金属增材制造：从“0-1”迈向“1-N”

华泰研究

2023 年 2 月 22 日│中国内地

专题研究

新·赛道：充分契合“一主两率”筛选逻辑，看好增材制造 beta 机会

在华泰军工组 2022.11.21 发布报告《掘金 2023：守正、积势、待时》中，我们创新性提出“一主两率”景气板块筛选逻辑，即在“十四五”中后期乃至“十五五”期间能保持高景气度的细分赛道，需求端必须绑定正在集中放量的“主战装备”，同时供给侧来看，普遍具有技术牵引下的“国产化率”或“渗透率”提升逻辑。我们认为增材制造既符合“一主”，可应用于军机、导弹、发动机等爆款装备，又符合“渗透率提升”逻辑，即在各类主战装备中处于低渗透率向高渗透率快速爬升阶段，我们看好增材制造赛道 beta 机会，行业相关企业包括：铂力特、华曙高科、超卓航科、有研粉材等。

新·技术：多维度优势凸显，增材制造渗透空间或为导弹>发动机≈军机

增材制造具有个性化制造、生产周期短、可一体化成型等特点。我们从性能提升、结构减重及成本优化三方面论述增材制造工艺的优势：1）性能方面，增材零部件静强度优于铸锻件，综合下游应用场景和工艺性能的适配度，以及材料应用可行性维度，我们推断增材制造在不同下游领域的渗透空间或为导弹>发动机≈军机；2）减重方面，增材制造可实现拓扑优化、点阵结构、一体化设计，使得零件轻量化水到渠成；3）成本方面，我们强调以全寿命周期视角看增材制造成本优势，充分考虑前期研发成本+增材零件购置成本+后期维保成本+供应链管理成本后，增材工艺或具备一定的成本优势。

新·模式：吸收海外龙头发展经验，形成本土化产业图谱

复盘海外增材制造企业发展历程，我们认为国内增材制造行业有以下两个区别：1）充分借鉴海外桌面消费级、家庭设备级增材制造较为挫折的市场经验，重点发展金属材料增材制造，首先聚焦于航空航天领域；2）并未采用“材料绑定设备”的策略，行业整体呈现增材制造材料、增材制造设备、增材制造服务多方发展的格局。粉末端，我国低端产能充足，高端产能仍受限，各粉末企业专注于特定细分市场；制品端，铂力特、鑫精合等龙头凸显，范围经济或成为降本第一主导因素；设备端，铂力特、华曙高科寡头垄断，部分设备组件仍需进口。

新·市场：空天应用前景广阔，渗透率提升逻辑牵引蓝海市场

根据铂力特招股说明书，2019 年公司增材零件已批量用于 7个飞机型号，7个航空发动机型号，5个导弹型号等，侧面印证增材制造在军用空天领域的广阔空间。航空方面军机量升质提需求共振，在悲观/中性/乐观假设下，我们预计 2021-2030 年我国军机增材市场空间为 152/228/304 亿元；航发方面，后市场空间广阔，增材制造已具备较好应用基础。悲观/中性/乐观假设下，预计 2021-2030 年我国航发增材市场分别为 153/254/509 亿元；导弹方面，耗材属性与工艺特性适配，增材零件理论渗透率较高，悲观/中性/乐观假设下，预计 2021-2030 年我国导弹增材市场为 1031/1140/1249 亿元。

风险提示：新兴行业的产业化风险；增材制造装备关键核心器件依赖进口的风险；技术升级迭代及产品研发风险；本报告内容均基于公开客观数据整理，提及的公司均系客观信息，不代表覆盖和推荐。

航天军工

增持 (维持)

研究员

李聪

SAC No. S0570521020001 licong017951@htsc.com

SFC No. BRW518

+(86) 10 6321 1166

研究员

朱雨时

SAC No. S0570521120001

zhuyushi@htsc.com

+(86) 10 6321 1166

联系人

田莫充

SAC No. S0570121040043 tianmochong@htsc.com

+(86) 21 2897 2228

行业走势图

资料来源：Wind，华泰研究

正文目录

科普篇：从“零”拆解增材制造，多重路径齐头并进.......
多维度优势凸显，增材制造为传统制造的重要补充... ..................................................................... .....4
SLM、WAAM 与冷喷涂技术产业化成果较好........... ...................................................................................
选择性激光烧结（SLS） ............................................................................................ ......6
选择性激光熔融成形（SLM） ......................................................................................................... ......7
电弧增材制造（WAAM） .................................................................................................. .....8
........9
激光熔化沉积技术（LMD） ........................................................................................................... ......12
自由成形制造（EBF） ............................................................................................... ....13
技术篇：多维度探讨增材制造在航空航天的渗透逻辑 ........................................................................................ ........14
顺利走过“0-1”阶段，增材制造已充分经过产业化考验 .. ...14
性能维度：力学强度多角度考量，增材渗透率或为导弹>发动机≈军机 .. ...17
钛合金 ..... ...19
高温合金 ........ ............................................... ...20
铝合金 ...... ................................................................... ...22
多角度推论：增材工艺渗透率或为导弹>发动机≈军机... ...................................... ...23
减重维度：可实现拓扑优化、点阵结构、一体化设计，零件轻量化水到渠成 ....26
降本维度：注重全寿命周期视角，成本或不再成为制约因素.. ..30
研发端：设计灵活性显著增强，或可有效降低研发成本 .. ...32
制造端：技术和工艺设计水平提升，促进制造端成本下行.. ...33
用户端：减重≈降本，低 BTF 值牵引增材制造持续渗透. ...36
商业模式篇：总结海外龙头发展经验，形成本土化产业蓝图 ........ ....38
行业整合加剧，国内已形成完整增材制造产业链....... ............................................................... ...38
复盘海外：盲目扩张后弊端层出，聚焦专业领域或为最优解.. ................................................... ....40
聚焦国内：产业链分层更为清晰，航空航天为第一发展主业. ....46
粉末端：低端产能充足，高端产能受限.. ...46
制品端：铂力特、鑫精合等龙头凸显，范围经济或成为降本第一主导因素 ...... ................................. ...51
设备端：铂力特、华曙高科寡头垄断，部分设备组件仍需进口 .. ...55
市场篇：空天应用前景广阔，渗透率提升逻辑牵引蓝海市场.... ....61
“一主两率”中“渗透率”为第一驱动逻辑 .............
航空：量升质提需求共振，机身增材制造件渗透率有望提升...... ...............................................................61
航发：后市场空间广阔，增材制造已具备较好应用基础... ...................................................... .....66
导弹：耗材属性与工艺特性适配，增材零件理论渗透率较高 ................................................................ .....71
整体市场规模：市场前景广阔，技术迭代发展....
相关企业梳理.. .77
铂力特（688333 CH） ...77
超卓航科（688237 CH） ....80
有研粉材（688456 CH） ....82
华曙高科（A22284 CH） ....85
先临三维（830978 CH） ...88
风险提示.... ...90

科普篇：从“零”拆解增材制造，多重路径齐头并进

多维度优势凸显，增材制造为传统制造的重要补充

增材制造技术，也称为“3D 打印”技术（Additive Manufacturing，AM），与传统的加工工业的核心区别主要体现在“增材”——通过在制造过程中不断增加材料实现产品结构的生产。增材制造技术通过 CAD 设计软件制作出 3D 模型，并转换为增材制造标准化格式的STL 文件，系统在计算机上将该零件在某一易于加工的方向上分割成多层，最后依靠专门的打印设备，使用金属粉末、树脂、陶瓷粉末等各种材料，逐层不断累积叠加、堆积、粘结，最终形成零件整体。这是一种在现代的计算机软件技术、新兴材料技术和高精度的制造加工技术加持下开发的新型工业加工技术，是各国面向未来的工业制造规划中重要的一部分。增材制造技术的核心在于增材制造打印机的制造，对材料、设计等也有相应要求。

图表1：金属增材制造工艺概况

资料来源：《金属 3D 打印技术的研究》（蒲以松，王宝奇，张连贵，【表面技术】，2018 年 3 月），《金属增材制造技术的关键因素及发展方向》（李昂，刘雪峰，俞波，尹宝强，【工程科学学报】，2019 年），《3D 打印技术在工程建设中的应用及前景》（冯鹏等，【工业建筑】，2019 年 12 月），《金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望》（许世娇等，【粉末冶金工业】，2022 年 3 月），华泰研究

与传统制造工艺相比，增材制造具有可实现个性化制造、产品制造周期短、可制造复杂的一体成型零件等特点，但其成本也比较高。增材制造技术的特点有：1）可实现个性化制造：计算机建模很容易在尺寸、形状、比例上做实时修改，较为方便制作个性化产品；2）产品制造周期短，制造流程简单：增材制造无需制模过程，直接从 CAD 软件的三维模型数据得到实体零件，生产周期大大缩短，节约制模成本；3）打印的零件精度高：可以制造复杂几何结构的部件，实现一体化生产，结构的复杂性不会带来额外的成本；4）制造材料多样性：增材制造打印系统可以使用不同材料打印；5）可以制造复杂的一体成型零件：形状特殊的零件使用增材制造技术可以很容易制造；6）材料利用率大幅提高：生产过程中几乎不会产生材料的浪费，材料利用率达到 90%以上；7）设备成本和材料成本较高：工业级增材制造设备价格昂贵，在一定程度上限制了增材制造的发展。

图表2：金属增材制造技术优势

优势	表现
制造流程短	激光等高能束原位冶金／快速凝固“高性能金属材料制备”与“大型、复杂构件成形制造”一体化，制造流程短。
零件可反复修复	零件组织结构成分一致性高、晶粒细小、致密度高，综合力学性能优势明显，零件可反复“无热损伤修复”。
材料利用率高	无需大型锻铸工业装备及其相关配套基础设施，无需锻坏制备和锻造模具制造，后续机械加工余量小、材料利用率高、周期短、成本低。
降低设计制约	具有高度的柔性和对构件结构设计变化的“超常快速”响应能力，同时也使结构设计不再受制造技术的制约。
部分实现“近净成形”制造	激光、等离子等高能束的能量密度高，可实现对钨、钼、锯、钮、钛、锆等多种难熔、高性能、高活性、难加工的金属材料的激光冶金快速凝固制备，亦可实现复杂零件的“近净成形”直接制造。
	可根据产品构件的服役性能等要求和工作条件，灵活调控激光等高能束作用下材料的化学成分和显微组织，从而达到高性能金属材料构
	件的多材料、高性能梯度组织/梯度材料零件直接“近净成形”制造。增材制造技术对结构尺寸不敏感，利用“设计一制造”融合、快速研制新模式，解放设计者的思想束缚，可制造一些过去无法实现的功
创造全新零件	能结构。

资料来源：《激光增材制造在航空航天领域中的应用》（贾玉梅，【新材料产业】2019 年 7 月），华泰研究

图表3：增材制造技术与传统精密加工技术对比情况

项目	金属3D打印技术	传统精密加工技术
技术原理	“增”材制造 (分层制造、逐层叠加)	“减”材制造(材料去除、切削、组装)
技术手段	SLM、LSF等	磨削、超精细切削、精细磨削与抛光等
适用场合	小批量、复杂化、轻量化、定制化、功能一体化零部件制造	批量化、大规模制造，但在复杂化零部件制造方面存在局限
使用材料	金属粉末、金属丝材等 (受限)	几乎所有材料 (不受限)
材料利用率	高，可超过95%	低，材料浪费
产品实现周期	短	相对较长
零件尺寸精度	±0.1mm(相对于传统精密加工而言偏差较大)	0.1-10um (超精密加工精度甚至可达纳米级)
	零件表面粗糙度 Ra2um-Ra10um 之间(表面光洁程度较低)	Ra0.1um以下(表面光洁度较高，甚至可达镜面效果)

资料来源：铂力特招股说明书，华泰研究

金属增材制造技术在多年的发展中形成了多种工艺，按增材形式，主要分为铺放金属粉末和同步送粉/送丝两种增材制造方式。在航空领域中应用较为广泛的主要有：1）铺粉形式的金属增材制造技术，包括选择性激光烧结（SLS）、选区激光熔融技术（SLM）、电子束熔化成形技术（EBM）。2）送粉形式的金属增材制造技术，包括激光熔化沉积技术（LMD）；3）送丝形式的金属增材制造技术，包括：电子束自由成形制造技术（EBF）、电弧增材制造技术（WAAM），以及其他高能热源或复合热源的快速成形技术等。

图表4：增材制造技术分类

成型原理	出料方式	基本材料	优点	缺点
熔融沉积成型(FDM)	挤压	热塑性材料，共晶系统金属、可食用材料等	技术成熟，成本低，可实现彩色打印精度较低，产品具有台阶效应
立体光固化成型(SLA)	光聚合	光硬化树脂	可重复利用	精度高、表面质益好、原材料利用率成型材料少，成本高，固化过程易收缩形变
数字光处理成型(DLP)		光硬化树脂	料可重复利用	速度快、粘度高、表面质益好、原材成型材料少，成本高，固化过程易收缩形变
分层实体制(LOM)	层压	纸、金属薄膜、塑料和复合材料等	成型快，机械设备寿命长	前处理和后处理复杂，表面质蜇差，不耐高温等
喷墨粘粉式(PP)	粉末	陶资、石音等	成型快，无需支撑材料，可全彩打印	实体强度低，精细度差等
选择性激光融化(SLM)		热塑性塑料、金屈粉末、陶瓷粉末等	成型速度快，不需要粘接剂，成型结力学性能差，表面精度差构复杂
选择性激光烧结(SLS)		热塑性塑料、金屈粉末、陶瓷粉末等	成型速度快，成型结构复杂	力学性能差，表面粘度差
选择性热烧结(SHS)		热塑性塑料、金屈粉末、陶瓷粉末等	成本低，性能俱佳，成型结构复杂	力学性能差，表面粘度差
直接激光烧结(DMLS)		几乎任何合金	可成型大尺寸实体	结构简单
电子束选区熔融成型(EBM)		钛合金	成型结构复杂，性能优良	环境要求高，尺寸有限
电子束自有成型(EBF)	线	几乎任何合金	成型快，性能优良，范围广	环境要求高，精度低

资料来源：《3D 打印技术及设备发展现状》（赵延国等，【机械研究与应用】，2021 年 3 月），华泰研究

图表5：增材制造工艺分类及其打印材料种类

资料来源：《Additive manufacturing methods and modelling approaches: a critical review》（H. Bikas 等，【Int J Adv Manuf Technol】，2016 年 7 月），华泰研究

SLM、WAAM 与冷喷涂技术产业化成果较好

选择性激光烧结（SLS）

选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）：工作原理是将零件的三维实体模型按照一定的厚度进行分层，由计算机控制高能激光束逐层的扫描烧结摊铺在工作腔表面的粉末，从而固结成致密件。SLS 技术制造金属部件时，可分为间接法（聚合物覆膜金属粉末）和直接法（直接金属粉末烧结法，DMLS）。烧结件的质量取决于烧结工艺的优化。

SLS 技术具有可直接制造复杂结构金属制品并且制作时间短，使用材料广泛，价格低廉，材料利用率高，制造工艺比较简单，可以实现设计制造一体化，应用面广等优点。此外，该工艺无需设计支撑结构，未烧结的粉末直接支撑成形过程中的悬空部分，成形精度平均可达 0.05\~2.5mm，可以实现一定批量的个性化定制。但 SLS 工艺也存在很多不足：原材料和设备成本都很高；零件内部疏松多孔，表面粗糙度较大，机械性能不足；零件质量容易受到粉末的影响；成形时消耗大量的能量，需要比较复杂的辅助工艺；零件的最大尺寸受到限制。

图表6：选择性激光烧结（SLS）原理

资料来源：《金属 3D 打印技术的研究》（蒲以松，王宝奇，张连贵，【表面技术】，2018 年 3 月），华泰研究

选择性激光熔融成形（SLM）

选择性激光熔融成形（Selective Laser Melting，SLM）：也属于粉末床熔融技术的一种，是在 SLS基础上发展起来的金属增材制造技术。SLM的基本原理是利用计算机三维建模软件（UG、Pro/E 等）设计出零件实体模型，然后用切片软件将三维模型切片分层，得到一系列截面的轮廓数据，输入合适的工艺参数，由轮廓数据设计出激光扫描路径，计算机控制系统将按照设计好的路径控制激光束逐层熔化金属粉末，层层堆积形成实体金属零件。

SLM 的成型原理与 SLS 极为相似，不同点在于 SLM 的激光温度较高，会在成型过程中完全熔化所有金属粉末。因此 SLM整个打印过程需要在惰性气体保护的腔体中进行，以避免金属发生氧化。这给 SLM带了更好的成型性能，相比 SLS制造的金属零件的致密度更高，力学性能更好，尺寸精度更高、表面粗糙度也更高，这也是 SLM 应用相比 SLS 更为广泛的原因。但同时，正是由于热影响的作用，打印悬空结构时，最好设计有支撑结构。因此，导致 SLM 工艺参数复杂、制造速度偏低，尤其是面对需要大量支撑结构的复杂零件，SLM的打印成本、时长会明显提高。

图表7：选择性激光熔化（SLM）成形原理

资料来源：《金属 3D 打印技术的研究》（蒲以松，王宝奇，张连贵，【表面技术】，2018 年 3 月），华泰研究

SLM 技术在航空航天领域主要用于中小型复杂结构件的制造，被视为重点发展技术和前沿方向。根据《激光选区熔化技术在航空航天领域的发展现状及典型应用》（杨胶溪等，【航空材料学报】，2021 年），SLM 的主要优势是：1）具有较高的设计自由度，理论上可以打印出任何复杂形状的零件，使零件的结构设计实现自由化；2）技术生产周期短，可实现对复杂零件的快速成形，能大大缩短新型航空航天装备的研发周期；3）材料利用率相对较高，通过拓扑优化等方法可实现轻量化设计，不仅降低制造成本，还促进航空航天装备飞行距离及载重量的显著提升；4）成形精度高、表面质量好、材料强度高，可实现航空航天复杂构件的高精制造。

SLM 制造的典型零件已经实现在航空制造领域的应用。根据《激光增材制造技术在航空制造领域的研究与应用进展》（孙小峰等，【金属加工】，2021 年 3 月），GE公司利用 SLM工艺完成的航空发动机燃油喷嘴的一体化成形，将 20 个零件集成 1 个部件进行打印，减重25%，并实现数万个零件的批量制造，成为最成功的应用案例之一。该公司还完成发动机电动门支架的制造，减重 10%，原材料的浪费减少 90%。空客采用 SLM 技术制造的飞机Ti-6Al-4V支架，与传统加工方式相比轻约 30%。空客还实现了客机舱门锁闩轴的制造，将10 个零件整合为 1 个零件，减重降本。空客还利用 SLM 技术完成了机舱仿生隔板零部件的制造。而在国内某型号民用飞机上，SLM 成形的钛合金舱门结构件也已经实现了装机飞行。

图表8： SLM 成型零件的应用

a)GELEAP航空发动机燃油喷嘴

b）GE发动机电动门支架

C）空客Ti-6AI-4V支架

d）空容飞机舱门锁问轴

e）空客机舱仿生隔板零部件

f）国内某型号飞机上的钛合金舱门结构件
资料来源：《激光增材制造技术在航空制造领域的研究与应用进展》（孙小峰等，【金属加工】，2021 年 3 月），华泰研究

电弧增材制造（WAAM）

电弧增材制造（Wire and Arc Additive Manufacturing，WAAM）：是以金属丝材为原料，通过电弧提供热源熔化丝材，并逐层堆积从而形成金属复杂结构零件毛坯的近净成形技术。具有沉积效率高（沉积钛和铝合金可达 1kg/h，沉积不锈钢和高强钢可达 4kg/h）、力学性能好、能量消耗低、绿色环保等优点，因此，非常适合沉积制造大型复杂金属结构零件。

图表9：电弧增材制造（WAAM）示意图

资料来源：《金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望》（许世娇等，【粉末冶金工业】，2022 年 3 月），华泰研究

相比于激光和电子束增材制造，电弧增材制造成形效率高，丝材利用率高达 90%以上，能够快速进行金属构件的制造；不需要气氛保护箱和真空箱等设备，工件尺寸不受其空间尺寸的限制，也大幅减少对设备的投资成本；可成形的材料种类广泛，对激光反射率高的铝合金、铜合金等也可进行增材制造，且焊丝较金属粉末更易制备；设备包括焊机、焊枪和送丝设备等，价格便宜，操作简单易保养。与传统减材制造相比，电弧增材制造可以缩短成形时间，减少加工时间以及原材料成本，采用电弧增材制造的成形时间可以缩短 40%～60%，机加工时间可以缩短 10%-20%，原材料成本降低 78%左右。因此，电弧增材制造正在成为较传统减材制造和其他增材制造方式更加适合大型金属构件的制造方式。

电弧熔丝增材TC4航空发动机轮盘

电弧熔丝增材超大型薄壁构件

随着电弧增材技术的发展，越来越多的大型金属构件电弧增材技术得以突破。挪威 NorskTitanium 公司制备了长度达到 1m 的钛合金零件，在 TC4 钛合金板材上通过增材手段制造肋条，然后经过机加得到最终构件，整个过程材料利用率在 30%左右，增材后构件的力学性能与锻件一致。该公司的钛合金电弧熔丝增材制造技术于 2016 年获得了美国联邦航空管理局技术成熟度 8 级认证。欧洲宇航局与英国 Cranfield 大学焊接与激光研究中心合作，采用电弧熔丝增材方式制备了钛合金飞机机翼翼梁、航空发动机轮盘等航空航天用大型构件，丝材的利用率高达 90%，且成形效率高、缺陷少，尺寸为 1.2m 的钛合金机翼增材制造只需 37h。美国 Lockheed Martin 公司已采用电弧增材的方法制造了一个大型锥形筒体，高度约为 380mm；加拿大 Bombardier 公司在大型金属平板上增材制造了长 2.5m x 宽 1.2m 的大型飞机肋板。国内，华中科技大学采用高合金钢药芯打印的超大型薄壁构件，其设计尺寸为 1200mm（长）x1000mm（宽）x720mm（高），构件侧壁分层均匀无混层，壁厚均匀，验证了其电弧增材工艺的稳定性。采用低合金高强钢金属丝材增材的建筑用多轴向管道结构件增材过程中堆积熔高、熔宽变化幅度最小，尺寸均匀性好，熔覆材料的屈服强度在437MPa 左右，高出标准值 46%，平均断后伸长率 27.65%，高出标准值 25.7%。

图表10：大型金属构件电弧增材制造应用案例

电弧熔丝增材多向管道系

电弧熔丝增材大型舰船双臂艉轴架
资料来源：《航空航天用电弧熔丝增材制造研究综述》（余盈燕等，【大型铸锻件】，2022 年 11 月），华泰研究

冷喷涂增材制造（CSAM）

冷喷涂增材制造（Cold Spray Additive Manufacturing，CSAM）：冷喷涂技术是一种以高压气流加速微小颗粒形成超音速气固双相流轰击金属或绝缘基体表面形成涂层的工艺。其原理是高压气体在进入控制柜后被分为两路气流，其中一路进入送粉器（powder hopper），作为送粉载气将粉末引入喷嘴；另一路通过加热器（gas heater）使气体膨胀，提高气流速度；两路气流进入喷枪后经过拉乌尔喷嘴的缩放加速后形成超音速气固双相流。固态粉末粒子与基体碰撞过程中发生塑性变形沉积于基体表面上形成涂层（《高压冷喷涂技术特点及应用概述》，马春春等，【热喷涂技术】，2022 年 6 月）。

图表11：冷喷涂增材制造器械示意图

资料来源：Safina 公司官网，华泰研究

图表12：冷喷涂增材制造技术原理

资料来源：NASA，华泰研究

现代冷喷涂技术起源于前苏联，初步工业化于北美，技术完善于 20世纪初，在降低工业生产制造成本和提高生产制造效率上发挥重要作用。现代冷喷涂技术的发展历史可具体分为 6个阶段：1）研发初期阶段：20 世纪 80 年代中期。俄罗斯科学院科学家 Anatolii Papyrin在进行风洞实验时偶然发现，当示踪原子的速度超过某一临界速度，示踪原子对靶材表面的作用由冲蚀变为沉积，“冷喷涂”概念就此诞生；2）技术推广阶段：20 世纪 90 年代中期，冷喷涂制造技术引入北美地区，美国开始搭建自研的冷喷涂制造系统，为冷喷涂技术的工业化奠定技术基础；3）初步工业化阶段：20 世纪 90 年代后期至 21 世纪初期，以CenterLineWindsor和CGT为代表的商业公司分别实现了低压冷喷涂技术和高压冷喷涂技术的工业化应用；4）技术突破阶段：2003 年至 2006，德国联邦武装部队大学针对应用材料特征和工艺参数控制上的研究进一步优化了冷喷涂技术工艺。日本则突破了冷喷涂技术在陶瓷等脆性材料上的应用；5）军事应用阶段：2007 年开始，冷喷涂技术开始应用到 UH-60黑鹰直升飞机、B-1B 轰炸机、F-22 战斗机等军事武装设备上；6）全面工业化阶段：冷喷涂技术逐渐成熟，广泛应用于航空航天、武器装备、能源动力、电子电力、医疗器械等多个领域的表面修复、表面增强、功能涂层及增材制造。

图表13：现代冷喷涂工艺发展历史

发展阶段	时间	概况
研发初期阶段	20世纪80-90年代	20世纪80 年代中期，前苏联科学家 Anatolii Papyrin 和他的团队在风洞中研究两相流(气体+固体颗粒）模型时发现：当固体颗粒的速度大于某一临界值时，颗粒对挡板表面的作用由冲蚀转变为沉积。受此现象的启发，AnatoliiPapyrin 和他的团
		队在1990 年首次提出冷气动力喷涂可作为一种新型的涂层工艺，证明了冷喷涂技术在工程应用中的可能性。
	1992年	俄罗斯于1992年成立了奥布宁斯克粉末喷涂中心，并成功开发出“低压气体动态喷涂工艺”
	1993年-1994年	1993年AnatoliiPapyrin 将冷喷涂技术引入美国，并在美国国家制造科学中心（NCMS）的支持下，于1994年在托莱多大
技术推广阶段		学建立了美国第一个冷喷涂系统。
	1995年-1997年	1995年至1997年期间，McCune博士在通用汽车技术中心建立了美国第二个冷喷涂系统。同期，AnatoliiPapyrin向ASB
		Industries 颁布了美国第一个冷喷涂工艺许可证。
	20世纪90年代中期	温莎大学研究员 Roman 和Emil将"低压气体动态喷涂工艺"引入北美，并创建专门从事冷喷涂技术的CenterLineWindsor。
初步工业化阶段		公司的便携式、柜式、机器人低压冷喷涂喷涂系统成功打开汽车，航空航天和国防等多行业的大门，取得巨大的商业成功。
		桑迪亚国家实验室于1997年研发出自己的重器械冷喷涂系统，团队领导者MarkSmith于1998年发表“冷喷涂的气动原
	1997年-1998年	理”一书。同时，桑迪亚国家实验室研发的冷喷涂器械成为美国第一个发射到外太空并用于卫星壳体维修的冷喷涂器械。
		基于桑迪亚国家实验室的研发成果，Mark Smith联合ASBIndustries、福特汽车等公司设立Sandia集团，着力于研究冷喷
	2000年	涂系统中的材料性能和结合机制问题，同时解决了冷喷涂喷嘴快速除污等生产工艺问题。同年，林德集团（LindeAG）和
		ASB Industries与德国成立了CGT公司，开始开发和销售商用的冷喷涂系统设备。
技术突破阶段	2002年	第一个商业化生产的汽车零部件（冷喷涂制造的铝制汽车散热器）开始制造
		2003年至2006年期间，德国联邦武装部队大学（UFAF）发表了与冷喷涂流体动力不稳定性、临界速度、工艺参数相关的
	2003年-2006年	论文，为高压冷喷涂技术工艺的优化和进一步商业化奠定了基础。2006年，日本研究人员成功将冷喷涂技术应用到超细陶
		瓷粉末上，进一步拓展了冷喷涂技术的应用范围。
军事应用阶段	2007年	美国陆军研究实验室建立冷喷涂研发中心，冷喷涂技术开始应用到UH-60黑鹰直升机等军事装备上
军事应用阶段	2008年	美国国防部发布了军事规范MIL-STD-3012“冷喷涂制造工艺标准”。
全面工业化阶段	2010年及以后	冷喷涂技术成功广泛应用于航空航天、武器装备、能源动力、电子电力、医疗器械等多个领域的表面修复、表面增强、功
全面工业化阶段		能涂层以及增材制造。

资料来源：《High Pressure Cold Spray—Principles and Applications》（M.F.Smith，【Sandia National Laboratories】，2016 年），华泰研究

相较其它增材技术，冷喷涂技术的适用范围较广。根据《冷喷涂技术及其系统的研究现状与展望》（黄春杰等，【表面技术】，2021 年 7 月），冷喷涂适用于几乎所有类型的修复情景，可以制备纯金属、合金、陶瓷、聚合物、复合材料、纳米材料、金属陶瓷等各类材料涂层。此外，根据《高压冷喷涂技术特点及应用概述》（马春春等，【热喷涂技术】，2022 年 6 月）。冷喷涂技术是各类增材修复技术中综合修复效果最好的技术，具备以下 6大优势：1）涂层材料不会出现氧化和烧损，进而可以保持原始的材料特性。2）较低的喷涂温度减少了涂层对基体的热影响，基体不会产生变形问题；3）容易形成结合力较高，厚度较大的涂层；4）送粉速度快，喷涂和沉积效率高；5）低温环境下，涂层粉末不会发生显著的物理化学反应，可回收利用，降低生产成本；6）涂层孔隙率低，致密度高。

图表14：各类增材修复技术使用范围

修复区形状	点状缺陷	线状缺陷	面积状缺陷	体积型缺陷
缺陷类型	局部凹坑	划伤、裂纹	大面积腐蚀、磨损	掉块、缺损、断裂
尺寸增材修复技术	激光堆焊、激光熔覆、冷喷涂	激光熔覆、热喷涂、冷喷涂、刷镀	喷涂、刷镀	激光熔覆、热喷涂、冷激光3D立体成型、冷喷涂

资料来源：《增材制造修复技术在飞机大修中的应用》(龚群甫等，【民用飞机设计与研究】，2020 年 3 月)，华泰研究

图表15：常用增材修复技术特性

修复工艺	镀铬	电镀镀镍	冷喷涂	激光熔覆	激光堆焊	火焰喷涂
最佳厚度 (毫米)	0.01-0.2	0.01-0.2	0.1-10	0.1-5	0.1-1	0.1-2
结合强度	一般	一般	好	冶金结合	冶金结合	较好
工件尺寸	受限制	不受限制	不受限制	不受限制	不受限制	不受限制
工件形状	圆形	范围广	范围广	范围广	范围广	不适宜孔
孔隙率	小	较小	极小	无	较小	大
基体变形	无	无	无	无	较小	大

资料来源：《增材制造修复技术在飞机大修中的应用》(龚群甫等，【民用飞机设计与研究】，2020 年 3 月)，华泰研究

冷喷涂技术在飞机修复领域的实际应用范围广泛，可以用于飞机机体结构、燃油等环境控制系统附件、飞机起飞着陆装置、飞行操控系统部件、电源电器仪表部件等部位的修复。根据超卓航科招股说明书，在国内军工领域冷喷涂技术主要用于修复战机的起落架大梁；国外军工领域，有如 VRC Metal System、Goodrich 等公司曾应用冷喷涂技术修复 UH-60黑鹰直升飞机的机油箱、减速器、尾桨减速器、附件传动箱，F15、F16、F18 战斗机进气口和制动器等其它部位的气动磨损、B1-b 轰炸机的蒙皮磨损。相比其它修复技术，冷喷涂技术具备成本低，修复效率高的特点。根据 VRC Metal System 官网，公司 CEO Rob Hrabe在公开采访中表示，冷喷涂技术可以仅花费 2500 美元，在两个星期之内修复一架 B1-b 轰炸机的飞机蒙皮，节省近 22.25 万美元。

图表16：冷喷涂技术在飞机再制造修复上的实际应用部位

名称	部位	损伤形式
飞机机体机构	飞机外部迎风面、进气道气动敏感部位、隐身外形舱门口划伤、冲蚀、凹坑、磨损盖间隙、阶差部位、口盖锁壳体类
燃油、液压、冷气、环境控制系	内部接头、结构原件、螺栓、大部件结合孔径、襟翼导轨腐蚀、磨损机构件精确运动间隙部位、精密液压	磨损、间隙超差、卡滞、密封泄
统附件与成品	元件摩擦副阀芯与阀孔、柱塞与缸体内孔、活门类、作动露
起飞着陆装置	筒活塞杆类刹车系统活动导管的连接转动接头、轴与筒类铰接部位、磨损、卡滞、间隙、疲劳裂纹
飞行操纵系统	锁机构机构类构件精密配合部位、轴承、拉杆、摇臂等
电源与电气、仪表系统	交直流发电机定子、转子、齿轮;外部天线、空速管等	腐蚀、磨损
		间隙、磨损、冲蚀

资料来源：《增材制造修复技术在飞机大修中的应用》(龚群甫等，【民用飞机设计与研究】，2020 年 3 月)，《Case Study of Cold Sprayfor Landing Gear》（COC Aerospace），华泰研究

电子束熔化成形（EBM）

电子束熔化成形（Electron beam melting，EBM）：与 SLS、SLM 类似，不同之处在于，EBM 是采用高能量、高速度的电子束熔化金属粉末层或金属丝。电子束由一组电磁线圈控制，这些线圈精确地将电子束指向需要熔化的区域，电子束在融化粉末时选择性地移动，使金属粉末融合在一起。由于 EBM 采用电子束加热，产生的温度较高，因此多用于打印钛、铬钴合金。另外，相对于激光束熔化金属粉末来说，EBM 可以通过高能电子束本身的特性很好地创造一个真空环境，不用专门设置用于隔离材料粉末与外部空气的环境。这也使得EBM 打印的零件密度高、强度高，变形风险低。

图表17：电子束熔化成形技术（EBM）成形原理和工艺步骤

资料来源：《金属 3D 打印技术的研究》（蒲以松，王宝奇，张连贵，【表面技术】，2018 年 3 月），华泰研究

激光熔化沉积技术（LMD）

激光熔化沉积技术（Laser Metal Deposition，LMD）：采用激光作为能量源，按照软件生成的加工路径，同步送粉并逐层熔化金属粉末，快速凝固逐层堆积成零件毛坯，后续仅需少量机加。我国已经用激光熔化沉积和修复制造了多种钛合金大型复杂关键金属零件，在多种型号飞机中实现装机应用，解决型号研制“瓶颈”问题。其中，西北工业大学激光熔化沉积的钛合金中央翼缘条，为 C919 国产大飞机的研制提供了技术储备，助力成功首飞。北京航空航天大学用激光熔化沉积技术制造的飞机大型钛合金关键结构件获得 2012 年度“国家技术发明奖一等奖”。

图表18：激光熔化沉积技术（LMD）示意图

资料来源：《金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望》（许世娇等，【粉末冶金工业】，2022 年 3 月），华泰研究

图表19：北航激光熔化沉积的大型航空整体钛合金结构件

资料来源：《金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望》（许世娇等，【粉末冶金工业】，2022 年 3 月），华泰研究

自由成形制造（EBF）

自由成形制造（Electron beam free form fabrication，EBF）：是利用高能量的电子束在真空条件下轰击金属丝材，使其熔化并按照规划的路径逐层凝固堆积，形成具有致密冶金结合的金属零件或毛坯。电子束自由成形技术相对于铺粉和送粉增材制造技术来说，具有沉积效率高（最高可达 15 kg/h），内部质量好，成形零件应力小等优点，但成形精度相对较低。可应用于电子束自由成形的航空线材有钛合金、铝合金、不锈钢和镍基合金等。

图表20：自由成形制造（EBF）示意图

资料来源：《金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望》（许世娇等，【粉末冶金工业】，2022 年 3 月），华泰研究

技术篇：多维度探讨增材制造在航空航天的渗透逻辑

顺利走过“0-1”阶段，增材制造已充分经过产业化考验

航天航空是金属增材制造应用的重要领域，当前应用程度与未来潜在空间都较大。增材制造在航空航天领域主要应用于飞机、导弹、火箭、发动机等精密零部件的设计与制造。金属增材制造在航空航天的应用已经走向批量应用（定制化需求高，成本可接受程度高），成为金属增材制造一个很好的切入点，通过增材制造能够缩短设计和交付周期，减轻零部件重量，提高材料利用率等。与其他应用领域相比，航空航天领域注重安全可靠性，价格敏感度较低，功能敏感性高，多品种小批量的特征使得增材制造在该领域率先发展。据 EY2016年发布的《 If 3D printing has changed the industries of tomorrow, how can yourorganization get ready today?》，航空航天当前为增材制造渗透率最高的应用领域，且未来最有可能成为规模较大的市场。

图表21：增材制造在各下游领域的使用现状及未来潜力情况

资料来源：《《If 3D printing has changed the industries of tomorrow, how can your organization get ready today?》（EY，2016 年），华泰研究

根据 Wohlers Associates 2022，2021 年全球增材制造应用市场中航空航天占比 17%，医疗占比 15%，汽车 15%，消费类/电子产品占比 12%，科研机构占比 11%，政府/军事占比6%，能源 7%，建筑 4%，其他 13%。航空航天领域、医疗和汽车是增材制造产品最重要的应用领域。

图表22： 2021 年全球增材制造的应用领域及其市场占比

资料来源：Wohlers Associates 2022，华泰研究

根据《金属材料增材制造技术在航天领域的应用前景分析》（陈济轮等，【电加工与模具】，2014 年 1 月）激光直接制造技术能实现较大型复杂结构件的快速制造，可提高新型号研制的快速响应能力，有利于实现"设计-工艺-制造"的有效协同，因此，在钛合金、高温合金等难加工材料型面复杂的大型结构件的应用上，有着良好的应用背景需求。如控制舱、仪器舱、端框等，一般采用铸造和锻造等方法制作坯料，然后进行后续的机械加工。由于大型结构件铸造留下的加工余量较大，原材料利用率很低。而激光直接制造技术能实现数字化制造，同时选用的激光器功率较高，生产效率很高，适合于航空航天型号复杂型面大型结构件的近净制造，留下的后续加工余量很小，原材料利用率很高，可达 90%以上，也能实现快速研制的要求。

图表23：激光增材制造技术在航空航天领域应用的突出优势

突出优势	具体表现
减重，提升材料利用率	可实现重大装备结构设计的变革，采用“设计-制造”融合、快速研制新模式，从而制造出一些过去无法实现的功能结构，提高设备可靠性。另外，通过最优化的结构设计将在保证性能的前提下显著减轻金属结构件的质量，突破传统技术极限，实现航空航天器轻量
缩短研发周期，提升生产效率	化的重要的技术需求，并显著提高原材料利用率和使用量，大大降低重要战略金属材料的需求量。可实现大/超大型构件或结构系统、复杂/超复杂构件或结构系统、多品种小批量个性化产品的低成本快速制造，摆脱了极其耗时的工
满足不同的结构需求	业模具制造环节，大大缩短新产品研制周期，降低研制成本，大大加快“设计-验证”迭代循环，提高生产效率。可实现高性能非平衡材料、高活性难熔难加工材料、性能梯度材料、高性能多尺度复合材料、新材料/超材料、创造超常结构材料的
高效低成本	制备与复杂结构制造，制造同一零件不同部位的不同技术需求的结构等。可实现异质材料的高性能结合，在传统铸锻或机械加工零件上任意“生长”性能可靠的新结构，给设计者和制造商提供了高效低成本

资料来源：《激光增材制造在航空航天领域中的应用》（贾玉梅，【新材料产业】，2019 年 7 月），华泰研究

根据 GE航空官网，截至 2021 年 8月，其位于奥本的增材制造工厂已发货第 10万个增材制造的燃油喷嘴，这是该公司和增材制造行业的重要里程碑。奥本工厂于 2015 年开始生产增材制造的燃油喷嘴，是业内第一个使用增材制造技术生产飞机发动机零件的大规模制造工厂。这款知名的增材制造燃油喷嘴最初转为 LEAP 发动机开发和制造，根据发动机版本的不同，每台发动机上安装有 18 或 19 个燃油喷嘴。基于增材制造带来的制造优势，新设计的燃油喷嘴将原来的 20 个部件变成了一个精密整体，并与其它组件通过钎焊连接，喷气燃料通过喷嘴内部的复杂流道实现自身冷却。最终，新喷嘴重量比上一代减轻了 25%，耐用度提高了 5倍，成本效益上升了 30%。

图表24： GE航空发动机增材制造喷油嘴零件

资料来源：GE Additive 官网，华泰研究

根据 GE Additive 官网，GE9X 上应用了 304 个增材制造零件，其中包括燃油喷嘴、低压涡轮叶片、T25 传感器外壳、燃烧室混合器、导流器以及热交换器。每台 GE9X 航空发动机上设计有 28个增材制造燃油喷嘴，可以解决燃油混合和燃油喷射等问题，同时还可以减少制造成本，提高使用寿命；每台 GE9X 发动机上安装有 228 片低压涡轮叶片，使整个低压涡轮机的重量减少 20％，同时使推力提高了 10％；每台 GE9X 发动机有 1 个增材制造T25传感器外壳，将原来 10个零件合并为 1个复杂结构零件，精度提高了 30%；每个 GE9X发动机有 1 个增材制造的燃烧室混合器，可以减少 6%的重量，使用寿命提高了 3倍，同时减少了零件间的差异；每台 GE9X 上装有 8 件导流器零件，通过增材制造技术将原先 13零件组成的结构优化成 1 个整体构件，使用寿命提升了 2 倍；每台 GE9X 发动机安装有 1个铝合金增材制造热交换器，由原来的 163 个零件整合设计为一个，重量减轻了 40%，生产成本减少 25%，并提高了使用寿命。

图表25： GE9X发动机增材制造零件应用情况

资料来源：GE Additive 官网，华泰研究

增材制造在航天领域的应用，与航天结构的技术发展密切相关，随着技术进步已经表现出明显的细分趋势。复杂与轻量化构型结构的增材制造：1）多结构一体化融合。通过多结构一体化实现轻量化，是对增材技术最直接的应用。航天航空是极其复杂的系统工程，零部件通常以万为单位计数。而从可靠性、轻量化角度出发，零部件是越少越好。减少零部件，很大程度上取决制造技术。2）拓扑优化。拓扑优化与增材制造是相辅相成、互为支撑的两个技术。功能结构的增材制造：1）热功能结构。相控阵等新体制探测系统在航天领域的大规模应用，对高性能热控结构的需求爆炸式增长。通过增材制造技术解决复杂热控系统的制造难题，是理想的技术途径，发展迅猛。2）抑振功能结构。高速高机动飞行器的需求，带来了抑振功能结构增材制造技术的快速发展。

图表26：增材制造技术在航空航天领域的应用

资料来源：《增材制造技术在航空航天领域的应用与发展趋势》（唐晔，中国航空航天增材制造技术发展论坛），华泰研究

性能维度：力学强度多角度考量，增材渗透率或为导弹>发动机≈军机

航空材料需同时重视静力学强度与疲劳性能强度。不同发展阶段的设计思想，对力学性能参数的要求也不同。静强度设计阶段对材料力学性能的要求仅限于静强度指标，一般多选用静强度高的材料。引入了刚度设计要求后，材料的比强度和比刚度是重要的设计参数。但是这些方法都忽略了材料的韧性和疲劳性能，因而在喷气式飞机时代出现疲劳导致的结构突发性破坏。安全寿命与破损安全设计阶段设计师开始关注材料的疲劳性能，强度校核不再以简单的静强度指标为依据，而是把材料的疲劳性能指标作为重要依据。

图表27：航空器结构设计思想发展情况

资料来源：《航空材料的力学行为》（黄新跃等，【国防工业出版社】，2012 年 5 月出版），华泰研究

强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，按照载荷的性质，材料强度有静强度、疲劳强度等。静强度是飞机结构设计首先要解决的最基本的强度问题，是其他强度分支的基础。根据《航空材料的力学行为》（黄新跃等，【国防工业出版社】，2012 年 5 月出版），现代飞机结构由于设计中考虑了安全系数，所以在实际使用中因静强度原因而导致的破坏是较少见的，只有在超过限制的非正常使用或事故中，才会由于超过设计载荷而导致破坏。因此，静强度不足多是在施加设计载荷的静力试验时就可被发现，并以加强结构来解决。这种静强度不足往往是结构设计的分析方法不尽准确所致。绝大多数结构的破坏是由于结构疲劳或未检查出来的缺陷的扩展断裂所造成的，因此材料的抗疲劳性能同样尤为重要。

图表28：常用材料力学性能表征参数

力学性能	描述
抗拉强度σb/MPa	材料抵抗拉伸断裂的最大应力，由拉伸试验的最大载荷除以试样原始面积计算得到
扭转服强度T0.3/MPa	材料抵抗切应力变形的能力，用扭转试验中试样外表面的非比例切应达到0.3%时的切应力表示
泊比v	低于材料比例极限的轴向应力所产生的横向应变与相应铀向应变的负比值
疲劳寿命Nf/周次	达到疲劳失效判据的循环次数，是材料抵抗疲劳破坏能力的表征
疲劳裂纹扩展速率 da/dN/(mm/周)	疲劳载荷的每个周次的平均裂纹长度扩展量
疲劳裂纹扩展门值△	材料抵抗稳态裂纹扩展的能力，用da/dN 趋于0(一般取10-8mm/周)时的应强因子范围表征
K/(MPa/m^0.5) 平面应断度	材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，型加载情况下当裂纹尖端的应力状态主要是平面应变状态、塑性变形
Kic/(Mpam^0.5)	受到限制时，材料失稳扩展前的应力强度因子K值
持久强度极限g/MPa	材料抵坑高温拉伸应力的表征，用在规定温度t下试样达到规定时间T而不断裂的最大应力表示
布氏硬度 HB/(N/mm2)	材料表面强度的表征，通过对硬质合金球形压头施加力和在材料表面产生的压痕计算

资料来源：《航空材料的力学行为》（黄新跃等，【国防工业出版社】，2012 年 5 月出版），华泰研究

根据目前相关文献数据，无论是钛合金、铝合金还是高温合金，增材制造零部件均呈现静强度优于传统工艺的铸锻造件，但疲劳强度略有劣势。EBM 工艺下的材料力学性能优于铸造材料，而与锻造材料性能相当。SLM 打印材料较 EBM 样品、铸造材料和锻造材料具有更高的极限拉伸强度和屈服强度，但是 SLM 打印材料的韧性弱于其余工艺。LMD 与 SLM类似，相较 EBM、铸造和锻造材料的极限拉伸强度、屈服强度更高，但是韧性偏弱。SLM与 LMD 打印材料整体力学性能相似，但是根据《Microstructures and mechanical propertiesof Ti6Al4V parts fabricated by selective laser melting and electron beam melting》（H. K.Rafi 等，【J. Mater. Eng. Perform】，2013 年），SLM 打印的 Ti6Al4V ELI 材料具有更高的疲劳限度。

图表29：不同增材制造工艺下的材料力学性能

		屈服强度	极限拉伸强度	延伸率	硬度
工艺	材料	(MPa)	(MPa)	(%)	(HV)
锻造	Ti6AI4V ELI	860	931	14	327
铸造	Ti6AI4V	860	930	10
铸造	Ti6AI4V ELI	734	851	4.4	333
EBM	Ti6AI4V	758	860	8	-
	Ti6AI4V ELI	930	970	16	318
	Ti6AI4V	869	928	9.9	327
		950	1020	14	327
		883.7-938.5	993.9-1029.1	13.6-13.2	·
SLM	Ti6AI4V ELI	1143	1219	4.89	403
		996±10	1110±13	7±4	399±4
	Ti6AI4V	990±5	1095±10	8.1±0.3	-
		1116±61	1286±57	8±2	384±5
LMD	Ti6AI4V	1062	1157	6.2	·
		976±24	1099±2	4.9±0.1	360±10
		1025-1085	1138-1168	3.4-3.7	390±2
		973	1077	11	=

资料来源：《Microstructures and mechanical properties of Ti6Al4V parts fabricated by selective laser melting and electron beammelting》（H. K. Rafi 等，【J. Mater. Eng. Perform】，2013 年），《Evaluation of titanium alloy fabricated using electron beam meltingsystem for dental applications》（M. Koike 等，【J. Mater. Process. Technol】，2011 年），Arcam 公司官网，华泰研究

钛合金

在增材制造钛合金的成型过程中，高能束热源快速移动产生的微小熔池中，多重循环热处理以及超高温度梯度与冷却速度，导致增材制造钛合金的微观组织显著区别于传统制备工艺。

图表30：常见钛合金增材制造技术的参数特点

参数	激光选区熔化技术	电子束选区熔化技术	定向能量沉积技术
打印尺寸	有限的，较小	有限的，较小	较大
束斑尺寸	小，0.1~0.5mm	小，0.2~0.5mm	大，2~4mm
粉末粒度	<45μm	45~105μm	74~250 μm
层厚	小，30~100μm	小，50~100μm	大，500~1000μm
打印效率	低，约20~35cm/h	低，55~80cm³/h	高，16~320cm/h
表面光洁度	非常好，Ra9~12μm	好，Ra25~35μm	粗糙，Ra20~50um（与束斑尺寸相关）
残余应力	高	低	高
热处理	去应力退火，推荐热等静压	可以热等静压	去应力退火，推荐热等静压
成分变化	无	AI元素挥发	无
打印能力	薄壁、中空、桁架等复杂精细结构	薄壁、中空、桁架等复杂精细结构	相对较简单的几何形状
修复/再制造能力	有限 (基于平面的再制造)	无	有

资料来源：《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），华泰研究

根据《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），金属粉末与高能束的快速交互作用以及由此产生的超高冷却速率（103\~105K/s）诱导的快速凝固行为使得材料的微观组织显著改变，并因此产生优于传统工艺的力学性能。增材制造 Ti-6Al-4V合金的显微组织是由粗大的柱状初始β晶粒组成，但β晶粒内部的组织十分细小，这导致增材制造 Ti-6Al-4V 合金，在直接成形状态（沉积态）或经后续热处理后，其室温屈服强度、抗拉强度、塑性等能够全面达到锻件水平。

图表31：增材制造技术制备 Ti-6Al-4V 合金静态室温拉伸性能

技术类型 DED-L	研究机构	状态	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	延伸率/%
技术类型 DED-L	美国AeroMet 公司	热处理态	827~986	896-999	9~12
DED-D	西北工业大学	沉积态	890~955	955~1000	10~18
		热处理态	920~1080	1050~1130	13~15
	美国NASA	沉积态	837	907	11
	北京航空制造研究所	沉积态	≥853	≥942	≥8.5
DED-A	英国 Crankfield 大学	热处理态	805~865	918~965	8.2~14.1
SLM	德国EOS公司	热处理态	945~965	1055~1075	13~14
SEBM	瑞典Arcam 公司	沉积态	950	1020	14
SEBM	西北有色金属研究院	沉积态	822~960	910~1039	13.5~17.8
锻件标准		退火态	W825	W895	W8~10

资料来源：《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），华泰研究

根据《Fatigue performance evaluation of selective laser melted Ti-6Al-4V》（P. Edwards等，【Materials Science & Engineering A】，2014 年 3 月），增材制造钛合金沉积态与普通锻件的疲劳性能的试验结果表明，增材制造 TC4 钛合金沉积态疲劳寿命比普通锻件低约23％，疲劳强度低约 20％。根据《选区激光熔化增材制造钛合金的疲劳性能研究进展》（辛如意，【材料科学与工程学报】，2022 年 8 月），SLM 成形纯钛及钛合金过程中经常出现冶金缺陷。此外，SLM 制备试样表面存在一些未熔化的粉末颗粒使得粗糙度较高，会生成大量微裂纹而导致表面质量低。这些内部缺陷、表面质量问题以及柱状晶组织、拉伸残余应力等都会严重影响 SLM 成形钛合金构件的疲劳性能。

图表32： SLM制备纯钛及钛合金的过程中常见的内部缺陷

注：（a）球化效应；（b）熔合不良；（c）裂纹内部未熔化的 Ti6Al4V 颗粒
资料来源：《选区激光熔化增材制造钛合金的疲劳性能研究进展》（辛如意，【材料科学与工程学报】，2022 年 8 月），华泰研究

高温合金

由于高温合金，特别是沉淀强化高温合金的焊接性能通常较差，目前已开展增材制造技术研究的高温合金牌号并不多。对于镍基高温合金而言，能否采用增材制造在很大程度上取决于合金中所含的铝+钛元素的含量。通常铝+钛元素的含量越高则增材制造成形性就越差，易出现液化裂纹等冶金缺陷。同时，由于大量合金元素的存在，使得高温合金对增材制造成形工艺特别敏感，同时，成形后材料的组织性能对后续热处理工艺也极为敏感。

图表33：目前用于增材制造的主要高温合金材料

类型牌号
固溶强化型高温合金 GH3625（Inconel 625），GH3536
沉淀强化型高温合金低铝钛合金	GH4169 (Inconel 718)
高铝钛合金	Inconel 738，K465，Rene88DT，DZ125

资料来源：《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），华泰研究

根据《激光选区熔化成形镍基高温合金的组织和性能演变基础研究》（李帅，华中科技大学博士学位论文，2017 年）中激光选区熔化 Inconel 718 合金沉积态和不同热处理态下室温及高温性能，激光选区熔化 Inconel 718 合金经过热处理之后的室温极限抗拉强度、屈服强度及最大延伸率都满足锻件标准。虽然由于激光选区熔化 Inconel 718 合金经直接时效处理后试样力学性能存在一定的各向异性，其中沿沉积方向的延伸率略低于锻件标准。但经过热处理之后的激光选区熔化 Inconel 718 合金表现出优良的高温力学性能，抗拉强度和屈服强度均满足锻件标准，然而在高温下的延伸率只有垂直沉积方向上与锻件相当，沉积方向上的延伸率均低于锻件标准。

图表34：激光选区熔化 Inconel 718合金沉积态和不同热处理态下室温及高温性能

试样	方向	温度/°C	抗拉强度/MPa屈服强度（0.2%）/MPa		延伸率/%	弹性模量/GPa
SLM态	XY向	25	1037±12	751±12	14±2	260±7
均匀热处理HE	Z向	25	995±15	664±10	21±2	179±16
	XY向	650	852±11	600±9	37.5±3	235±13
	Z向	650	731±18	432±14	12.4±1	284±18
	XY向	25	1406±21	1255±13	14±1	323±10
	Z向	25	1384±10	1295±15	11.7±2	291±11
标准化热处理SHT	XY向	650	1065±11	1005±16	14±1	231±9
	Z向	650	1081±14	979±22	8.5±3	250±7
	XY向	25	1404±17	1167±9	17±1	330±12
	Z向	25	1430±10	1182±11	16.8±0	245±18
时效热处理AG	XY向	650	1113±13	987±10	11±3	281±21
	Z向	650	1078±15	937±21	10.1±2	231±26
	XY向	25	1374±6	1229±17	10±1	322±16
	Z向	25	1429±9	1334±21	12.7±2	291±14
	XY向	650	1172±22	1090±23	13±2	299±11
	Z向	650	1189±11	1061±9	8.6±3	256±10
锻件标准		25	1276	1034	12	-
锻件标准		650	1030	930	12
铸造标准		25	862	785	5

资料来源：《激光选区熔化成形镍基高温合金的组织和性能演变基础研究》（李帅，华中科技大学博士学位论文，2017 年），华泰研究

镍基高温合金材料的疲劳性能较锻件差距较大。根据《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），疲劳性能的差异主要与激光增材制造过程中的气孔、夹杂熔合不良以及显微裂纹等容易出现的冶金缺陷的存在有关。同时，激光立体成形 Inconel 718合金热处理后的特殊界面结构也是造成材料疲劳性能较低的一个原因。因此，为了提高疲劳性能，首先要有效控制这些缺陷的形成，然后再通过合金组织控制和优化获得具有最佳疲劳性能的组织结构和界面结构。

图表35：激光选区熔化 Inconel 718的蠕变寿命与锻件相当，但都小于铸件

资料来源：《Comparative investigation of small punch creep resistance of Inconel 718 fabricated by selective laser melting》（L.Y.Wang 等，【Mater Sci Eng】，2019 年），华泰研究

根据《Hot isostatic pressing of IN718 components manufactured by selective laser melting》（A, W. Tillmann 等，【Additive Manufacturing】，2017 年），由于激光选区熔化制造零件表面质量仍然不够高，较高的表面粗糙度会对疲劳强度产生负面影响；此外该工艺不能获得完全致密的零件。在循环载荷作用下，孔隙缺陷起到应力集中的作用，导致过早的裂纹萌生，最终降低构件的疲劳强度。根据《激光立体成型 GH4169 高温合金拉伸和低周期疲劳性能研究》（喻凯，【西北工业大学】，2015 年），激光立体成型 Inconel 718 高温合金沉积态的疲劳寿命远远低于锻件标准。

图表36：激光立体成形 Inconel718高温合金沉积态低周疲劳性能

	应变/%
材料条件	1.10 0.55
LSF	189 826
锻件	497 3111

资料来源：《激光立体成型 GH4169 高温合金拉伸和低周期疲劳性能研究》（喻凯，【西北工业大学】，2015 年），华泰研究

铝合金

根据《Heat-induced molten pool boundary softening behavior and its effect on tensileproperties of laser additive manufactured aluminum alloy》（Dai D H 等，【Vacuum】，2018年），对于传统铸造铝合金 Al-Si-Mg 系合金，SLM 成形铝合金构件的抗拉强度要明显高于传统铸造或锻造成形构件，延伸率也接近或稍微高出传统加工成形构件。对于可热处理2XXX、6XXX、7XXX 以及 Al-Mg-Sc-Zr 系铝合金，SLM 成形铝合金构件的抗拉强度或延伸率均明显低于传统铸造或锻造成形构件，但通过热处理之后可基本达到或接近传统铸造或锻造成形构件；对于铝基复合材料而言，目前研究工作表明通过原位法有望能实现合金强度和韧性的协同提升。此外，SLM 成形构件的拉伸性能基本上呈现出显著的各向异性特征。

图表37：几种常见铝合金增材制造成形件与传统制备方法制件性能对比

材料体系	试样状态/成形方向	极限抗拉强度gUTS/MPa	屈服强度g0.2/MPa	断裂延伸率ε/%
AISi10Mg		476.8	287.2		7.33
AISi12	SLM+300°C(2h)	320.5	201.3		13.3
	X(SLM)	391±6		，	5.55±0.4
	Z (SLM)	396±8		·	3.47±0.6
	传统铸造+时效	300-317		■	2.5-3.5
	压力铸造	300-350		■	3-5
	压力铸造+T6	330-365		·	3-5
	SLM	476.3		315.5	6.5
		SLM	380	260	3
	AI-Cu-Mg	SLM+450°C（6h)	140	95		15
		铸造	300	·		约9.5
		SLM	402	276		6±1.4
		SLM	366±7	223±4		5.3±0.3
SLM+540°C （1h)		532	338		13
SLM+T6		455±10	368±6
		<220			6.2±1.8
	铸造+O 铸造+T6	≥427	<95 ≥345		≥12 W5

注：T6-固溶热处理后进行人工时效的状态；O-退火状态；T62-固溶热处理与人工时效；X-试样拉伸方向为水平方向，与打印成形方向垂直；Z-试样拉伸方向为垂直方向，与打印成形方向平行。
资料来源：《Heat-induced molten pool boundary softening behavior and its effect on tensile properties of laser additivemanufactured aluminum alloy》（Dai D H 等，【Vacuum】，2018 年），华泰研究

对于铝合金增材制造构件，疲劳性能被认为是目前限制其广泛应用的主要问题。根据《增材制造铝镁合金 AlSi10Mg 的疲劳性能研究》（万华亮等，【强度与环境】，2019 年 6 月），对于激光增材制造铝合金，由于在激光沉积过程中较高的加热和冷却速度，激光增材制造零件具有各向异性的显微组织结构，故相比传统加工的锻件呈现各向异性的力学性能。激光增材制造样件的疲劳寿命往往低于锻件疲劳寿命，孔隙是造成其疲劳寿命降低的首要因素，且孔隙的存在会诱发更多不可预测的疲劳行为。

多角度推论：增材工艺渗透率或为导弹>发动机≈军机

静强度破坏是由于工作应力超过了静强度极限，当工作应力超过材料的屈服极限就发生塑性变形，当超过强度极限就发生断裂。而疲劳破坏时，其工作应力远小于材料的抗拉强度极限，疲劳破坏是由于变应力对材料损伤的累积所致。交变应力每作用一次都对材料形成一定的损伤，损伤的结果是形成小裂纹。这种损伤随着应力作用次数的增加而线性累积，小裂纹不断扩展，当静强度不够时发生断裂静强度计算的极限应力值是定值。而疲劳强度计算的极限应力是变化的，随着循环特性和寿命大小的改变而改变。

图表38：航空航天材料静强度、疲劳强度相关评定指标

资料来源：《材料力学》（范钦珊，【高等教育出版社】，2009 年出版），华泰研究

消耗品属性来看，导弹>发动机>军机。据 2021 年 6月 24 日下午，国防部举行例行记者会，国防部新闻局副局长、国防部新闻发言人任国强大校在答记者问时表示，2021 年以来，全军部队坚决贯彻落实习主席开训动员令和军委军事训练会议精神，聚焦备战打仗，深化实战实训，与往年同期相比，全军弹药消耗大幅增加。由于导弹是实战训练的高消耗品，所以预计在强调练兵备战的十四五期间，导弹耗材属性尤为凸显。航空发动机工作寿命普遍小于飞机服役期限，耗材属性更强。根据美国国防部数据，以五代战斗机 F-22 为例，其发动机为 F119 涡轮风扇发动机，发动机总寿命超过 10000 小时。目前美国空军的飞行员每人每年的训练时间为 300 小时，如果每一架单座战机都配备 2名飞行员，F-22 每年在空中的飞行时间是 600 小时，则每 18 年需要更换一次发动机。F-22 的预期服役时长为至少 40年，并且 F-22 采用双发动机设计，那么在预计服役期限内，至少需要更换 4 台 F119 发动机。

图表39：耗材属性：导弹>发动机>军机

资料来源：《浅谈航空发动机维修》（付泽军，【内燃机与配件】，2022 年 3 月），《航空发动机构造与维修管理》（蔡景等，【北京航空航天大学出版社】，2015年），Air Force Magazine，《In-line Oil Debris Monitor For Aircraft Engine Condition Assessment》（JL. Miller, 【IEEE】, 2000 年），华泰研究

从下游应用场景对零部件的性能要求维度看，增材制造渗透空间为导弹>航空发动机>军机。上文中我们得出结论，消耗品属性角度导弹>发动机>军机，同时增材制造零部件相比传统的铸造、锻件零部件，在静强度和结构复杂度方面具备明显优势，但在材料疲劳强度方面存在劣势。以主战装备军机、航空发动机和导弹为例，由于军机的服役周期长，飞行环境恶劣，因此需要高静强度、高疲劳强度的零部件，同时由于军机机身主要以大锻件为主，零件形状构造相对而言不复杂，因此军机机身结构件更适用于锻造工艺；航空发动机工作条件恶劣，虽然更换维修周期短，但为确保维修间隔之间部件疲劳稳定性高，因此航发零部件同样需要高静强度、较高疲劳强度的性能，同时航空发动机核心机部段构型复杂，因此航发零部件对铸造、锻造和增材制造的适用度都较高；导弹方面，由于其是一次性耗材，因此对材料疲劳强度要求相对不高，而对零部件的静强度和结构复杂度要求较高，因此对增材工艺适用度较高。

图表40：导弹、发动机、军机和锻造、铸造、增材制造的适配分析

资料来源：华泰研究

从材料应用可行性维度看，增材制造渗透空间或为导弹≈军机>航空发动机。从应用可行性的维度来看，由于航空发动机中较大比例的材料为高温合金，根据隆达股份招股说明书，在新型的航空发动机中，高温合金用量占发动机总重量的 40%\~60%以上，高温合金主要应用于制造发动机涡轮热端部件，如涡轮盘、涡轮导向叶片、燃烧室和加力燃烧室等主要零部件。但高温合金由于普遍存在的焊接性能差的特点导致大多数高温合金仍无法实现增材制造成形，也间接影响了航空发动机增材制造件的渗透率天花板。

图表41：涡扇发动机主要部件

资料来源：《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），图南股份招股说明书，华泰研究

因此综合下游应用场景和工艺性能的适配度，以及材料应用可行性维度来看，我们认为增材制造在不同下游领域的渗透空间或为：导弹>发动机≈军机。

减重维度：可实现拓扑优化、点阵结构、一体化设计，零件轻量化水到渠成

飞机轻量化成为当前飞机设计的重要目标。根据《飞机增材制造制件的宏观结构轻量化分析》（王伟等，【飞机设计】，2015 年 6 月），飞机结构质量每减轻 1%，飞机性能就能提高3%-5%，因此质量是衡量飞机设计先进性的重要指标之一。目前实现飞机轻量化的主要途径是在保证其他性能指标的基础之上，更换较为轻质的材料以达到飞机减重的目的，这种减重方法可称为“材料轻量化”。目前航空领域中，飞机材料轻量化主要体现在镁、铝合金和复合材料的大量应用，其中使用复合材料是当前实现飞机轻量化的重要途径。根据《飞机设计手册》（航空工业出版社，2005 年），美军历代主力歼击机 F-4E/J、F-5、F-15、F-16和 F-22 的结构重量系数相差无几。我们认为，近几十年来国内外飞机结构轻量化水平没有质的突破，大型复杂金属结构传统制造能力已近极限。

图表42：各类歼击机结构重量系数情况

机型	F-4E/J	F-5A	F-5E	YF-16	F-16A	F-15C	F-22A	歼8
结构重量系数	0.454	0.472	0.466	0.464	0.47	0.469	0.465	0.464

资料来源：《飞机设计手册》（航空工业出版社，2005 年），华泰研究

从结构设计本身出发，是实现结构设计中减轻重量的根本途径，具体包括：1）优化总体布局参数；2）选择合适的材料；3）合理选择结构受力和传力形式，合理选择连接形式和紧固件；4）简化零件组成和尺寸；5）采用成熟工艺的同时应用先进工艺技术。

图表43：结构设计中实现减轻重量的主要途径

资料来源：《飞机设计手册》（航空工业出版社，2005 年），华泰研究

结构优化可分为尺寸优化、形状优化、形貌优化和拓扑优化。其中尺寸优化以结构设计参数为优化对象，比如板厚、梁的截面宽度和长度等；形状优化以外形或孔洞为优化对象，比如凸台过渡倒角的形状等；形貌优化以改变某些局部特征为优化对象，比如在薄板增加凸台以提高局部刚度等；拓扑优化以材料分布为优化对象，在材料空间设计中找出最佳分布方案。

图表44：结构优化的分类

序号	优化方式优化对象
1 尺寸优化	结构设计
2 形状优化	外形或孔洞
3 形貌优化	局部特征
4 拓扑优化	材料分布

资料来源：《飞机增材制造制件的宏观结构轻量化分析》（王伟等，【飞机设计】，2015 年 6 月），华泰研究

拓扑优化因不依赖于初始构型的选择，可设计出传统理念难以获得的创新构型，已成为航空航天和高端装备领域高性能、轻量化结构设计的重要手段。拓扑优化是根据指定载荷工况、性能指标和约束条件合理分配材料、确定最优传力路径的结构优化设计方法。相比尺寸优化和形状优化，拓扑优化不依赖于初始构型的选择，具有更高的设计空间，是寻求高性能、轻量化、多功能创新结构的有效设计方法，现已广泛应用于航空航天等技术领域。

图表45：航空制造领域拓扑优化举例

拓扑、尺寸和形状优化后的A380前缘肋

满足各项机械性能要求
资料来源：《面向增材制造的拓扑优化技术发展现状与未来》（朱继宏等，【航空制造技术】，2020 年 10 月），华泰研究

增材制造为复杂拓扑优化构型的制备提供了新途径。拓扑优化得到的结构通常具有复杂几何构型，传统制造技术（如机械加工，铸造）难以制备，往往需要在考虑可制造性的基础上进行二次设计，无法充分发挥出拓扑优化的优势。增材制造技术的出现为复杂结构件的制备提供了便利，通过材料逐层累加的方式来制备零件，尤其对复杂构型的结构有较强的适用性，在原型快速制造和小批量生产中制造效率更为显著。此外，增材制造对复杂结构的制造能力也促进了整体结构设计，减少零件数量和装配工序，特别适用于成形拓扑优化设计的复杂结构件。

图表46：航天器支架结构拓扑、尺寸优化设计与增材制造过程

资料来源：《面向增材制造的拓扑优化技术发展现状与未来》（朱继宏等，【航空制造技术】，2020 年 10 月），华泰研究

应用点阵结构可以实现一般结构的轻量化设计，且点阵结构有利于结构吸收碰撞能量，减少结构振动。根据《点阵压气机叶轮的设计与 3D打印仿真》（张源，【上海交通大学学报】，2021 年 6 月），将点阵结构应用于压气机叶轮的轻量化设计中时，不仅可以减少叶轮质量，而且合理的点阵结构设计将使得叶轮具备吸收激阵能量的能力，从而减小由于周期性载荷引起的对叶轮的疲劳损坏．在满足气动性能与结构可靠性的前提下，金属点阵结构叶轮在航空航天领域将具有极可观的应用前景。

图表47：点阵轮分析前处理过程

资料来源：《点阵压气机叶轮的设计与 3D 打印仿真》（张源，【上海交通大学学报】，2021 年 6 月），华泰研究

图表48：点阵轮打印过程

资料来源：《点阵压气机叶轮的设计与 3D 打印仿真》（张源，【上海交通大学学报】，2021 年 6 月），华泰研究

和传统机械结构相比，点阵结构内外部都可以具有复杂的形状，这种复杂的结构使得传统的制造技术，如车、铣、刨、磨、钳等都很难对点阵结构进行加工制造。增材制造技术作为一种先进制造技术，凭借自身优秀的制造能力，目前已经成功应用到航空航天、国防军工等领域。根据《Additive manufacturing of lightweight, optimized, metallic componentssuitable for space flight》（ORME M E 等，【Journal of Spacecraft and Rockets】，2017 年），2014 年 Airbus 首次将增材制造拓扑优化点阵应用于 A350 宽体客机的内部舱体支架，并于2017 年实现了 A350XWB机翼塔架的轻量化增材制造，用于连接机翼与发动机。根据美国nTopology 公司官网，公司与美国空军航空技术学院（AFIT）合作，采用 Inconel 718 镍合金增材制造技术制备了 Cubsat 立方卫星的三维点阵支架，相比于传统的铝支架结构，整体减重50%，零件数量从150件缩减到25件，结构刚度得到了显著提升。根据Fraunhofer IWS,Annual report，Thales Alenia Space 公司与欧洲航天局（ESA）合作，开发了一种适用于异形承力结构的三维点阵填充算法，并通过增材制造应用于可展开太阳能帆板结构。相比于传统结构，该结构重量减轻了 80%，零件数减少了 90%，制造成本降低了 75%。根据《Design of self-supporting lattices for additive manufacturing》（ZHOU H 等，【Journal ofthe Mechanics and Physics of Solids】，2021 年），2019 年，由北京空间飞行器总体设计部牵头研制的“千乘一号”小卫星结构顺利发射，国际上首次实现了增材制造三维点阵结构技术在航天器主承力结构中的应用，创新提出了多重对称自支撑三维点阵胞元设计方法，解决了增材制造工艺取向约束下的高性能三维点阵结构设计与制造难题，整星结构重量占比降低至 15%以内，零件数减少至 5 件，结构设计制造周期缩短至 1 个月，为深空探测、载人登月、遥感通信等领域国家重大工程实施提供了关键技术支撑。

图表49：增材制造三维点阵工程应用案例

a）太阳能帆板可展结构

b）“千乘一号”小卫星

C）液体火箭发动机喷管

d）无人机发动机缸体
资料来源：《增材制造三维点阵结构设计、优化与性能表征方法研究进展》（段晟昱等，【航空制造技术】，2022 年），华泰研究

增材制造可以将原本通过多个构件组合的零件进行一体化打印，这样不仅实现了零件的整体化结构，避免了原始多个零件组合时存在的连接结构（法兰、焊缝等），也可以帮助设计者突破束缚实现功能最优化设计。一体化结构的实现除了带来轻量化的优势，减少组装的需求也为企业提升生产效益打开了可行性空间。根据《3D 打印技术在空间飞行器研制中的应用研究》（刘飞等，【航天制造技术】，2018 年 12 月），桁架作为卫星的主承力结构，由接头和杆组成，为保证安装精度，接头要求加工精度高，安装过程中需要不断地调试，花去了大量的时间和精力，而采用增材制造技术后桁架可一体成型，无需接头，缩短了桁架加工时间，还不需要组装。

图表50：桁架两种生产方式比较

资料来源：《3D 打印技术在空间飞行器研制中的应用研究》（刘飞等，【航天制造技术】，2018 年 12 月），华泰研究

降本维度：注重全寿命周期视角，成本或不再成为制约因素

在增材制造技术的实际应用过程中，行业普遍观点是成本为制约该技术大规模推广的关键因素。根据 Hubs Survey 2021 年报告，38%的从业者认为，增材制造技术虽然具有独特的优势，但是增材制造件价格过高，是增材制造的最大软肋。通常情况下，增材制造只适合复杂结构件小批量试制。

图表51：限制增材制造大规模应用的原因

资料来源：《Additive manufacturing trend report 2021》（Hubs survey，2021 年），华泰研究

全寿命费用是飞机重要的经济指标。随着航空技术的进步和使用要求的提高，现在飞机的技术状态非常复杂，对质量的要求苛刻，致使飞机的造价相当昂贵。当前飞机的设计观念由仅仅注重飞机的飞行性能和使用要求转变为必须同时注重经济性的观念。效费比即系统效能与全寿命费用的比值，CE（费用效能）=SE（系统效能）/LCC（全寿命费用）。系统的效能指产品实现其任务目标的能力、等级或大小。全寿命费用是产品从开始预研、设计、试制、批生产直到使用部门的使用维护、后勤保障等一系列费用的总和。当今要求是在满足使用要求的前提下全寿命费用最低，即以最少的花费获得所要求的使用效益。根据《飞机增材制造制件的宏观结构轻量化分析》（王伟等，【飞机设计】，2015 年 6 月），以飞机使用寿命 20 年计，结构质量每减轻 1kg，将增加收益 7000 多美元，再加上碳排放量减少节约的环境成本，增加的收益将远超过 8000 美元。

图表52：不同视角下的成本构成

资料来源：《Additive manufacturing cost estimation models—a classification review》（Aini Zuhra Abdul Kadir 等，【AdvancedManufacturing Technology】，2020 年），华泰研究

控制与降低全寿命费用具有重大的经济意义。在飞机的全寿命费用中，研究、试制费用约占 10%\~15%，生产费用约占 20%\~25%，维护保障费用约占 60%\~70%。显然这三项费用是互相联系的，如在设计过程中设法提高飞机的可靠性和维修性，则必然降低飞机的维修保障费，但是飞机的研制费将会增加。这就要求在飞机设计过程中，按技术、经济化的原则处理问题，采用使研制、生产与使用维护费用之和达到最低的方案。

图表53：飞机全寿命费用分布

资料来源：《飞机设计手册》（航空工业出版社，2005 年），华泰研究

按发动机生命周期费用拆分：研发、整机制造、运营维修分别占 10%、40%和 50%。航空发动机全寿命周期要经历研发制造、采购、使用维护三个阶段。研发阶段分为设计、试验、发动机制造、管理等环节。在全寿命周期中，研发制造、采购、维护的比例分别为 10%、40%、50%左右。一台民用大涵道发动机使用寿命约 25 年，平均每 5年进行一次大修，发动机维修即对发动机部件进行检测、修理、排故、翻修及改装等，在全寿命周期中维修费用约占 50%，与发动机本身的价值相当。

图表54：航空发动机产品成本构成分解表

全寿命周期阶段	各阶段成本构成	目标成本占比 (%)	全寿命周期成本占比 (%)
研发阶段（10%)	应用基础	4	0.4
	先进部件	26	2.6
	技术验证机	10	1
	工程发展	10	1
	型号验证机	50	5
制造阶段（40%)	原材料费用	50	20
	劳动力费用	25	10
	其他	25	10
维护阶段（50%)	发动机管理	3	1.5
	外场更换周转件	9	4.5
	备用发动机	5	2.5
	航线维修	10	5
	发动机修理	22	11
	零备件航材	51	25.5

资料来源：目标成本管理在航空发动机产业链上的应用与创新（徐英鹏等，【中国管理会计】，2020 年第二期）,华泰研究

研发端：设计灵活性显著增强，或可有效降低研发成本

增材制造的投入与产品设计复杂度弱相关，在产品研发端以及定制化复杂件具备成本优势。对于传统制造方法，在预研阶段及小批试制阶段时，若出现产品设计修改，则需要重新开模，产生较大的研发成本。

图表55：增材制造可缩短产品设计阶段流程，降低研发成本

资料来源：《3D 打印技术概论》（陈继民主编，【化学工业出版社】，2020 年 12 月），华泰研究

高水平的定制可能会导致制造成本过高，这是由于在修改生产线方面会产生较高的投入。在增材制造高价值和技术先进型产品中，复杂的几何形状部分可能需要一定精力来开发支持结构，但与传统方法相比，如果定位正确，增材制造技术仍会带来战略优势。

图表56：增材制造成本对打印产品的复杂度不敏感

资料来源：Analysis of rapid manufacturing—using layer manufacturing processes for production.（Hopkinson、Dickens，【Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers】，2003），华泰研究

相对于传统制造受到的工艺限制，增材制造更能将重心放置于产品本身的特点与使用场景，更灵活的设计与制造出所需产品。不同于传统制造，产品结构的复杂性与成本并不存在直接关联，进一步降低了研发所需成本。据《Metal Additive Manufacturing: Cost Competitivebeyond Low Volume》(Laureijs 等,【Journal of Manufacturing Science and Engineering】,2017)，图 a 与图 b 均为航空航天材料中的发动机托架，a 为传统工艺制造，而 b 为增材制造，得益于增材制造灵活的设计方案，增材制造可以实现传统制造中不能实现的几何结构，减少零件数量，改善内部构造，从而减轻质量。

图表57：传统制造与增材制造的航空发动机托架

资料来源：《Metal Additive Manufacturing: Cost Competitive beyond Low Volume》(Laureijs 等【, Journal of Manufacturing Science and Engineering】, 2017)，华泰研究

制造端：技术和工艺设计水平提升，促进制造端成本下行

增材制造技术中批量的大小不受物理模具和生产设备限制，可以通过数字技术即时调整。在增材制造模式中，批量大小与成本无关，生产效益与规模经济解耦，从而将企业的资源从库存管理中进一步解放出来。即时制造的特性赋予了增材制造模式在备件管理上的先天优势，生产过程中在制品与备件库存可以实现对应关联，而繁琐的备件分类、仓储调度将逐渐消失。传统生产模式中应用的生产计划、物料清单等管理工具将从增材制造的制造模式中被移除。在增材制造的制造模式中，顾客的需求直接呈递给生产商，而生产可实现“即时制造”、“本地制造”，快速满足顾客需求，传统的供应链被大大压缩，形成点对点的传递模式。

图表58：增材制造的制造模式

资料来源：《3D 打印：社会化制造模式的演化与分析》（刘威延、王竹君，【创新科技】，2017 年 5 月），华泰研究

通过提高增材制造技术沉积率，可进一步优化成本结构。据《Analyzing Product LifecycleCosts for a Better Understanding of Cost Drivers in Additive Manufacturing》（Lindemann等，【Solid Freeform Fabrication Symposium - An Additive Manufacturing】，2012 年），文中采用 Augsburg 的一个汽车部件样本生产案例进行分析，对机器利用率、投资、沉积速率、材料价格等关键因素进行限定，证实机器成本占比高达 70%以上。后续论证发现，增加生产数量后，单位成本出现断崖式下降后基本不再受数量增加影响，这是由于建造室利用率对扩大产能不再敏感，而单位产品所需材料固定，即批量生产并不能进一步降低边际成本，这限制增材制造产品大批量制造形成规模效应。而在论证中发现，改变沉积速率、材料成本对成本结构影响较大，通过将沉积率从 6.3 立方厘米/小时提高到 20 立方厘米/小时，机器成本的发生率将从 75%下降到 48%，产品成本更具竞争力。而改变利用率、机器投资对成本结构影响较小，这说明增材制造成本降低主要环节集中在设备、材料技术升级。

图表59：增材制造工艺不同影响因素导致的成本构成变化

资料来源：《Analyzing Product Lifecycle Costs for a Better Understanding of Cost Drivers in Additive Manufacturing》（Lindemann等，【Solid Freeform Fabrication Symposium - An Additive Manufacturing】，2012 年），华泰研究

通过打通产业链上游，降低材料成本可有效降低产品成本。据《Early Cost Estimation forAdditive Manufacture》(Yun Zhai, 2012)，虽然与传统制造的 81%相比，增材制造的材料费用占比仅不到 50%，但材料费用也是增材制造最大的成本来源，如果可以有效控制材料成本，增材制造的总成本将得到很大改善。目前许多公司除增材制造打印机外，还致力于研发相配套的打印材料，如根据 3D Systems 2021 年年报，公司拥有超 130 种自主研发的打印材料，以配套不同的打印机与应用场景，专用材料可以加快运行速度，提高制造效率，降低制造成本。

图表60： WAAM 生产成本构成

资料来源：《Early Cost Estimation for Additive Manufacture》(Yun Zhai，CranfieldUiversity，2012)，华泰研究

图表61：数控精密加工生产成本构成

资料来源：《Early Cost Estimation for Additive Manufacture》(Yun Zhai，CranfieldUiversity，2012)，华泰研究

受技术发展限制，增材制造目前还处于发展阶段，技术端和工艺设计上的提高，比如采用多激光头，更大层面，变速出粉，双向出粉等技术工艺都会进一步降低成本。根据《 Individualized production by means of high power selective laser melting 》（Schleifenbaum，【CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology】，2010)，沉积率是衡量增材制造效率的重要指标之一，扫描速率、层厚度等参数均会影响沉积率，提高激光功率可以有效提升扫描速度，进而提高制造效率。据《Characterization of processefficiency improvement in laser additive manufacturing》(Matilainen,【Physics Procedia】，2014)，当激光能量密度提升，穿透深度显著提升，而激光功率的增加也可以明显提高穿透深度。

图表62：激光能量密度对穿透深度的影响

资料来源：《Characterization of Process Efficiency Improvement in Laser Additive Manufacturing》(Matilainen,【PhysicsProcedia】,2014)，华泰研究

由于所需投入的生产工具被最大程度减少，使用增材技术推广新产品的风险也大大降低，用户无需保留任何库存或生产工具，随之而来的是管理成本的降低与效率提升。据Melotte公司官网，以牙科产品隐适美牙套为例，将国际化器械制造转化为本地增材制造后，85%的物流成本被削减，能源的使用也减少了 80%，且医疗器械通常都需要进行个性化定制，增材制造在满足客户需求的同时帮助企业有效降低了成本。

用户端：减重≈降本，低 BTF值牵引增材制造持续渗透

在航空航天领域，通常可以用买飞比 BTF 值（buy-to-fly）即初始原材料质量与最终交付件质量之比来衡量制造效率，根据《The additive manufacturing (am) of titanium alloys》（Dutta B. and Froes，【In Titanium Powder Metallurgy】，2015 年），在减材制造的条件下，BTF 值介于 40:1 和 10:1 之间。根据《Resource revolution:how to capture the biggestbusiness opportunity in a century》（Heck S 等，【Houghton Mifflin Harcourt】，2014 年），增材制造中 BTF 的值介于 1:1 至 3:1。根据《The current state and future outlook for CFRPcomposites, exotic alloys, and ceramic matrix composites 》 (Bihlman ，【 AerospaceManufacturing and Design】，2015)，仅 2014 年用于航空航天制造与维护所用材料大约为68 万吨，且材料用量一直呈增长趋势，因为航空材料通常较为昂贵，减少材料花费可以有效降低成本。据《Case study: additive manufacturing of aerospace brackets》(Dehoff 等，【Advanced Materials & Processes】，2013)，以洛克马丁公司制造的发动机引气泄漏检测器支架（Lockheed Martin engine bleed air leak detector bracket）为例，增材制造的 BTF值可达到 1:1，远远低于传统制造的 BTF值 33:1，减少了 50%原材料钛的采购经费。减少组合件和零件的项目是提高结构工艺性的重要措施，特别是减少重新试制生产的项目更为重要。加工中时间和物力的花费大小，一般取决于该结构所包括的组合件与零件的项目（图样中有单独编号的零件）的多寡。

根据 NASA 于 2021 年发布的《Introduction to Additive Manufacturing for Propulsion andEnergy Systems》，随着增材制造技术渗透率提升以及增材部件批量化生产，可通过减少零部件焊接件，实现一体化制造来大幅节约部件成本。

图表63：传统工艺和增材工艺下火箭燃烧室的成本对比

资料来源：《End to end process evaluation for additively manufactured liquid rocket engine thrust chambers》（Fabio Kerstens等，【Acta Astronautica】，2021 年 2 月），华泰研究

根据 GE Aviation 官网，GE Aviation 梳理了现有的数百种铸件，从尺寸、形状、功能、材料、工艺、后处理等角度制定了成本分析模型，核算了每个零件的增材制造成本与收益，最终选择了涡轮机引气部件。经过摆放优化后，可同时打印 4个零件，大大提高了生产率，削减多达 35％的成本。GE Aviation 的增材制造部门负责人表示，这是他们第一次发现金属增材制造比铸造还要便宜。更为重要的是，这次增材制造的零件在前期已经基于铸造工艺设计定型，金属增材制造取代铸造后仍然体现了成本上的优势。这一发现极大振奋了 GEAviation，正着手寻找其他发动机上更多的零件，并采用金属增材制造来降低成本。

对用户来说，有时成本不仅指制造成本，时间成本也是重要组成部分，传统工艺需要经过开模、打样、制造等一系列过程，开模需投入大量资金与时间成本，导致研制周期延长，而增材制造不需生产模具，在设计完成后可直接投产，可帮助企业尽早抢占市场，有效降低时间成本。同时增材制造可以实现传统制造不能够实现的复杂几何结构，通过减少零件数量达到减重的目的，在航空航天或汽车制造等高油耗领域，重量与油耗息息相关，使用更轻量级的增材制造产品可以帮助用户显著节省燃油费用，据《 Metal additivemanufacturing: cost competitive beyond low volume 》 (Laureijs 等 , 【 Journal ofManufacturing Science and Engineering】,2017)，以航空支架为例，每个增材制造航空支架比普通支架轻 1.66KG，在 10 年的使用周期中，用户可节省 300 至 3300 美金不等的费用，具体数额取决于燃油价格和不同的机型。

图表64：增材制造航空支架节省燃油费用的净现值预测

P_fuel=0.52S/gl(gal1)		P_fuel=1.72$/gal(gl=81)		P_fuel=3.89Sgal(1gl378)
NPV (best) (S)	NPV (worst) (S)	NPV (best) (S)	NPV (worst)(S)	NPV (best) (S)	NPV (worst) (S)
500	300	1500	1100	3300	2400

资料来源：《Metal Additive Manufacturing: Cost Competitive beyond Low Volume》(Laureijs 等【, Journal of Manufacturing Science and Engineering】,2017)，华泰研究

综上所述，增材制造相较传统制造，尤其是以航空航天产品为代表的对产品质量与重量较敏感的产品，在研发端、制造端与用户端均存在明显优势，多样的材料选择、复杂的几何结构、高效的制造过程与更高的材料利用率都可以帮助用户直接或间接降低成本，提高制作效率与后期维护效率。

图表65：增材制造的优势

资料来源：《Additive Manufacturing for the Aircraft Industry: A Review》(Singamneni 等,【Journal of Aeronautics & Aerospace Engineering】, 2019)，华泰研究

商业模式篇：总结海外龙头发展经验，形成本土化产业蓝图行业整合加剧，国内已形成完整增材制造产业链

从概念模型到产业化生产，增材制造具备完整产业链。增材制造经过 30 余年的发展，其应用已从简单的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向发展，并且已经形成了一条完整的产业链。增材制造上游主要包括增材制造所需的原材料、3D打印设备所需的软硬件，相应聚集在产业链上游的企业包括三维软件开发商以及耗材生产商等；中游为增材制造设备及服务，设备厂商由于掌握大多增材制造核心专利而在产业链中占据主导地位；下游为打印产品的应用领域，包括航空航天、机械制造、消费电子、汽车行业、医疗行业等。

图表66：金属增材制造产业链介绍

资料来源：铂力特招股说明书，华泰研究

金属增材制造行业多数企业营收规模较小，行业龙头集中在欧美和亚太地区。根据 Xignite在 2021 年发布的全球增材制造排名前 25 的企业排名情况，其中位居前三的企业分别为泰国的 Cal-Comp Electronics、日本的 Mitsubishi Paper Mills 和美国的 3D Systems。从营收规模来看，营收超过 10 亿美元的厂家仅有 Cal-Comp Electronics 和 Mitsubishi PaperMills；营收在 1-10 亿元美元之间的厂家有 4 家，分别为 3D Systems、Stratasys、Proto Labs、Groupe Gorge SA；剩余 20 家企业的营收均不足一亿美元。从企业分布区域来看：25 家企业中，中美企业数量占比达到了 40%，中国和美国是增材制造产业规模全球领先的地区。

图表67： 2021 年全球主要增材制造厂家营收规模

营收规模	代表公司
营收>10亿美元	Cal-Comp、Mitsubishi
1亿美元<营收<10亿美元	3D Systems、Stratasys、Proto Labs、Groupe Gorge SA
营收<1亿美元	西安铂力特、Massivit 3D、JMC Corp、RIAS A/S

资料来源：前瞻产业研究院，华泰研究

全球最大的增材制造金属市场在北美地区。北美地区在全球增材制造金属市场中占有最大的市场份额，未来也可能持续维持主导地位。美国拥有全球领先的航空航天市场，而航空航天对部件或火箭发动机生产的高需求为金属增材制造创造了需求，利用增材制造生产相应部件可以实现同时减轻重量并降低成本。根据 Datamin Telligence 关于增材制造市场的预测结果，预计2022\~2029年亚太地区的增材制造金属市场可以实现25%的复合年增长率。报告还指出中国将成为全球增材制造金属市场中值得关注的市场。

增材制造行业整合加剧。近年来，以 Stratasys、3D Systems、GE 公司为代表的行业巨头和用户企业通过自主研发、持续并购等方式，加速布局增材制造产业。行业巨头布局方式主要有两种：一是单一设备制造商通过产业链整合，向系统解决方案提供商转变。Stratasys和 3DSystems 分别通过全球并购，收购专用材料生产商、软件开发商、3D 扫描仪制造商、服务提供商等数十家企业，打造完整产业链。二是大型用户企业直接布局增材制造领域，从用户向装备制造商或服务提供商转变。GE通过全球并购实现从增材制造应用向增材制造装备及服务供应商转变。

图表68：增材制造行业整合方向

资料来源：铂力特招股说明书，华泰研究

通过梳理现有增材制造国内上市公司公告，我们绘制以下增材制造产业链图谱：1）增材制造定制化产品端，以铂力特为代表企业，通过向上游采购增材制造设备（或采购设备零部件自主研发制造打印设备）以及增材制造金属粉末，制造定制化产品销售给下游客户，其主要客户为中航工业集团、航天科工集团等军工央企集团；2）增材制造设备端，以铂力特、华曙高科为代表企业，其通过向上游采购光学器件、机械加工零件等组装打印设备，其中振镜、激光器等先进零件仍需进口。打印设备的主要客户仍为各大军工集团，其一方面直接采购增材制造零部件上机使用，另一方面也会采购打印设备，用于新型号的前端研发以及小批量试制；3）增材金属粉末方面，以有研粉材为例，其通过采购各类金属原材料雾化制粉，销售给铂力特、鑫精合、以及各大军工集团。

图表69：我国增材制造产业链图谱

资料来源：铂力特招股说明书，华曙高科招股说明书，有研粉材公司公告，华泰研究

复盘海外：盲目扩张后弊端层出，聚焦专业领域或为最优解

根据铂力特招股说明书，增材制造产业链目前并没有像传统加工制造产业那样，在各个细分的领域都有专业的公司提供相对应的服务，因此以 Stratasys、3D Systems、GE 增材、EOS等为代表的行业巨头均通过自主研发、持续并购等方式，加速布局增材制造全产业链，使得增材制造在设计自由最大化及复杂零件的功能优化方面的技术优势得到极大地发挥，从而进一步提高增材制造技术的应用空间，使增材制造成为标准化生产方式之一，进而可以更加提升增材制造产业链参与企业的收益。目前金属增材制造企业不仅仅向客户提供相关设备和打印服务，更重要的是引领、促进下游用户突破传统制造思维的限制，打破传统等材、减材技术的设计生产规则，建立满足增材制造技术特点和工艺要求的全新设计及生产思路，从而极大地促进产品制造方式的重塑。

近年来，以 Stratasys、3D Systems、GE 公司为代表的行业巨头和用户企业通过自主研发、持续并购等方式，加速布局增材制造产业。行业巨头布局方式主要有两种：一是单一设备制造商通过产业链整合，向系统解决方案提供商转变。Stratasys 和 3D Systems 分别通过全球并购，收购专用材料生产商、软件开发商、3D扫描仪制造商、服务提供商等数十家企业，打造完整产业链。二是大型用户企业直接布局增材制造领域，从用户向装备制造商或服务提供商转变。GE通过全球并购实现从增材制造应用向增材制造装备及服务供应商转变。GE公司 2010 年开始布局增材制造技术，通过不断并购实现从增材制造用户方到服务提供方的转变。2016 年，GE公司成功收购瑞典 Arcam 公司和德国 Concept Laser 公司，成为金属增材制造领域的佼佼者，并在航空发动机领域实现了增材制造零部件的规模化应用。

3D Systems 的发展历程伴随技术创新与扩张并购。早期公司自主研发 SLA技术，并将其成功商业化，此后公司紧跟行业发展，先后拥有了 SLS（立体光刻）、CJP（彩色喷射打印机）、MJP（商业化多喷头打印机）等先进技术，可涵盖不同应用场景。公司于 20 世纪九十年代于美国纳斯达克上市，在 2011 年转板至纽交所后，开始了短时间内大规模的并购，如2011年收购定制化部件服务商Quickparts与多色喷墨增材制造领域领导者Z corporation，2013 年收购增材制造陶瓷技术领先供应商 Figulo 公司，2014 年收购拉美最大的增材制造服务商 Robtec，仿真手术设备公司 Symbionix 及 CAD、CAM 软件厂商 Cimatron 等，截至2015 年一季度，并购企业数量达到 49 家。并购保证了公司营收的稳步上升，在研发经费一定的情况下，保证技术的先进性。但由于公司快速扩张，整合成本上升，加上公司产业布局多聚焦于家庭式及消费性打印产品，但该市场需求增长乏力。此后公司放慢脚步，于2015 年收购中国易维，成立 3D Systems 中国，2017 年收购牙科材料制造企业 NextDent，2021 年收购数字化制造公司 Oqton 与生物打印公司 Volumetric Biotechnologies，2022 年收购混合增材与减材系统的挤出技术厂商 Titan Additive LLC.、个性化医疗保健公司Kumovis 和德国增产制造公司 Dp Polar。

图表70： 3D Systems 公司发展历程

资料来源：3D Systems 公司官网，3D Systems 公司年报，华泰研究

图表71： 3D Systems 主要并购公司及涉及领域

涉及领域	公司列表
逆向工程软件	INUS、Geomagic
社区	MyRobotNation、FreshFiber、Bespoke Innovations、The3dStudo.com、Freedom of Creation
CAD软件	Alibre,Inc.、Sycode Software Solutions、Viztu Technlogies、 Cimatron
材料	RPC Ltd.、亨斯迈光固化材料业务和 Digitalis 设备、Village Plastics
设备	DTM、Z Corp．、Desktop Factory、Bits from Bytes、Phenix Systems、Figulo、OptoForm、LayerWise
打印服务	Acu-Cast、AdvaTech、Moeller Design、CEP、Protometal、Express Pattern、Provel、Rhodia、Quickparts、
	Accelerated Technologies、Paramount Industries、Design Prototyping Technologies、Medical Modeling、 Robtec、Formero Pty,Ltd.、Rapid Product Development Group、National RP Support、Kemo Modelmakerij

资料来源：Bloomberg，3D Systems 公司公告，华泰研究

经过多年发展，3D Systems 公司拥有一套完整的服务流程，利用先进的技术，通过探索、创新、开发、确认、制作与扩展帮助客户解决现有问题。公司的产品应用范围广泛，下游客户多元，涵盖航天国防、汽车、消费品、医疗保健等领域，可覆盖不同的应用场景。

图表72： 3D Systems 产品体系及下游应用情况

资料来源：3D 系统公司官网，华泰研究

公司下游应用广泛易受宏观因素影响，阶段性营收增长的主要推力为并购扩张。1990年以来，公司营收整体呈扩张趋势，营收由 1990 年的 2500 万美元增长至 2021 年的 6.16 亿美元，但具体年份中的增速波动较大。一方面，公司消费级产品品类多样，营收增速受宏观经济影响，如2008-2009年全球经济衰退造成公司08-09年营收分别同比下滑11%、19%，2010 年经济复苏拉动公司营收增速超 40%。另一方面，1990-2008 年公司以新品推出、业务模式完善为主，并购为辅，如 1994 年公司推出新的产品和服务使得 94-95 年营收增速分别达到 39%、44%，2006 年销售渠道受阻导致营收下滑。公司 2009-2014 年营收增长则主要来源于企业并购，根据各年度公告内容粗略统计，2009 年至 2014 年初公司累计发生40 余次并购交易。

图表73： 3D Systems 公司营收规模情况

资料来源：Bloomberg，3D Systems 公司年报，华泰研究

利润变化方面，通过 2009 年开始的大量并购，公司利润从 2010 年开始转正，并在此后的三年中保持了一定的增速。然而并购企业下游大部分为家庭及个人消费式桌面打印领域，后需求增长乏力，2015 年起公司营收增速明显下滑。同时前期并购公司商誉大额减值使得业绩承压，公司 2015 年共计提 5.37 亿美元的商誉减值，2015 年公司净利润-6.55 亿美元。我们认为，公司通过并购使得营收在短时间内保持增长，但要对并购的资源进行整合需要花费较大力量，公司业绩下滑或由于市场竞争加剧（关键技术专利到期，竞争企业增多），以及对并购企业整合不利。同时 3D 系统产品下游市场广阔，受到来自传统生产模式和同业的高度分散的竞争，导致公司在销售佣金、广告等方面投入较大，因此虽然公司整体毛利率稳定在较高水平，但是净利率仍随着期间费用率而大幅波动。

图表74： 3D Systems 归母净利润情况

资料来源：Bloomberg，华泰研究

图表75： 3D Systems 公司盈利能力情况

资料来源：Bloomberg，华泰研究

收入构成方面，我们分析 2017-2020 年公司分产品收入情况，同时虽然公司年报表观拆分项目仅为打印服务收入、打印产品收入和打印材料收入，但公司年报有将打印产品进一步拆分成打印软件、打印设备的文字描述，因此下图中我们将打印产品收入进一步拆分为打印软件、打印设备和其他产品收入，与 Bloomberg 或公司报表拆分数据略有不同，2021 年年报中由于没有再做详细拆分，故暂不分析 2021 年情况。公司增材制造服务收入仍是第一大收入贡献来源，2017-2020 年打印服务、打印材料和打印设备收入整体呈 4：2.5：2，比例较为稳定。一方面，公司不断提高自产材料的性能及推出可适合打印的多种专有材料。另一方面，公司采取“强制销售”方式，加大其材料业务在客户群体中的渗透。公司通过跟踪打印设备材料的使用，并试用“惩罚性损害赔偿”（比如取消对打印系统的保修），来“强制”客户使用其专利材料。同时大多数客户选择专利材料是为了自己的利益，因为多数材料是与公司系统一起设计的，系统在这些专用材料上运行速度更快、效率更高。无独有偶，根据《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），目前德国EOS公司开发的金属零件增材制造设备EOSINT M270/280均需配套使用该公司生产的粉末材料。

图表76： 3D Systems 公司分业务情况

注：2021 年年报中未详细拆分收入情况，故此处并未列出
资料来源：3D Systems 年报，华泰研究预测

在维持打印及增材制造设备技术优势的基础上，公司通过拓展材料服务提高客户粘性及盈利能力。根据《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），SLM精密增材制造严重依赖于铺粉精细化和均匀化，故对粉末流动性、松装密度等物性指标及其匹配性又有特殊要求。因此，金属零件 3D 打印需配备满足其工艺要求和性能要求的专用金属粉末材料。而打印材料业务具有轻资产、高毛利的特征，并且相比设备，其具有消费品的特征，是现金流可持续性较强的优质资产之一。基于此，3D Systems 在维持其增材制造及增材制造设备技术优势的基础上，致力于提高自制打印材料研制能力及销售渠道。

图表77：公司材料业务毛利率基本稳定在 60%以上

资料来源：Bloomberg，华泰研究

图表78：增材制造材料消费品特性使 3D Systems经营性现金流可持续较强

资料来源：Bloomberg，华泰研究

专利到期加剧行业竞争，业绩低于市场预期及行业炒作消退下市值回撤显著。2009-2014年时期，政府政策刺激叠加公司激进并购，3D 系统公司股票收盘价从 2009 年 1 月 2 日的2.69 美元上涨至 2014 年 1月 3 日的 96.42 美元，期间涨幅达 3484%。但经历暴涨后，3D系统公司市值回撤显著，“戴维斯双杀”显现。根据 Bloomberg，2012 年起公司当年 EPS 持续低于市场一致预期，且 2012-2015 年业绩低于预期程度逐步增加，截至 2016 年 3 月 10日，公司股票收盘价仅为 11.35 美元，较 2014 年 1 月 3 日股价高点下滑 88%。估值端，政府政策刺激下，由于公司前期激进并购布局多为消费级、家庭级设备及服务，需求增长十分乏力，公司随即逐步退出消费级业务，同时在长期业绩增长不及预期的情况下，行业估值泡沫开始消化。业绩端，公司在 2014 年后部分核心专利到期，营收增长缓慢，叠加前期大额并购交易商誉减值计提，公司业绩下降明显。

图表79： 3D Systems、STRATASYS 股价复盘情况

资料来源：Bloomberg，华泰研究

图表80：股价大幅下跌期间公司实际业绩持续低于市场预期

资料来源：Bloomberg，华泰研究

对比海外增材制造企业发展情况，我们认为国内增材制造行业有以下两个区别：1）充分借鉴海外桌面消费级、家庭设备级增材制造较为挫折的市场经验，国内企业重点发展金属材料增材制造，首先聚焦于航空航天领域；2）国内企业并未采用“材料绑定设备”的策略，行业整体呈现增材制造材料、增材制造设备、增材制造服务多方发展的格局。

聚焦国内：产业链分层更为清晰，航空航天为第一发展主业

粉末端：低端产能充足，高端产能受限

增材制造的实现是能量源与金属粉末或金属直接作用产生的，能量源对金属的快速高效熔化，是增材制造的重要基础条件。金属材料对能量源的吸收率是多少、吸收的能量中多少用于熔化金属（有效能量）、多少消耗于构件本体的热传导（无效能量）等基本问题，是有效提高金属构件增材制造效率等的关键。能量源与金属相互作用包括复杂的微观量子过程，也包括所发生的宏观现象，如激光的反射、吸收、折射、衍射、偏振、光电效应、气体击穿等事实。粉末对激光的吸收率受耦合作用方式、传输深度、激光波长、粉末成分、粉末粒度、熔化过程等因素的影响。增材制造过程热源与粉末的匹配性至关重要，粉末直接影响成形后的零件质量。

图表81：增材制造成型的主要影响因素

资料来源：《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月），华泰研究

图表82：增材制造金属粉末性能间的关系

资料来源：辽宁冠达官网，华泰研究

增材制造原材料主要分为金属粉末和非金属粉末。目前主流的金属粉末材料包括钛合金、高温合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金等。生产金属粉末最广泛使用的四种方法是固态还原法、电解法、化学法和雾化法，金属粉末制造过程中重点关注纯净度、颗粒度、均匀度、球化度和含氧量。非金属粉末材料主要包括尼龙、PLA、ABS塑料、树脂等。

图表83：增材制造可行性金属材料

资料来源：NASA《Introduction to Additive Manufacturing for Propulsion and Energy Systems》（2021 年发布），华泰研究

图表84：金属增材制造原材料品类及特点

金属材料品类	材料特点
钛合金粉末	强度高、热强度高、抗蚀性好、低温性能好，在航空航天领域应用非常广泛
铝合金粉末	密度低，比强度较高，可以做到零件致密、组织细小
高温合金粉末	在很广的温度范围内能维持良好的机械性质
钻铬合金粉末	耐磨耗、耐腐蚀性好，可打印人工关节、牙齿等
铜合金粉末	具有优异的导热性和导电性，可打印复杂的内部结构和随形冷却通道
不锈钢粉末	价格低廉、耐腐蚀性能好、强度高，可打印复杂工业零部件

资料来源：铂力特招股说明书，华泰研究

图表85：增材制造金属粉末指标和具体要求

金属材料品类	材料特点
纯净度	不能有陶瓷夹杂物。氧氮含量要严格控制：高温合金粉末氧含量为0.006%-0.018%；钛合金粉末氧含量为0.007%-0.013%；不锈钢粉末氧含量为0.010%-0.025%
粉末流动性	影响铺粉的均匀性和送粉的稳定性。粉末颗粒大、形状规则、颗粒表面无吸附水气流动性好
粉末粒度分布	15-53um 适合激光打印机，53-105um 适合电子束作打印机，105-150um 适合同轴送粉打印机
粉末形状	为使 3D打印时铺粉和送粉方便，金属粉末要求球形度在 98%以上

资料来源：北京中诺新材，华泰研究

根据《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月出版），从发展趋势来看，气雾化、等离子旋转电极雾化、等离子熔丝雾化和射频等离子球化是目前增材制造粉末制备领域的主要技术。同时根据《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月出版）、各增材制造金属粉末公司官网，目前国内主流的金属粉末制备工艺为气雾化和等离子旋转电极雾化。

图表86：增材制造用金属粉末制备技术

制粉技术	使用材料	粉末粒度	应用技术
气雾化	非活性金属	小于100μm	粉末床熔融、定向能量沉积
等离子旋转电极雾化	Ti合金、Ni合金、Co 合金等	小于250μm	定向能量沉积
等离子熔丝雾化	Ti合金、难熔合金	小于200μm	粉末床熔融
射频等离子球化	Ti合金、难熔合金、硬质合金	小于150μm	粉末床熔融、定向能量沉积

资料来源：《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月出版），华泰研究

金属增材制造技术的飞速发展极大地刺激了高品质金属粉末的市场需求。以《3D打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月出版）相关企业产能数据为基础，同时根据有研粉材《增材及特种粉体材料产业公司化运营项目可行性研究报告》，我们对国内外增材制造金属粉末企业的产能进行了更新。国际市场，增材制造金属粉体材料供应商以欧美厂商为主，如德国 EOS、德国 TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典 solvay、瑞典Hoganas、Concept Laser、ExOne 等，总产能超过 10,000 吨/年。国内市场，主要厂商包括航迈特、飞尔康、西安赛隆、成都优材、亚通焊材、宇光飞利、南通智源等。

图表87：全球金属粉末主要生产企业及其产能情况

材料种类	代表企业	制备技术	2022年产能 (t/a)
钛合金	AP&C（加拿大）	等离子雾化	>750
	TLS (德国）	气雾化	>1000
	AMA（美国）	气雾化、等离子雾化	>300
	住友(日本)	气雾化、等离子旋转电极雾化	>600
	中航迈特	气雾化	~800
	西北有色金属研究院	等离子旋转电极雾化	>500
	飞而康	气雾化	~90
	盘星	气雾化	~200
	江苏金物	气雾化	~120
	有研粉材	气雾化	~50
铁合金	Hoganas (瑞典)	气雾化	>5000
	Sandvik Ospry （瑞典）	气雾化	>5000
	爱普生Atmix（日本）	气雾化	>3000
	北京安泰科技	气雾化	>1000
	有研粉材	气雾化
	湖南天际	气雾化	~500
	广东银纳	气雾化	/
	浙江亚通		>500
	广州纳联	气雾化	/
镍合金	Carpenter（美国）	气雾化	/
	住友(日本)	气雾化	>1000
		气雾化	>1200
	Sandvik Ospry（瑞典）	气雾化	>2000
	Erasteel （法国）	气雾化	>1000
	盘星	气雾化	~300
	威拉里中天上材	气雾化、等离子旋转电极雾化	~300
		气雾化	/
	宁波众远辽宁冠达	气雾化	~2000
	有研粉材	气雾化	/
铝合金	铝业 (美国)	气雾化气雾化	~200
			>7000
	ECKA（德国）	气雾化	>2000
	LPW (英国）	气雾化	>5000
	湖南金天	气雾化	>8000
钻铬合金	有研粉材	气雾化	~200
	西安欧中	气雾化	/
	盘星	气雾化	~150
	南通金源	气雾化	/

资料来源：《3D 打印金属材料》（汤慧萍主编，【化学工业出版社】，2020 年 8 月出版），各公司官网，新材料在线，南极熊 3D 打印，有研粉材Wind 端投资者调研纪要（2022.11.03），华泰研究

根据 Wohlers Associates,Inc.发布的数据，2020 年全球范围内增材制造材料领域的市场规模约为 21.05 亿美元，占增材制造行业整体的 16.5%，相对于 2019 年的 19.16 亿美元增长9.9%，增速高于增材制造行业整体水平。根据赛迪顾问发布的数据，2019 年我国增材制造材料领域的市场规模为 40.94 亿元，占增材制造行业整体的 26.0%，预计至 2022 年我国增材制造材料市场规模将达到 73.53 亿元，市场增速高于全球市场。

图表88： 2016-2022年我国增材制造材料市场规模及年增长率

资料来源：赛迪顾问，华泰研究

根据有研粉材《增材及特种粉体材料产业公司化运营项目可行性研究报告》，目前可应用于航空航天、武器装备等高端领域的增材制造用金属粉体材料的种类和数量依然不足，产品品质和成本难以满足日益发展的制造需求。新型、高品质增材制造用金属粉体材料的市场需求将呈现快速增长态势，也将为行业内规模优势显著、技术实力雄厚的供应商提供良好的发展机遇。《可行性研究报告》罗列了有研粉材公司增材制造粉末的潜在客户及大致需求情况，目前下游客户主要为以铂力特、鑫精合为代表的增材制造制造企业，以及以航天三院、航天五院、中航工业集团等为代表的军工主机厂单位。

图表89：有研粉材增材制造粉末子公司有研增材的潜在客户情况

产品类别增材制造铝合金粉末	代表牌号 AISi10Mg AISi7Mg AIMgScZr 7075	目标（潜在）客户情况 (1)西安铂力特：打印设备及服务代表企业，铝合金用量约12吨/年 (2)北京鑫精合：打印设备及服务代表企业，铝合金用量约5吨/年
航空航天用高品质高强高导铜合金粉末 CuNiSiCr	CuCrZr CuCrNb	代表性应用单位 (6)中航工业625所：代表性应用单位 (7)汽车行业企业，北汽、吉利等：潜在铝合金打印大规模应用市场 (1)航天科技一院211厂：代表性应用单位
	CuAlFeNi	(2)广东美的：代表性应用单位 (3)德国通快：世界知名设备和服务商，铜合金打印优势企业 (4)西安铂力特：
高性能增材制造用高温合金粉体材料	GH4169 GH3536	打印设备及服务代表企业 (1)航天科工三院159厂：代表性应用单位，高温合金用量约8吨/年
	GH3625 GH4099 (3)航天科工三院239厂：	(2)航天科技西安航天发动机厂：代表性应用单位

资料来源：有研粉材《增材及特种粉体材料产业公司化运营项目可行性研究报告》，华泰研究

金属粉末研发端，技术衍生于传统粉末冶金的厂商或更具备先发优势。国内粉末供厂商大多来源于钢铁、有色金属、粉末冶金传统生产单位，后续拓展出金属增材制造粉末业务。例如：威拉里（股东为徐州矿务集团有限公司）、中航迈特（由粉末冶金拓展至增材粉末）、钢研高纳（钢铁研究总院）、中机新材（机械研究院）、有研粉材（有研集团）。

根据有研粉材《增材及特种粉体材料产业公司化运营项目可行性研究报告》，在增材制造技术萌芽初期，专用材料的售价存在虚高现象（约为成本价的 3-5倍），随着市场竞争激烈程度的不断加剧，产品价格愈来愈回归理性，未来增材制造原材料的竞争将向产品质量和技术服务（技术解决方案）竞争的方向发展。由于国内外增材制造金属粉末的报价并不透明，我们从两个维度间接作证国内增材制造金属粉末价格或在持续下降：1）从铂力特增材制造定制化产品业务的成本构成来看，自2021年直接材料占比为20.50%，较2016年的27.48%下降了 6.98pcts；2）从铂力特 2016-2018 整体原材料采购价格来看，各规格的金属粉末采购单价均呈现下降趋势。

图表90：铂力特增材制造定制化产品业务直接材料成本占比情况

资料来源：铂力特招股说明书，铂力特公告，华泰研究

图表91：铂力特金属粉末原材料采购价格情况

资料来源：铂力特招股说明书，华泰研究

材料价格逐年下降，有望完全进口替代。根据前瞻产业研究院，同一个工艺品采用不同材料工艺加工时，使用 FDM（PLA塑料）和 SLA（光敏树脂）等工艺打印，价格仅百元左右；但若使用 PloyJet（各种高精树脂）或 SLM（不锈钢和 Ti64 合金等），则价格可高至 3000元。2019 年国内粉末价格只有大概进口粉末的 60%左右。国产粉末的质量也逐渐和进口粉末缩小距离。

图表92： 2019 年不同类型粉末价格进口和国产对比

粉末名称	进口价格(元/kg)	国内价格(元/kg)
钛合金	3500	2200
铝合金	1000	600
不锈钢	500	300
模具钢	650	400

资料来源：前瞻产业研究院，华泰研究

制品端：铂力特、鑫精合等龙头凸显，范围经济或成为降本第一主导因素

当前国内金属增材产品服务的厂家主要有铂力特、鑫精合等。根据铂力特 2021 年年报，截至 2021 年底，铂力特拥有的金属增材制造设备已到了 240 台，是国内最大的金属增材制造工厂，在打印产品领域有着突出的规模优势。

图表93：国内金属增材制造产品服务领域主要竞争者

公司名称	金属增材制造装备规模数量	业务范围
铂力特	2021年中达到150余台，2021年末达到了240台	增材制造金属粉末生产；金属增材制造设备销售；金属增材制造服务
无锡飞尔康科技	2021年中已50台，2022-2023年将达到100台	增材制造金属粉末生产；金属增材制造设备销售；金属增材制造服务
鑫精合	2021年中已有120台	增材制造设备制造；金属增材制造服务
顶维科技	2021年中已有120台	增材制造设备制造；金属增材制造服务
常州钢研极光	正投资建设，预计2025年前达到150-200台	增材制造金属粉末开发；金属增材制造设备制造；金属增材制造服务
安德瑞源	2021年中已有20台，预计2022年中有120台	增材制造金属粉末生产；金属增材制造设备制造
广州雷佳	2021年中已有35台	增材制造打印设备制造；金属增材制造服务
南京中科煜宸	2021年中已有10余台大型同轴送粉设备，4台SLM设备	增材制造打印设备制造；金属增材制造服务
爱康医疗	2021年中已有15台电子束激光打印机	金属增材制造服务
上海镭镇科技	2021年中已有13台	增材制造金属粉末生产，金属增材制造服务

资料来源：华经产业研究院，华泰研究

与传统工艺相比，增材制造几乎不具备规模效应。增加生产数量后，单位成本出现断崖式下降后基本不再受数量增加影响，这是由于建造室利用率对扩大产能不再敏感，而单位产品所需材料固定，即批量生产并不能进一步降低边际成本，这限制了增材制造产品大批量制造形成规模效应。而在之后的论证中发现，改变构建速率、材料成本对成本结构影响较大，而改变利用率、机器投资对成本结构影响较小，这说明增材制造成本降低主要环节集中在设备、材料技术升级。

图表94：与传统工艺相比，增材制造不具备规模效应

资料来源：《Metal additive manufacturing in aerospace: A review》（Byron Blakey-Milner 等，【Materials & Design】，2021 年 7 月），华泰研究

锻造行业的企业在扩张期对于增加机器和人员的依赖性最低，生产效率的提高最为显著。我们通过分析中航重机、航宇科技、三角防务、派克新材四家传统锻造企业发现，除派克新材外，剩余三家锻造厂都呈现出了一个显著的特点，即人均创收增幅和单位机器设备创收增幅都大幅高于人员和机器设备的增幅，说明锻造行业在面对需求增长时，不需要人员和机器设备太多的扩充，瓶颈较少，能够对任务做出快速响应。

图表95： 2021年中航重机的机器设备、人员与产值相较 2018年比值

资料来源：Wind，华泰研究

图表96： 2021年航宇科技的机器设备、人员与产值相较 2018年比值

资料来源：Wind，华泰研究

图表97： 2021年三角防务的机器设备、人员与产值相较 2018年比值

资料来源：Wind，华泰研究

图表98： 2021年派克新材的机器设备、人员与产值相较 2018年比值

资料来源：Wind，华泰研究

增材制造重视设备及人员的双重投入。其一，在设备单位产值有限的情况下，增材制造企业的营收规模的扩大需要不断投入生产设备，整体体现规模经济相对较弱。对于铂力特，2018-2021 年单位机器设备产值分别为 1.76、1.39、1.53 和 1.58。据公司招股说明书，公司增材制造定制化产品的产能利用率在 2016-2018 年分别为 96.56%、86.42%、92.03%。从相对增幅看，铂力特 2021 年相对于 2018 年，总收入、机器设备账面价值、单位机器设备产值增值至 1.89 倍、2.11 倍和 0.90 倍。收入增速与机器设备账面价值增速接近，但单位机器设备产值小于前两者。其二，增材制造企业的扩张体现为对人员规模的持续性投入。2018-2021 年，铂力特生产人员人均产值、生产人员规模增长至 0.81 倍和 2.33 倍，后者与铂力特同期收入增幅更为接近。

图表99： 2021年铂力特的机器设备、人员与产值相较 2018年比值

资料来源：Wind，华泰研究

在弱范围经济特征下，增材制造环节规模的扩大需要设备与人员持续的双重投入。从生产流程及工艺考虑，增材制造具有典型的弱范围经济特征：1）品类繁杂，定制化程度高，不同零件需重新建模并确定支撑结构位置，然后设定适当的打印参数；2）不同金属粉末材料的加工工艺存在较大差别。以上两点共同导致增材制造环节的弱范围经济，即对于某一增材制造企业而言，前期在特定加工零件上所积累的工艺经验，在对下一个差异较大的工件进行加工时，需要重新根据加工材料、加工零件形状、加工周期等进行调整。

图表100：与传统减材制造企业相比，增材制造企业铂力特的成本构成有较大差异

中航重机锻造产品成本构成

资料来源：Wind，各公司年报，华泰研究

增材制造制品具备弱规模经济，强范围经济的特点。规模经济指由于生产规模扩大而导致长期平均成本下降的情况。企业规模扩大后使得劳动分工更细，专业化程度更高，这将大大提高劳动生产率，降低企业的长期平均成本。同时技术进步可以使得规模扩大后生产要素得到更充分的利用；范围经济产生于多种产品生产、而不是单一产品生产的情况。企业同时进行多产品的生产，可以通过多种产品共同分享设备或其他投入物而获得产出或成本方面的好处，也可以通过统一的营销计划或统一的经营管理获得成本方面的好处。规模经济与范围经济的区别在于：规模经济的产生主要是由于批量扩大所导致，规模报酬递增是产生规模经济的原因之一；而范围经济主要是由于产品之间的相互作用导致，是指在相同的投入下，由一个单一的企业生产产品比多个不同的企业分别生产这些产品中的每一个单一产品的产出水平更高。

根据《从规模经济与范围经济的角度思考汽车制造商应用增材制造的三个阶段》（武嘉伟，【时代汽车】，2021 年 12 月），增材制造降低了最低有效生产规模所需的资本投入，增材制造的灵活性增加了在一定的单位资本内可以生产的产品种类，同时降低与生产转换和定制的总资本量。在产品设计阶段，企业在决定最终设计之前要经过多伦选择与淘汰，而增材制造的最大优势之一是它可以以很小的时间成本与经济成本生产出多种设计变体，帮助制造商在有效物理模型的支持下改进其产品设计。

图表101：增材制造于传统制造的区别

资料来源：《Economic Implications of Additive Manufacturing and the Contribution of MIS》（Frédéric Thiesse 等，University ofWürzburg，2014 年 12 月），华泰研究

设备端：铂力特、华曙高科寡头垄断，部分设备组件仍需进口

国际市场上，EOS、SLM Solutions 和 3D Systems 等公司起步较早，占据领先地位，随着 GE、HP（HP采用的 MJF 技术路线与 SLS存在竞争关系）等的快速发展，逐步取得较高市场份额。国内市场上，以国产品牌之间的竞争为主，铂力特、华曙高科凭借先进的技术优势和良好的产品质量，成为国内该领域的龙头企业。

图表102：国内市场增材制造设备主要供应商

市场主要参与方	主要工艺/主要产品
华曙高科	金属设备（SLM）+高分子设备（SLS)
EOS	金属设备（SLM）+高分子设备（SLS)
惠普 (HP)	多射流熔融成形(MJF)
3D Systems	金属设备（SLM）+高分子设备（SLA 为主、SLS)
SLM Solutions	金属设备(SLM)
铂力特	金属设备（SLM 为主、LSF、WAAM)

资料来源：华曙高科招股说明书，华泰研究

华曙高科自主研发的金属增材制造设备采用选区激光熔融（SLM）工艺技术，该技术采用激光能量逐层完全熔化金属粉末材料叠加成形，优势在于所成型零件表面质量好，内部金相组织致密度高，具有快速凝固的组织特征，具备良好的机械性能，能够实现较高的打印精度和极端复杂结构的制造，满足直接制造终端零件的应用场景。同时该成形技术可显著缩短产品研发制造周期，可选择金属材料范围广泛，包括钛合金、铝合金、高温合金、铜合金、钴铬合金、不锈钢、高强钢、模具钢、难熔金属等材料，相比传统减材制造其材料利用率更高，设计自由度更高，可实现集成化设计、拓扑优化设计、点阵设计等先进设计手段。综上特点及优势使该技术成为近年来工业级金属增材制造领域的主流技术之一，广泛应用于航空航天、模具、汽车、医疗、科研教育等领域。

图表103：华曙高科自主研发及生产的 SLM 设备

主要产品型号/系列图片展示主要参数指标功能特点FS1500M ①成型缸尺寸：1570 mm×425mm×500mm；航空航天长条形产品定制化设备，适合批量产业化，结合需②激光系统：四激光；求可快速拓展至其他行业 ③光学系统：动态聚焦/定焦；④全自动气氛保护送粉系统；
	FS1211M ①成型缸尺寸：1330mm×700mm×1700mm；航空航天超大型产②激光系统：八激光；品专用设备 ③光学系统：定焦；④全自动气氛保护送粉系统；
	FS811M		①成型缸尺寸：840mm×840mm×960mm；满足航空航天等行业用户大尺寸部件批量生产需求②激光系统：六激光；③光学系统：定焦；④全自动气氛保护送粉系统；
	FS721M		①成型缸尺寸：720mm×420mm×420mm；满足航空航天、汽车、模具等行业用户大尺寸部件或长条形②激光系统：双激光、四激光、八激光；零件批量生产需求③光学系统：动态聚焦/定焦；④全自动气氛保护送粉系统；
	FS621M		①成型缸尺寸：620mm×620mm×1100mm；满足航空航天、石油、船舶、汽车、能源动力等行业用户大②激光系统：单激光、四激光；尺寸部件批量生产需求③光学系统：动态聚焦/定焦；④全自动气氛保护送粉系统；

	FS621M	①成型缸尺寸：620mm×808mm×1200mm；满足航空航天、石油、船舶、汽车、能源动力等行业用户大②激光系统：四激光、六激光；尺寸部件批量生产需求 ③光学系统：动态聚焦/定焦；④全自动气氛保护送粉系统；
	Pro
	FS621MUltra	①成型缸尺寸：620mm×620mm×1700mm；满足航空航天、石油、船舶、汽车、能源动力等行业用户大②激光系统：四激光；尺寸部件批量生产需求 ③光学系统：动态聚焦/定焦；④全自动气氛保护送粉系统；
主要产品型号/系列图片展示		主要参数指标	功能特点
FS531M		①成型缸尺寸：540mm×540mm×670mm； ②激光系统：四激光； ③光学系统：定焦； ④全自动气氛保护送粉系统；	满足航空航天、汽车等行业用户大尺寸部件生产需求；可多台设备组成自动化产线，实现连续生产，形成可产业化的大型 SLM 设备产线
FS422M 系列		①成型缸尺寸：425mm×425mm×550mm； ②激光系统：单激光，双激光，四激光； ③光学系统：动态聚焦/定焦； ④全自动气氛保护送粉系统；	面向航空航天、汽车、模具等行业用户大尺寸生产需求，具有不间断连续生产能力，降低生产成本、提高生产效率；采用缸体脱离设计，大幅度地节省了成形部分的占地尺寸；可搭配永久滤芯集尘器，避免频繁更换滤芯
FS301M 系列		①成型缸尺寸：305mm×305mm×410mm； ②激光系统：单激光、双激光； ③光学系统：动态聚焦；	适用于航空航天、汽车、模具、医疗等行业，属于高度集成设备，最大化降低设备占地面积；可实现情性气体保护下加粉；双激光均可实现全幅面烧结
FS273M 系列		①成型缸尺寸：275mm×275mm×355mm； ②激光系统：单激光、双激光； ③光学系统：动态聚焦/定焦； ④大小成型缸配置；	面向航空航天、汽车、模具、医疗、教育等行业用户，集尘器和设备集成一体，节约场地资源，具有经济实用的使用成本和维护成本；可定制大小缸体切换功能，满足现场需求灵活调整。
系列		425mm×230mm×300mm； ②激光系统：双激光； ③光学系统：定焦；	为模具行业量身定制的高品质、高效率、高稳定性和适应模具高效产业化生产的金属 3D 打印设备，成型体积/占地面积比极高
FS121M 系列		①成型缸尺寸：120mm×120mm×100mm； ②激光系统：单激光； ③光学系统：动态聚焦/定焦；	入门级金属3D 打印设备，是口腔和科研行业的理想之选，具有较低的开机成本

资料来源：华曙高科招股说明书，华泰研究

铂力特已经在金属增材制造领域掌握了系统具有自主知识产权的核心技术。金属增材制造设备研发与制造方面，公司自主研制开发了激光选区熔化成形、激光高性能修复等系列金属 3D 打印设备，部分设备成功出口德国等发达国家，其中 S310 型号设备通过空中客车公司认证，成为空客 A330-NEO 机型增材制造项目主要设备，S500 型号设备全球首次实现单向 1,500mm 级大尺寸 SLM 增材制造，填补国内外空白，达到国际先进水平。公司金属增材制造设备关键技术指标达到全球领先水平。德国 EOS公司是公司在激光选区熔化成形设领域最大的竞争对手，公司同类产品与其相关技术参数指标及性能对比发现，公司产品的关键技术指标达到 EOS同类产品水平，部分指标如成形尺寸、预热温度、氧含量控制以及铺粉效率等方面甚至有所超越。此外，公司结合下游客户使用过程中的难点和痛点，进行针对性的技术优化和改进。相较于 EOS设备，公司 S320 设备的开放式维护保养空间可以提高设备的可维护性和操作人员的使用体验。

图表104：铂力特主要成型设备情况

设备类型激光选区熔化成形设备	产品型号	产品特点	应用领域
	BLT-S310	主要针对航空航天、医疗等行业开发设计；具备工业4.0设备智能互联功能、双向铺粉等技术支持，提升打印效率		成形尺寸：250mm×250mm×400mm；激光器：500W；氧含量： 100ppm；预热温度：200℃Z 轴重复定位精度：±5um
	BLT-S400	主要针对航空航天、模具等行业开发设计，成形尺寸更大，能		成形尺寸：400mm×250mm×400mm；激光器：500W*2；氧含量：
	BLT-S600	够实现更大零部件打印主要面向航空航天大型回转体类零部件定制开发，实现最大直		100ppm；预热温度200℃Z 轴重复定位精度：±5um 成形尺寸：600mm×600mm×600mm；激光器：500W*4；氧含量：
	BLT-A100	径600mm 零部件打印主要面向医疗牙科义齿行业定制开发，220V供电、风冷设计		200ppm；预热温度：200℃Z轴重复定位精度：±5um 成形尺寸：100mm×100mm×100mm；激光器：200W；氧含量：
		方案降低设备安装条件要求；设备具备工业4.0智能互联功能，能够远程监控与诊断		200ppm；预热温度：无；Z轴重复定位精度：±5um
	BLT-A300	主要面向模具行业定制开发，针对模具行业特殊要求，确保其成形尺寸：250mm×250mm×300mm；激光器：500W；氧含量：高内部质量要求与打印效率得到兼顾；优化设备设计方案，降200ppm；预热温度：200℃Z轴重复定位精度：±5um
激光立体成形设备	BLT-C600	低日常气体以及其他耗材成本主要面向航空航天等高附加值中小型零部件成形与修复市场
		开发；集成修复与成形功能于一体；打印过程实现质量追踪，		成形尺寸：600mm×600mm×1000mm；氧含量：100ppm；重复定位
				精度：0.06mm；激光器：500W/1000W/2000W可选最小聚焦光斑：500
	BLT-C1000	全程受监控；集成多种安全控制策略主要面向航空航天大型零部件的毛坏件制备与大型零部件修	μm	成形尺寸：1000mm×1500mm×1000mm；氧含量：100ppm；重复定
		复市场开发；工艺软件针对不同零部件特征，集成多种剖分策略，提升零部件内部质量	（TC4）；工作台最大承重：1000kg	位精度：0.06mm；激光器：2000W-8000W可选；沉积效率：50-200g/h

资料来源：铂力特招股说明书，华泰研究

激光器有望摆脱依赖进口局面，国产光纤激光器爆发有望推动行业进步。根据铂力特招股书信息，激光器市场基本被 IPG、Rofin 等国外企业占有，但我们认为当前在国内光纤激光器企业快速推进国产替代的背景下，光纤激光器的供应有望走上国产化道路，从而大幅降低 3D 打印设备的核心器件成本。

图表105：锐科激光研制的增材制造系列激光器 RFL- C500AM

资料来源：锐科激光官网，华泰研究

振镜扫描系统用于加工定位，严重依赖进口。振镜扫描系统主要由 X 和 Y镜片和驱动镜片的电动机组成，其中控制电动机是关键。当前国内振镜扫描系统主要从德国、美国购买，其中主要采购德国 Scanlab 公司产品，购买流程长且成本较高。

图表106：高端激光振镜主要采购德国与美国品牌

品牌	产地	特点
Scanlab	德国	技术全面高端，质量过硬
Raylas	德国	高性价比
CTI	美国	振镜电机实力雄厚
Arotech	美国	全数字高端振镜

资料来源：各公司官网，华泰研究

根据铂力特招股说明书，公司生产的增材制造设备主要为采用 SLM 技术的激光选区熔化成形设备以及采用 LSF 技术的激光立体成形设备，进口核心元器件主要为激光器及激光扫描振镜。激光器的主要作用为熔化金属粉末使其能够形成最终零部件，在各型号设备产品的成本中平均占比约为 19%。激光扫描振镜是控制激光束偏转及激光光斑位置的装置，通过扫描振镜的不断移动，完成整个零部件的截面打印，在各型号设备产品的成本中平均占比约为 6%。

图表107：铂力特主要原材料采购情况

原材料		2018年		2017年		2016年
光学器件类光纤激光器		采购数量		采购单价采购数量（台/套）	采购单价	采购数量（台/套）	采购单价
		136台	112,453.82	68台	139,194.13	45台	145,299.14
	振镜	178套	/	56套	1	39套	/
	场镜	182个	18,493.18	67个	29,171.31	45个	29.914.53
	扩束镜组件	167个	20,142.45	71个	20,384.61	33个	20,512.82
	机械加工类外防钣金	98件	31,339.14	48件	35,897.43	40件	35,897.43
电子电气类	直线运动导轨	585个	1,770.88	264个	1,770.94	266个	1,770.94
	湿式分离防爆除尘器	18个	54,961.11	13个	55,407.69	9个	56,300.00
	稳压电源	27件	9.572.65	17件	9,867.91	13件	10,256.41
	氧传感器	218套	/	78套	/	52套	/
	工控机	144个	8,044.12	39个	8,152.91	59个	8,104.11
工业气体	氢气	10406瓶	487.63	4171瓶	526.91	2659瓶	608.24
			（规格16-45um）		（规格16-45um）		（规格16-45um）
			1048.59		1713.40		2505.84
			（规格20-53μm）		（规格20-53μm）		（规格 20-53μm)
			467.34		552.13		572.89
			（规格15-45um）		（规格15-45um）		（规格15-45μm）
金属粉末		49224公斤	860.13	31387公斤	553.53	25816公斤	579.24

资料来源：铂力特招股说明书，华泰研究

根据 Wohlers Associates,Inc.发布的数据，2020 年全球增材制造设备的销售额达到 30.14亿美元，占增材制造行业整体的 23.6%。增材制造设备制造商的数量增长迅速，2020 年全球共有 228 家制造商生产和销售工业增材制造系统（价格高于 5000 美元），与 2019 年相比增加了 15 家，与 2012 年相比增长近 7 倍。此外，2020 年有 37 家公司的工业增材制造系统销量超过 100 套，与 2019 年相比增长了 3家。国内市场，根据赛迪顾问发布的数据，2019 年国内增材制造设备领域的市场规模达到 70.86 亿元，未来仍将保持高速增长，预计2022 年市场规模将达到 153.67 亿元。

图表108： 2016-2022年我国增材制造设备市场规模及年增长率

资料来源：赛迪顾问，华泰研究

受益于金属增材制造技术的成熟和低价金属增材制造装备的普及，近年来金属增材制造装备销量大幅提升。2020 年全球金属增材制造打印机的销量为 2169 台，尽管受新冠疫情冲击和增材制造行业增速整体放缓影响，导致当年销量较 2019 年出现小幅回落，但整体仍保持较高水平，预计未来仍具备广阔的市场空间。

图表109： 2011-2020 年全球金属增材制造打印机销量

资料来源：Wohlers Associates,Inc，华泰研究

市场篇：空天应用前景广阔，渗透率提升逻辑牵引蓝海市场“一主两率”中“渗透率”为第一驱动逻辑

业绩分化过程中，高增长景气赛道往往指向“一主两率”逻辑，增材制造与该景气赛道筛选逻辑较为契合。在华泰军工组 2022.11.21 发布报告《掘金 2023：守正、积势、待时》中，我们创新性提出“一主两率”投资框架，其中“一主”即“主战装备”，“两率”即“渗透率”和“国产化率”，我们认为若要在十四五中后期依然能保持高景气度的细分赛道，需求侧来看，必须绑定正在集中放量的“爆款”主战型号，同时供给侧来看，普遍具有国产替代逻辑或新兴技术牵引的渗透率提升逻辑。经过“一主两率”行业筛选逻辑，我们认为增材制造既符合“一主”，可应用与军机、导弹、发动机等爆款装备，又符合“渗透率提升”逻辑，即在各类主战装备中处于低渗透率向高渗透率快速爬升阶段。

图表110：增材制造符合“一主两率”投资逻辑

资料来源：华泰研究

根据铂力特招股说明书，截至 2019 年铂力特公司增材制造的零件已经批量应用于 7 个飞机型号，4 个无人机型号，7 个航空发动机型号，2 个火箭型号，3 个卫星型号，5 个导弹型号，2个燃机型号，1个空间站型号，涉及 C919等军民用大飞机、先进战机、无人机、高推比航空发动机、新型导弹和卫星等，在优化产品结构和提升功能的同时，实现整体结构减重（最高减重超过 60%），有效地解决了传统结构存在的有效载荷提升难的瓶颈问题，侧面印证增材制造在军用空天领域的广阔空间。

航空：量升质提需求共振，机身增材制造件渗透率有望提升

按我国标准进行划分，全球战斗机可分为 1-5 代。“代”的划分以能力和技术两大类要素为标志，构成了“代”的边界。

图表111：需求与技术共同驱动了战斗机的跨代发展

资料来源：《关于未来战斗机发展的若干讨论》（杨伟，2020 年 6 月，航空学报），华泰研究

成功的战斗机产生于需求与技术的有机衔接，跨代发展更是需求牵引、技术推动共同作用的结果。总体上来说，下一代战斗机较上一代战斗机能够体现作战效能的提升。

图表112：战斗机代次分类

代次	标志/性能特点	作战需求	代表机型
一代	第一代战斗机的诞生，源于喷气动力的突破。装备航炮、火箭弹、第一代空空弹。追求速度上的优势。		F-86、Mi-15
二代	技术：应用跨声速面积率、大后掠/三角翼布局、薄翼型、加力涡喷发动机等新的源于二战期间垂直攻击、一击脱离战术的制胜需求。动力和布局突破。		F-4/5、J-7/8、 Mi-21
三代	技术：①通过高升力布局+高推重比动力，实现高机动。②应用混合流型布局（边源于：①越战后强调机动格斗需求。②先进中距空空导弹条、鸭翼）、加力涡扇发动机、电传飞控、综合化航电等技术。		F-15/16、幻影
三代		以及复杂战场电磁环境提出的信息化作战需求。	2000、J-10、 Su-27
四代	技术：隐身外形+内埋武器舱，实现隐身。出现“技术突破”效果，得益于美国源于制胜苏-27、米格-29的任务需求。 20世纪50年代秘密研究的隐身技术。		F-22/35、Su-57、 J-20
五代	技术：引入人工智能，人机协同成为重要的划分标准。具有远程、穿透、强感知、源于穿透性制空、分布式空中作战的需求。强火力、快速决策能力。		F/A-XX

资料来源：《关于未来战斗机发展的若干讨论》（杨伟，2020 年 6 月，航空学报），《战机“代”有英雄出——战斗机家族发展简史》（安德烈，2020 年 1 月，航空世界），华泰研究

美国新型战机已有较多增材制造应用案例。根据《3D 打印技术及其在军事领域的应用》（金大元，【新技术新工艺】，2015年 4 月），洛克希德马丁公司在 F-35战斗机副翼翼梁上使用了西亚基（Sciaky）公司增材制造的钛合金零件，并进行了飞行测试验证。2 个公司还联合研制了 F-22战斗机钛合金支座，并经过了全寿命光谱疲劳试验和负载试验。波音公司利用增材制造技术制造了约 300 多种不同的飞机零部件，其中包括将冷空气导入电子设备的复杂形状导管。英国皇家空军 1 架装配有增材制造金属部件的旋风战斗机试飞成功，其装配的增材制造部件包括驾驶室的无线电防护罩、起落架防护装置及进气口支架。雷尼绍（Renishaw）公司采用 AM250激光熔融成型工艺，用 3h 就能制造一款航空用的双层网状结构冷却部件，零件材料为钛合金材料，内部具有复杂的精细流道结构。

图表113：美军 F-22 的增材制造 Ti6Al4V 根肋

资料来源：《激光增材制造在航空航天领域中的应用》（贾玉梅，【新材料产业】，2019 年 7 月），华泰研究

图表114：美军 F-35的增材制造机翼零件

资料来源：《3D 打印技术及其在军事领域的应用》（金大元，【新技术新工艺】，2015 年 4 月），华泰研究

我国军机在数量上与美国存在较大差距，总量提升需求显著。军用飞机是直接参加战斗、保障战斗行动和军事训练的飞机的总称，是航空兵的主要技术装备。据《World Air Forces2022》统计，2021 年美国现役军机总数为 13246 架，在全球现役军机中占比为 25%，而我国现役军机总数为 3285 架，在全球现役军机中占比仅为 6%。按各个细分机型来看，战斗机是我国军机中的主力军，总数为 1571 架，但数量不到美国同期的 60%，且其他机型的数量都显著落后于美国，我国未来军机总量提升需求显著。

图表115：各国现役军机数量（架）

资料来源：《World Air Forces 2022》，华泰研究

图表116：中美现役军用飞机数量对比（架）

资料来源：《World Air Forces 2022》，华泰研究

除军机数量外，我国军机在先进性上也与美国有较大差距，预计两国军机质和量的差异将驱动军机规模扩张和产品升级。美国现役歼击机以三代机和四代机相结合，数量分别为1778架和 374架；而我国现役歼击机依然以二代机和三代机为主，数量分别为 561架和620架，四代机则仅有 19 架在役。我国军机目前处于更新换代的关键时期，预计未来老旧机型将逐渐退役，新型战机将加速列装；特种飞机、运输机等军机也将有较大幅度的数量增长及更新换代的需要。

图表117：美国战斗机代次构成情况

资料来源：《World Air Forces 2022》，华泰研究

图表118：中国战斗机代次构成情况

资料来源：《World Air Forces 2022》，华泰研究

根据华泰军工组 2022.9.15 发布报告《航空发动机：国之重器，万里鹏程》，我国空军目前正在向战略空军转型，2021-2030 年带来军机需求规模约 1.95万亿元。当前我国军用飞机正处于更新换代的关键时期，未来 10 年现有绝大部分老旧机型将退役，三代机、四代机将成为空中装备主力，新一代先进机型也将有一定规模列装，运输机、轰炸机、预警机及无人机等军机也将有较大幅度的数量增长及更新换代需要。假设 2021-2030 年二代机全部替换为三代机，结合前瞻产业研究院对 2021-2030 年中国军机需求规模及市场空间预测情况，2030 年市场规模将达到 19508 亿元。

图表119： 2021E-2030E中国军机需求规模及市场空间预测情况

分类	机种	飞机数量 (架)	单价 (亿元)	空间 (亿元)
固定翼飞机	轻型三代机	800	2.1	1680
	轻型三代机改进型	400	3.5	1400
	舰载三代机	240	4.2	1008
	重型三代机	600	3.5	2100
	重型四代机	800	10	8000
	作战支援飞机	300	2.8	840
	大型运输机	200	12	2400
	武装直升机	600	1.3	780
直升机	通用运输直升机	1000	1.3	1300
合计		/	/	19508

资料来源：前瞻产业研究院，华泰研究预测

增材制造技术可以用于优化复杂零部件的结构，从而起到减轻重量、增加使用寿命的效果。根据前瞻产业研究院，美国 F16 战机上使用 3D 技术制造的起落架，平均寿命是原来的 2.5倍；F-22 的钛合金锻件，如果使用增材制造技术可减重 40%。

图表120：美军战机 3D打印部件使用情况

机型	增材制造部件	说明
F-16	起落架	平均寿命是原来的2.5倍
F-22	TC4接头	达到两倍设计寿命
F/A-18	翼根吊架	结构强度达到设计要求的225%，疲劳寿命达到设计要求的400%
某大型运输机		钛合金航空发动机机匣铸造整体质量减少了20%，缺陷减少了90%，制造效率比传统工艺提高6倍以上

资料来源：前瞻产业研究院，华泰研究

我国是目前世界上少数掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家。根据前瞻产业研究院，我国歼-20、歼-31、歼 15、歼 16 等战机都已普遍使用增材制造技术。运-20的机身/主起落架接头大型主承力构件的快速制造也是由增材制造完成。

图表121：我国新一代军机普遍使用增材制造技术

机型	说明
阡-15	大量运用钛合金和M100铜的增材制造技术，制造起落架等主承力部分
阡-16	已采用增材制造技术
阡-20	全面应用增材制造技术
歼-35	运用了大量增材制造部件，包括钛翼樑、4个激光钛合金主承力构件加强框
运-20	运-20中6种机身/主起落架接头大型主承力构件采用增材制造技术制造

资料来源：前瞻产业研究院，华泰研究

根据前瞻产业研究院，从飞机组成部件价值占比来看，军机的航电+机电系统成本占比为37%，发动机占比 25%，机体结构占比 19%。在飞机机体的成本结构中，机身与机翼的成本占比较高，分别占到了机体总成本的 32%和 40%。此外，飞机内饰的成本占比也超过了10%，达到了 13%。起落架与尾翼的成本占比分别为 9%和 6%。

图表122：军用飞机成本构成

资料来源：前瞻产业研究院，华泰研究

图表123：军机机体成本价值拆分

资料来源：前瞻产业研究院，华泰研究

在进行 2021-2030 年我国军机增材制造零部件市场空间测算时，我们的假设如下：1）根据前瞻产业研究院、《World Air Forces 2022》数据，预计 2021-2030 年我国军机市场规模合计为 19508 亿元；2）根据前瞻产业研究院数据，军用飞机成本中机体结构占比 19%，机体结构中，机身、起落架分别占比 32%、9%，根据上文各文献结论中，我们发现增材制造零件在军机中主要渗透方向为机身和起落架等复杂结构件；3）由于机体结构多为大型锻造件，构型较为简单，因此增材制造理论渗透率天花板并不高，我们分为悲观（10%）、中性（15%）、乐观（20%）假设机身结构件和起落架中增材制造工艺部件的渗透空间，最后得出三种假设情况下，2021-2030 年我国军机增材零部件市场空间分别为151.97/227.95/303.93 亿元。

后市场：

图表124： 2021-2030E我国军机增材制造零部件市场空间测算

分类	机种	飞机数量（架）	单价（亿元）	机身价值量（亿元)起落架价值量（亿元）		悲观（10%）	中性（15%）	乐观 (20%)
固定翼飞机	轻型三代机		800	2.1 0.13	0.04	13.09	19.63	26.17
	轻型三代机改进型	400		3.5 0.21	0.06	10.91	16.36	21.81
	舰载三代机	240		4.2 0.26	0.07	7.85	11.78	15.70
	重型三代机	600		3.5 0.21	0.06	16.36	24.54	32.72
	重型四代机	800		10 0.61	0.17	62.32	93.48	124.64
	作战支援飞机	300	2.8	0.17	0.05	6.54	9.82	13.09
	大型运输机	200	12	0.73	0.21	18.70	28.04	37.39
	武装直升机	600	1.3	0.08	0.02	6.08	9.11	12.15
直升机	通用运输直升机	1000		1.3 0.08	0.02	10.13	15.19	20.25
合计			/	/ /	/	151.97	227.95	303.93

资料来源：前瞻产业研究院，《World Air Forces 2022》，华泰研究预测

航发：后市场空间广阔，增材制造已具备较好应用基础

在华泰军工组 2022.9.15 发布的报告《航空发动机：国之重器，万里鹏程》中，我们强调了航空发动机板块四大投资逻辑，即：1）短期：“十四五”军机列装带动批产型号（WS-10）放量，航发动力大额预收款锁定中短期订单；2）中期：我国四代发动机关键技术能力大幅提升，五代机预研技术持续突破瓶颈，在研型号正加速转入批生产阶段；3）长期：航空发动机先军后民，CJ-1000、CJ-2000 商用发动机加速研制推出，驱动远期行业持续高景气度；4）后市场：广阔后市场铸造航空发动机坡长雪厚赛道，我国航发保有量达到高位后训练量加大带来替换、维修需求提升。

图表125：航空发动机板块投资逻辑
我国航发保有量达到高位后，训练量加大带来替换、维修需求提升

资料来源：航发动力公告，Wind，华泰研究

在华泰军工组 2022.10.17 发布的报告《为什么持续看好高温合金赛道？》中，我们强调了高温合金行业的后市场逻辑：高温合金为耗材中的耗材，维修更换频次为航发产业链之最。由于武器系统服役的时间更长，维护费用在发动机整个生命周期内的总费用占比越来越大。相对于航发新机采购价值，航发维修市场天花板更高，2015-2021 年罗罗公司的军、民用航发的售后服务（包括维修、服务等费用）营收占比均超过 50%。

图表126：罗罗公司军用航空发动机原始设备和售后服务营收占比

资料来源：罗罗公司年报，华泰研究

图表127：罗罗公司民用航空发动机原始设备和售后服务营收占比

资料来源：罗罗公司年报，华泰研究

由高温合金等材料制成的热端部组件构成了航空发动机主要的维修市场。根据《航空及发动机构造与维修管理》（蔡景等，【北京航空航天大学出版社】，2015），航空发动机维修工作根据其内容的不同可以分为：1）航线维修和定期检修；2）返厂大修。其中，返厂大修涉及发动机的拆解，以及轴、盘等转子部件的更换或修理，返厂大修主要包括性能恢复和时寿件更换两大部分。在经历长时间运行后，发动机的状态会下降，这时就需要对其进行修理，理论上来说，通过返厂大修后，发动机能够完全恢复其原有的可靠性，能够继续执行另一个大修周期的任务。

（1）性能恢复：高温、腐蚀及疲劳造成的零部件损伤，最终引起核心机性能衰退。随着发动机在役时间的增长，EGT（排气温度）逐渐升高，同时零部件的磨损和疲劳逐渐加重，进一步加速发动机性能衰退。考虑到零部件的材料和性能，OEM（原始设备制造商）会确定一个 EGT 上限，一旦达到就要求发动机进行车间维修以恢复发动机的性能。进行发动机性能恢复，通常需要拆解核心机，并详细检查气路部件（叶片等）的状况，进行必要的修理或更换。在发动机车间维修期间，通常服务通告 SB（Service Bulletin）和适航指令 AD（Airworthiness Directive）会一并执行；（2）时寿件更换：压气机和涡轮盘的鼓盘、轴或轮盘通常具有固定的寿命，一旦达到寿命，不管其状况如何均需要更换。发动机维修成本大约占整个飞机维修成本的 35%\~40%，其中车间维修的零部件修理或更换成本占了大部分，有 60%\~70%。

图表128：航空发动机维修过程与成本分解

资料来源：《浅谈航空发动机维修》（付泽军，【内燃机与配件】，2022 年 3 月），《航空发动机构造与维修管理》（蔡景等，【北京航空航天大学出版社】，2015年），华泰研究

根据《浅析航空发动机视情维修在 MRO 的应用》（薛成，【航空维修与工程】，2022 年 7月），包括但不限于下列发动机进厂维修工作范围可认为是持续性发动机维修：1）风扇机匣的更换；2）高压压气机叶片的更换；3）高压涡轮叶片的更换；4）燃烧室的更换；而高压压气机叶片、高压涡轮叶片和燃烧室的主要材料均为高温合金，侧面印证了高温合金为航空发动机的主要耗损材料。因此从维修频次来看，高温合金热端部件>发动机整体>军机。

图表129：高温合金为航空发动机主要耗材

资料来源：《浅谈航空发动机维修》（付泽军，【内燃机与配件】，2022 年 3 月），《航空发动机构造与维修管理》（蔡景等，【北京航空航天大学出版社】，2015年），Air Force Magazine，《In-line Oil Debris Monitor For Aircraft Engine Condition Assessment》（JL. Miller, 【IEEE】, 2000 年），华泰研究

增材制造已经在航发用高温合金、钛合金中具备较好的应用基础。根据《不同材料在 3D 打印中的应用》（房鑫卿，【新材料与新技术】，2019 年 5 月），2015 年美国 GE 航天增材中心利用钴铬高温合金材料进行增材制造，生产出 T25 传感器壳体、燃油喷嘴等构件，并将其应用到空客发动机制造中，有效实现对飞机发动机燃料燃烧、动力的控制。我国在高温合金零部件的增材制造方面，中航迈特等公司也开发出 Nickelalloy IN718（镍合金）、Si3N4、Mg4Al3等合金材料，用于航空航天零件的制造，且具有形态稳定、强度高、质量轻等优点。钛合金方面，我国主要利用激光增材制造技术进行钛合金飞机机翼承重件、钛合金整体关键构件的打印，且已经实现批量生产，现阶段民用客机 C919、歼-15、歼-20 等飞机的部分零部件，都是使用增材制造技术制造。

金属直接增材制造技术已经在航空发动机零部件的制造上显示了重要的应用潜力和广阔的应用前景。基于金属直接增材制造技术的成形精度、效率和成本特点，这项技术非常适用于制造发动机中具有轻量化要求的复杂构件，特别是带有内部油路、管路的构件，具有复杂凸缘或凸台的构件，具有复杂翼型的构件，具有封闭或开孔蜂窝结构的构件和集成异形通路的构件。

图表130：航空发动机可应用的金属直接增材制造零部件的示意图

资料来源：《增材制造技术在航空发动机中的应用》（王强等，【航空科学技术】，2014 年 9 月），华泰研究

航空发动机增材制造结构一体化设计技术本质是依靠可靠、高效的优化算法，在给定的约束条件下，按照质量最轻、成本最低、刚度最大等目标，寻求满足需求的最佳结构形式，主要应用于概念设计阶段。目前，国内外学者在面向增材制造工艺约束、结构强度工程研制需求、多物理场服役环境、多材料/结构一体化设计等方面开展研究，实现了航空发动机叶片、轮盘等关重件的一体化设计。

图表131：增材制造工艺结构拓扑优化对发动机部件的性能提升效果

资料来源：《航空发动机增材制造结构强度、寿命评估与设计：研究现状及展望》（胡殿印等，【航空动力学报】，2022 年 10月），华泰研究

根据华泰军工组 2022.10.17 发布报告《为什么持续看好高温合金赛道？》，我们预计2021\~2030 中国军用航空发动机维修市场总规模为 9662.16 亿元人民币，2021-2030 年新装发动机市场总规模 4877 亿元，2021-2030 年我国军用航发市场累计为 14539.16 亿元，年均超千亿。根据前瞻产业研究院，若按“结构类似”的方式进行拆分，发动机成本大头主要是盘轴件；叶片；框架、油箱、油池；机匣及外部配件四大类。

在航空发动机增材零部件市场预测方面，我们基于此前 2021-2030 年我国军用航发市场空间约 14539.16 亿元的预测，横向看增材工艺可覆盖零部件种类，根据《增材制造技术在航空发动机中的应用》（王强等，【航空科学技术】，2014 年 9 月），航空发动机中增材制造工艺可渗透零部件包括高/低压涡轮（叶片、外罩）、燃烧室（缸套、燃油喷嘴）、助推器/压缩机（叶片）、涡扇叶盘以及部分结构件等，结合前瞻产业研究院中对于各类零部件成本占比的预估，则对于加力式涡扇发动机（战斗机）中，增材零部件可覆盖的价值量占比为 35%。纵向看单类零部件中增材制造渗透率，航空发动机零部件分为锻件、铸件等工艺，其中增材制造工艺可替代的多为复杂构型铸件，因此在航空发动机中叶片、结构件等零件中，增材工艺理论渗透率仍然较低。

图表132：航空发动机成本结构占比（按结构类型拆分）

零部件类别	大型涡扇 (运输机)	小型涡扇 (直升机）加力式涡扇(战斗机)
盘轴件 (压气机、涡轮)	16%	18%	16%
叶片 (压气机、涡轮)	29%	17%	14%
框架、油箱、油池	19%	16%	16%
机匣及外部配件	14%	7%	10%
燃烧室加力喷管	2%	3% 1%	1%
控制系统、附件传动装置	0%		19%
	7%	24% 4%	10%
成型配件	3%		4%
其他组件、隔板、罩类零件	10%	10%	10%

资料来源：前瞻产业研究院，华泰研究

我们分为悲观（3%）、中性（5%）、乐观（10%）假设机身结构件和起落架中增材制造工艺部件的渗透空间，最后得出三种假设情况下，2021-2030 年我国军机增材零部件市场空间分别为 152.66/254.44/508.87 亿元。

图表133： 2021-2030E 航空发动机增材零部件市场空间预计

2021-2030年我国军用航空发动机市场空间：
14539.16亿元增材零部件可覆盖的价值量占比： 35%
单类零部件增材渗透率假设：	悲观 3%
中性	5%
	乐观 10%
	悲观 152.66亿元
2021-2030航空发动机增材零部件市场空间预计：中性	254.44亿元
	乐观 508.87亿元

资料来源：《增材制造技术在航空发动机中的应用》（王强等，【航空科学技术】，2014 年 9 月），前瞻产业研究院，华泰研究预测

导弹：耗材属性与工艺特性适配，增材零件理论渗透率较高

从产品属性来看，导弹属于一次性耗材，使用即消失。为了应对战争需求，需要维持一定规模的安全库存；同时导弹一直是国际军火巨头的主要收入来源，也是国际军贸上的最主要的贸易品种之一。目前导弹的消耗方式除正常战争需求外，还有实弹演练以及日常因老化等原因的销毁等，当前我国的导弹消耗集中在后两者。2021 年 1 号《训令》强调：全面提高训练实战化水平和打赢能力。6 月 24 日国防部半年新闻发布会中披露全军上半年军事训练弹药消耗量同比大幅增加。

图表134：洛马导弹和火控收入保持增长

资料来源：Wind，华泰研究

图表135：雷神公司导弹业务保持稳定增长

资料来源：Wind，华泰研究

从导弹相关标的的收入来看，近年来洛克希德·马丁和雷神公司（现为雷神技术公司）导弹业务的营收均保持了增长，其中洛克希德·马丁公司的导弹和火控收入板块的增速从2017年开始超过整体公司收入增速，在 2018 年和 2019 年均保持在 15%以上。雷神公司导弹业务收入增速 2020-2021 年保持在 30%以上。

从导弹在国际军贸市场的出口量看，2018年和2019年受武器进口国地区战争缓和的影响，导致导弹出口量有所下降，但2010年至2021年导弹占全部武器出口的份额始终维持在10%以上。

图表136：导弹贸易量占国际军火贸易比重长期超过 10%

资料来源：SIPRI官网，华泰研究

其次，武器装备现状和国际局势决定导弹需求先于其他装备。从长期来看，2027 建军百年和本世纪中叶建成世界一流军队的目标都标志着我国整体武器装备处于建设周期中，但从中短期看，当前我国周边局势区域紧张，中印边境、南海、中国台湾地区存在不稳定因素，使得十四五期间武器装备的建设节奏加快。针对我国周边地区的不稳定因素，提升导弹的安全库存和作战值班规模是最好且最切实际的选择。首先我国导弹在技术水平方面已与世界一流军队相差不大，东风、鹰击、长剑、霹雳等各系列导弹已成体系，基本能够满足我国积极防御的国防政策需求。

图表137：美国战略与国际问题研究中心（CSIS）对我国东风系列导弹覆盖范围统计

资料来源：CSIS 官网，华泰研究

增材制造使导弹武器装备损耗件、疲劳件快速修复变为现实。根据《增材制造技术在航天制造领域的需求分析与发展趋势》（焦明等，【技术管理】，2017 年 7 月），通过激光熔覆技术可很好地挽救大型贵重零件，大幅度缩短维修周期，显著降低备用件库存量，延长航天产品及导弹武器装备使用寿命。激光熔覆技术在国外航空航天及导弹武器装备领域的易损件、易耗件、疲劳件的快速修复上发挥了至关重要的作用，尤其在美军海湾战争等实战中起到了非常重要的保障作用，满足了军队行动快速性和携带设备便利性的需要，被称之为“战地医院”。未来不论在发射场还是战场，激光熔覆技术在航天产品及导弹武器装备损耗件、疲劳件快速修复方面，有望发挥不可替代的作用。

图表138：增材制造铼合金导弹锥

资料来源：《增材制造技术在航天制造领域的需求分析与发展趋势》（焦明等，【技术管理】，2017 年 7 月），华泰研究

美国导弹及反导预算投入占国防预算比重提升至 4%左右。通过分析 2010 年-2022 年美国导弹武器采办预算可以看出，2010-2017 年美国导弹预算占比每年保持在 3%以上，自 2018年起超越 4%并稳定在 4.5%左右。美国国防部对导弹预算的不断增加旨在增强战略战术打击能力、扩大导弹防御系统部署规模、提升导弹攻防实战能力。

图表139：美国导弹及反导国防预算情况

资料来源：美国国防部，华泰研究

2022 年国防预算增速为 2019年以来首次破 7%，强军形势紧迫。2022 年 3月 5日全国人大会议发布的预算草案报告披露，2022 年中国军费预算 14504.5 亿元，同比增速为 7.1%，增速同比增长 0.3pct，也是自 2019 年以来增速首次突破 7%。当前国际区域冲突和大国对抗不断升级，国防投入提速具有合理性和紧迫性，我国国防实力与经济水平尚不匹配，军工处于补偿式发展阶段。

图表140：历年国防支出增速及 GDP增速对比

注：2021、2022 年国防经费支出数据为中央财政国防预算值，2022 年 GDP 同比增速为增长目标设定值资料来源：Wind，国家统计局，华泰研究

根据《导弹武器的低成本化研究》（曹秀云，【现代军事】，2006 年 2 月），导弹武器的成本可拆解为制导控制、推进、再入飞行器、战斗部、弹体等分系统。

图表141：导弹武器成本拆分

		制导与控制	推进	再入飞行器	其他部分
弹道导弹	MX	21.7%	25.4%	33.4%	19.5%
反导拦截弹	潘兴-1	33.1%	26.9%	17.9%	22.1%
	PAC-3	≥47%	·	·	-
	THAAD	43%	11%		46%
AGM-130空地导弹		41%	19%		40%
先进中程空空导弹		77%	6%		17%

资料来源：《导弹武器的低成本化研究》（曹秀云，【现代军事】，2006 年 2 月），华泰研究

由于我们此前测算军机、发动机增材部件空间时以 2021 年为基数，考虑到数据可比性，我们在测算导弹增材制造市场空间时同样以 2021 年为基数，参考美国导弹及反导预算投入占国防预算比重在 4%左右，2021 年中国国防经费为 13553.4 亿元，粗略得出 2021 年我国导弹及反导预算为 542.1 亿元。考虑到增材零部件渗透部位主要为导弹弹体结构及导弹推进器，在测算导弹弹体结构市场时，我们采用《导弹武器的低成本化研究》（曹秀云，【现代军事】，2006 年 2 月）中的“其他部分”项，但由于不同导弹种类成本构成差异较大，我们取文献表格中，各类导弹其他部分成本项目的平均值 28.9%，类似地得出导弹推进器成本占比为 17.7%，得出 2021 年我国导弹弹体结构+推进器市场为 252.6 亿元。参考上文增材渗透率或为导弹>发动机≈军机的推论结果，我们认为增材零部件在导弹中的渗透率上限假设或比发动机、军机高，此处假设 2021 年渗透率为 10%，至 2030 年渗透率稳步提升至 40%/45%/50%（乐观/中性/悲观），同时假设 2023-2030 年我国国防经费预算增速参考2010-2021 年的 CAGR（9.0%），导弹及反导预算投入占国防预算比重为 4%，导弹弹体结构及导弹推进器成比例维持不变，分别为 28.9%和 17.7%，则得出悲观、中性、乐观三种假设下，2021-2030 年我国导弹增材零部件市场空间分别为 1030.79/1139.70/1248.61 亿元。

图表142：我国导弹增材零部件市场空间测算（单位：亿元）

		2021	2022 14504.5 15809.9	2023E 17232.8	2024E	2025E 18783.7	2026E 20474.3	2027E 22317.0 24325.5	2028E 2029E 26514.8	2030E 28901.1
我国国防经费	13553.4	2021	2022 14504.5 15809.9	2023E 17232.8	2024E	2025E 18783.7	2026E 20474.3	2027E 22317.0 24325.5	2028E 2029E 26514.8	2030E 28901.1
YoY		7.0%	9.0%	9.0%	9.0%	9.0%	9.0%	9.0%	9.0%	9.0%
我国导弹及反导预算		542.1 580.2	632.4	689.3	751.3	819.0	892.7	973.0	1060.6	1156.0
导弹弹体结构+推进器市场		252.6 10%	270.4	294.7	321.2	350.1	381.6	416.0	453.4 494.2	538.7
增材制造渗透率悲观		13%	17%	20%	23%	27%	30%	33%	37%	40%
	中性	10% 14%	18%	22%	26%	29%	33%	37%	41%	45%
	乐观	10% 14%	19%	23%	28%	32%	37%	41%	46%	50%
	悲观	25.3 36.0	49.1	64.2	81.7	101.8	124.8	151.1	181.2	215.5
	中性	25.3 37.6	52.4	69.6	89.5	112.4	138.7	168.8	203.2	242.4
	乐观 25.3	39.1	55.7	75.0	97.3	123.0	152.5	186.4	225.2	269.4
2021-2030年我国悲观					1030.79 1139.70
导弹增材市场总空中性
间预测	乐观				1248.61

资料来源：美国国防部，国家统计局，《导弹武器的低成本化研究》（曹秀云，【现代军事】，2006 年 2 月），华泰研究预测

整体市场规模：市场前景广阔，技术迭代发展

全球金属增材制造市场有望保持 20%左右复合增速至 2030 年。据《Wohlers Associates2022》，2021 年全球增材制造市场规模达到 152.44 亿美元，同比增长 19.49%，2015-2021年复合增长率达到 19.77%。根据 Wohlers 预测，2025 年增材制造收入规模将达到 298 亿美元，2021-2025 年 CAGR 为 18.24%；2030 年增材制造收入规模将达到 853 亿美元，2025-2030 年 CAGR 为 23.41%。

图表143：全球增材市场及预测

资料来源：Wohlers，华泰研究

增材制造市场细分来看，金属增材制造展现强势增长势头。据 SmarTech Analysis 报道，2019年全球金属增材市场规模达到33亿美元，预计在2024年达到110亿美元，2019-2024年 CAGR 达 27.23%，要明显快于全球增材市场平均增速。

图表144：全球金属增材市场规模及预测

资料来源：SmarTech Analysis，华泰研究

中国增材制造市场具有较大潜力。据中国增材制造产业联盟统计，在 2015-2017 年的 3 年间，我国增材制造产业规模年均增速超过 30%。2017 年，我国增材制造产业规模已超过100 亿元。2021 年国内增材市场规模达到 262 亿元，同比增长 34.1%。据中商产业研究院预测，我国增材市场规模到达 2024 年将达到 500 亿元，2021-2024 年年均复合增速为24.12%。

图表145：中国增材市场规模及预测

资料来源：中商产业研究院，华泰研究

铂力特（688333 CH）

西安铂力特激光成形技术有限公司成立于 2011 年，2017 年进行股份制改革变更为西安铂力特增材技术股份有限公司，2017 年公司凭借“飞机结构精密激光选区熔化成形制造技术及应用”获得国防科学技术进步一等奖，凭借“内冷却整体结构涡轮转子增材制造研究”获得国防科学技术进步二等奖，2019年7月公司成为中国首批上市科创板的高新技术企业，2020 年增材制造零件获空中客车认证，2022 年发布 A 股募集资金计划，拟向特定对象募集资金 31.10 亿元，用于金属增材质造大规模智能生产基地的建造。

图表146：铂力特发展历程

资料来源：铂力特公告，华泰研究

公司专注于工业级金属增材制造（3D 打印），主要产品及服务涵盖增材制造打印设备、金属增材制造定制化产品、金属增材制造原材料、金属增材制造技术服务、代理销售设备及配件，构建了较为完整的金属增材制造产业生态链，是国内最具产业化规模的金属增材制造企业，整体实力在国内外金属增材制造领域处于领先地位。公司的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、汽车制造及电子工业等领域。

图表147：铂力特主营业务及主营产品

资料来源：铂力特招股说明书，铂力特官网，铂力特公告，华泰研究

公司股权集中度较高，实际控制人为折生阳和薛蕾。截至 2022.12.31，折生阳直接持有公司 21.59%的股份，薛蕾通过萍乡晶屹、泉州博睿分别间接持有公司 0.35%、2.17%的股份，并直接持有公司 4.41%的股份，合计持有公司 6.93%的股份，折生阳和薛蕾通过一致行动协议合计控制公司 28.52%的股份，公司其他股东持股比例较低且较为分散。公司下设铂力特（渭南）、铂力特（苏州）、铂力特（深圳）、铂力特（上海）4 家全资子公司。

图表148：铂力特股权结构图（截至 2022.12.31）

资料来源：铂力特公司公告，华泰研究

营业收入显著增长，盈利能力不断提升。收入端，受益于航空航天领域“弹、箭、星、机”等重大型号研制项目的持续放量，公司营业收入呈稳步增长状态，营业收入由 2017 年的2.20 亿元增长至 2021 年的 5.52 亿元，2018-2021 年公司营收 CAGR 达到 25.86%，2022Q1-Q3 公司实现营收 5.20 亿元，同比增长 117.93%。利润端，2017-2019 年公司净利润随着营收端稳步增长，2020 年起由于公司实施股权激励，2020-2025 年摊销费用分别为 0.15/1.75/1.69/0.89/0.42/0.09 亿元，对公司 2021-2022 年的表观利润造成较大压力，因此公司 2021 年归母净利润为-0.53 亿元，2022Q1-Q3 公司归母净利润为-0.22 亿元。若将股权激励摊销费用加回，则 2021 年公司实现归母净利润 1.21 亿元，同比增长 19.88%，2018-2021 年公司归母净利润 CAGR 为 37.20%，2022Q1-Q3 归母净利润为 1.05 亿元，同比增长 849.71%。

图表149：铂力特营业收入及同比增速情况

资料来源：Wind，华泰研究

图表150：铂力特归母净利润及同比增速情况

资料来源：Wind，华泰研究

图表151：公司归母净利润（加回股权激励摊销费用后）情况

注：计算 22Q1-Q3 加回股权激励摊销费用后的净利润及同比增速时，假设全年各季度平均摊销资料来源：Wind，铂力特公司公告，华泰研究

超卓航科（688237 CH）

超卓航科是一家专业从事定制化增材制造和机载设备维修业务的高新技术企业，是国内少数掌握冷喷涂增材制造技术并产业化运用在航空器维修再制造领域的公司之一。其正式设立于 2006 年，前身为襄樊超卓航空技术有限公司。设立初期，公司专注于航空机载设备维修领域，在 2006 年至 2014 年期间形成了较为完整的民品业务线，且获得一系列军品业务的维修资质。2015 年，公司实控人李羿含归国，带领公司新增冷喷涂增材制造业务线，并对冷喷涂增材制造技术进行持续研发和技术攻坚。2017 年，公司成功运用冷喷涂技术为军方某飞机进行起落架大梁疲劳裂纹的修复，正式打开冷喷涂军品市场的大门。2020 年，公司实现冷喷涂增材应用制造技术在飞机主承力结构原位修复的工业级应用，成功进军高性能靶材生产制造领域。2022 年 7 月，公司成功于上海证券交易所科创板上市。

图表152：超卓航科发展历程

资料来源：超卓航科官网，超卓航科招股说明书，华泰研究

公司营收以定制化增材制造业务为主，机载设备维修业务为辅。2021 年定制化增材制造业务营收占比 72%，机载设备维修业务营收占比 28%。其中，定制化增材制造业务具体可划分为机体结构再制造、零部件生产制造以及增材制造系统三个业务板块，其中机体结构再制造业务占比最高(66.7%)；机载设备维修业务可以根据应用领域分别划分为气动附件维修、液压附件维修、电气附件维修和燃油附件维修四个业务板块，气动附件维修业务营收占比最高（48.35%）。两类主营业务均广泛应用于军民航天航空领域。

图表153：超卓航科产品及产业链情况

资料来源：Wind，超卓航科招股说明书，华泰研究

公司股权集中度较高，决策体系通畅。截至 2022.12.31，李羿含、李光平、王春晓分别持有公司 22.67%、15.77%、11.33%的股份，合计直接持有公司 49.77%的股份，为公司的共同控股股东和共同实际控制人。其中，李光平与王春晓为配偶关系，李羿含为李光平与王春晓之子，李羿含为实际受益人。公司注重员工激励，富诚海富通是公司的员工持股平台，持有公司 1.84%的股份。

图表154：超卓航科股权结构（截至 2022.12.31）

资料来源：Wind，华泰研究

定制化增材制造业务引领公司营收持续增长。定制化增材制造业务的营业收入呈高速增长状态，其从 2018 年的 1249 万元增长至 2021 年的 1.01 亿元，2019-2021 年 CAGR 为100.63%。定制化增材制造业务占总营收比例于 2020 年超过机载设备维修业务，2021 年营收占比高达 71%。其中，机体结构再制造是定制化增材制造业务中营收占比最高的子业务，零部件生产制造业务和增材制造系统业务是公司分别在 2020 年和 2021 年新推出的子业务线。现阶段，零部件生产制造业务尚处于开拓阶段，规模较小，随着航空紧固件和靶材市场的进一步开拓，其在定制化增材制造业务中的营收占比将不断提高，有望成为公司未来新的营收增长点。此外，自 2019 年开始，机载设备维修业务的维修均价持续下降，而维修件数的数量相对稳定，故除了气动附件维修，机载设备维修的其余三个子业务的营收均呈持续下降的状态。

图表155：超卓航科营业收入构成情况

资料来源：Wind，华泰研究

图表156：超卓航科定制化增材制造业务营收构成

资料来源：Wind，华泰研究

图表157：超卓航科机载维修业务营收构成

资料来源：Wind，华泰研究

有研粉材（688456 CH）

有研粉末新材料有限公司主要从事有色金属粉体的设计、研发、生产和销售，企业成立于2004 年，自 2012 年起先后成立有研重冶、有研香港、粉末研究院等全资子公司，2018 年进行股份制改革变更为有研新材料股份有限公司，2021 年企业成功在上交所科创板上市。企业铜基金属粉体材料市场占有率居全国首位，于 2021 年获批工信部第六批制造业单项冠军产品，属国内金属粉体材料和袭击焊粉材料领域的龙头企业。

图表158：有研粉材发展历程

资料来源：公司公告，公司招股书，华泰研究

公司专注于有色金属粉体的研发制备，主要产品包括微电子锡基焊粉材料，铜基金属粉体材料和增材制造粉体材料，其中铜基金属粉体材料又包含电解铜金属粉体材料、雾化铜金属粉体材料与其他铜基金属粉体材料，产品核心性能指标对标欧美发达市场，市场占有率居全国榜首。有色金属粉体在多个行业均有广泛运用，如粉末冶金零部件多应用于汽车工业，超硬工具多应用于建筑、交通及国防工业等领域。

图表159：有研粉材主营业务及主营产品

应用领域

资料来源：Wind，有研粉材公告，华泰研究

公司股权集中度较高，由有研科技集团控股，有研科技集团隶属国务院国资委，截至2022.12.31，有研科技集团持有 36.31%的股份。恒瑞盛创、恒瑞合创、微纳互联为员工持股平台，于 2019 年 6 月成为股东，共持有公司 5.15%的股份，公司其他股东持股比例较低且较为分散。公司下设康普锡威、有研香港、有研重冶、粉末研究院、有研合肥 5 家全资子公司，通过有研香港间接持有英国 Makin 与有研泰国全部股份，通过康普锡威间接持有山东康普全部股份。

图表160：有研粉材股权结构（截至 2022.12.31）

资料来源：Wind，华泰研究

营业收入稳步增长，盈利能力不断提升。收入端，公司营业收入由 2018 年的 17.98 亿元增长至 2021 年的 27.81 亿元，2019-2021 公司营收 CAGR 为 15.65%。2022Q1-Q3 公司营收达 21.3 亿元，同比增长 7.79%。利润端，由于近年金属原材料价格上涨，公司毛利水平呈下降走势，但由于增材制造用粉材料毛利较高，公司总体盈利能力较为稳定，营收与归母净利润呈上升趋势。公司 2021 年实现归母净利润 0.81 亿元，同比降低 38.54%，主要由于 2020 年归母净利润包含非经常性损益搬迁收益 7154.97 万元，扣除这一非经常性损益，归母净利润同比增长 34%。公司 2022Q1-Q3 实现归母净利润 0.38 亿元，受宏观经济以及南方地区高温限电等影响，同比降低 22.03%。

图表161：有研粉材营业收入及同比增速

资料来源：Wind，华泰研究

图表162：有研粉材归母净利润及同比增速

资料来源：Wind，华泰研究

从收入结构看，铜基金属粉体材料是公司营业收入主要来源，2021 年占公司总营收的60.15%，随着公司微电子锡基焊粉材料产销量逐渐增大，营收占比也不断增大，由 2017年的19.83%上升至2021年的30.13%。2021年公司增材制造用粉体材料营收占比为0.36%。公司增材制造粉体材料受益于该类产品先进的工艺以及良好的成长性，毛利率水平较高，2021 年达到 45.45%。2017-2021 年，铜基金属粉体材料以及微电子锡基焊粉材料毛利率水平处于 8%\~11%，各年毛利率变化不大。

图表163：有研粉材营收构成情况

资料来源：Wind，华泰研究

图表164：有研粉材分业务毛利率情况

资料来源：Wind，华泰研究

华曙高科（A22284 CH）

湖南华曙高科技有限责任公司成立于 2009 年，2021 年进行股份制改革变更为湖南华曙高科技股份有限公司，2014 年公司获得工博会工业设计创新奖组织奖，2018 年获中国增材制造行业领军企业奖并被评为中国 3D 打印创新企业，2021 年获得航空航天增材制造卓越创新奖。公司拟于 2023 年在上交所科创板上市并实施 A股募集资金计划，拟向特定对象募集资金 6.6 亿元用于增材制造设备扩产项目，研发总部及产业化应用中心项目及增材制造技术创新(上海)研究院建设项目。

图表165：华曙高科公司发展历程

资料来源：华曙高科招股说明书，华泰研究

华曙高科专注于工业级增材制造设备的研发、生产与销售，主要产品及服务涵盖金属（SLM）增材制造设备和高分子（SLS）增材制造设备，此外公司提供增材制造材料、工艺及服务。公司通过持续自主创新，完全自主研发系统全套软件，是全球少数同时具备增材制造设备、材料及软件自主研发与生产能力的增材制造企业，销售规模位居全球前列，是国内工业级增材制造设备龙头企业之一。公司的产品及服务广泛应用于航空航天、汽车、医疗、模具加工、高校科研等领域。

图表166：华曙高科主营业务及主营产品

3D打印粉末材料 22H1收入占比8.18%

资料来源：华曙高科招股书。华泰研究

公司具有较高股权集中度，实际控制人为许小曙和许多。截至招股说明书签署日，许小曙和许多分别持有美纳科技 75.00%和 19.80%股权，间接控制华曙高科 44.53%的股份，此外，股东侯银华将所持华曙高科 12.37%股份对应的表决权持续且不可撤销地委托给美纳科技行使，因此许小曙及许多合计间接控制发行人 56.89%表决权，公司其他股东持股比例较低且较为分散。公司下设华曙新材料、美国华曙、欧洲华曙、深圳华曙、上海华曙、长沙工研增材制造和重庆华曙 7家子公司。

图表167：华曙高科股权结构图（截至招股说明书签署日）

资料来源：华曙高科招股书，华泰研究

营业收入稳步增长，盈利能力持续提升。收入端，得益于航空航天领域发展势头良好，客户对金属设备的需求强劲，公司营业收入增长迅速，营业收入由 2019 年的 1.55 亿元增长至 2021 年的 3.32 亿元，2022Q1-Q3 公司实现营收 2.75 亿元，同比增长 48.47%。利润端，2019 至 2021 年公司净利润随营收增长稳步增长，归母净利润由 2019 年的 0.18 亿元增长至 2021 年的 1.17 亿元，2022Q1-Q3 公司实现归母净利润 0.55 亿元，同比增长 73.04%。根据历史数据，公司上半年收入占比相对较低，第四季度占比较高，主要由于公司产品集中于第四季度交付验收。

图表168：华曙高科营业收入及同比增速

资料来源：Wind，华泰研究

图表169：华曙高科营业收入及同比增速

资料来源：Wind，华泰研究

从收入结构看，公司以销售增材制造设备及辅机配件为主，增材制造粉末材料既可配套增材制造设备销售，也可单独销售。2019、2020、2021 和 2022H1，公司增材制造设备及辅机配件收入持续高速增长，分别实现收入 1.25 亿元、1.83 亿元、2.92 亿元和 1.55 亿元，占当期主营业务收入的比例逐年上升，分别为 80.62%、84.07%、87.84%和 88.28%。增材制造粉末材料分别实现收入 2256.69 万元、2364.11 万元、2670.39 万元和 1435.64 万元，占当期主营业务收入的比例分别为 14.57%、10.89%、8.04%和 8.18%。公司增材制造设备及辅机配件整体毛利率受产品结构变化影响，2019、2020、2021 和 2022H1 毛利率分别为 59.46%、57.88%、56.37%和 53.55%，呈略有下降趋势。

图表170：华曙高科营收构成情况

资料来源：Wind，华泰研究

图表171：华曙高科分业务毛利率情况

资料来源：Wind，华泰研究

先临三维（830978 CH）

公司的发展历程可分为初创期、开拓期、扩张期和聚焦期四个阶段，经历了扩张的失控与重新聚焦的过程。自创立起，公司进行了多年增材制造产业化探索，进行了快速的扩张，拖累了公司的业绩。2018 年至今，公司进行业务调整，剥离亏损的增材制造服务业务，重新聚焦齿科数字化和专业 3D 扫描，甩掉包袱，重回成长。

图表172：先临三维发展历程

资料来源：先临三维官网，华泰研究

发展初期公司形成“1+4”业务发展布局。“1+4”业务布局即先临三维母公司为主体，加上易加三维、天远三维、云打印、捷诺飞四个专业子公司为主的业务发展布局。其中易加三维专注于工业金属增材制造；天远三维专注三维机器视觉检测技术；云打印公司构建覆盖全国的线上线下“增材制造+互联网”的分布式 3D 制造服务模式；捷诺飞生物专注生物材料和细胞增材制造技术研发。2021 年公司剥离北京易加三维，使其单独融资发展，公司通过战略调整，聚焦齿科数字化与专业 3D 扫描业务。

图表173：先临三维股权结构图（截至 2022.12.31）

注：橙色标注为公司实际控制人资料来源：Wind，华泰研究

公司经过 2014-2017 年扩张期后，2018 年起公司聚焦核心业务，缩减非核心业务和亏损业务，逐步注销和转让相关控股及参股子公司。2019 年，公司不再控股捷诺飞，并于 2020年对外转让持有的捷诺飞 14.14%股权。2018 年以来，公司逐步退出增材制造云服务，天远三维已与母公司融合发展，2021 年剥离北京易加三维，使其单独融资发展，公司通过战略调整，聚焦齿科数字化与专业 3D扫描业务。2013-2021 年公司收入稳步提升，随着高毛利率的扫描仪收入的增长，公司综合毛利率逐步提升至 50%左右。2013-2021 年，公司营业收入从 0.92 亿元增长至 5.68 亿元，2014-2021 年营收 CAGR 达 25.55%。2013-2021年，公司归母净利润从 606 万元增长至 5862 万元，2014-2021 年归母净利润 CAGR 达33.07%。

图表174：先临三维营业收入及同比增速

资料来源：Wind，华泰研究

图表175：先临三维归母净利润及同比增速

资料来源：Wind，华泰研究

公司经过一系列聚焦运作后，产品线集中专业 3D 扫描。专业 3D 扫描产品线主要包括三维检测系统、手持扫描仪、桌面扫描仪等。2018-2021 年专业 3D 扫描业务收入从 1.75 亿元增长至 4.43 亿元，2019-2021 年 CAGR 达 36.29%。同时扫描仪毛利率远高于增材制造打印机，3D 扫描仪 2018-2021 年毛利率分别为 70.36%/67.44%/65.14%/67.22%，因此公司在业务重整之后，毛利率大幅提升。

图表176：先临三维营收构成情况

资料来源：Wind，华泰研究

图表177：先临三维分业务毛利率情况

资料来源：Wind，华泰研究

图表178：报告提及公司列表

名称	代码	名称	代码
3D Systems	DDD US	Proto Labs	PRLB US
STRATASYS	SSYS US	Groupe Gorge SA	未上市
铂力特	688333 CH	Massivit 3D	MSVTF US
华曙高科	A22284 CH	JMC Corp	未上市
先临三维	830978 CH	RIAS A/S	未上市
有研粉材	688456 CH	Norsk Titanium	未上市
超卓航科	688237 CH	Lockheed Martin	LMT US
图南股份	300855 CH	CGT	未上市
隆达股份	688231 CH	VRC Metal System	1752547D US
Cal-Comp	未上市	Goodrich	GR US
Mitsubishi	8306 JP	GE航空	GEUS
EOS	EOS AU	AeroMet	0415743D US
Arcam	未上市

资料来源：Bloomberg，华泰研究

风险提示

新兴行业的产业化风险。增材制造的技术成熟度还不能同减材、等材等传统制造技术相比，仍需要从科学基础、工程化应用到产业化生产等环节开展大量基础性研究工作。增材制造产业处于快速发展期，但应用成本相对较高，应用范围相对较窄，整体产业规模相对于传统制造规模依旧较小。

增材制造装备关键核心器件依赖进口的风险。增材制造装备核心器件，如高光束质量激光器及光束整形系统、高品质电子枪及高速扫描系统、大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜等精密光学器件、阵列式高精度喷嘴/喷头等严重依赖进口，激光器市场基本被 Trumpf、IPG等 3-4 家国外企业占有，扫描振镜市场则主要被德国 Scanlab 公司占有。

技术升级迭代及产品研发风险。随着增材制造技术的发展，应用面的扩大，技术的升级迭代加快，不同技术之间的竞争加剧，技术创新和新产品开发仍是行业竞争的关键。

本报告内容均基于公开客观数据整理，提及的公司均系客观信息，不代表覆盖和推荐。

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本人，李聪、朱雨时，兹证明本报告所表达的观点准确地反映了分析师对标的证券或发行人的个人意见；彼以往、现在或未来并无就其研究报告所提供的具体建议或所表迖的意见直接或间接收取任何报酬。

一般声明及披露

本报告由华泰证券股份有限公司（已具备中国证监会批准的证券投资咨询业务资格，以下简称“本公司”）制作。本报告所载资料是仅供接收人的严格保密资料。本报告仅供本公司及其客户和其关联机构使用。本公司不因接收人收到本报告而视其为客户。

本报告基于本公司认为可靠的、已公开的信息编制，但本公司及其关联机构(以下统称为“华泰”)对该等信息的准确性及完整性不作任何保证。

本报告所载的意见、评估及预测仅反映报告发布当日的观点和判断。在不同时期，华泰可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。同时，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会波动。以往表现并不能指引未来，未来回报并不能得到保证，并存在损失本金的可能。华泰不保证本报告所含信息保持在最新状态。华泰对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。

本公司不是 FINRA 的注册会员，其研究分析师亦没有注册为 FINRA 的研究分析师/不具有 FINRA 分析师的注册资格。

华泰力求报告内容客观、公正，但本报告所载的观点、结论和建议仅供参考，不构成购买或出售所述证券的要约或招揽。该等观点、建议并未考虑到个别投资者的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对客户私人投资建议。投资者应当充分考虑自身特定状况，并完整理解和使用本报告内容，不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。对依据或者使用本报告所造成的一切后果，华泰及作者均不承担任何法律责任。任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。

除非另行说明，本报告中所引用的关于业绩的数据代表过往表现，过往的业绩表现不应作为日后回报的预示。华泰不承诺也不保证任何预示的回报会得以实现，分析中所做的预测可能是基于相应的假设，任何假设的变化可能会显著影响所预测的回报。

华泰及作者在自身所知情的范围内，与本报告所指的证券或投资标的不存在法律禁止的利害关系。在法律许可的情况下，华泰可能会持有报告中提到的公司所发行的证券头寸并进行交易，为该公司提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务或向该公司招揽业务。

华泰的销售人员、交易人员或其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。华泰没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。华泰的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。投资者应当考虑到华泰及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一信赖依据。有关该方面的具体披露请参照本报告尾部。

本报告并非意图发送、发布给在当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布的机构或人员，也并非意图发送、发布给因可得到、使用本报告的行为而使华泰违反或受制于当地法律或监管规则的机构或人员。

本报告版权仅为本公司所有。未经本公司书面许可，任何机构或个人不得以翻版、复制、发表、引用或再次分发他人(无论整份或部分)等任何形式侵犯本公司版权。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并需在使用前获取独立的法律意见，以确定该引用、刊发符合当地适用法规的要求，同时注明出处为“华泰证券研究所”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。本公司保留追究相关责任的权利。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。

中国香港

本报告由华泰证券股份有限公司制作,在香港由华泰金融控股（香港）有限公司向符合《证券及期货条例》及其附属法律规定的机构投资者和专业投资者的客户进行分发。华泰金融控股（香港）有限公司受香港证券及期货事务监察委员会监管，是华泰国际金融控股有限公司的全资子公司，后者为华泰证券股份有限公司的全资子公司。在香港获得本报告的人员若有任何有关本报告的问题,请与华泰金融控股（香港）有限公司联系。

香港-重要监管披露

• 华泰金融控股（香港）有限公司的雇员或其关联人士没有担任本报告中提及的公司或发行人的高级人员。

• 有关重要的披露信息，请参华泰金融控股（香港）有限公司的网页 https://www.htsc.com.hk/stock_disclosure其他信息请参见下方 “美国-重要监管披露”。

美国

在美国本报告由华泰证券（美国）有限公司向符合美国监管规定的机构投资者进行发表与分发。华泰证券（美国）有限公司是美国注册经纪商和美国金融业监管局（FINRA）的注册会员。对于其在美国分发的研究报告，华泰证券（美国）有限公司根据《1934 年证券交易法》（修订版）第 15a-6 条规定以及美国证券交易委员会人员解释，对本研究报告内容负责。华泰证券（美国）有限公司联营公司的分析师不具有美国金融监管（FINRA）分析师的注册资格，可能不属于华泰证券（美国）有限公司的关联人员，因此可能不受 FINRA 关于分析师与标的公司沟通、公开露面和所持交易证券的限制。华泰证券（美国）有限公司是华泰国际金融控股有限公司的全资子公司，后者为华泰证券股份有限公司的全资子公司。任何直接从华泰证券（美国）有限公司收到此报告并希望就本报告所述任何证券进行交易的人士，应通过华泰证券（美国）有限公司进行交易。

美国-重要监管披露

• 分析师李聪、朱雨时本人及相关人士并不担任本报告所提及的标的证券或发行人的高级人员、董事或顾问。分析师及相关人士与本报告所提及的标的证券或发行人并无任何相关财务利益。本披露中所提及的“相关人士”包括 FINRA定义下分析师的家庭成员。分析师根据华泰证券的整体收入和盈利能力获得薪酬，包括源自公司投资银行业务的收入。

• 华泰证券股份有限公司、其子公司和/或其联营公司, 及/或不时会以自身或代理形式向客户出售及购买华泰证券研究所覆盖公司的证券/衍生工具，包括股票及债券（包括衍生品）华泰证券研究所覆盖公司的证券/衍生工具，包括股票及债券（包括衍生品）。

• 华泰证券股份有限公司、其子公司和/或其联营公司, 及/或其高级管理层、董事和雇员可能会持有本报告中所提到的任何证券（或任何相关投资）头寸，并可能不时进行增持或减持该证券（或投资）。因此，投资者应该意识到可能存在利益冲突。

评级说明

投资评级基于分析师对报告发布日后 6 至 12个月内行业或公司回报潜力（含此期间的股息回报）相对基准表现的预期（A 股市场基准为沪深 300 指数，香港市场基准为恒生指数，美国市场基准为标普 500 指数），具体如下：

行业评级

增持：预计行业股票指数超越基准

中性：预计行业股票指数基本与基准持平

减持：预计行业股票指数明显弱于基准

公司评级

买入：预计股价超越基准 15%以上

增持：预计股价超越基准 5%\~15%

持有：预计股价相对基准波动在-15%\~5%之间

卖出：预计股价弱于基准 15%以上

暂停评级：已暂停评级、目标价及预测，以遵守适用法规及/或公司政策

无评级：股票不在常规研究覆盖范围内。投资者不应期待华泰提供该等证券及/或公司相关的持续或补充信息

法律实体披露

中国：华泰证券股份有限公司具有中国证监会核准的“证券投资咨询”业务资格，经营许可证编号为：91320000704041011J香港：华泰金融控股（香港）有限公司具有香港证监会核准的“就证券提供意见”业务资格，经营许可证编号为：AOK809美国：华泰证券（美国）有限公司为美国金融业监管局（FINRA）成员，具有在美国开展经纪交易商业务的资格，经营业务许可编号为：CRD#:298809/SEC#:8-70231

华泰证券股份有限公司

电话：86 25 83389999/传真：86 25 83387521电子邮件：ht-rd@htsc.com

深圳深圳

深圳市福田区益田路5999号基金大厦10楼/邮政编码：518017电话：86 755 82493932/传真：86 755 82492062电子邮件：ht-rd@htsc.com

华泰金融控股（香港）有限公司

香港中环皇后大道中 99号中环中心 58楼 5808-12室
电话：+852-3658-6000/传真：+852-2169-0770
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华泰证券（美国）有限公司

美国纽约公园大道 280号 21楼东（纽约 10017）
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北京市西城区太平桥大街丰盛胡同28号太平洋保险大厦A座18层/
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金属增材制造：从“0-1”迈向“1-N”

专题研究

新·赛道：充分契合“一主两率”筛选逻辑，看好增材制造 beta 机会

新·技术：多维度优势凸显，增材制造渗透空间或为导弹>发动机≈军机

新·模式：吸收海外龙头发展经验，形成本土化产业图谱

新·市场：空天应用前景广阔，渗透率提升逻辑牵引蓝海市场

行业走势图

正文目录

科普篇：从“零”拆解增材制造，多重路径齐头并进

多维度优势凸显，增材制造为传统制造的重要补充

SLM、WAAM 与冷喷涂技术产业化成果较好

选择性激光熔融成形（SLM）

电弧增材制造（WAAM）

冷喷涂增材制造（CSAM）

电子束熔化成形（EBM）

激光熔化沉积技术（LMD）

自由成形制造（EBF）

技术篇：多维度探讨增材制造在航空航天的渗透逻辑

顺利走过“0-1”阶段，增材制造已充分经过产业化考验

性能维度：力学强度多角度考量，增材渗透率或为导弹>发动机≈军机

钛合金

高温合金

铝合金

多角度推论：增材工艺渗透率或为导弹>发动机≈军机

减重维度：可实现拓扑优化、点阵结构、一体化设计，零件轻量化水到渠成

降本维度：注重全寿命周期视角，成本或不再成为制约因素

制造端：技术和工艺设计水平提升，促进制造端成本下行

用户端：减重≈降本，低 BTF值牵引增材制造持续渗透

商业模式篇：总结海外龙头发展经验，形成本土化产业蓝图行业整合加剧，国内已形成完整增材制造产业链

复盘海外：盲目扩张后弊端层出，聚焦专业领域或为最优解

聚焦国内：产业链分层更为清晰，航空航天为第一发展主业

设备端：铂力特、华曙高科寡头垄断，部分设备组件仍需进口

市场篇：空天应用前景广阔，渗透率提升逻辑牵引蓝海市场“一主两率”中“渗透率”为第一驱动逻辑

航空：量升质提需求共振，机身增材制造件渗透率有望提升

航发：后市场空间广阔，增材制造已具备较好应用基础

导弹：耗材属性与工艺特性适配，增材零件理论渗透率较高

整体市场规模：市场前景广阔，技术迭代发展

相关企业梳理

铂力特（688333 CH）

超卓航科（688237 CH）

有研粉材（688456 CH）

华曙高科（A22284 CH）

先临三维（830978 CH）

风险提示

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公司评级

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华泰证券-航天军工行业专题研究-金属增材制造,：从“0-1”迈向“1-N”-230222.pdf