增材制造作为解决传统制造工艺痛点的制造方式，随着打印效率提升和成本渐
降，当前多领域进入“1-100”的发展阶段并不断开拓“0-1”的下游领域，未来
增长空间广阔。维持行业的“推荐”投资评级。
1、增材制造具备从设计端和制造端解决传统制造技术痛点的能力。
增材制造是快速成型技术的一种，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。具备缩短新产品研发及实现周期、可高效成形更为复杂的结构、实现一体化轻量化设计、材料利用率较高、实现优良的力学性能等特点。3D打印能够从设计端和制造端解决下游在使用传统精密制造技术中的痛点：
1）设计端：
研发迭代周期长、“制造决定设计”等问题；
2）制造端：
材料利用率低，小批量生产成本偏高、库存偏高等痛点。
2、
驱动力一：成本降低叠加生产效率提升，增材制造进入多领域批量生产的转型期。
虽然目前普遍认为，3D打印在 规模经济效应相较传统制造方式存在阈值，但目前增材制造正在：
1）固定成本降低、效率提升：
一方面通过降低设备单价、增加单台设备激光器数量等方式降低单位固定成本；
2）可变成本降低：
另一方面通过降低粉末材料成本、加装粉末循环系统等方式降低单位可变成本。两方面叠加推动增材制造规模经济效应曲线向下移动，不断提高最大生产规模阈值，进而促进增材制造打破原型制造的局限，步入批量生产的“增材制造2.0”时代。当前，航空航天、医疗牙科、模型制造等领域已经开始批量应用，未来随着单一领域渗透率提升成为关注重点。
3、
驱动力二：颠覆各行业制造方式，下游应用领域不断开拓。
随着3D打印在航空航天&国防等基石领域的不断迭代成熟，成本渐降、效率提升，也推动更多的下游应用领域尝试和接触3D打印，多个下游进入了“0-1”的开拓阶段。比如消费电子领域荣耀和苹果对3D打印的积极接触和应用，引爆了市场对3D打印的关注。未来，模具领域、核能领域以及人形机器人等更多应用领域的“0-1”的推进，预计将带来3D打印的空间继续扩容。
各产业链环节分别分析，国内增材制造行业处于应用拓展和快速增长的初期，属于增量市场的竞争，各环节虽然出现了一定的新晋参与者，但主要参与者仍保持相对稳定，并且头部玩家凭借长期技术积累、吸取下游反馈迭代软硬件等方式，已开始初露锋芒。
1）原材料环节：
各大参与者争先扩产，布局增材制造粉末。
2）设备环节：
头部玩家初露锋芒，铂力特具备全产业链布局优势，华曙高科着眼国际布局，初露锋芒。
3）增材制造服务环节：
依赖重资产投入和经验丰富的设计师，设备快速迭代为外协供应商提供了生存空间。
风险提示：
民品下游开拓进展不及预期、下游订单不及预期、渗透率提升不及预期。
一、增材制造——直击传统制造工艺痛点
1、增材制造概述
（1）增材制造定义
增材制造又称“3D打印”，是基于三维模型数据，采用与传统减材制造技术（对原材料去除、切削、组装的加工模式）完全相反的逐层叠加材料的方式，直接制造与相应数字模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法，将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，是制造业有代表性的颠覆性技术，集合了信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术，是先进制造业的重要组成部分。其基本原理为：以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成形系统，将三维实体变为若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成形，制造出实体产品。增材制造将复杂的零部件结构离散为简单的二维平面加工，解决同类型零部件难以加工难题。
增材制造产业化历史起始于1986年，技术进步带来大规模产业化的提升。
1986年，美国人Hull发明光固化技术（SLA）并成立了全球首家3D打印公司3D Systems，标志着3D打印技术产业化的开端。1995年德国Fraunhofer激光技术研究所(ILT)推出SLM技术，激光技术开始被应用于增材制造并逐步普及，开启了3D打印大规模产业化试制和应用阶段。而对于我国来说，起步相对较晚，增材制造产业化相对短暂，随着美欧的3D打印底层技术专利在2009-2015年陆续到期，我国增材制造技术发展进入快速的技术追赶阶段，据统计2011年-2016年期间，我国3D打印专利数由2011年的5个迅速攀升至2016年的6564个。2016年以来，我国逐渐从技术积累向商业化批量应用过渡，进入到快速放量发展的起步阶段。
作为新兴的制造方式，金属增材制造与传统精密加工技术相比具备以下特点：
-
缩短新产品研发及实现周期。
3D 打印工艺成形过程由三维模型直接驱动，无需模具、夹具等辅助工具，可以极大的降低产品的研制周期，并节约昂贵的模具生产费用，提高产品研发迭代速度。
-
可高效成形更为复杂的结构。
3D 打印的原理是将复杂的三维几何体剖分为二维的截面形状来叠层制造，故可以实现传统精密加工较难实现的复杂构件成形，提高零件成品率，同时提高产品质量。
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实现一体化、轻量化设计。
金属 3D 打印技术的应用可以优化复杂零部件的结构，在保证性能的前提下，将复杂结构经变换重新设计成简单结构，从而起到减轻重量的效果，3D 打印技术也可实现构件一体化成形，从而提升产品的可靠性
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材料利用率较高。
与传统精密加工技术相比，金属 3D 打印技术可节约大量材料，特别是对较为昂贵的金属材料而言，可节约较大的成本。
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实现优良的力学性能。
基于 3D 打印快速凝固的工艺特点，成形后的制件内部冶金质量均匀致密，无其他冶金缺陷；同时快速凝固的特点，使得材料内部组织为细小亚结构，成形零件可在不损失塑性的情况下使强度得到较大提高。
金属3D打印工艺原理主要分为粉末床选区熔化和定向能量沉积两大类别
，采用这两类工艺原理的金属3D打印技术都可以制造达到锻件标准的金属零件。根据Wohlers对包括铂力特在内的全球36家主要的金属3D打印企业统计，2018年度，采用粉末床选区熔化技术为18家，采用定向能量沉积技术为8家，合计占比达到72%。为了获得更为广泛的应用，这两类主流金属3D打印技术都在努力向兼顾高性能、高精度、高效率、低成本、更大的尺寸范围和更广泛的材料适用性方向发展。
2、增材制造具备从设计端和制造端解决传统制造技术痛点的能力
基于增材制造的五大特点，其能够解决下游在使用传统精密制造技术中的：
①设计端：
研发迭代周期长、“制造决定设计”等问题；
②制造端：
材料利用率低，小批量生产成本偏高、库存偏高等痛点。
设计端：增材制造加快产品设计端落地与迭代，提升设计自由度，可以有效结合拓扑优化设计等轻量化、一体化设计方式。
增材制造的在设计端优势突出，
更易于从设计端切入下游行业
，不断提升渗透率，其优势主要体现在：
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缩短产品研发和制造周期，帮助产品厂商从设计端快速实现“图纸——实物”的转化。
相较传统精密加工技术需要更长的周期来准备模具、工装等能够实现设计端的快速落地和迭代。
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二维截面叠层制造复杂结构件能够给予产品设计端更高的自由度，突破传统的“制造决定设计”问题，实现“设计引导制造”。
增材制造可以协助产品厂商在设计上突破传统精密加工技术在复杂结构件制造的限制，给予产品设计端更高的自由度；另外，增材制造技术能够有效结合拓扑优化设计、点阵结构设计、一体化结构设计等，解决了结构优化存在的“制造决定设计”的问题，在产品一体化、轻量化方面实现设计端的突破。
制造端：去模具、减废料、降库存，小批量生产优势显著。
增材制造材料利用率高、三维模型直接驱动、生产周期短等优势，能够在制造端实现降本、降库存等优势。另外，其边际成本随打印数量下降相对平缓，相对传统制造方式存在规模效应阈值，在小批量生产方面优势显著。
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增材制造材料利用率高。
使用金属粉末、树脂等各种材料，以逐层叠加材料方式制造产品，相较传统精密加工方式材料利用率更高，甚至能够达到95%以上。
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增材制造生产周期短，可以有效降低库存量。
由于增材制造不需要模具和工装等，使用原材料和设备即可打印产品，生产周期有效缩短，例如GE航空的燃油喷嘴采用增材制造后库存量降低95%。
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增材制造规模经济效应相较传统制造方式存在阈值，降低最低有效生产规模所需的资本投入，小批量生产方面优势显著。
根据艾瑞咨询，随着生产规模的增加，增材制造的边际成本下降相对传统制造方式更缓慢，这使得其在达到一定的生产规模后将可能丧失其成本优势，但在阈值前的小批量生产方面优势显著。
-
增材制造灵活性强，具备高柔性生产能力。
增材制造能够根据下游不同需求领域灵活切换，具备高柔性的生产能力，但需要对设备扫描速度、分区扫描、激光功率等参数设置等具备很深的理解。
增材制造产业链主要由原材料（金属、非金属粉末）、设备硬件（振镜系统、激光器等）和辅助运行（扫描仪、软件等）组成上游，增材制造设备和产品制造服务组成中游，以及下游的需求端组成，目前已覆盖航空航天、汽车、工业机械、医疗等领域。
①上游：
主要由原材料（金属粉末和非金属粉末）、设备核心硬件（振镜、激光器、主板等）以及辅助运行的软件、扫描仪等组成。
②中游：
主要由增材制造设备（金属打印设备/非金属打印设备）和增材制造服务组成。
③下游：国内航空航天等为主要下游，下游具备开拓和渗透率提升空间。
增材制造目前已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域，并逐渐被尝试应用于更多的领域中。根据Wohlers Report 2022报告显示，2021年增材制造主要应用于航空航天、汽车、消费及电子产品、医疗及牙科、学术科研等领域。对比全球与中国下游应用领域，2022年我国增材制造下游前五大领域（工业机械、航空航天、汽车、消费&电子、医疗&牙科）的集中度达到78.90%，而全球前五大领域集中度为69.90%，相比之下我国在下游领域拓展和渗透率方面均具备提升空间。
（2）中游设备环节处于产业链主导位置
产业链纵向分析：中游增材制造设备处于产业链主导位置，承上启下促进产业链整体提升。
增材制造产业链自上而下主要包含原材料和设备核心软硬件、增材制造设备、增材制造服务等。其中，增材制造设备处于产业链关键位置，
①对接下游需求，开拓下游领域并提升渗透率：
对接下游各领域需求并展开设备研发和迭代，以提供适应相应下游领域需求的增材制造设备，推动增材制造技术在下游应用领域的开拓和单一领域渗透率的提升；
②为中游增材制造服务业务拓展开辟道路：
随着增材制造设备不断开拓下游领域并提升渗透率，中游增材制造服务业务应运而生，企业可以通过购买增材制造设备的方式为下游提供产品制造服务，市场空间不断扩容；
③倒逼上游原材料产能扩充，提升效率，降低材料成本：
在中游设备对接下游需求的过程中，其对上游粉末的需求量和质量提出了更高的产能、成本要求，倒逼上游原材料提升出粉率、材料利用率等，降低材料成本。
产业链横向分析：国内增材制造设备产值占比最高。
根据Wohlers Associates统计数据显示，2021年全球增材制造产值（包括产品和服务）152.44亿美元，同比2020年增长19.50%，其中增材制造相关产品（包括增材制造设备销售及升级、增材制造原材料、专用软件、激光器等）产值为62.29亿美元，同比增长17.50%，其中设备销售收入31.74亿美元；增材制造相关服务（包括增材制造零部件打印、增材制造设备维护、技术服务及人员培训、增材制造相关咨询服务等）产值为90.15亿美元，同比增长20.90%。而国内来看，2021年中国增材制造设备规模占比达44%，增材制造服务规模占比达31%，增材制造材料规模占比达25%，增材制造设备环节产值占比最高。
对比中国与全球增材制造产业产值结构，国内目前以中游的增材制造设备为主，而全球则以增材制造服务为主，此种差异体现我国目前相较全球仍处于下游开拓和快速渗透阶段。
二、
两大驱动力推动市场空间扩容
1、
2025年国内市场规模有望突破600亿元，增速高于全球水平
预计2026年全球增材制造市场规模达362亿美元，CAGR为19.0%。
经过多年发展，增材制造产业进入加速成长期，近五年增材制造行业在全球范围内整体呈现增长态势。2020年全球增材制造产业的行业增长率有所放缓，但2021年增材制造行业恢复快速增长态势。根据《Wohlers Report 2024》报告显示，2023年全球增材制造市场规模（包括产品和服务）达到200.35亿美元，同比增长11.1%。根据《Wohlers Report 2023》预测，到2026年增材制造收入规模较2022年将增长超2倍，达到362亿美元，到2032年增材制造收入规模将较2022年增长5.7倍，达到1027亿美元。
预计2025年国内增材制造市场规模达600亿元，增速高于全球水平。
根据前瞻产业研究院预测，随着增材制造市场应用程度不断深化，在各行业应用越来越广泛，未来几年增材制造市场将保持快速增长态势，预计到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。
2
、
驱动力一：原型制造转向批量生产，增材制造在单一领域渗透率有望提升
成本降低叠加生产效率提升，增材制造进入批量生产的转型期。
根据前文增材制造的特点，其
规模经济效应相较传统制造方式存在阈值，在技术条件等保持不变的前提下，随着生产规模的增加，增材制造的边际成本下降相对传统制造方式更缓慢。相较传统制造方式，增材制造规模经济效应相对受限是目前普遍的认知，但目前增材制造正在1）一方面通过降低设备单价、增加单台设备激光器数量等方式降低单位固定成本；2）另一方面通过降低粉末材料成本、加装粉末循环系统等方式降低单位可变成本。
两方面叠加推动增材制造规模经济效应曲线向下移动，不断提高最大生产规模阈值，
进而促进增材制造打破原型制造的局限，步入批量生产的“增材制造2.0”时代。
根据《Wohlers Report 2023》显示，2022年，零部件直接制造的产值为26.8亿美元，同比增长22.1%，近六年增长率均超过20%。
航空航天、医疗牙科、模型制造等领域已经开始批量应用，单一领域渗透率提升成为关注重点。
根据艾瑞咨询，2021年国内工业级增材制造（占整体应用领域的65%-70%）主要的应用领域集中于航空航天、模型制造、汽车制造及生物医疗，合计占比达到93%，并以金属类增材制造为主，其中航空航天占比达到58%，是目前国内增材制造应用的主要领域。
（1）航空航天&国防领域：成为技术迭代、规模扩张的基石领域
航空航天领域是当前增材制造需求落地最成功产业之一。
随着产品型号的不断迭代和技术的突破，航空航天领域对零部件提出了轻量化、集成化、缩短研发周期以及复杂结构一体化成形等需求，这些需求和特性均与前文提到的增材制造的特点完美契合。同时，航空航天领域相对其他行业对零部件的功能敏感性更高，价格敏感性低，这为增材制造的优先落地奠定了基础。
根据《Wohlers Report 2022》显示，航空航天行业对增材制造技术的应用逐年增长，是应用最广泛的行业，2021年全球航空航天增材制造规模达到25.61亿美元，但相对于航空航天产业整体占比较小，随着金属3D打印技术的持续推广应用，具有较大的增长潜力。
航空航天领域成为增材制造技术迭代、规模扩张的基石领域。
目前，增材制造在航空航天装备领域主要应用于飞机、发动机、导弹、火箭、卫星等精密零部件的设计与制造等方向，应用零部件范围和品种逐步拓展，渗透率呈现提升态势。同时，在扩展航空航天领域应用的过程中，下游客户不断对零部件的高可靠性、大型化、轻量化、复杂构件制造以及成本降低和效率提高不断提出新的需求，反推增材制造进行技术迭代和升级，对增材制造面对的多激光一致性、搭接稳定性以及成本偏高等问题开展研究解决，促进了设备的升级换代和材料成本的下降，进而迎合下游需求，推动增材制造在该领域的产值规模扩张。
（2）汽车制造：从设计端走向批量生产，模具制造打开新市场
1）原型制造
快速原型制造、轻量化等关键特点推动增材制造在汽车行业顺利切入。
1）车企研发周期不断缩短：
在汽车“新四化”时代，为满足消费者对产品快速迭代的需求，车企投放新车型的节奏越来越快。特别是在车市加速“内卷”的当下，车企产品推出的速度在很大程度上影响着销量表现。根据第一财经报道，传统车企的一个开发项目周期一般在2年左右，日企客户甚至长达4~5年。而为了抢占市场先机，目前中国车企对供应商的开发周期要求普遍在9个月。
2）汽车轻量化趋势显著：
随着碳排放标准日益趋严，汽车轻量化已成为全球汽车工业的一致目标。根据欧洲汽车工业协会的研究，汽车质量每下降100公斤，百公里油耗可下降0.4L，碳排放大约可以减少1公斤。新能源汽车每减重10%，续航里程可提升5-6%。
汽车制造的研发周期不断缩短和轻量化的需求，切实贴合了增材制造的优势所在。
增材制造通过三维模型的直接落地去除了繁琐的开模等工序，实现了快速原型制造能力；并能够从设计端通过拓扑优化等方式实现轻量化。从设计端更好解决车企的痛点和需求，增材制造实现了汽车行业的顺利切入。
比如，福特在德国默克尼希设立了快速技术中心，以便利用多种 3D 打印技术快速制造原型。仅仅只需要数小时，工程师和设计师就能拿到设计成果，而使用传统方法则需要等待几个星期。
2）零部件批量生产
局限逐步突破，汽车零部件增材制造的批量生产有望从高端车型向下铺开。
观察目前汽车行业增材制造的相对成批量应用案例，更多的集中在价格敏感度更低、小批量生产的高端车型上，如宝马M850i夜空特别版的3D打印刹车卡钳，以及宝马最强6缸发动机S58的3D打印零件等。
而随着增材制造规模经济效益曲线的不断下移，其小批量的局限有望逐步突破，批量生产也将从高端车型向下逐渐铺开。
当前，通过整理公开资料可以发现，下游国内外车企均已对增材制造开展较大规模布局，其中宝马汽车公司的“增材制造工业化和数字化”（IDAM）项目搭建的两条生产线已经能够实现年产5万零件的产能，并且同时运行，几乎不需要人工介入。
根据3dpbm汽车行业增材制造白皮书，预计2030年增材制造汽车零部件市场空间将达到203.5亿美元。
根据3dpbm2021年发布的一份汽车行业增材制造白皮书，2020年增材制造用于汽车零部件生产的收入为26.78亿美元，预计2026年为129.74亿美元，2030年达到203.5亿美元（其中25%是与电动汽车零部件相关的生产）。同时，其对汽车零部件的主要应用四个部分：车身、电子附件、内饰和动力部件以及后市场的增材制造应用空间进行更加细分的预测，其中动力部件2030年的应用空间将达到70亿，在整体市场中占比最高。
3）模具制造
另外，随着增材制造在汽车领域的应用推进，模具制造或将打开新市场。
传统金属模具设计过程花费巨大。
根据3D打印技术参考，一旦制作出大型金属测试模具，设计过程中的机加工调整一次可能会花费10 万美元，或者完全重做模具可能会花费 150 万美元。另一位人士表示，大型金属模具的整个设计过程通常需要花费约 400 万美元。
3D打印砂型模具，助力一体化压铸降本增效。
2023年9月，根据路透社，特斯拉 (TSLA.O) 结合了一系列创新技术，取得了技术突破，通过这项技术，特斯拉可将电动汽车几乎所有复杂车身底部零件压铸成一个整体，而非仅压铸约400个零部件。该技术将令特斯拉生产成本减半，或改变传统的电动汽车制造方式。为此，特斯拉使用3D打印机用工业砂制作测试模具。通过粘结剂喷射技术，打印设备将液体粘合剂沉积到薄薄的沙层上，并逐层构建可以压铸熔融合金的模具。根据南极熊3D打印网，砂型铸造的设计验证过程的成本（即使有多个版本）也是最低的——仅为金属原型的3%；设计验证周期仅需两到三个月，而金属模具原型则需要六个月到一年。这意味着特斯拉可以根据需要多次调整原型，使用 Desktop Metal (DM.N)及其子公司 ExOne、德国公司 voxeljet 以及其他几家国产公司的机器在几小时内重新打印出一个新原型。
据上海证券报2023年9月27日报道，上海浦东临港的特斯拉超级工厂生产的特斯拉Model Y车型的后底板总成系统，已经成功采用一体化压铸技术实现快速铸型。相比传统方式，车身系统节省重量超10%。另外，成本也有非常明显的优势，得益于优化的结构设计以及材料回收利用成果，车的后底板总成系统采用一体压铸方式后，成本降低了40%。
（3）医疗&牙科领域：需求个性化带来批量应用
需求个性化带来增材制造的批量应用。
基于人体存在个体差异而传统制造医疗器械多为标准化样式或尺寸的现状，增材制造凭借可个性化定制的特点在医疗领域内应用逐步广泛，主要应用方向包括制造医疗模型、手术导板、外科/口腔科植入物、康复器械等（主要材料包括塑料、树脂、金属、高分子复合材料等），以及生物增材制造人体组织、器官等。
增材制造技术在口腔医学中已逐渐成熟应用于义齿打印、矫正器制作、预演手术模型制作、手术导板制作等，有助于提高精度和效率，降低手术风险。增材制造技术在骨科植入方面也发展迅速，目前开始采用金属增材制造技术生产全膝关节植入物、髋臼杯、脊柱植入物等，金属增材制造技术有利于模拟人体骨骼的层状结构，通过多孔设计可以更好地与人体组织融合，促进骨骼生长，此外增材制造技术亦为植入物设计带来了更高设计自由度。
