報(bào)告出品方：華創(chuàng)證券

以下為報(bào)告原文節(jié)選

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一、3D 打?。簭摹皽p材”到“增材”，行業(yè)長(zhǎng)坡厚雪

（一）從“減材”到“增材”，傳統(tǒng)制造技術(shù)的革新

3D 打印，又稱“增材制造”（AdditiveManufacturing；AM），是指以三維模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)材料堆積的方式制造零件或?qū)嵨锏墓に嚒２煌趥鹘y(tǒng)制造業(yè)通過(guò)切削等機(jī)械加工方式對(duì)材料去除從而成形的“減”材制造，3D 打印通過(guò)對(duì)材料自下而上逐層疊加的方式，將三維實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)二維平面，大幅降低了制造的復(fù)雜度。3D 打印改變了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過(guò)程，被視為諸多領(lǐng)域科技創(chuàng)新的“加速器”，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)起到較大推動(dòng)和變革，將助力航空航天、國(guó)防、汽車、生物醫(yī)療等領(lǐng)域核心技術(shù)的突破和跨越式發(fā)展。

3D 打印可快速加工成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，實(shí)現(xiàn)“自由制造”。“化繁為簡(jiǎn)”是 3D 打印的優(yōu)勢(shì)之一，尤其在復(fù)雜、大型結(jié)構(gòu)加工工藝方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。3D 打印的原理是將三維工件切片以獲得二維的輪廓信息，通過(guò)層層疊加的方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成形，是一種“自下而上”的工藝方式，這種方式基本不受零件形狀的限制，特別在制造內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、傳統(tǒng)加工無(wú)法完成一體制造的產(chǎn)品方面，具備突出優(yōu)勢(shì)，因此，3D 打印能夠生產(chǎn)出符合特定需求的復(fù)雜產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)“自由制造”。

3D 打印相較于傳統(tǒng)制造可具有成本低、研發(fā)周期短等優(yōu)勢(shì)。成本端：傳統(tǒng)機(jī)械制造通常是通過(guò)批量生產(chǎn)單一產(chǎn)品來(lái)降低成本，生產(chǎn)的主要成本可分為物料成本，開模成本、機(jī)器折舊，耗材成本和人工成本幾方面，而 3D 打印則是通過(guò)一臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)多種類產(chǎn)品，通過(guò)生產(chǎn)多種類產(chǎn)品來(lái)降低生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，降低了生產(chǎn)裝配成本和耗材成本。
效率端：3D 打印無(wú)需開模、無(wú)需傳統(tǒng)機(jī)械多重處理，可在單個(gè)設(shè)備上快速制造出所需零件，加速產(chǎn)品研發(fā)迭代，提高效率。

由于我國(guó) 3D 打印起步較晚，在 2010 年之前的 3D 打印專利申請(qǐng)數(shù)量較少，2010 年之后隨著各大科研院所和高校積極參與研究、各大公司積極布局 3D 打印業(yè)務(wù)，專利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)較快，雖然 2020 年以來(lái)，我國(guó) 3D 打印行業(yè)專利授權(quán)數(shù)量有所下降，但是絕對(duì)指標(biāo)數(shù)量仍較大。

3D 打印仍只是傳統(tǒng)制造業(yè)的重要補(bǔ)充，短期內(nèi)并不足以顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)。3D 打印技術(shù)和傳統(tǒng)精密加工技術(shù)均是制造業(yè)的重要組成部分，目前 3D 打印加工與傳統(tǒng)精密加工相比還存在加工精度、表面粗糙度和可加工材料等方面的差距，但是 3D 打印優(yōu)勢(shì)也非常明顯，是傳統(tǒng)機(jī)械制造的有力補(bǔ)充，3D 打印和傳統(tǒng)機(jī)械加工方式將長(zhǎng)期并存，但 3D 打印因其全新的技術(shù)原理、獨(dú)特的工藝特點(diǎn)，在多種應(yīng)用場(chǎng)景具備明顯的優(yōu)勢(shì)，3D 打印工藝滲透率有望穩(wěn)步提升。
（二）國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，政策支持力度大

國(guó)家對(duì) 3D 打印支持力度大，助力制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。我國(guó)相關(guān)部門發(fā)布了許多有關(guān) 3D 打印方面的政策以引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展。2017 年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》將 3D 打印列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)。2020 年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、工信部、科學(xué)技術(shù)部、教育部、國(guó)家藥品監(jiān)督管理局、中國(guó)工程院六部門聯(lián)合印發(fā)了《增材制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃（2020-2022 年）》。近些年，國(guó)家相關(guān)部門又發(fā)布了《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》、《“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng) 2022 年度項(xiàng)目申報(bào)指南》等政策文件支持行業(yè)發(fā)展。

（三）主要集中于小規(guī)模、定制化的 B2B 模式

目前 3D 打印主要集中于小規(guī)模、定制化的 B2B 商業(yè)模式。不同于常見的 2D 打印商業(yè)模式，3D 打印的應(yīng)用目前集中在 B 端，而直面 C 端的投資較大且較分散，因而成本較大，大規(guī)模鋪開還需要技術(shù)迭代、降低成本，應(yīng)用場(chǎng)景也需要進(jìn)一步挖掘。在 B 端方面，3D 打印在航空航天、醫(yī)療、模具等領(lǐng)域已處于初步產(chǎn)業(yè)化階段，工業(yè)級(jí)應(yīng)用范圍較廣且在持續(xù)滲透，未來(lái)的前景可期、市場(chǎng)空間大。

二、上游：產(chǎn)業(yè)鏈中的高壁壘環(huán)節(jié)，高端環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)替代需求大

3D 打印產(chǎn)業(yè)鏈上游為原材料及零件，包括 3D 打印原材料、核心硬件和軟件；中游為制造設(shè)備和打印服務(wù)；下游應(yīng)用領(lǐng)域則包括航空航天、醫(yī)療、消費(fèi)及電子產(chǎn)品等。
（一）原材料：打印材料是 3D 打印的基礎(chǔ)

3D 打印材料主要分為金屬材料、有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料三大類金屬粉末：金屬粉末在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多，市場(chǎng)空間廣闊。金屬粉末有鈦合金、高溫合金、鎳鉻合金、銅鋁合金等，可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜，個(gè)性化的零部件，并且可以顯著縮短工件的生產(chǎn)周期，提高材料的利用率，產(chǎn)品附加值高，增長(zhǎng)潛力大，所以被廣泛應(yīng)用于航空航天，醫(yī)療器械等場(chǎng)景。

有機(jī)材料：種類多，用量大，高端應(yīng)用場(chǎng)景有待開發(fā)。3D 打印用有機(jī)材料主要包括光敏樹脂和熱塑性塑料，其具有價(jià)格低廉、易于加工的特點(diǎn)，是 3D 打印相對(duì)比較成熟的材料，目前廣泛應(yīng)用于文創(chuàng)用品，模型手板加工等領(lǐng)域。

無(wú)機(jī)非金屬材料：3D 打印工藝中常用的有砂型材料和陶瓷材料。由于國(guó)內(nèi)粘結(jié)劑噴射和陶瓷光固化等工藝起步較晚，因此大多數(shù)的砂型材料和部分陶瓷材料的研究主要圍繞工藝性驗(yàn)證開展?，F(xiàn)階段，對(duì)應(yīng)工藝的大多數(shù)材料還處于攻關(guān)狀態(tài)，而 SiC 陶瓷以及磷酸三鈣陶瓷等材料的研究已進(jìn)入復(fù)合強(qiáng)化階段。

2021 年全球 3D 打印材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到 25.98 億美元。根據(jù) Wohlers Associates，2012-2021年，全球 3D 打印專用原材料銷售金額從 4.17 億美元增長(zhǎng)至 25.98 億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為 22.54%。2021 年，金屬 3D 打印原材料銷售金額達(dá)到 4.74 億美元，同比增長(zhǎng) 23.5%，金屬 3D 打印專用材料的研發(fā)日趨活躍。

（二）核心零部件：3D 打印設(shè)備的重要器件

激光器：激光 3D 打印的能量源

激光器是產(chǎn)生激光的核心部件，輸出的激光功率大小、穩(wěn)定性、光束質(zhì)量等直接影響下游加工設(shè)備的品質(zhì)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也是圍繞激光器的生產(chǎn)及應(yīng)用展開的。激光器是激光的發(fā)生裝置，主要由泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔等組成。泵浦源為激光器的激發(fā)源，增益介質(zhì)指可將光放大的工作物質(zhì)，諧振腔為泵浦光源與增益介質(zhì)之間的回路。在工作狀態(tài)下增益介質(zhì)通過(guò)吸收泵浦源提供的能量，經(jīng)諧振腔振蕩選模輸出激光。

激光器可按照增益介質(zhì)、輸出波長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)方式、泵浦方式、輸出功率、調(diào)制技術(shù)分類：（1）按增益介質(zhì)分類：可分為固體、氣體、液體激光器等。（2）按輸出波長(zhǎng)分類：可分為紅外、紫外、深紫外激光器等。（3）按運(yùn)轉(zhuǎn)方式分類：主要可以分為連續(xù)激光器和脈沖激光器，連續(xù)激光器可在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)輸出激光，脈沖激光器根據(jù)脈寬可分為長(zhǎng)脈沖（毫秒、微秒）、短脈沖（納秒）、超短脈沖（皮秒、飛秒）激光器。（4）按泵浦方式分類：主要可以分為光泵浦、電泵浦、化學(xué)泵浦激光器等。（5）按輸出功率分類：主要可以分為大（3-6KW）、中（1-3KW）、?。?-1KW）功率激光器等。（6）按調(diào)制技術(shù)分類：主要可以分為調(diào) Q 技術(shù)、縮膜技術(shù)、主震蕩功率放大技術(shù)（MOPA）等。

產(chǎn)業(yè)鏈下游主要應(yīng)用激光的三大特征：激光能量、激光信息、激光顯示。其中激光焊接、激光切割、激光打標(biāo)等應(yīng)用激光能量特征，激光 3D 打印主要應(yīng)用這一特征；激光測(cè)量、激光雷達(dá)等應(yīng)用激光信息特征；激光投影、激光電視等應(yīng)用激光顯示特征。
2021 年全球激光器市場(chǎng)規(guī)模超 180 億美元。激光器是激光加工裝備的核心部件，激光器技術(shù)水平成為影響激光加工裝備的技術(shù)水平的關(guān)鍵因素。根據(jù)《2022 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，全球激光器市場(chǎng)規(guī)模從 2017 年的 130.7 億美元增長(zhǎng)至 2021 年的 184.8 億美元，CAGR 為 9.05%。

3D 打印采用的激光器種類包括紫外激光器、光纖激光器以及 CO2 激光器等，其中光纖激光器應(yīng)用最廣泛。CO2 激光器的本身輸出波長(zhǎng)很長(zhǎng)，金屬材料的吸收率較低，因此早期金屬打印用的 CO2 激光器功率動(dòng)輒幾千瓦，體積也較大。SLA 3D 打印機(jī)采用紫外激光器進(jìn)行固化，激光器所發(fā)射的激光束照射下快速固化形成所需要的產(chǎn)品。光纖激光器擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、維護(hù)成本低、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，使得近年來(lái)其在工業(yè)激光器市場(chǎng)中占比逐漸提升。

國(guó)內(nèi)光纖激光器競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，中低功率激光器基本已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。根據(jù)凱普林招股說(shuō)明書，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)從功率角度來(lái)看，中低功率激光器已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，近些年競(jìng)爭(zhēng)也較為激烈，而高功率激光器國(guó)產(chǎn)化相對(duì)不高，疊加客戶對(duì)激光器品質(zhì)提出更高要求，因而對(duì)價(jià)格敏感性相對(duì)更低。

掃描振鏡：3D 打印設(shè)備的核心元器件之一

掃描振鏡主要由反射鏡片、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聚焦系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成。激光束被擴(kuò)束以后，需要在工作面上將其聚焦成細(xì)小的高能量光斑，并以一定的軌跡和速度均勻移動(dòng)，使一定平面圖形的粉末熔化，完成二維加工過(guò)程，這個(gè)過(guò)程通過(guò)掃描振鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。

我國(guó)掃描振鏡市場(chǎng)規(guī)模較小，高端振鏡依賴進(jìn)口，高精密、定制化成未來(lái)發(fā)展方向。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，2014-2022 年，我國(guó)振鏡生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量由 10 家以內(nèi)增長(zhǎng)至超過(guò) 20家。其中，頭部廠商包括大族激光、世紀(jì)桑尼、金海創(chuàng)、智博泰克等企業(yè)，但產(chǎn)品主要集中在中低端，高端市場(chǎng)由美國(guó) CTI、德國(guó) Scanlab 和 Raylase 等國(guó)外企業(yè)占據(jù)。在高精度標(biāo)刻、劃線、鉆孔領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)振鏡與國(guó)外廠商仍有較大差距。未來(lái)國(guó)產(chǎn)振鏡企業(yè)將有望逐步增強(qiáng)高精密、定制化振鏡生產(chǎn)能力，提升高端市場(chǎng)占比，進(jìn)一步增強(qiáng)盈利能力。

高端振鏡控制系統(tǒng)依然由國(guó)外廠商主導(dǎo)。激光加工控制系統(tǒng)按照主流技術(shù)路線可劃分為激光振鏡控制系統(tǒng)及伺服控制系統(tǒng)等。伺服電機(jī)控制主要應(yīng)用于大幅面金屬切割，強(qiáng)調(diào)切割厚度及速度，重點(diǎn)應(yīng)用于金屬板材或管材切割領(lǐng)域。激光振鏡控制系統(tǒng)適用精密加工處理、小幅面加工領(lǐng)域，圍繞高速、高精特點(diǎn)發(fā)展，已覆蓋激光標(biāo)刻、激光打孔、激光切割和激光焊接等激光加工應(yīng)用場(chǎng)景；目前，在中低端控制系統(tǒng)領(lǐng)域已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；在高端應(yīng)用領(lǐng)域，目前主要由德國(guó) Scaps、德國(guó) Scanlab 等國(guó)際廠商主導(dǎo)。

3D 掃描儀：3D 打印應(yīng)用的重要輔助設(shè)備之一

3D 掃描可以利用物體的三維數(shù)據(jù)建立三維建模程序，進(jìn)而得到三維物體。高精度三維掃描與 3D 打印并不是相互獨(dú)立、界限清晰的技術(shù)門類，兩種技術(shù)的相互融合也正在加速，助力 3D 打印實(shí)現(xiàn)良好的終端應(yīng)用。比如高精度三維掃描在激光熔覆中的作用有：一是，為修復(fù)提供數(shù)據(jù)支持，通過(guò)高精度三維掃描儀獲取缺損特征的三維數(shù)據(jù)，進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，規(guī)劃修復(fù)方案，修復(fù)路徑及工藝參數(shù)等；二是，進(jìn)行全尺寸檢測(cè)，激光熔覆后，通過(guò)非接觸式三維掃描快速獲得合格性檢測(cè)結(jié)果。

我國(guó) 3D 掃描儀市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)需求穩(wěn)定增長(zhǎng)。根據(jù)共研網(wǎng)數(shù)據(jù)，我國(guó) 3D 掃描儀需求量明顯大于產(chǎn)量，需求缺口主要來(lái)源于進(jìn)口，龐大的市場(chǎng)需求，促使我國(guó) 3D 掃描儀市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大；2016-2021 年，我國(guó) 3D 掃描儀市場(chǎng)規(guī)模從 2.51 億元增長(zhǎng)至 8.39 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率為 27.29%，預(yù)計(jì) 2022 年我國(guó)市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 9.81 億元。

（三）軟件系統(tǒng)：3D 打印設(shè)備核心中樞

3D 打印相關(guān)軟件包括模型設(shè)計(jì)軟件、數(shù)據(jù)處理軟件以及設(shè)備控制軟件。3D 打印技術(shù)的生產(chǎn)過(guò)程為：首先，通過(guò) Pro/E、SolidWorks 等模型設(shè)計(jì)軟件，三維建模生成具有一定尺寸、形狀的三維模型，完成后將此三維模型保存為能被切片軟件所識(shí)別的文件類型；然后，利用切片軟件對(duì)模型作進(jìn)一步調(diào)整，調(diào)整完成后用切片軟件進(jìn)行切片，此過(guò)程將三維立體模型轉(zhuǎn)化為極多個(gè)二維平面模型；最后，再對(duì)每個(gè)二維模型進(jìn)行分析并進(jìn)行打印頭的運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃，打印頭完成的這些路徑將鋪成一個(gè)完整的二維平面。目前，行業(yè)內(nèi)大部分 3D 打印設(shè)備廠商的工業(yè)軟件系統(tǒng)系需向第三方采購(gòu)，軟件性能提升依賴并受制于軟件服務(wù)商，限制了設(shè)備性能和材料性能的應(yīng)用，難以快速響應(yīng)客戶軟件方面的需求。
因此，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 3D 打印設(shè)備工業(yè)軟件系統(tǒng)將有助于設(shè)備制造企業(yè)提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

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