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产业链梳理及受益标的(三)

增材制造经过近40年的发展,已经形成了一条完整的产业链:据铂力特公司公告、左世全在增材制造产业发展(广州)暨2023年增材制造产业年会上的报告《增材制造十年发展及展望》介绍,1)上游:主要包括增材制造装备零部件、三维扫描设备、增材制造软件系统、专用材料生产工艺及设备等;2)中游:以3D打印设备生产厂商为主,大多亦提供打印服务业务及原材料供应,在整个产业链中占据主导地位;3)下游:行业应用已覆盖航空航天、汽车工业、船舶制造、能源动力、轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意、建筑等各领域。

①增材制造上游:据左世全在增材制造产业发展(广州)暨2023年增材制造产业年会上的报告《增材制造十年发展及展望》,增材制造上游具体包括增材制造装备零部件、三维扫描设备、增材制造软件系统、专用材料生产工艺及设备等环节。

增材制造装备零部件:包括大功率激光扫描振镜、高功率激光器、阵列式高精度喷嘴喷头、高精度平台及控制系统、动态聚焦镜、高品质电子枪等;

三维扫描设备:包括接触式3D扫描仪和非接触式3D扫描仪;增材制造软件系统:包括过程监测与控制系统,工业设计、模拟仿真与模型数据处理软件。

专用材料生产工艺及设备:包括1)金属专用材料:钛及钛合金粉末材料、不锈钢粉末、模具钢、难溶金属粉末材料、高温合金粉末材料、铝合金粉末材料、高强铝合金粉末材料等;2)非金属专用材料:包括有机高分子材料、无机非金属材料、复合材料。

3)金属材料制粉设备:包括等离子旋转雾化(PREP)制粉装备、气雾化(GA)制粉装备、等离子雾化(PA)制粉装备、等离子球化(PS)制粉设备等。马剑雄、夏张文、周伟民《金属增材制造技术的发展与展望》一文介绍了四种制粉方法:

等离子旋转电极雾化(PREP)制粉:1)由美国核金属公司于1974年首先发明,而后在俄罗斯得到发展应用。2)原理:金属棒高速旋转,并在等离子体加热熔化,离心力将液体抛出并粉碎为细小液滴,最终冷凝为粉末。3)优点:粉末的粒径可以根据等离子弧电流的大小和电极转速来控制。4)缺点:制取的细粉收得率较低,普遍只有5%左右,导致粉末成本较高。

气雾化法(GA)制粉:1)GA法分为真空感应熔炼气雾化技术(VIGA)和电极感应熔化气雾化技术(EIGA)。2)VIGA和EIGA都是利用高压气流将熔融金属液流破碎成小液滴并凝固成粉末:VIGA是金属或合金在真空坩埚条件下加热、熔炼,而EIGA是将预合金棒作为自耗电极感应加热。3)VIGA粉末收得率高:其制备的粉末通常平均粒径<100μm,满足3D打印要求。4)EIGA最大的优点:避免了传统坩埚熔炼工艺掺入的非金属杂质,提高了粉末的纯度,降低了氧化程度。

等离子雾化法(PA)制粉:1)基本原理:将金属丝(φ1~φ5mm)送入预先安装好的高温等离子体的焦点处,金属丝迅速熔化或气化,在沉积过程中与冷却用的惰性气体发生热交换,凝固得到近球形粉体。2)PA法是加拿大AP&C公司独有的金属制粉技术。

等离子球化(PS)制粉:1)原理:利用载气将粉体送入高温等离子体中,粉体颗粒迅速加热、熔融,在表面张力作用下形成球形液滴,进入冷却室后迅速冷却凝固得到球形颗粒。2)优点:PS技术制备的粉末具有纯度高、空心粉少、粒径分布均匀等优点,常用来制备高活性和难熔金属,如W、Mo、NB、TiN等。3)英国LPW公司开发出商业化PS设备。

②增材制造中游:据铂力特公司公告,增材制造设备是牵动增材制造行业发展的关键之一,增材制造的核心专利大多被设备厂商掌握,因此设备厂商往往在整个产业链中占据主导地位,这些厂商大多亦同时提供打印服务业务。

增材制造设备可分为桌面级打印机和工业打印机:据铂力特公司公告,1)桌面级打印机:随着国外桌面级打印机相关专利保护到期,技术壁垒下降,国内桌面级打印机厂家数量快速增长,加大了国内桌面级增材制造市场的竞争程度;2)工业级打印机:与桌面级打印机相比,工业级打印机技术壁垒高,资本投入大,一直以来发展较为缓慢,但当前工业级增材产业受到国家政策大力支持,市场呈现出快速增长形势。

增材制造行业整合加剧:设备厂商通过并购3D打印软件公司、材料公司、服务提供商等,逐步转变为综合方案提供商,加强了对产业链的整体掌控能力。

③增材制造下游:据铂力特公司公告,增材制造技术在下游的应用方式主要分为直接制造、设计验证和原型制造。

直接制造是未来增材制造技术的主要发展趋势:根据三维模型,直接用增材制造技术生产最终产品,具有产品定制性强与产品精度硬度高的特点。

与传统制造相比,采用增材制造技术进行设计验证及原型制造,可节约时间与经济成本。

增材制造在维修领域也具有市场,使用增材制造技术不仅能简化维修程序,还可以实现传统工艺无法实现的高还原度与制造材料原型匹配的功能。

受益标的个股梳理:

参考资料:信达证券—张润毅(职业编号:S1500520050003)—3D打印:颠覆性技术,有望从1到100撬动千亿产业链—增材制造行业深度报告—20230712;

风险提示:1)下游领域较为集中的风险

增材制造技术的产品已从定制化产品逐步进入小批量生产阶段,但目前增材制造在整个制造体系中占比有限,若该领域增材制造应用的拓展速度不及预期,或对行业发展造成不利影响。

2)增材制造装备核心器件依赖进口的风险

我国工业级增材制造装备核心器件仍部分依赖进口。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可能受出口国贸易禁用、管制等因素影响,或对行业发展产生不利影响。

投顾姓名:陈定柱;执业编号:A1120621060007

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