行业三大趋势明显，降本增效拓展应用：经过多年的发展，金属3D打印产业逐渐发展出从软件服务到粉末制备，从设备组装到打印服务的完整产业链，产业链各环节形成了犬牙交错的竞争格局，而其中设备制造是核心环节，从竞争壁垒来看，金属3D打印具有技术、资质、人才和先入壁垒，头部玩家形成较强的马太效应。2020年以来，下游航空航天需求激增，带来了行业层面国产化替代、设备大型化以及加工打印中心出现这三大改变。此外，随着下游客户对于成本、轻量化等要求提高，对模型进行拓扑优化以实现更轻的质量和更少的材料损耗，是近年来下游服务厂商及应用客户努力的方向。在金属增材制造的成本结构中，折旧费用和材料费用合计占80%以上，结合敏感度分析，我们认为，材料价格、设备成本以及打印效率是影响打印成本的重要因素，而随着材料和设备成本下降以及打印沉积效率提升，增材制造的成本将有望不断下降，从而推动技术可应用空间的持续扩大；
投资建议
风险提示：原材料价格抬升风险；下游需求不及预期风险；行业竞争加剧风险。
一、增材制造行业介绍
1.1
产业政策积极乐观
传统打印的区别：与传统打印机类似，增材制造都是由数据驱动完成打印，且集合了软件、机械和电子等多个学科，但两者在打印材料和原理上有较多区别，例如传统打印主要是二维打印，数据输入主要以图片、文字等为主，而3D打印机输入源主要是以特定的三维模型等为主，因此较传统打印相比需要切片等步骤。目前3D打印技术主要包括金属和非金属两大类，金属类近年来发展较快，因此后面将着重针对金属增材制造进行介绍。
增材制造技术路线：技术路线的不同直接影响到加工的方式和最终成型零部件的尺寸、精度和强度等。目前增材制造的主要技术路线大致可以按照材料及形态、热源、送料方式等进行分类：
材料：目前主流的材料包括金属材料和非金属材料，两者产值比约为4：6。截至2021年，可用于3D打印的材料种类达到了2486种，其中包含988种金属、1222种聚合物以及219种复合材料。材料是根据需求选择的，同时，热源的选择也限制了材料的熔点。由于增材制造率先在航空航天等领域得到应用，近年来金属材料增速较快，2009-2020年全球金属原材料营收年复合增速达37.0%。金属材料中应用较多的包括钢材、铝合金、高温合金和钛合金等，同时有部分材料存在活性较强的问题，比如镁合金，在粉末状态下容易引起粉尘爆炸等风险，虽然可以通过全程气氛保护的方式实现加工，但由于成本过高和风险太大的原因，一直以来都停留在实验室阶段。非金属材料包括聚醚醚酮、陶瓷材料等，还包括细胞组织等；
热源：综合考虑气氛、成本、材料熔点以及技术难度等因素，目前大部分企业采用激光作为增材制造的热源，此外，高能电子束、等离子和电弧等也由于各自不同的特点在不同场景下得到应用。电子束和激光的工作原理不同，电子束是高能电子穿过靶材的表面进入一定深度后，通过振动靶材的分子实现将电子的动能转化为热能，而激光的加热方式则是直接使用光子加热靶材表面，激光并未穿透靶材，由于烧结材料的熔点和最终成型零部件的区别，不同的热源会形成不同的结构，在气氛保护上，高能电子束往往要求真空环境，而激光需要惰性气体保护；相比之下，等离子和电弧等热源主要依靠焊接热源将原材料融化，按照成形路径层层堆叠形成金属件，因此无需气氛保护。此外，还有部分热源是使用基板/基材加热的，目前国内使用的较少；
送料方式：目前主要是送料方式主要包括铺粉、送粉/送丝等。其中铺粉工艺是将金属粉末铺放在基板上，控制热源沿着X-Y轴的路径将每层的粉末熔化烧结，并逐层堆叠形成零部件，特别适合制造复杂度高、加工成本高或者定制化程度高的零部件。送粉/送丝的技术主要通过激光熔头或者焊枪等逐层熔覆形成零部件，虽然在成型复杂度上略逊一筹，但是在生产效率上却有较大优势，且在零部件尺寸上没有限制。
1.2
诞生和理论发展
由于增材制造的加工过程具有由二维到三维的堆叠特征，因此具有较为鲜明的优缺点：
优点：（1）可快速加工成型结构复杂的零部件。3D打印是将三维切片以得到二维的轮廓信息，通过叠层的方式实现零部件成型。因此这种方式不受零部件形状和内部复杂度的影响，尤其是制造一些结构复杂、使用传统工艺较难或者成本较高的产品时，具有突出优势。同时，定制化的特点使得3D打印可以根据消费者需求自由定制形状，真正实现按需生产；
（2）缩短产品研发周期。使用增材制造技术制造零部件直接由模型驱动，无需模具、夹具等辅助工具，凭借增材制造快速成型快速迭代的特点，可以有效的加快新产品的研发周期，节约昂贵的模具费用，提高产品迭代速度；
（3）材料利用率高。传统加工工艺会产生大量废料，存在相当的余料价值损耗，增材制造技术根据二维轮廓添加材料，按需制造，加工材料可回收二次利用，因此材料利用率显著高于传统加工模式。尤其是对于较为昂贵的金属材料如钛合金、高温合金等，可节约大量成本；
（4）实现一体化、轻量化设计。3D打印的应用可以在保证零部件性能的前提下，通过拓扑优化、结构设计等方法将复杂结构经过变换重新设计成简单结构，从而减轻重量，同时3D打印一体成型的加工方式也较大的节省了铆接和焊接的部位，从而进一步提升产品的可靠性；
（5）提高供应链柔性。3D打印省去了雇佣较多产业工人、使用大型产线的建设点火试车环节，根据需求及时调整产能，具有“去模具、减废料、降库存”等优点，缩短产业链、提高供应链可靠性以及减少库存风险方面具有较大优势，在供应链安全受到挑战以及需求不确定的当下具有现实意义。
缺点：金属增材制造技术在加工材料、加工精度、表面粗糙度、加工效率上较精密加工仍有较大差距，而小批量的情况下实现了力学性能上，金属增材制造技术已经满足铸造的水平，部分零部件经过热处理后接近锻造水平，因此目前增材制造技术主要的竞争技术是小批量的精密铸造，在部分领域对锻造构成挑战。
1.3
金属增材制造处于技术成熟度曲线第四阶段
上升期：一项新的技术突破、样品成功试制等重大事件，标志着某项技术进入了人们的视野，该阶段是新技术最容易凋敝的阶段，大部分的技术路线在这一过程中都无法得到足够的应用而被抛弃。而行业巨头应用、国家政策支持或者资本的介入都会快速的提升人们对于新技术的预期，大量的初创企业出现。一般这个阶段，新的技术会在各大高校和科研院所诞生，但仅有少数技术能够得到产业界的认可，走出实验室；
过热期：随着技术走出实验室逐渐为人们了解，预期出现顶峰，大家对创新技术报以厚望，甚至高于其实际能力，该阶段最容易形成投资泡沫，大量的资本进入也推高了人们的期待，企业遍地开花。但此时的国产化率仍处于较低水平，核心的设备和工艺尚未掌握，因此大多情况下呈现出“两头在外”的代工模式。大量的资本进入催生出众多初创企业，但是大部分企业产品仍然属于低价值的初级阶段，不能满足实际需求；
低谷期：随着应用的落地，人们发现结果并不如预期，低于预期的财务受益和价值增值使得资本开始离开。伴随而来的是原先并没有自我造血能力的产能进行出清。顶峰期大量收购企业行业巨头账面上累计的商誉陆续减值，行业内外的资本退潮和补贴的退坡加速了产能的出清，随之而来的质疑让从业者的迷茫加深；
成长期：一些早期的企业克服了一些困难，解决了一些缺陷，并开始获得收益，可以继续努力前行。一些有潜力的技术路线和应用开始慢慢进入到试验阶段，进而产生正向的循环，与此同时，有较强预见性的产业资本开始进入行业，推动行业进入了第二轮发展期，此时的国产化设备渗透率伴随着产业规模的提高而扩大，内生性需求开始产生，产能的投资也开始进入了理性的爬坡期。随着技术成熟和需求的产生，赚钱效应开始出现，大量资本开支和一级融资项目的活跃标志着行业进入到快速发展期；
成熟期：技术的实际效应得到了产业内的客户的认可，越来越多的企业开始接受并使用该技术，产业进入成熟期。这个阶段，虽然利润在增长，但是技术路线和产业竞争格局开始稳定，于是资本开支开始放缓，产业进入到下一个技术的更新迭代中。
历史沿革：
早期阶段（1984年以前）：3D打印技术最早可以追溯到19世纪，摄影技术发明后，人们就开始讨论如何在三维空间中记录我们的影像。1859年，法国雕塑家佛朗索瓦首次设计出多角度成像获取物品三维图像的方法，是今天3D扫描技术的鼻祖。1981年5月，名古屋工业研究所的HideoKodama博士发表了快速原型的详细信息，该研究是逐层打印的第一篇文献。1982年JosephBlanther发明了用蜡板层叠的方法制作等高线地形图的技术。1984年，三名法国工程师申请了立体光刻工业的专利，随后因为受限于计算机数字化建模、激光、材料等多方面因素，增材制造技术不具备商业前景而放弃了该项专利。而具有商业头脑的商人查尔斯胡尔（CharlesW.Hull）获得了这项专利，并规定了STL的文件格式和数字切片的方法，使用紫外线固化光敏聚合物成型，通过这项专利，查尔斯成立了3Dsystem公司，这是3D打印产业的萌芽期。
发展阶段（1984-2006年）：3D打印技术在1984-1996年得到了商业化，SLA（1984）、FDM(1988)、SLS（1992）、3DP（1993）、EBM（1994）以及SLM（1995）等目前主流的增材制造技术相继出现，而由于当时激光器功率较小，光纤激光器无法完全熔化金属，因此前期的3D打印技术主要围绕树脂等非金属材料，或者类似于SLS技术在金属表面附着一层非金属材料实现粘结，在性能上有所欠缺；
随后在1996-2006年3D打印技术快速发展，1996年3Dsystem，Stratasys和ZCorporation在上述已有技术的基础上，分别推出了新一代的优化技术如LENS、DLP等，行业内诞生了专注于某项技术的专业化公司，如DTM（SLS技术）、Arcam（EBM技术）、Objet（Polyjet技术）等，专业化分工的出现意味着产业规模开始扩大，同时工业级的设备开始逐步成型，相较于消费级和科研级的设备，工业级设备在成型效率、尺寸以及工作功率等方面具有明显优势。此外，海外较为成熟的技术开始应用于汽车、航空、齿科等领域。2002年，国内高校如清华大学、华中科技大学、西安交通大学等开始研究3D打印，并研制出少量成型的样机，这些早期接触3D打印的高校是目前国内3D打印产业界和学术界的重要力量，在这个时期，国内开始出现市场化的企业，如上海联泰等，增材制造行业进入了上升期。
1.4
产业政策助力行业健康发展
此后，在2009年，全球性的金融危机带来了供应链的断裂以及需求的不确定性增强，美国政府将增材制造技术视为走出危机的重要技术路径。2009年12月，奥巴马政府发布《振兴美国制造业框架》的政策纲要，将人工智能、3D打印和机器人作为重振美国制造业的三大支柱。在2009年度增材制造路线图研讨会上，来自学术界、工业界和政府的65位专家共同制定了未来10-20年的增材制造研究的路线图，与会者在研讨会上提交白皮书，阐述对增材制造的看法以及未来的技术实现路径，涵盖了26条具体建议。与1998年的路线图不同，2009年的路线图更加着重于研究领域，执行的机构大部分为研究机构，其中工业界参与度只有32%，而大学等研究机构占比高达45%，因此主要是用于课题的研究，因此相较于1998年路线图的前瞻性和准确性有所差距；
2020年以来，全球供应链遭遇冲击，以供应链弹性为核心的生产方式得到制造业的认可，增材制造具有无库存柔性生产等特点，因此在供应和需求不确定的情况下实现按需生产，因此近年来逐步得到各国政府的重视。下面列举了国内和国外近年来有关领域的产业政策：
国内政策方面：增材制造技术在航空航天领域的率先应用以及在民用领域的广阔前景被世界各国政府逐步认可，在我国，金属增材制造技术的发展并不落后于海外，这得益于我国出台了较多的产业政策扶持增材制造技术，并制定了行业标准引导产业的健康有序发展。2020年2月，工信部联合标准委员会发布《增材制造标准领航行动计划（2020-2022）》，明确提出了立足我国国情同时对标国际先进水平的增材制造标准体系，并提出了发展目标。在十四五规划中，明确了发展增材制造技术的重要性，并将其列为未来规划发展的重要领域；
海外政策方面：受到2020年以来全球供应链中断和人工成本提升的扰动，各国政府尤其是欧盟和美国等发达国家积极推动增材制造技术的使用，以帮助当地企业完成再工业化，恢复供应链的安全稳定。因此，美国和欧洲相继推出了增材制造技术路线图，2022年年中，拜登政府推出了AMforward计划，旨在使用增材制造技术提高中小企业的竞争力。
1.5
新形势下，全球供应链重塑带来增材制造的快速发展
二十世纪二十年代以来，全球主要面临三大矛盾：原材料价格高位滞涨、供应链安全遭遇挑战和国际冲突日益尖锐——物流成本抬高、生产效率降低，逆全球化的思潮冲击了人们本就脆弱的信任，供应链安全遭受挑战，地缘政治和局部冲突加剧了地区的不安全感，提高了对于快速响应和武装军队能力的要求，三大矛盾相互影响，构成了当今全球供应和需求双双不稳定的新局面；
增材制造的出现让各国发现了新形势下缓解原材料价格高位、供应链不稳定以及装备产能瓶颈的新方法——增材制造的材料回收率相较于传统工艺高、短流程的生产模式适合产业工人短缺以及基础工业薄弱的国家，而在国际地缘政治中受到威胁的国家，快速成型技术可以使其短期内具备较强的武装力量，因此近期各个国家都在积极使用增材制造技术解决其面对的问题；
以沙特为例，2022年12月中国代表团访华期间，沙特各企业与中国签署了一系列企业合作协议，涵盖了运输、物流、医疗、建筑和制造业等等领域，协议价值高达300亿美元，其中代表团中出现了中国的3D打印企业西帝摩，沙特使用增材制造技术解决其油井钻头的更换，其无模具短流程短周期的特点，使其实现了钻头的快速更换。而沙特独特的地理条件和薄弱的工业基础也使其无法实现大规模的铸造，因此增材制造将成为其解决自身供应链安全、减少库存备货和仓储物流成本的重要方法。
1.6
小结
作为新兴工艺，通过降维成二维烧结逐层堆叠的加工模式，增材制造具有传统的变材制造和减材制造不具备的优势，对于超复杂结构、短周期高柔性需求以及高性能要求部件，其适应能力更强，制造成本更低。经历了上升期、过热期、低谷期，在2016年军队体制改革完成后新的武器装备定型以及2020年供应链不稳定性的背景下，增材制造逐渐被人们重视，各国纷纷出台产业政策扶持，行业进入了快速发展期，我们认为增材制造技术已经步入技术成熟度曲线的第四阶段。
二、行业竞争格局
2.1
产业链情况
3D打印行业大致可以分为上中下游三个环节。其中上游环节为原材料及零件，包括3D打印原材料、核心硬件和软件等，中游为3D打印设备和服务，其中在产业发展初期国产化率尚不高的情况下还存在3D打印设备代理商，下游主要为航空航天、汽车、医疗、消费及电子产品等领域：
上游——增材制造行业上游主要包括3D打印原材料、核心硬件和软件服务：
3D打印原材料：是影响产品质量的重要因素，目前使用的金属粉末要求纯净度高、球形度、粒径分布窄、氧含量低。目前国内的金属3D打印材料已经基本满足国产设备及下游需求，设备厂商一般与第三方材料厂商合作开发各类金属材料及熔融工艺，少量3D打印设备及打印服务厂商会自主生产金属3D打印材料。目前国内比较知名的3D打印粉末提供商包括有研粉材、中航迈特、威拉里、宁波众远、西安赛隆等；
核心硬件：增材制造使用的核心硬件包括振镜和激光器，目前国内大部分企业主要采购自美国和德国，存在依赖进口的情况（以华曙高科为例，2022年上半年振镜国产化率为0.9%，激光器国产化率为30.1%）。随着国产振镜和激光器的研制成功及性能提升，目前已实现部分进口替代。比较有名的激光器或振镜提供商包括锐科激光、创鑫激光、大族斯特、正时精控、金橙子等；
软件服务：3D打印软件包括工业软件及应用软件，应用软件主要是产业链上下游主体基于需求开发提供，如辅助设计、工程处理、仿真模拟、智能处理软件，工业软件系统指控制3D打印设备的控制系统，是3D打印设备的核心中枢。目前行业内的大部分设备的工业系统大部分向第三方采购，软件性能提升依赖于软件服务。国内比较有名的工业软件服务商为安世亚太。
中游——增材制造行业中游主要包括3D打印设备制造商和设备技术服务提供商：
3D打印设备：其中3D打印设备是中游、也是产业链的核心主体。增材制造设备制造商研发、生产打印设备提供给下游客户使用，并根据客户反馈不断更新换代，向上游传递市场需求，推动产业链水平提升；
3D打印服务：近年来，随着增材制造需求的提升，出现了增材制造服务提供商，主要通过3D打印设备为客户提供打印服务及各类衍生的技术服务；
3D打印设备代理商：由于打印应用需求的增多以及打印设备厂商数量的提高，代理设备销售的中介企业也逐渐增多，随着上下游分散化趋势，代理设备企业将会进一步提高影响力。
下游——主要是各下游应用领域，包括航空航天、汽车、医疗、教育等领域。
公司间业务种类犬牙交错：经过多年的发展，产业链中分化出多种增材制造企业类型，他们业务相互交错，形成了独特的业态分布：
纯粹的增材制造企业：以铂力特、华曙高科、飞而康、鑫精合为代表的企业，为了扩充体量、争取足够多政策和融资的支持，大多向产业链上下游进行延伸，在多个领域进行布局，形成了增材制造的产业生态。同时，近年来，在军民融合和武器定型放量的大背景下，军工的订单呈现出“小核心，大协作”，即以主机厂为核心，在国内军民企业中寻找配套厂商，民营企业深度参与武器装备的研发、试制和量产。在这一背景下，增材制造企业也深度参与了航空航天领域零部件的试样，得益于军品订单的快速释放，行业内的部分头部公司纷纷拓展了从粉末到设备到服务的全产业链生态；
传统业务转型的巨头：以天工国际、有研粉材、抚顺东工、敬业增材和钢研集团为代表的传统行业巨头纷纷入局，该部分企业凭借自身资本、产业、技术以及客户渠道等资源优势，在产业中取得了一定的优势；
下游客户研发部门：此外还有一些行业参与者，他们属于各企业的科研单位，他们既是下游的终端客户，同时也参与到产业链的各个环节，是产业内不可忽视的力量。例如各大主机厂的科研单位，他们也会采购和招标金属增材制造设备，建设打印服务中心，以满足自身科研和批产的需求。
2.2
竞争壁垒
技术传承：目前主流的增材制造技术主要分为选区熔化和直接能量沉积两条，下面将讲述两条技术路线的技术传承：
直接能量沉积：能量沉积包括电弧增材制造（WAAM）、激光立体成型（LSF）、电子束能量沉积（EBFF）等。电弧增材制造技术主要是起源于英国的克兰菲尔德大学，随后挪威钛等公司将其商业化落地，国内的南京理工大学、华中科技大学以及西安交通大学凭借焊接领域的积累，研究成果先后在英尼格玛、武汉天昱以及西安增材创新研究院落地转化。激光立体成型最早由美国各高校的国家实验室发明，其中技术水平较为领先的是美国能源部下属的AreoMet，此后国内如西工大、北航等高校也开始了研究，并在中科煜宸、鑫精合、北京煜鼎、铂力特等企业进行了成果转化。而电子束能量沉积技术由于应用较少目前国内没有知名的企业。
竞争门槛：增材制造是高科技、高附加值的技术密集型产业，技术壁垒高、设备资本投资大，同时在生产工艺、性能指标上较传统制造业有更高的技术要求。另外，产业定制化属性也使得公司需要深度参与客户产业的产业前期论证和定制化设计，具有较强的客户黏性。目前增材制造技术尚处于产业快速成长期，因此核心技术团队在经验上的积累十分重要，先发者具有人才和数据库优势：
技术壁垒：由于增材制造设备涉及到粉末的快速烧结和冷却，因此振镜的精确定位、风场对粉末溅射的抑制和晶格结构的形成等方面技术难度较高，目前仅有少数增材制造企业掌握性能达到锻造水平的飞机承力结构试验件的生产工艺，具有较高的技术壁垒；
人才壁垒：由于增材制造行业目前处于快速发展期，因此不同的技术路线尚未成熟，需要大量的研发人员投入研发和试错，有经验的增材制造工程师可以针对需求设计零部件结构和支撑，由于增材制造技术的前部设计需要结合专业知识，在零部件加工时深度介入，而核心人才团队可以有效的针对需求设计响应的结构，从而完成业务，因此核心骨干团队非常重要；
先入壁垒：增材制造产业属于know-how领域，设备的稳定性和控制的精度直接决定了成型零部件的成品率和性能，因此熟悉工艺、具有设备制造技术的先入者凭借多年来积累的数据库和实践经验在产业链中通过长年的设备迭代，在设备的稳定性和零部件的成型经验上积累了较多的数据，具有较强的先发优势。另一方面，由于增材制造粉末价格较高，而累计的品牌效应将使得客户在面对高价值量零部件的情况下更倾向于选择具有成熟经验、品牌力强的供应商。
2.3
设备大型化、打印中心出现及国产替代趋势明显
行业趋势：虽然国内整体的增材制造水平较国外有较大的差距，但国内头部的金属增材制造企业经过多年的发展和积累，在产业化应用和规模生产方面已经处于国际领先水平。尽管在其他行业的研究中，投资者普遍性的将国内的上市公司与海外的公司进行对比，但我们需要指出——海外上市的增材制造企业主要为民用领域为主，技术也主要是粘结剂喷射、光固化等成本低、精度低的路线为主，而国内已上市和待上市的增材制造企业则是高精度、高成本的SLM等技术路线。除了由于海外高精度、高价值量的增材制造企业大多是某巨头的业务部门（如GEadditive）或家族企业（如EOS）暂未上市计划，国内近年来航空航天大量的业务需求也使得行业内公司营收规模达到了上市条件，因此国内外上市的增材制造企业并不能简单的横向对比。而下游客户的需求牵动了产业链的发展升级方向：1）航空航天领域集中式的需求爆发，带动上下游军民企业加工中心的出现，2）主战装备大型零部件的需求提高，带来了对于增材制造设备大型化的需求，3）航空航天自主可控的要求促使国产核心零部件的替代进程加快：
设备大型化：增材制造在大型钛合金件上的应用已逐渐成熟，针对下游客户的需求，增材制造企业不断提高装备的尺寸，以铂力特为例，其开发的S系列设备从S210的100mm尺寸到S1000的1000mm尺寸，在尺寸变大的同时，激光头的数量也随之增多，成型效率从15立方厘米每小时上升到最高300立方厘米每小时，提高了20倍。根据产业调研信息，每多一个激光头，成型效率提升在20-50%左右不等，目前尚未见到瓶颈。此外，由于打印舱体的空间有限，目前激光头和振镜的数量是效率提升的瓶颈，因此利用振镜对激光进行分光的技术将是未来增材制造成倍提升效率的重要技术；
小核心大协作下的加工中心出现：随着航空航天领域重点型号的定型，以主机厂为核心，民参军企业配套的趋势越来越明显，由此诞生了两种加工中心的模式：
1）小核心引导产业链升级：主机厂出于供应安全及性能要求的考虑，参与加工中心的建设。主机厂布局打印中心与“小核心大协作”并不违背，而是一种产能补充。通过自建打印中心，下游客户更加直观的了解到行业发展情况，也能带动整体产业链升级：
航天六院增材中心建设启动：2021年9月中心启动了产业化厂房建设及改造工作，2022年3月启动一期项目建设，快速推进产业化实施。2022年下半年，6200平米厂房已经改造完毕投入使用，一期共有40台设备，已有39台设备投入使用，保证了先进动力型号的研制，与此同时，公司同步启动了产业化二期及三期项目的论证工作，目前已经完成二期及三期项目招标工作。11月底设备陆续到位并于12月完成安装，随着二期三期项目的推进，下游需求快速增长，牵动产业链发展升级。
国产化替代加速：国产化替代既是下游客户为了自身供应的安全性和多元化的必然要求，同时也是设备制造商自身出于降本增效，提高产品竞争力的考虑，市场竞争的结果。与十年前国内大量采用海外进口设备相比，近年来国产增材制造设备的市占率逐步提升，以铂力特为例，上市前，铂力特的海外设备制造商代理收入占比高达27.5%，近年来公司加大自研设备研发投入，代理业务逐渐减少，2022年公司实现了设备的全部自研。同时，设备制造商也在积极探索核心零部件的国产化。对于激光选取熔化路线（SLM）来说，目前主要的核心零部件包括振镜、激光器、花键、电机，其中振镜和激光器国产化率仍然处于较低水平，也是设备中价值量较高的核心零部件。根据华曙高科答复函，2022年上半年，国产激光器如创鑫激光已经实现部分供货，单价为2.75万元，相较于公司整体采购价4.55万元下降较多——一方面是由于公司采购较多的进口IPG激光器具有效率高、能耗低、精度高等优点，同时运行时功率衰减少，具有良好的稳定性，因此相较于其他激光器价格较高；另一方面是由于国产激光器生产成本、议价能力相较于海外激光器低。因此综合来看，近年来随着国产激光器厂商的加入，激光器的平均采购价格逐年降低。
3）创新设计拓展新的需求：在目前的增材制造应用中，下游往往会希望增材制造能够替代已有的零部件的制造工艺，诚然，这是目前下游客户最容易接受的路径，但我们同时需要指出，尽管目前大部分的需求仍来自于已有的工艺替代的需求，但新的需求将诞生于创新的设计——例如文创产品，通过拓扑优化和点阵设计的文创产品将引发消费者的购物欲望，从而催生出新的需求。因此，从供给端的角度来看，将来随着增材制造的特性与创新性的设计结合，将在更多的领域催生出新的需求。
2.4
增材制造成本下降曲线分析
与铂力特对比可知，打印服务方面，原材料成本、人工费用以及制造费用分别占比约20%/20%/60%，其中人工费用、制造费用高于模型的主要原因包括前期设计成本和后处理成本等。敏感性分析方面，粉末价格变动±20%，成本变动±7.3%；设备价格价格变动±20%，成本变动±9.6%；人均薪酬变动±20%，成本变动±1.8%；
根据我们对柏灵激光、飞而康、威拉里、西安赛隆等企业的调研，2012年以来，设备端成本下降了4/5、材料下降了3/4、效率提升四倍、所需支撑下降了33%，良品率提升了10个百分点，分析成本下降的主要原因是加工效率提升带来的单缸机时的下降、规模生产粉末的价格下降、支撑优化后粉末用量的下降。根据我们的模型计算，2012年以来总成本下降了84.2%，预计未来到2025年设备成本下降50%，材料价格下降20%，沉积效率提升3倍，支撑比例不变，良品率提升3个百分点，总成本下降一半。由于增材制造计算成本是按照机时折旧与粉末消耗为主，因此与注塑成形和粉末冶金相比，在零部件数量满足一定条件的情况下，将具有优势；
成本下降未来可期：近年来成本下降呈现加速趋势，主要原因是17年以后多激光头的出现、下游需求旺盛带来粉末规模效应提高等因素，我们认为未来增材制造降本的主要思路包括：1）新的技术路线；2）打印效率提高带来的机时下降；3）粉末价格的下降；4）拓扑优化和支撑优化减少粉末用量，未来随着增材制造的成本降低，将带来更多的需求应用。
2.5
三、行业需求情况
全球3D打印市场进入快速发展期，我国增速突出：经过多年发展，增材制造产业进入了快速发展发展期，根据《WohlersReport2022》报告显示，2021年全球增材制造市场规模达到152亿美元，同比增长19.5%，其中产品市场规模为62.29亿美元，同比增长17.5%，服务收入为90.15亿美元，同比增长20.9%，2017-2021年年复合增速20.1%。根据报告预测，到2025年增材制造收入规模较2021年将增长近2倍，达到298亿美元，到2031年增材制造收入规模将较2021年增长5.6倍，达到853亿美元。而我国的增材制造产业近年来增速明显快于全球，根据中国增材制造产业联盟估算，2021年我国增材制造企业营收约265亿元，近四年平均增长率约为30%，较全球平均增速高出近10个百分点，2021年，50家规模以上企业总营收达到91.2亿元，比2020年的65.5亿元增加近30亿元，同比增长39.2%。根据赛迪顾问预测，未来三年我国3D打印产业复合增长率为24.1%，2024年产业规模增长至500亿元；
工业级增材制造设备明显增多，其中金属近十年增长十倍：根据《WohlersReport2022》显示，2021年全球工业级增材制造设备（指面向工业且售价在5000美元以上的机器）销售量达到26272台，较2020年增长24.9%。过去十年全球金属增材制造设备销售量实现了超过十倍的增长，2021年度全球金属增材制造装备销售量约为2397台，较2020年增长了近10.7%；
3.1
航空航天
近年来由于国家陆续开展了低成本生产战略战术武器的方法和新型空天体系的研究，同时民用航天的兴起，带动了航天产业的全面繁荣，金属3D打印完美符合了航天产业多品种、小批量、整体化、轻量化、低成本等需求，势必成为航天产业中主流加工技术甚至是某些产品唯一加工技术，在卫星、武器装备、火箭、太空飞行器多个领域存在较大的增长空间：
<1>增材制造实现卫星结构减重：2019年8月17日，千乘一号01星作为主星搭载捷龙一号遥一火箭升空，卫星发射入轨圆满成功。千乘一号是目前国际上尺寸最大的增材制造整星结构，使用轻量化的三维点阵结构完成设计，通过铝合金增材制造技术一体化制备，整星历时14个月完成研制，重量65公斤。与传统卫星相比，传统卫星结构承载比20%左右，整星频率70Hz，千乘一号01星结构承载比15%，整星频率110Hz。该卫星采用铂力特的BLT-S600设备打印，内部采用点阵化结构，零件最小特征仅0.5mm，由于整体轮廓尺寸较大，因此整星内有超过100万个点阵结构特征。通过宏细观一体化优化方法设计的千乘一号考虑了整体工艺约束和整星装配约束，实现了点阵材料细观构型和连接结构的创新设计。目前该设计方法已经用于卫星整星结构、相变储能热控结构与有效载荷支架结构，相较于传统的制造工艺，实现了结构减重30-60%；
根据中航证券深度报告《新时代的中国航天》，卫星分为通信卫星、导航卫星、遥感卫星三类，按照传统卫星的价值量分布，增材制造潜在可替代总体结构的价值量占比约为6%，按照中性假设2021-2025年增材制造技术的在中小型卫星渗透率在10%左右，在大型卫星的渗透率在2%左右，2021-2025年市场合计规模将达到5.8亿左右。
<3>空间站与太空修复：随着我国的航天事业迈向深空，零部件的应急修复成为了重要的课题，考虑到太空的失重环境以及其他星球表面不同的大气和重力环境，使用特殊的材料可以实现在失重条件下微重力环境下的太空制造技术；
使用太空3D打印机，可以实现4小时内打印出应急的零部件，因此各国纷纷投入研究。同时，3D打印解决的不仅是应急需求，考虑到运输和库存成本，使用3D打印技术在太空中更加具有可行性。由于空间站、基地车以及复杂航天器的系统包括了数以万计的零部件，尽管制造时设计了较高的冗余度，但仍不可避免的面临零部件老化损坏或者是更新升级的需求，而携带大量预制零件不仅占用了大量空间、耗费了宝贵的载荷资源，同时也并不经济。如果太空3D打印可以实现，那么就地制造所需零部件，将较大的节约空间并提高效率。未来，随着太空旅行、太空移民的技术逐步成熟，在空间站或者其他星球建立临时的“零件工厂”将成为可能，进一步减轻重量，提高有效载荷。
与此同时，在国内的航天系统内，也开始尝试采用增材制造技术实现部分零部件的制造。2020年7月，长征五号运载火箭在文昌发射中心点火发射，长征五号火箭上采用了50个3D打印的零部件。其中运载火箭上一个重要的零部件——级间解锁装置保护板，就是中国运载火箭技术研究员及工艺研究所通过3D打印加工的。由于火箭上升过程中需要不断的将完成工作的各级单位抛弃，因此级间分离装置非常重要，但由于其保护板单批次加工件数少，采用传统工艺开模成本较高。而通过华曙高科HT1001P制造的3D打印高分子保护板安装更加简单，一体成型无需保存模具，因此综合来看使用增材制造技术加工成本较低。
<5>太空旅行将成为旅游业的重要环节：我们认为，航天产业的快速扩大必须依靠太空旅游等新兴产业，尽管目前未来前景尚不明确，但随着深空技术的成熟，未来太空旅游将成长为旅游业的重要一极。我们认为，太空旅行的发展与国际旅游业有相似之处，1950年以后，随着世界经济的复苏以及人口的增长，旅行人次及旅行人口比例持续提高，从1950年的1.0%上升至2018年的18.7%。同时国际旅行的比例提高与跨洋旅行的技术提升有关，1950年以后大型的邮轮、宽体客机技术的成熟拉低了整体出行的成本。因此我们判断，随着深空推进技术的成熟以及大型载人工具的出现，几十年后，太空旅行也将成为重要的旅行方式和目的地；
为方便计算，下文中涉及到的金额均进行了折现；
2021年太空旅行单人成本在25万美元，未来二十年每年随着技术进步折现到当下的成本降低10%，未来二十到三十年每年成本降低6%；
折现后的太空旅行的成本在年可支配收入的5-10倍可以被接受；
全球来看，人均可支配收入约为3000美元，收入结构方差应大于中国，因此全球可支配收入应该服从方差至少为0.7，期望为0.3万美元的正态分布；
根据我们上文的假设，单人成本降低至年可支配收入的5-10倍时太空旅行可以被接受，按照我们的预计，到2040年折现后的太空旅行的单人成本将降低至3万美元，大致为当年全球人均可支配收入的10倍，潜在市场空间将达到4亿美元。到2050年太空旅行将达到约750亿美元的市场，带动增材制造技术百亿美元以上市场空间。
航空领域主要分为军用、民用、无人机以及动力系统等：
<1>军用航空：
由于新一代战机对于减重增寿提出了新的要求，传统结构的战机出现了设计极限，需要新的工艺来突破结构质量和使用寿命的瓶颈。增材制造作为一种轻量化、高复杂的制造工艺，帮助四代机实现了极限的突破——根据央视报道，在鶻鹰战机上，已经有一百余件零部件采用增材制造技术。根据王向明在《飞机新概念结构设计与工程应用》中的描述，通过增材制造整体结构设计，飞机的铝合金加强框——翼梁整体件实现了零部件数量减少50%，减重38%，翼根高度降低1/4、制造效率提升10倍以上；
北航王华明团队设计的飞机钛合金主承力构件无需大型锻造设备加工，采用激光快速成型双相钛合金特种热处理工艺，使得其主承力构件的安全性和损伤容限接近钛合金模锻件水平。王华明团队先后成功实现了激光快速成形飞机角盒、座椅支座和腹鳍接头等四种钛合金承力结构件。
鉴于紧张的国际形势，淘汰旧设备采购新装备将是未来我国国防建设的重点，在十四五期间仍将是军用飞机加速批产的阶段。随着增材制造技术的成熟，新的生产工艺正在被更多的军用飞机采用，并带来战机性能和生产效率的提升。
增材制造性能好，速度快，省材料：钛合金材质的中央翼缘条，是铂力特在2012年1月使用LSF工艺打印的承力构件，当年通过了商飞的性能测试，2013年应用在国产大飞机C919的验证机中。作为机翼中的关键部件，当时的制造能力无法满足需求，而使用增材制造工艺加工，不仅力学性能通过了商飞的五项性能测试，强度一致性显著优于波音公司标准，更是得到了商飞部门“性能好于锻造件”的高度评价。传统工艺6个月才能完成制造的中央翼缘条，使用LSF技术仅仅耗时五天（正式打印），体现出新产品快速开发一次成型的特点，同时昂贵的钛合金粉末利用率较高，不会造成浪费；
民航减重是直接效益：对于航空航天飞行器而言，减重是永恒的主题，增材制造在点阵结构制造方面具有天然的优势，因此，目前已经在“锱铢必较”的国际民航客机制造领域获得了实际的工程应用，如空客的商业飞机机舱隔板就是典型的代表，使用点阵结构隔离乘客和乘务员区域，同时在紧急状态下还可以充当担架和安全座椅，最终的成形部件由112个部件组装而成，相较于原先的蜂窝复合材料隔板减重45%（30kg），每年可以为空客节省46.5万吨二氧化碳排放量，并有望批量运用于A320客机上；
民用飞机和军用飞机价值量结构不同，根据前瞻产业研究院，民用飞机机体结构约占飞机价值量的37%，假设单通道、双通道以及涡扇支线的民用飞机机体结构大致在这个范围内；
由于增材制造是新的技术，承力件、非承力件以及内饰由于重要性不同，因此渗透率有所不同，我们再次对于机身、机翼、尾翼、起落架、内饰件未来二十年的渗透率做出悲观中性和乐观假设。
<3>无人机：典型的分类包括军用无人机、工业无人机以及消费无人机。
军用无人机：根据中航证券深度报告《军用无人机行业深度报告：欲穷千里目，更上一层楼》，2019-2028年全球无人机年产值（含采购）逐年增长，到2028年产值预计达到147.98亿美元，复合增长率5.4%，根据美国国防部公开国防预算美军2016-2022年军用无人机采购费用总额约占国防费用比例为1.2%；参考无人机的发展历程，我国军用无人机市场规模将持续扩大；
同时，近年来无人作战、蜂群作战以及忠诚僚机的概念兴起。无人机价格低、性能适中同时无人智能化作战等优势就凸显出来，由于本身的耗材属性决定了其需求在军用航空主战装备增速趋缓的情况下仍保持较大的需求量，同时无人作战的理念也让其在军用航空整体的需求量不断提高。无人机市场的迅速增长，势必给金属3D打印市场带来较多需求——无人机多品种、轻量化、整体化、低成本化的背景以及蜂群式、僚机的战斗模式，非常符合金属3D打印的技术特点，而其无载人的特点使得设计师可以更加激进的使用3D打印这一新工艺；
最近央视首次曝光了国产攻击11无人机，其能够像歼20一样作战，在高威胁、强对抗的实战环境中，也能够完成作战任务，其能力被概括为高隐身、强突防、打得准。无人机之间的通信的稳定性和距离是无人机作战的核心和基础，其必须具备强指向性、抗干扰能力和动态调整能力，我们推测相控阵天线将有效提升通讯的强度，因此将来会成为军用通讯的重要手段。根据铂力特公众号公布的BLT-S1000最新应用案例中的描述：“阵面板是阵列天线中用于安装辐射单元的载体，由不少于两个辐射单元规则或随机排列并通过适当激励获得辐射特性的特殊天线。阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和（矢量和）”，我们合理推测增材制造将有效解决无人机重量较重等问题。