程中去除大量的材料,也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品,具有“去模具、减废料、降库存”的特点。
在生产上可以优化结构、节约材料和节省能源,极大地提升了制造效率。
该技术适用于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造、模具的设计与制造等,同时也适用于难加工材料的制造、外形设计检查、装配检验和快速反求工程。
3D打印另一个显著的优点是,区别于传统加工技术理念“制造引导设计”,其可以实现“设计引导制造”,完全实现创意驱动,制造出符合特定消费者需求的产品。
技术种类选择性激光烧结,同时将烧结成型的粉末叠加至已固化的粉末层上,最终形成所需形状的零件。
选择性激光熔化:该技术与SLS技术主要区别在于SLM通过激光器对金属粉末直接进行热作用,不依赖粘结剂粉末,金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果,最终获得所设计结构的金属零件。
定向能量沉积:这项技术工作原理类似SLM,由激光或其他能量源在沉积区域产生熔池并高速移动,材料以粉末或丝状通过喷嘴直接喷射到高功率激光器的焦点上,熔化后逐层沉积,形成所需零件。
微喷射粘结技术:3DP技术与SLS工艺类似,采用陶瓷、石膏粉末成形。
不同之处在于,材料粉末不是通过激光器烧结固体粉末连接起来的,而是通过粘接剂打印头沿零件截面路径喷射透明或者彩色粘结剂并将粉末凝固,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。
熔积成型法:其工作原理是将丝状原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,这样逐层由底到顶地堆积成一个实体模型或零件。
分层实体制造法:这种方法以片材为原材料,根据计算机扫描得出的零件横截面,通过激光裁剪,将背面涂有热熔胶的片材按零件的轮廓裁剪,之后将裁剪好的片层叠加至已
裁好的片层上,利用热压装置将其粘结在一起,然后再进行下一层零件横截面的裁剪、粘合,最终形成实体零件。
立体光固化成型法:SLA技术的原理是,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
层层固化直到整个零件制作完毕。
该技术主要依赖紫外激光器和适合的光敏材料。
由以上对市场上常见的3D打印方法总结可得,不同的增材制造技术通常存在材料、能量源、成型方法的差异。
而增材制造技术的选择依赖下游行业的制件用途,金属增材制造技术一般运用在航天航空领域,而非金属增材制造技术用途更加广泛,主要运用在工业工艺设计的其他领域:如汽车家电、医学器械、文创用品等。
打印材料3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础,材料是3D打印发展的重要制约因素。
根据WohlersAssociatesInc发布的2019年3D打印下游应用行业统计显示,汽车工业占比最大,为16.4%;消费电子以及航空航天以15.4%和14.7%占据第二、第三位。
根据下游领域制件品的特性,金属、复合材料需求空间大,有望成为3D打印材料的“引爆点”。
金属材料重工业产品通常依赖耐高温耐腐蚀的金属材料,3D打印为了满足重工业产品的需求,最早研发、投资最多在金属粉末。
金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低。
目前,应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等,此外还有用于打印首饰用的金、银等贵金属粉末材料。
钛合金得益于强度高、耐蚀性好、耐热性高,广泛应用于飞机发动机冷端压气机部件以及火箭、导弹和飞机的各种结构件制作。
此外,不锈钢粉末以其耐腐蚀性而得到广泛应用,3D打印的不锈钢模型具有较高的强度,而且适合打印尺寸较大的物品。
目前,欧美等国已经实现了小尺寸不锈钢、高温合金等零件的激光直接成形,未来高温合金、钛合金材质大型金属构件的激光快速成形是主要的技术攻关方向。
2)工程塑料
工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料,常见的有ABS类材料、PC类材料、尼龙类材料等。
PC-ABS材料是一种应用最广泛的热塑性工程塑料。
其具备了ABS的韧性和PC材料的高强度及耐热性,大多应用于汽车、家电及通信行业。
使用该材料制作的样件强度比传统制作的部件强度高出60%左右,工业上通常使用PC-ABS材料打印出概念模型、功能原型、制造工具及最终零部件等热塑性部件。
PC-ISO是一种通过医学卫生认证的白色热塑性材料,具有很高的强度,被广泛应用于药品及医疗器械行业,用于手术模拟、颅骨修复、牙科等专业领域。
3)光敏树脂材料
光敏树脂一般为液态,其在一定波长的紫外光照射下能立刻引起聚合反应完成固化,可用于制作高强度、耐高温、防水材料。
Somos19120材料为粉红色材质,是一种铸造专用材料,成型后可直接代替精密铸造的蜡膜原型,避免开发模具的风险,具有低留灰率和高精度等特点。
SomosNext材料为白色材质,是一种类PC新材料,韧性非常好,基本可达到选择性激光烧结制作的尼龙材料性能,而精度和表面质量更佳,该材料制作的部件拥有迄今最优的刚性和韧性,同时保持了光固化立体造型材料做工精致、尺寸精确和外观漂亮的优点,主要应用于汽车、家电、电子消费品等领域。
4)陶瓷材料
陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性,在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用。
在传统工艺下,复杂陶瓷件需通过模具来成形,模具加工成本高、开发周期长,难以满足产品不断更新的需求。
而3D打印用选择性激光烧结对陶瓷粉末进行加工处理,能够删减繁琐的设计步骤,实现产品快速成型。
5、市场空间
1)全球市场空间
根据3DHubs《2020年3D打印产业年度报告》显示,自2013年至2020
年,全球3D打印产值增长近4.2倍,到2020年达到126亿美元。
预计2020-2026年间将保持20%的年均复合增幅,到2026年有望达到372亿美元。
其中美国以40.40%的比例占据3D打印行业的主导地位,第二位为德国,占22.5%的市场份额。
中国在全球3D打印产业中占18.6%,大约是美国的一半。
拆分来看:根据沃勒斯全球3D打印细分产业调查结果显示,2019年,3D打印设备实现52.97亿美元产值,占比44.3%,为三项产业占比最大。
其次是3D打印服务与3D打印材料,分别占31.6%与24.1%。
国内市场规模根据2020年3月赛迪顾问发布的《2019年全球及中国3D打印行业数据》,2016年-2019年间,我国的3D打印产值增长一倍,2019年产业规模为157.5亿元,较2018年增加31.1%。
预计到2020年,将以32.06%的增速,实现208亿元的产业规模。
美国国际数据集团也预测,中国3D打印市场规模在近五年内将以高于全球3D产业的速度增长,有望保持30%以上的年均增长率,到2020年突破220亿元。
2020年2月,国家标准化管理委员会联合六部门发布《增材制造标准领航行动计划》,提出“到2022年,立足国情、对接国际的增材制造新型标准体系基本建立”。
此外,为提升国际竞争水平,计划研制出80-100项增材制造“领航”标准,并推动国内标准国际化,转化率将达到90%。
结合国家层面政策指导以及国内近6年3D打印产业发展态势,前瞻产业研究院预测,到2025年,我国3D打印市场规模将超过630亿元,2021-2025年复合年均增速20%以上。
从产业细分结构来看,根据赛迪顾问公布的数据显示,我国的3D打印设备市场规模最大,2020年产值达到92.54亿元,这主要是因为设备单价高、部分依赖进口导致。
由于许多工业零部件存在唯一适配性,许多公司为客户提供定制化服务,目前规模第二大的是3D打印服务市场,2020年的产值为64.46亿元
由于我国对3D打印材料研发水平较为局限,加上3D打印材料整体单价相对较低,因此目前规模最小、增速最慢。
在2020总产值为50.59亿元。
6、航空航天领域是重头戏
一个新的加工技术对于企业来说,核心考虑的是成本与加工效果,如果更低的成本实现了同样的加工效果或更高的成本实现了更优的加工效果则均有应用的空间,而航空航天领域由于对成本相对不敏感,3D打印的优势就被显著的放大。
一体化成形复杂结构件,缩短供应链同时提升性能
2017年10月GE完成了T901-GE-900涡轮轴发动机原型测试,其中一个3D打印零件原先是由50多个子部件通过焊接、螺栓链接组装而成。
一体化直接成形省去了传统制造方式复杂的供应流程,供应链的缩短不仅降低了成本也降低了企业备货需要的库存。
同时直接成形也一定程度上提升了良率与最终结构件的机械性能,可以说相比传统制造方式具有无法比拟的优势。
通过不同的设计思路,保持性能同时降低零部件重量
3D打印相比传统加工方式最大的一个不同就是带来了完全不同的设计理念,让设计师改变设计思路,创造因3D打印而生的零部件。
目前最成功的案例来自于GE一体化打印的燃油喷嘴,其在2015年通过航空认证,目前已交付超10000件。
以3D打印理念设计,最终带来重量降低25%,寿命增长5倍,成本降低30%,对于“寸土寸金”的飞机来说重量降低价值极高。
根据3dpbm数据,全球航空航天增材制造市场空间有望从2020年的30亿美元增长至2030年170亿美元,保持19.36%CAGR,这其中包含了增材制造的设备、材料与增材制造产品,其中设备市场规模则有望保持近13%CAGR增长。
相关公司铂力特:688333
铂力特公司围绕金属增材制造产业链,开展金属3D原材料、金属3D打印定制化产品及金属3D打印设备的研发、生产、销售,同时向客户提供金属3D打印工艺设计开发及相关技术服务,构建了较为完整的金属3D打印产业生态链,整体实力在国内外金属增材制造领域处于领先地位。
公司产品及服务广泛应用于航空航天、工业机械、能源动力、科研院所、医疗研究、汽车制造、船舶制造及电子工业等领域,尤其在航空航天领域,市场占有率较高,公司已成为空中客车公司金属增材制造服务的合格供应商。
铂力特目前主要针对激光选区熔化技术、激光熔覆沉积技术、电弧增材制造技术三项金属3D打印技术进行设备和原材料的研发。
现公司已经自主研发并生产了10多个型号的增材制造装备,可实现年交付零件50000余件。
在打印原材料研发方面,铂力特生产的气雾化钛及钛合金粉末,具有优良的流动性、高松装密度、低空心粉率、氧氮氢含量可控的特点,是航空、航天、医疗、化工等领域增材制造的理想选择。
除了积极参与原材料和设备的研发,铂力特还形成了一套独特的3D打印软件管理体系,其中BLT-MCS用于金属3D打印设备监控;BLT-SliceViewer用于数据剖分、测算;BLT-Report用于报表统计;BLT-MES用于智能产线管理。
银邦股份:300377
2012年,银邦股份参与设立飞而康快速制造科技有限公司,从而进入3D打印领域。
飞而康目前已成为3D打印全套解决方案提供商,也是中国国内唯一一家可大批量、自主生产、运营销售满足国际航空标准的钛合金粉末公司,在航空航天、汽车、生物医学等应用领域
取得资质认证。
公司提供钛合金、镍基合金、钴铬、钢、铝合金五类金属产品,在每一个金属分类下,根据粒度直径大小、化学成分配比研发了多种合金粉末。
其中航空级球形粉末可用于3D打印、热等静压、冷热喷涂等工艺。
目前,公司建有一条进口电极感应熔炼气雾化钛合金粉末生产线并于2012年投入使用。
整个生产过程在惰性气体保护下进行,生产环境达到无尘洁净化标准,无外来杂质污染。
年产钛合金粉末90吨,可提供批次稳定、纯净度高、球形度高的钛合金粉末,该粉末已顺利通过CAAC适航认证。
楚江新材:002171
湖南顶立科技有限公司创办于2006年,是一家专业从事新材料及高端特种热工装备研发、生产的民营高科技军工企业。
2015年通过并购,成为中国最大铜板带企业楚江新材的全资子公司。
公司利用材料研发优势,建立了湖南省首条金属3D打印全产业链生产线,技术涵盖母合金设计、熔炼、制粉、增材制造、热处理、性能检测等。
开发的钛基、镍基、铝基等金属基3D打印材料及构件达到国际先进水平,已成功运用于航空航天、军工、医疗等领域。
公司采用国际先进水平的新型等离子制粉技术,专业生产超纯洁净金属基3D打印球形实心粉体。
目前提供6大类3D打印金属粉末:球形钛及钛合金粉末、球形高温合金系列粉末、球形钴基合金粉末、球形铝合金系列粉末、球形不锈钢合金粉末、球形模具钢合金粉末。
此外,公司还提供金属3D打印整体解决方案,包括军用、民用高性能金属3D打印制品服务;高端金属3D打印制品关键热处理工艺及装备;适用于3D打印的结构拖布优化与轻量化设计。
南风股份:300004
南方增材科技有限公司成立于1997年,为上市公司南方风机股份有限公司的控股子公司。
公司作为国内大型增材制造企业,拥有自主研发的重型金属构件电熔精密成型加工技术。
该技术是一种以电弧热、电阻热为复合热源,熔化金属原材料,通
过小熔池、微冶金,快速凝固技术,逐层堆积出具有一定形状和尺寸,并附有一定机械性能金属构件的制造方法。
相比3D打印领域中常见的激光增材,原材料制备简单、成型尺寸更大,打印效率也更快。
满足各高端重大工业大型化、复杂化、高性能参数和极端条件下高可靠性、长寿命服役的发展需要,可广泛应用于百万千瓦核电装备、百万千瓦超临界和超超临界火电机组及水电、石化、冶金、船舶等行业重大工业装备合金钢等重型金属构件的制造,具有突出的技术和经济优势,市场前景广阔。
借助自主研发的电熔增材制造技术,公司配套了国内第一台自主研发、设计、安装、调试的最大型电熔精密成型成套工程专用设备,具备生产最大直径为6米、重量达300吨的重型金属构件的能力,制造技术国内外领先。
有研粉材:688456
有研粉末新材料股份有限公司自设立以来一直专注于先进有色金属粉体材料的设计、研发、生产和销售,主要产品包括先进铜基金属粉体材料、高端微电子锡基焊粉材料和3D打印粉体材料等,是国内铜基金属粉体材料和锡基焊粉材料领域的龙头企业,已成为国际领先的先进有色金属粉体材料生产企业之一。
有研粉末新材料球形金属粉体材料制备技术利用离心雾化、气雾化等制粉生产工艺,实现了球形金属粉体材料规模化工业生产,并用于生产高端微电子锡基焊粉材料、先进铜基金属粉体材料和3D打印粉体材料,该项技术于2017年获得国家科学技术进步奖二等奖。
博迁新材:605376
江苏博迁成立于2010年,致力于生产高端纳米金属粉体材料的研发、生产,采用常压下物理气相冷凝法制备超细金属粉末,填补了国内该技术产业化的空白,并且公司作为唯一起草单位,起草与制定了我国第一项电容器电极镍粉行业标准,是目前全球领先的实现纳米级电子专用高端金属粉体材料规模化量产及商业销售的企业。
财经股市行情新闻:上证指数 3536.29 -1.83% 深证成指 14079.02 -1.64% 道琼斯 0.00 0.00% 纳斯达克 0 0%,财经股市大盘资讯A股军工千亿赛道:从导入期进入快速成长期美元。