金屬增材制造行業(yè)分析1

金屬增材制造行業(yè)分析科普篇：從“零”拆解增材制造，多重路徑齊頭并進(jìn)多維度優(yōu)勢(shì)凸顯，增材制造為傳統(tǒng)制造的重要補(bǔ)充增材制造技術(shù)，也稱為“3D打印”技術(shù)（AdditiveManufacturing，AM），與傳統(tǒng)的加工工業(yè)的核心區(qū)別主要體現(xiàn)在“增材”——通過(guò)在制造過(guò)程中不斷增加材料實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)。增材制造技術(shù)通過(guò)CAD設(shè)計(jì)軟件制作出3D模型，并轉(zhuǎn)換為增材制造標(biāo)準(zhǔn)化格式的STL文件，系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上將該零件在某一易于加工的方向上分割成多層，最后依靠專門的打印設(shè)備，使用金屬粉末、樹脂、陶瓷粉末等各種材料，逐層不斷累積疊加、堆積、粘結(jié)，最終形成零件整體。這是一種在現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、新興材料技術(shù)和高精度的制造加工技術(shù)加持下開發(fā)的新型工業(yè)加工技術(shù)，是各國(guó)面向未來(lái)的工業(yè)制造規(guī)劃中重要的一部分。增材制造技術(shù)的核心在于增材制造打印機(jī)的制造，對(duì)材料、設(shè)計(jì)等也有相應(yīng)要求。與傳統(tǒng)制造工藝相比，增材制造具有可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化制造、產(chǎn)品制造周期短、可制造復(fù)雜的一體成型零件等特點(diǎn)，但其成本也比較高。增材制造技術(shù)的特點(diǎn)有：1）可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化制造：計(jì)算機(jī)建模很容易在尺寸、形狀、比例上做實(shí)時(shí)修改，較為方便制作個(gè)性化產(chǎn)品；2）產(chǎn)品制造周期短，制造流程簡(jiǎn)單：增材制造無(wú)需制模過(guò)程，直接從CAD軟件的三維模型數(shù)據(jù)得到實(shí)體零件，生產(chǎn)周期大大縮短，節(jié)約制模成本；3）打印的零件精度高：可以制造復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的部件，實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性不會(huì)帶來(lái)額外的成本；4）制造材料多樣性：增材制造打印系統(tǒng)可以使用不同材料打?。?）可以制造復(fù)雜的一體成型零件：形狀特殊的零件使用增材制造技術(shù)可以很容易制造；6）材料利用率大幅提高：生產(chǎn)過(guò)程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生材料的浪費(fèi)，材料利用率達(dá)到90%以上；7）設(shè)備成本和材料成本較高：工業(yè)級(jí)增材制造設(shè)備價(jià)格昂貴，在一定程度上限制了增材制造的發(fā)展。金屬增材制造技術(shù)在多年的發(fā)展中形成了多種工藝，按增材形式，主要分為鋪放金屬粉末和同步送粉/送絲兩種增材制造方式。在航空領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的主要有：1）鋪粉形式的金屬增材制造技術(shù)，包括選擇性激光燒結(jié)（SLS）、選區(qū)激光熔融技術(shù)（SLM）、電子束熔化成形技術(shù)（EBM）。2）送粉形式的金屬增材制造技術(shù)，包括激光熔化沉積技術(shù)（LMD）；3）送絲形式的金屬增材制造技術(shù)，包括：電子束自由成形制造技術(shù)（EBF）、電弧增材制造技術(shù)（WAAM），以及其他高能熱源或復(fù)合熱源的快速成形技術(shù)等。SLM、WAAM與冷噴涂技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成果較好選擇性激光燒結(jié)（SLS）選擇性激光燒結(jié)（SelectiveLaserSintering，SLS）：工作原理是將零件的三維實(shí)體模型按照一定的厚度進(jìn)行分層，由計(jì)算機(jī)控制高能激光束逐層的掃描燒結(jié)攤鋪在工作腔表面的粉末，從而固結(jié)成致密件。SLS技術(shù)制造金屬部件時(shí)，可分為間接法（聚合物覆膜金屬粉末）和直接法（直接金屬粉末燒結(jié)法，DMLS）。燒結(jié)件的質(zhì)量取決于燒結(jié)工藝的優(yōu)化。SLS技術(shù)具有可直接制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬制品并且制作時(shí)間短，使用材料廣泛，價(jià)格低廉，材料利用率高，制造工藝比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化，應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)。此外，該工藝無(wú)需設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，未燒結(jié)的粉末直接支撐成形過(guò)程中的懸空部分，成形精度平均可達(dá)0.05~2.5mm，可以實(shí)現(xiàn)一定批量的個(gè)性化定制。但SLS工藝也存在很多不足：原材料和設(shè)備成本都很高；零件內(nèi)部疏松多孔，表面粗糙度較大，機(jī)械性能不足；零件質(zhì)量容易受到粉末的影響；成形時(shí)消耗大量的能量，需要比較復(fù)雜的輔助工藝；零件的最大尺寸受到限制。選擇性激光熔融成形（SLM）選擇性激光熔融成形（SelectiveLaserMelting，SLM）：也屬于粉末床熔融技術(shù)的一種，是在SLS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的金屬增材制造技術(shù)。SLM的基本原理是利用計(jì)算機(jī)三維建模軟件（UG、Pro/E等）設(shè)計(jì)出零件實(shí)體模型，然后用切片軟件將三維模型切片分層，得到一系列截面的輪廓數(shù)據(jù)，輸入合適的工藝參數(shù)，由輪廓數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出激光掃描路徑，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將按照設(shè)計(jì)好的路徑控制激光束逐層熔化金屬粉末，層層堆積形成實(shí)體金屬零件。SLM的成型原理與SLS極為相似，不同點(diǎn)在于SLM的激光溫度較高，會(huì)在成型過(guò)程中完全熔化所有金屬粉末。因此SLM整個(gè)打印過(guò)程需要在惰性氣體保護(hù)的腔體中進(jìn)行，以避免金屬發(fā)生氧化。這給SLM帶了更好的成型性能，相比SLS制造的金屬零件的致密度更高，力學(xué)性能更好，尺寸精度更高、表面粗糙度也更高，這也是SLM應(yīng)用相比SLS更為廣泛的原因。但同時(shí)，正是由于熱影響的作用，打印懸空結(jié)構(gòu)時(shí)，最好設(shè)計(jì)有支撐結(jié)構(gòu)。因此，導(dǎo)致SLM工藝參數(shù)復(fù)雜、制造速度偏低，尤其是面對(duì)需要大量支撐結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件，SLM的打印成本、時(shí)長(zhǎng)會(huì)明顯提高。SLM技術(shù)在航空航天領(lǐng)域主要用于中小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的制造，被視為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)和前沿方向。根據(jù)《激光選區(qū)熔化技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及典型應(yīng)用》，SLM的主要優(yōu)勢(shì)是：1）具有較高的設(shè)計(jì)自由度，理論上可以打印出任何復(fù)雜形狀的零件，使零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自由化；2）技術(shù)生產(chǎn)周期短，可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜零件的快速成形，能大大縮短新型航空航天裝備的研發(fā)周期；3）材料利用率相對(duì)較高，通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化等方法可實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)，不僅降低制造成本，還促進(jìn)航空航天裝備飛行距離及載重量的顯著提升；4）成形精度高、表面質(zhì)量好、材料強(qiáng)度高，可實(shí)現(xiàn)航空航天復(fù)雜構(gòu)件的高精制造。電弧增材制造（WAAM）電弧增材制造（WireandArcAdditiveManufacturing，WAAM）：是以金屬絲材為原料，通過(guò)電弧提供熱源熔化絲材，并逐層堆積從而形成金屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)零件毛坯的近凈成形技術(shù)。具有沉積效率高（沉積鈦和鋁合金可達(dá)1kg/h，沉積不銹鋼和高強(qiáng)鋼可達(dá)4kg/h）、力學(xué)性能好、能量消耗低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此，非常適合沉積制造大型復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)零件。相比于激光和電子束增材制造，電弧增材制造成形效率高，絲材利用率高達(dá)90%以上，能夠快速進(jìn)行金屬構(gòu)件的制造；不需要?dú)夥毡Ｗo(hù)箱和真空箱等設(shè)備，工件尺寸不受其空間尺寸的限制，也大幅減少對(duì)設(shè)備的投資成本；可成形的材料種類廣泛，對(duì)激光反射率高的鋁合金、銅合金等也可進(jìn)行增材制造，且焊絲較金屬粉末更易制備；設(shè)備包括焊機(jī)、焊槍和送絲設(shè)備等，價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單易保養(yǎng)。與傳統(tǒng)減材制造相比，電弧增材制造可以縮短成形時(shí)間，減少加工時(shí)間以及原材料成本，采用電弧增材制造的成形時(shí)間可以縮短40%～60%，機(jī)加工時(shí)間可以縮短10%-20%，原材料成本降低78%左右。因此，電弧增材制造正在成為較傳統(tǒng)減材制造和其他增材制造方式更加適合大型金屬構(gòu)件的制造方式。冷噴涂增材制造（CSAM）冷噴涂增材制造（ColdSprayAdditiveManufacturing，CSAM）：冷噴涂技術(shù)是一種以高壓氣流加速微小顆粒形成超音速氣固雙相流轟擊金屬或絕緣基體表面形成涂層的工藝。其原理是高壓氣體在進(jìn)入控制柜后被分為兩路氣流，其中一路進(jìn)入送粉器（powderhopper），作為送粉載氣將粉末引入噴嘴；另一路通過(guò)加熱器（gasheater）使氣體膨脹，提高氣流速度；兩路氣流進(jìn)入噴槍后經(jīng)過(guò)拉烏爾噴嘴的縮放加速后形成超音速氣固雙相流。固態(tài)粉末粒子與基體碰撞過(guò)程中發(fā)生塑性變形沉積于基體表面上形成涂層。現(xiàn)代冷噴涂技術(shù)起源于前蘇聯(lián)，初步工業(yè)化于北美，技術(shù)完善于20世紀(jì)初，在降低工業(yè)生產(chǎn)制造成本和提高生產(chǎn)制造效率上發(fā)揮重要作用。現(xiàn)代冷噴涂技術(shù)的發(fā)展歷史可具體分為6個(gè)階段：1）研發(fā)初期階段：20世紀(jì)80年代中期。俄羅斯科學(xué)院科學(xué)家AnatoliiPapyrin在進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)，當(dāng)示蹤原子的速度超過(guò)某一臨界速度，示蹤原子對(duì)靶材表面的作用由沖蝕變?yōu)槌练e，“冷噴涂”概念就此誕生；2）技術(shù)推廣階段：20世紀(jì)90年代中期，冷噴涂制造技術(shù)引入北美地區(qū)，美國(guó)開始搭建自研的冷噴涂制造系統(tǒng)，為冷噴涂技術(shù)的工業(yè)化奠定技術(shù)基礎(chǔ)；3）初步工業(yè)化階段：20世紀(jì)90年代后期至21世紀(jì)初期，以CenterLineWindsor和CGT為代表的商業(yè)公司分別實(shí)現(xiàn)了低壓冷噴涂技術(shù)和高壓冷噴涂技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用；4）技術(shù)突破階段：2003年至2006，德國(guó)聯(lián)邦武裝部隊(duì)大學(xué)針對(duì)應(yīng)用材料特征和工藝參數(shù)控制上的研究進(jìn)一步優(yōu)化了冷噴涂技術(shù)工藝。日本則突破了冷噴涂技術(shù)在陶瓷等脆性材料上的應(yīng)用；5）軍事應(yīng)用階段：2007年開始，冷噴涂技術(shù)開始應(yīng)用到UH-60黑鷹直升飛機(jī)、B-1B轟炸機(jī)、F-22戰(zhàn)斗機(jī)等軍事武裝設(shè)備上；6）全面工業(yè)化階段：冷噴涂技術(shù)逐漸成熟，廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備、能源動(dòng)力、電子電力、醫(yī)療器械等多個(gè)領(lǐng)域的表面修復(fù)、表面增強(qiáng)、功能涂層及增材制造。相較其它增材技術(shù)，冷噴涂技術(shù)的適用范圍較廣。根據(jù)《冷噴涂技術(shù)及其系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與展望》（黃春杰等，【表面技術(shù)】，2021年7月），冷噴涂適用于幾乎所有類型的修復(fù)情景，可以制備純金屬、合金、陶瓷、聚合物、復(fù)合材料、納米材料、金屬陶瓷等各類材料涂層。此外，根據(jù)《高壓冷噴涂技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用概述》（馬春春等，【熱噴涂技術(shù)】，2022年6月）。冷噴涂技術(shù)是各類增材修復(fù)技術(shù)中綜合修復(fù)效果最好的技術(shù)，具備以下6大優(yōu)勢(shì)：1）涂層材料不會(huì)出現(xiàn)氧化和燒損，進(jìn)而可以保持原始的材料特性。2）較低的噴涂溫度減少了涂層對(duì)基體的熱影響，基體不會(huì)產(chǎn)生變形問(wèn)題；3）容易形成結(jié)合力較高，厚度較大的涂層；4）送粉速度快，噴涂和沉積效率高；5）低溫環(huán)境下，涂層粉末不會(huì)發(fā)生顯著的物理化學(xué)反應(yīng)，可回收利用，降低生產(chǎn)成本；6）涂層孔隙率低，致密度高。電子束熔化成形（EBM）電子束熔化成形（Electronbeammelting，EBM）：與SLS、SLM類似，不同之處在于，EBM是采用高能量、高速度的電子束熔化金屬粉末層或金屬絲。電子束由一組電磁線圈控制，這些線圈精確地將電子束指向需要熔化的區(qū)域，電子束在融化粉末時(shí)選擇性地移動(dòng)，使金屬粉末融合在一起。由于EBM采用電子束加熱，產(chǎn)生的溫度較高，因此多用于打印鈦、鉻鈷合金。另外，相對(duì)于激光束熔化金屬粉末來(lái)說(shuō)，EBM可以通過(guò)高能電子束本身的特性很好地創(chuàng)造一個(gè)真空環(huán)境，不用專門設(shè)置用于隔離材料粉末與外部空氣的環(huán)境。這也使得EBM打印的零件密度高、強(qiáng)度高，變形風(fēng)險(xiǎn)低。激光熔化沉積技術(shù)（LMD）激光熔化沉積技術(shù)（LaserMetalDeposition，LMD）：采用激光作為能量源，按照軟件生成的加工路徑，同步送粉并逐層熔化金屬粉末，快速凝固逐層堆積成零件毛坯，后續(xù)僅需少量機(jī)加。我國(guó)已經(jīng)用激光熔化沉積和修復(fù)制造了多種鈦合金大型復(fù)雜關(guān)鍵金屬零件，在多種型號(hào)飛機(jī)中實(shí)現(xiàn)裝機(jī)應(yīng)用，解決型號(hào)研制“瓶頸”問(wèn)題。其中，西北工業(yè)大學(xué)激光熔化沉積的鈦合金中央翼緣條，為C919國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的研制提供了技術(shù)儲(chǔ)備，助力成功首飛。北京航空航天大學(xué)用激光熔化沉積技術(shù)制造的飛機(jī)大型鈦合金關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件獲得2012年度“國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”。自由成形制造（EBF）自由成形制造（Electronbeamfreeformfabrication，EBF）：是利用高能量的電子束在真空條件下轟擊金屬絲材，使其熔化并按照規(guī)劃的路徑逐層凝固堆積，形成具有致密冶金結(jié)合的金屬零件或毛坯。電子束自由成形技術(shù)相對(duì)于鋪粉和送粉增材制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，具有沉積效率高（最高可達(dá)15kg/h），內(nèi)部質(zhì)量好，成形零件應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)，但成形精度相對(duì)較低?？蓱?yīng)用于電子束自由成形的航空線材有鈦合金、鋁合金、不銹鋼和鎳基合金等。技術(shù)篇：多維度探討增材制造在航空航天的滲透邏輯順利走過(guò)“0-1”階段，增材制造已充分經(jīng)過(guò)產(chǎn)業(yè)化考驗(yàn)航天航空是金屬增材制造應(yīng)用的重要領(lǐng)域，當(dāng)前應(yīng)用程度與未來(lái)潛在空間都較大。增材制造在航空航天領(lǐng)域主要應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、發(fā)動(dòng)機(jī)等精密零部件的設(shè)計(jì)與制造。金屬增材制造在航空航天的應(yīng)用已經(jīng)走向批量應(yīng)用（定制化需求高，成本可接受程度高），成為金屬增材制造一個(gè)很好的切入點(diǎn)，通過(guò)增材制造能夠縮短設(shè)計(jì)和交付周期，減輕零部件重量，提高材料利用率等。與其他應(yīng)用領(lǐng)域相比，航空航天領(lǐng)域注重安全可靠性，價(jià)格敏感度較低，功能敏感性高，多品種小批量的特征使得增材制造在該領(lǐng)域率先發(fā)展。據(jù)EY2016年發(fā)布的《If3Dprintinghaschangedtheindustriesoftomorrow,howcanyourorganizationgetreadytoday?》，航空航天當(dāng)前為增材制造滲透率最高的應(yīng)用領(lǐng)域，且未來(lái)最有可能成為規(guī)模較大的市場(chǎng)。根據(jù)WohlersAssociates2022，2021年全球增材制造應(yīng)用市場(chǎng)中航空航天占比17%，醫(yī)療占比15%，汽車15%，消費(fèi)類/電子產(chǎn)品占比12%，科研機(jī)構(gòu)占比11%，政府/軍事占比6%，能源7%，建筑4%，其他13%。航空航天領(lǐng)域、醫(yī)療和汽車是增材制造產(chǎn)品最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)GE航空官網(wǎng)，截至2021年8月，其位于奧本的增材制造工廠已發(fā)貨第10萬(wàn)個(gè)增材制造的燃油噴嘴，這是該公司和增材制造行業(yè)的重要里程碑。奧本工廠于2015年開始生產(chǎn)增材制造的燃油噴嘴，是業(yè)內(nèi)第一個(gè)使用增材制造技術(shù)生產(chǎn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件的大規(guī)模制造工廠。這款知名的增材制造燃油噴嘴最初轉(zhuǎn)為L(zhǎng)EAP發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)和制造，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)版本的不同，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝有18或19個(gè)燃油噴嘴。基于增材制造帶來(lái)的制造優(yōu)勢(shì)，新設(shè)計(jì)的燃油噴嘴將原來(lái)的20個(gè)部件變成了一個(gè)精密整體，并與其它組件通過(guò)釬焊連接，噴氣燃料通過(guò)噴嘴內(nèi)部的復(fù)雜流道實(shí)現(xiàn)自身冷卻。最終，新噴嘴重量比上一代減輕了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%。增材制造在航天領(lǐng)域的應(yīng)用，與航天結(jié)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)，隨著技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)表現(xiàn)出明顯的細(xì)分趨勢(shì)。復(fù)雜與輕量化構(gòu)型結(jié)構(gòu)的增材制造：1）多結(jié)構(gòu)一體化融合。通過(guò)多結(jié)構(gòu)一體化實(shí)現(xiàn)輕量化，是對(duì)增材技術(shù)最直接的應(yīng)用。航天航空是極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，零部件通常以萬(wàn)為單位計(jì)數(shù)。而從可靠性、輕量化角度出發(fā)，零部件是越少越好。減少零部件，很大程度上取決制造技術(shù)。2）拓?fù)鋬?yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化與增材制造是相輔相成、互為支撐的兩個(gè)技術(shù)。功能結(jié)構(gòu)的增材制造：1）熱功能結(jié)構(gòu)。相控陣等新體制探測(cè)系統(tǒng)在航天領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，對(duì)高性能熱控結(jié)構(gòu)的需求爆炸式增長(zhǎng)。通過(guò)增材制造技術(shù)解決復(fù)雜熱控系統(tǒng)的制造難題，是理想的技術(shù)途徑，發(fā)展迅猛。2）抑振功能結(jié)構(gòu)。高速高機(jī)動(dòng)飛行器的需求，帶來(lái)了抑振功能結(jié)構(gòu)增材制造技術(shù)的快速發(fā)展。性能維度：力學(xué)強(qiáng)度多角度考量，增材滲透率或?yàn)閷?dǎo)彈>發(fā)動(dòng)機(jī)≈軍機(jī)航空材料需同時(shí)重視靜力學(xué)強(qiáng)度與疲勞性能強(qiáng)度。不同發(fā)展階段的設(shè)計(jì)思想，對(duì)力學(xué)性能參數(shù)的要求也不同。靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)階段對(duì)材料力學(xué)性能的要求僅限于靜強(qiáng)度指標(biāo)，一般多選用靜強(qiáng)度高的材料。引入了剛度設(shè)計(jì)要求后，材料的比強(qiáng)度和比剛度是重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。但是這些方法都忽略了材料的韌性和疲勞性能，因而在噴氣式飛機(jī)時(shí)代出現(xiàn)疲勞導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)突發(fā)性破壞。安全壽命與破損安全設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)師開始關(guān)注材料的疲勞性能，強(qiáng)度校核不再以簡(jiǎn)單的靜強(qiáng)度指標(biāo)為依據(jù)，而是把材料的疲勞性能指標(biāo)作為重要依據(jù)。根據(jù)目前相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，無(wú)論是鈦合金、鋁合金還是高溫合金，增材制造零部件均呈現(xiàn)靜強(qiáng)度優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的鑄鍛造件，但疲勞強(qiáng)度略有劣勢(shì)。EBM工藝下的材料力學(xué)性能優(yōu)于鑄造材料，而與鍛造材料性能相當(dāng)。SLM打印材料較EBM樣品、鑄造材料和鍛造材料具有更高的極限拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，但是SLM打印材料的韌性弱于其余工藝。LMD與SLM類似，相較EBM、鑄造和鍛造材料的極限拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度更高，但是韌性偏弱。SLM與LMD打印材料整體力學(xué)性能相似，但是根據(jù)《MicrostructuresandmechanicalpropertiesofTi6Al4Vpartsfabricatedbyselectivelasermeltingandelectronbeammelting》（H.K.Rafi等，【J.Mater.Eng.Perform】，2013年），SLM打印的Ti6Al4VELI材料具有更高的疲勞限度。鈦合金在增材制造鈦合金的成型過(guò)程中，高能束熱源快速移動(dòng)產(chǎn)生的微小熔池中，多重循環(huán)熱處理以及超高溫度梯度與冷卻速度，導(dǎo)致增材制造鈦合金的微觀組織顯著區(qū)別于傳統(tǒng)制備工藝。根據(jù)《FatigueperformanceevaluationofselectivelasermeltedTi-6Al-4V》（P.Edwards等，【MaterialsScience&EngineeringA】，2014年3月），增材制造鈦合金沉積態(tài)與普通鍛件的疲勞性能的試驗(yàn)結(jié)果表明，增材制造TC4鈦合金沉積態(tài)疲勞壽命比普通鍛件低約23％，疲勞強(qiáng)度低約20％。根據(jù)《選區(qū)激光熔化增材制造鈦合金的疲勞性能研究進(jìn)展》，SLM成形純鈦及鈦合金過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)冶金缺陷。此外，SLM制備試樣表面存在一些未熔化的粉末顆粒使得粗糙度較高，會(huì)生成大量微裂紋而導(dǎo)致表面質(zhì)量低。這些內(nèi)部缺陷、表面質(zhì)量問(wèn)題以及柱狀晶組織、拉伸殘余應(yīng)力等都會(huì)嚴(yán)重影響SLM成形鈦合金構(gòu)件的疲勞性能。高溫合金由于高溫合金，特別是沉淀強(qiáng)化高溫合金的焊接性能通常較差，目前已開展增材制造技術(shù)研究的高溫合金牌號(hào)并不多。對(duì)于鎳基高溫合金而言，能否采用增材制造在很大程度上取決于合金中所含的鋁+鈦元素的含量。通常鋁+鈦元素的含量越高則增材制造成形性就越差，易出現(xiàn)液化裂紋等冶金缺陷。同時(shí)，由于大量合金元素的存在，使得高溫合金對(duì)增材制造成形工藝特別敏感，同時(shí)，成形后材料的組織性能對(duì)后續(xù)熱處理工藝也極為敏感。根據(jù)《HotisostaticpressingofIN718componentsmanufacturedbyselectivelasermelting》（A,W.Tillmann等，【AdditiveManufacturing】，2017年），由于激光選區(qū)熔化制造零件表面質(zhì)量仍然不夠高，較高的表面粗糙度會(huì)對(duì)疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響；此外該工藝不能獲得完全致密的零件。在循環(huán)載荷作用下，孔隙缺陷起到應(yīng)力集中的作用，導(dǎo)致過(guò)早的裂紋萌生，最終降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。根據(jù)《激光立體成型GH4169高溫合金拉伸和低周期疲勞性能研究》（喻凱，【西北工業(yè)大學(xué)】，2015年），激光立體成型Inconel718高溫合金沉積態(tài)的疲勞壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鍛件標(biāo)準(zhǔn)。鋁合金根據(jù)《Heat-inducedmoltenpoolboundarysofteningbehavioranditseffectontensilepropertiesoflaseradditivemanufacturedaluminumalloy》（DaiDH等，【Vacuum】，2018年），對(duì)于傳統(tǒng)鑄造鋁合金Al-Si-Mg系合金，SLM成形鋁合金構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度要明顯高于傳統(tǒng)鑄造或鍛造成形構(gòu)件，延伸率也接近或稍微高出傳統(tǒng)加工成形構(gòu)件。對(duì)于可熱處理2XXX、6XXX、7XXX以及Al-Mg-Sc-Zr系鋁合金，SLM成形鋁合金構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度或延伸率均明顯低于傳統(tǒng)鑄造或鍛造成形構(gòu)件，但通過(guò)熱處理之后可基本達(dá)到或接近傳統(tǒng)鑄造或鍛造成形構(gòu)件；對(duì)于鋁基復(fù)合材料而言，目前研究工作表明通過(guò)原位法有望能實(shí)現(xiàn)合金強(qiáng)度和韌性的協(xié)同提升。此外，SLM成形構(gòu)件的拉伸性能基本上呈現(xiàn)出顯著的各向異性特征。多角度推論：增材工藝滲透率或?yàn)閷?dǎo)彈>發(fā)動(dòng)機(jī)≈軍機(jī)靜強(qiáng)度破壞是由于工作應(yīng)力超過(guò)了靜強(qiáng)度極限，當(dāng)工作應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限就發(fā)生塑性變形，當(dāng)超過(guò)強(qiáng)度極限就發(fā)生斷裂。而疲勞破壞時(shí)，其工作應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的抗拉強(qiáng)度極限，疲勞破壞是由于變應(yīng)力對(duì)材料損傷的累積所致。交變應(yīng)力每作用一次都對(duì)材料形成一定的損傷，損傷的結(jié)果是形成小裂紋。這種損傷隨著應(yīng)力作用次數(shù)的增加而線性累積，小裂紋不斷擴(kuò)展，當(dāng)靜強(qiáng)度不夠時(shí)發(fā)生斷裂靜強(qiáng)度計(jì)算的極限應(yīng)力值是定值。而疲勞強(qiáng)度計(jì)算的極限應(yīng)力是變化的，隨著循環(huán)特性和壽命大小的改變而改變。從材料應(yīng)用可行性維度看，增材制造滲透空間或?yàn)閷?dǎo)彈≈軍機(jī)>航空發(fā)動(dòng)機(jī)。從應(yīng)用可行性的維度來(lái)看，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)中較大比例的材料為高溫合金，根據(jù)隆達(dá)股份招股說(shuō)明書，在新型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金用量占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的40%~60%以上，高溫合金主要應(yīng)用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪熱端部件，如渦輪盤、渦輪導(dǎo)向葉片、燃燒室和加力燃燒室等主要零部件。但高溫合金由于普遍存在的焊接性能差的特點(diǎn)導(dǎo)致大多數(shù)高溫合金仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)增材制造成形，也間接影響了航空發(fā)動(dòng)機(jī)增材制造件的滲透率天花板。減重維度：可實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化、點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、一體化設(shè)計(jì)，零件輕量化水到渠成飛機(jī)輕量化成為當(dāng)前飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。根據(jù)《飛機(jī)增材制造制件的宏觀結(jié)構(gòu)輕量化分析》（王偉等，【飛機(jī)設(shè)計(jì)】，2015年6月），飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量每減輕1%，飛機(jī)性能就能提高3%-5%，因此質(zhì)量是衡量飛機(jī)設(shè)計(jì)先進(jìn)性的重要指標(biāo)之一。目前實(shí)現(xiàn)飛機(jī)輕量化的主要途徑是在保證其他性能指標(biāo)的基礎(chǔ)之上，更換較為輕質(zhì)的材料以達(dá)到飛機(jī)減重的目的，這種減重方法可稱為“材料輕量化”。目前航空領(lǐng)域中，飛機(jī)材料輕量化主要體現(xiàn)在鎂、鋁合金和復(fù)合材料的大量應(yīng)用，其中使用復(fù)合材料是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)飛機(jī)輕量化的重要途徑。根據(jù)《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（航空工業(yè)出版社，2005年），美軍歷代主力殲擊機(jī)F-4E/J、F-5、F-15、F-16和F-22的結(jié)構(gòu)重量系數(shù)相差無(wú)幾。我們認(rèn)為，近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外飛機(jī)結(jié)構(gòu)輕量化水平?jīng)]有質(zhì)的突破，大型復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)制造能力已近極限。增材制造為復(fù)雜拓?fù)鋬?yōu)化構(gòu)型的制備提供了新途徑。拓?fù)鋬?yōu)化得到的結(jié)構(gòu)通常具有復(fù)雜幾何構(gòu)型，傳統(tǒng)制造技術(shù)（如機(jī)械加工，鑄造）難以制備，往往需要在考慮可制造性的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，無(wú)法充分發(fā)揮出拓?fù)鋬?yōu)化的優(yōu)勢(shì)。增材制造技術(shù)的出現(xiàn)為復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的制備提供了便利，通過(guò)材料逐層累加的方式來(lái)制備零件，尤其對(duì)復(fù)雜構(gòu)型的結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的適用性，在原型快速制造和小批量生產(chǎn)中制造效率更為顯著。此外，增材制造對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造能力也促進(jìn)了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少零件數(shù)量和裝配工序，特別適用于成形拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件。降本維度：注重全壽命周期視角，成本或不再成為制約因素在增材制造技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，行業(yè)普遍觀點(diǎn)是成本為制約該技術(shù)大規(guī)模推廣的關(guān)鍵因素。根據(jù)HubsSurvey2021年報(bào)告，38%的從業(yè)者認(rèn)為，增材制造技術(shù)雖然具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但是增材制造件價(jià)格過(guò)高，是增材制造的最大軟肋。通常情況下，增材制造只適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)件小批量試制。控制與降低全壽命費(fèi)用具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。在飛機(jī)的全壽命費(fèi)用中，研究、試制費(fèi)用約占10%~15%，生產(chǎn)費(fèi)用約占20%~25%，維護(hù)保障費(fèi)用約占60%~70%。顯然這三項(xiàng)費(fèi)用是互相聯(lián)系的，如在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)法提高飛機(jī)的可靠性和維修性，則必然降低飛機(jī)的維修保障費(fèi)，但是飛機(jī)的研制費(fèi)將會(huì)增加。這就要求在飛機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，按技術(shù)、經(jīng)濟(jì)化的原則處理問(wèn)題，采用使研制、生產(chǎn)與使用維護(hù)費(fèi)用之和達(dá)到最低的方案。研發(fā)端：設(shè)計(jì)靈活性顯著增強(qiáng)，或可有效降低研發(fā)成本增材制造的投入與產(chǎn)品設(shè)計(jì)復(fù)雜度弱相關(guān)，在產(chǎn)品研發(fā)端以及定制化復(fù)雜件具備成本優(yōu)勢(shì)。對(duì)于傳統(tǒng)制造方法，在預(yù)研階段及小批試制階段時(shí)，若出現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)修改，則需要重新開模，產(chǎn)生較大的研發(fā)成本。制造端：技術(shù)和工藝設(shè)計(jì)水平提升，促進(jìn)制造端成本下行增材制造技術(shù)中批量的大小不受物理模具和生產(chǎn)設(shè)備限制，可以通過(guò)數(shù)字技術(shù)即時(shí)調(diào)整。在增材制造模式中，批量大小與成本無(wú)關(guān)，生產(chǎn)效益與規(guī)模經(jīng)濟(jì)解耦，從而將企業(yè)的資源從庫(kù)存管理中進(jìn)一步解放出來(lái)。即時(shí)制造的特性賦予了增材制造模式在備件管理上的先天優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)過(guò)程中在制品與備件庫(kù)存可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，而繁瑣的備件分類、倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度將逐漸消失。傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中應(yīng)用的生產(chǎn)計(jì)劃、物料清單等管理工具將從增材制造的制造模式中被移除。在增材制造的制造模式中，顧客的需求直接呈遞給生產(chǎn)商，而生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)“即時(shí)制造”、“本地制造”，快速滿足顧客需求，傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈被大大壓縮，形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳遞模式。通過(guò)打通產(chǎn)業(yè)鏈上游，降低材料成本可有效降低產(chǎn)品成本。據(jù)《EarlyCostEstimationforAdditiveManufacture》(YunZhai,2012)，雖然與傳統(tǒng)制造的81%相比，增材制造的材料費(fèi)用占比僅不到50%，但材料費(fèi)用也是增材制造最大的成本來(lái)源，如果可以有效控制材料成本，增材制造的總成本將得到很大改善。目前許多公司除增材制造打印機(jī)外，還致力于研發(fā)相配套的打印材料，如根據(jù)3DSystems2021年年報(bào)，公司擁有超130種自主研發(fā)的打印材料，以配套不同的打印機(jī)與應(yīng)用場(chǎng)景，專用材料可以加快運(yùn)行速度，提高制造效率，降低制造成本。用戶端：減重≈降本，低BTF值牽引增材制造持續(xù)滲透在航空航天領(lǐng)域，通?？梢杂觅I飛比BTF值（buy-to-fly）即初始原材料質(zhì)量與最終交付件質(zhì)量之比來(lái)衡量制造效率，根據(jù)《Theadditivemanufacturing(am)oftitaniumalloys》（DuttaB.andFroes，【InTitaniumPowderMetallurgy】，2015年），在減材制造的條件下，BTF值介于40:1和10:1之間。根據(jù)《Resourcerevolution:howtocapturethebiggestbusinessopportunityinacentury》（HeckS等，【HoughtonMifflinHarcourt】，2014年），增材制造中BTF的值介于1:1至3:1。根據(jù)《ThecurrentstateandfutureoutlookforCFRPcomposites,exoticalloys,andceramicmatrixcomposites》(Bihlman，【AerospaceManufacturingandDesign】，2015)，僅2014年用于航空航天制造與維護(hù)所用材料大約為68萬(wàn)噸，且材料用量一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，因?yàn)楹娇詹牧贤ǔ］^為昂貴，減少材料花費(fèi)可以有效降低成本。據(jù)《Casestudy:additivemanufacturingofaerospacebrackets》(Dehoff等，【AdvancedMaterials&Processes】，2013)，以洛克馬丁公司制造的發(fā)動(dòng)機(jī)引氣泄漏檢測(cè)器支架（LockheedMartinenginebleedairleakdetectorbracket）為例，增材制造的BTF值可達(dá)到1:1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)制造的BTF值33:1，減少了50%原材料鈦的采購(gòu)經(jīng)費(fèi)。減少組合件和零件的項(xiàng)目是提高結(jié)構(gòu)工藝性的重要措施，特別是減少重新試制生產(chǎn)的項(xiàng)目更為重要。加工中時(shí)間和物力的花費(fèi)大小，一般取決于該結(jié)構(gòu)所包括的組合件與零件的項(xiàng)目的多寡。商業(yè)模式篇：總結(jié)海外龍頭發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，形成本土化產(chǎn)業(yè)藍(lán)圖行業(yè)整合加劇，國(guó)內(nèi)已形成完整增材制造產(chǎn)業(yè)鏈從概念模型到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，增材制造具備完整產(chǎn)業(yè)鏈。增材制造經(jīng)過(guò)30余年的發(fā)展，其應(yīng)用已從簡(jiǎn)單的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向發(fā)展，并且已經(jīng)形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。增材制造上游主要包括增材制造所需的原材料、3D打印設(shè)備所需的軟硬件，相應(yīng)聚集在產(chǎn)業(yè)鏈上游的企業(yè)包括三維軟件開發(fā)商以及耗材生產(chǎn)商等；中游為增材制造設(shè)備及服務(wù)，設(shè)備廠商由于掌握大多增材制造核心專利而在產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位；下游為打印產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，包括航空航天、機(jī)械制造、消費(fèi)電子、汽車行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等。金屬增材制造行業(yè)多數(shù)企業(yè)營(yíng)收規(guī)模較小，行業(yè)龍頭集中在歐美和亞太地區(qū)。根據(jù)Xignite在2021年發(fā)布的全球增材制造排名前25的企業(yè)排名情況，其中位居前三的企業(yè)分別為泰國(guó)的Cal-CompElectronics、日本的MitsubishiPaperMills和美國(guó)的3DSystems。從營(yíng)收規(guī)模來(lái)看，營(yíng)收超過(guò)10億美元的廠家僅有Cal-CompElectronics和MitsubishiPaperMills；營(yíng)收在1-10億元美元之間的廠家有4家，分別為3DSystems、Stratasys、ProtoLabs、GroupeGorgeSA；剩余20家企業(yè)的營(yíng)收均不足一億美元。從企業(yè)分布區(qū)域來(lái)看：25家企業(yè)中，中美企業(yè)數(shù)量占比達(dá)到了40%，中國(guó)和美國(guó)是增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領(lǐng)先的地區(qū)。通過(guò)梳理現(xiàn)有增材制造國(guó)內(nèi)上市公司公告，我們繪制以下增材制造產(chǎn)業(yè)鏈圖譜：1）增材制造定制化產(chǎn)品端，以鉑力特為代表企業(yè)，通過(guò)向上游采購(gòu)增材制造設(shè)備（或采購(gòu)設(shè)備零部件自主研發(fā)制造打印設(shè)備）以及增材制造金屬粉末，制造定制化產(chǎn)品銷售給下游客戶，其主要客戶為中航工業(yè)集團(tuán)、航天科工集團(tuán)等軍工央企集團(tuán)；2）增材制造設(shè)備端，以鉑力特、華曙高科為代表企業(yè)，其通過(guò)向上游采購(gòu)光學(xué)器件、機(jī)械加工零件等組裝打印設(shè)備，其中振鏡、激光器等先進(jìn)零件仍需進(jìn)口。打印設(shè)備的主要客戶仍為各大軍工集團(tuán)，其一方面直接采購(gòu)增材制造零部件上機(jī)使用，另一方面也會(huì)采購(gòu)打印設(shè)備，用于新型號(hào)的前端研發(fā)以及小批量試制；3）增材金屬粉末方面，以有研粉材為例，其通過(guò)采購(gòu)各類金屬原材料霧化制粉，銷售給鉑力特、鑫精合、以及各大軍工集團(tuán)。復(fù)盤海外：盲目擴(kuò)張后弊端層出，聚焦專業(yè)領(lǐng)域或?yàn)樽顑?yōu)解根據(jù)鉑力特招股說(shuō)明書，增材制造產(chǎn)業(yè)鏈目前并沒(méi)有像傳統(tǒng)加工制造產(chǎn)業(yè)那樣，在各個(gè)細(xì)分的領(lǐng)域都有專業(yè)的公司提供相對(duì)應(yīng)的服務(wù)，因此以Stratasys、3DSystems、GE增材、EOS等為代表的行業(yè)巨頭均通過(guò)自主研發(fā)、持續(xù)并購(gòu)等方式，加速布局增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈，使得增材制造在設(shè)計(jì)自由最大化及復(fù)雜零件的功能優(yōu)化方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到極大地發(fā)揮，從而進(jìn)一步提高增材制造技術(shù)的應(yīng)用空間，使增材制造成為標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式之一，進(jìn)而可以更加提升增材制造產(chǎn)業(yè)鏈參與企業(yè)的收益。目前金屬增材制造企業(yè)不僅僅向客戶提供相關(guān)設(shè)備和打印服務(wù)，更重要的是引領(lǐng)、促進(jìn)下游用戶突破傳統(tǒng)制造思維的限制，打破傳統(tǒng)等材、減材技術(shù)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)則，建立滿足增材制造技術(shù)特點(diǎn)和工藝要求的全新設(shè)計(jì)及生產(chǎn)思路，從而極大地促進(jìn)產(chǎn)品制造方式的重塑。3DSystems的發(fā)展歷程伴隨技術(shù)創(chuàng)新與擴(kuò)張并購(gòu)。早期公司自主研發(fā)SLA技術(shù)，并將其成功商業(yè)化，此后公司緊跟行業(yè)發(fā)展，先后擁有了SLS（立體光刻）、CJP（彩色噴射打印機(jī)）、MJP（商業(yè)化多噴頭打印機(jī)）等先進(jìn)技術(shù)，可涵蓋不同應(yīng)用場(chǎng)景。公司于20世紀(jì)九十年代于美國(guó)納斯達(dá)克上市，在2011年轉(zhuǎn)板至紐交所后，開始了短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模的并購(gòu)，如2011年收購(gòu)定制化部件服務(wù)商Quickparts與多色噴墨增材制造領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者Zcorporation，2013年收購(gòu)增材制造陶瓷技術(shù)領(lǐng)先供應(yīng)商Figulo公司，2014年收購(gòu)拉美最大的增材制造服務(wù)商Robtec，仿真手術(shù)設(shè)備公司Symbionix及CAD、CAM軟件廠商Cimatron等，截至2015年一季度，并購(gòu)企業(yè)數(shù)量達(dá)到49家。并購(gòu)保證了公司營(yíng)收的穩(wěn)步上升，在研發(fā)經(jīng)費(fèi)一定的情況下，保證技術(shù)的先進(jìn)性。但由于公司快速擴(kuò)張，整合成本上升，加上公司產(chǎn)業(yè)布局多聚焦于家庭式及消費(fèi)性打印產(chǎn)品，但該市場(chǎng)需求增長(zhǎng)乏力。此后公司放慢腳步，于2015年收購(gòu)中國(guó)易維，成立3DSystems中國(guó)，2017年收購(gòu)牙科材料制造企業(yè)NextDent，2021年收購(gòu)數(shù)字化制造公司Oqton與生物打印公司VolumetricBiotechnologies，2022年收購(gòu)混合增材與減材系統(tǒng)的擠出技術(shù)廠商TitanAdditiveLLC.、個(gè)性化醫(yī)療保健公司Kumovis和德國(guó)增產(chǎn)制造公司DpPolar。公司下游應(yīng)用廣泛易受宏觀因素影響，階段性營(yíng)收增長(zhǎng)的主要推力為并購(gòu)擴(kuò)張。1990年以來(lái)，公司營(yíng)收整體呈擴(kuò)張趨勢(shì)，營(yíng)收由1990年的2500萬(wàn)美元增長(zhǎng)至2021年的6.16億美元，但具體年份中的增速波動(dòng)較大。一方面，公司消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品品類多樣，營(yíng)收增速受宏觀經(jīng)濟(jì)影響，如2008-2009年全球經(jīng)濟(jì)衰退造成公司08-09年?duì)I收分別同比下滑11%、19%，2010年經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇拉動(dòng)公司營(yíng)收增速超40%。另一方面，1990-2008年公司以新品推出、業(yè)務(wù)模式完善為主，并購(gòu)為輔，如1994年公司推出新的產(chǎn)品和服務(wù)使得94-95年?duì)I收增速分別達(dá)到39%、44%，2006年銷售渠道受阻導(dǎo)致營(yíng)收下滑。公司2009-2014年?duì)I收增長(zhǎng)則主要來(lái)源于企業(yè)并購(gòu)，根據(jù)各年度公告內(nèi)容粗略統(tǒng)計(jì)，2009年至2014年初公司累計(jì)發(fā)生40余次并購(gòu)交易。在維持打印及增材制造設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，公司通過(guò)拓展材料服務(wù)提高客戶粘性及盈利能力。根據(jù)《3D打印金屬材料》（湯慧萍主編，【化學(xué)工業(yè)出版社】，2020年8月），SLM精密增材制造嚴(yán)重依賴于鋪粉精細(xì)化和均勻化，故對(duì)粉末流動(dòng)性、松裝密度等物性指標(biāo)及其匹配性又有特殊要求。因此，金屬零件3D打印需配備滿足其工藝要求和性能要求的專用金屬粉末材料。而打印材料業(yè)務(wù)具有輕資產(chǎn)、高毛利的特征，并且相比設(shè)備，其具有消費(fèi)品的特征，是現(xiàn)金流可持續(xù)性較強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)之一?；诖?，3DSystems在維持其增材制造及增材制造設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，致力于提高自制打印材料研制能力及銷售渠道。聚焦國(guó)內(nèi)：產(chǎn)業(yè)鏈分層更為清晰，航空航天為第一發(fā)展主業(yè)粉末端：低端產(chǎn)能充足，高端產(chǎn)能受限增材制造的實(shí)現(xiàn)是能量源與金屬粉末或金屬直接作用產(chǎn)生的，能量源對(duì)金屬的快速高效熔化，是增材制造的重要基礎(chǔ)條件。金屬材料對(duì)能量源的吸收率是多少、吸收的能量中多少用于熔化金屬（有效能量）、多少消耗于構(gòu)件本體的熱傳導(dǎo)（無(wú)效能量）等基本問(wèn)題，是有效提高金屬構(gòu)件增材制造效率等的關(guān)鍵。能量源與金屬相互作用包括復(fù)雜的微觀量子過(guò)程，也包括所發(fā)生的宏觀現(xiàn)象，如激光的反射、吸收、折射、衍射、偏振、光電效應(yīng)、氣體擊穿等事實(shí)。粉末對(duì)激光的吸收率受耦合作用方式、傳輸深度、激光波長(zhǎng)、粉末成分、粉末粒度、熔化過(guò)程等因素的影響。增材制造過(guò)程熱源與粉末的匹配性至關(guān)重要，粉末直接影響成形后的零件質(zhì)量。金屬增材制造技術(shù)的飛速發(fā)展極大地刺激了高品質(zhì)金屬粉末的市場(chǎng)需求。以《3D打印金屬材料》（湯慧萍主編，【化學(xué)工業(yè)出版社】，2020年8月出版）相關(guān)企業(yè)產(chǎn)能數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時(shí)根據(jù)有研粉材《增材及特種粉體材料產(chǎn)業(yè)公司化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》，我們對(duì)國(guó)內(nèi)外增材制造金屬粉末企業(yè)的產(chǎn)能進(jìn)行了更新。國(guó)際市場(chǎng)，增材制造金屬粉體材料供應(yīng)商以歐美廠商為主，如德國(guó)EOS、德國(guó)TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典solvay、瑞典Hoganas、ConceptLaser、ExOne等，總產(chǎn)能超過(guò)10,000噸/年。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，主要廠商包括航邁特、飛爾康、西安賽隆、成都優(yōu)材、亞通焊材、宇光飛利、南通智源等。根據(jù)有研粉材《增材及特種粉體材料產(chǎn)業(yè)公司化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》，目前可應(yīng)用于航空航天、武器裝備等高端領(lǐng)域的增材制造用金屬粉體材料的種類和數(shù)量依然不足，產(chǎn)品品質(zhì)和成本難以滿足日益發(fā)展的制造需求。新型、高品質(zhì)增材制造用金屬粉體材料的市場(chǎng)需求將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，也將為行業(yè)內(nèi)規(guī)模優(yōu)勢(shì)顯著、技術(shù)實(shí)力雄厚的供應(yīng)商提供良好的發(fā)展機(jī)遇?！犊尚行匝芯繄?bào)告》羅列了有研粉材公司增材制造粉末的潛在客戶及大致需求情況，目前下游客戶主要為以鉑力特、鑫精合為代表的增材制造制造企業(yè)，以及以航天三院、航天五院、中航工業(yè)集團(tuán)等為代表的軍工主機(jī)廠單位。材料價(jià)格逐年下降，有望完全進(jìn)口替代。根據(jù)研究，同一個(gè)工藝品采用不同材料工藝加工時(shí)，使用FDM（PLA塑料）和SLA（光敏樹脂）等工藝打印，價(jià)格僅百元左右；但若使用PloyJet（各種高精樹脂）或SLM（不銹鋼和Ti64合金等），則價(jià)格可高至3000元。2019年國(guó)內(nèi)粉末價(jià)格只有大概進(jìn)口粉末的60%左右。國(guó)產(chǎn)粉末的質(zhì)量也逐漸和進(jìn)口粉末縮小距離。制品端：鉑力特、鑫精合等龍頭凸顯，范圍經(jīng)濟(jì)或成為降本第一主導(dǎo)因素當(dāng)前國(guó)內(nèi)金屬增材產(chǎn)品服務(wù)的廠家主要有鉑力特、鑫精合等。根據(jù)鉑力特2021年年報(bào)，截至2021年底，鉑力特?fù)碛械慕饘僭霾闹圃煸O(shè)備已到了240臺(tái)，是國(guó)內(nèi)最大的金屬增材制造工廠，在打印產(chǎn)品領(lǐng)域有著突出的規(guī)模優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)工藝相比，增材制造幾乎不具備規(guī)模效應(yīng)。增加生產(chǎn)數(shù)量后，單位成本出現(xiàn)斷崖式下降后基本不再受數(shù)量增加影響，這是由于建造室利用率對(duì)擴(kuò)大產(chǎn)能不再敏感，而單位產(chǎn)品所需材料固定，即批量生產(chǎn)并不能進(jìn)一步降低邊際成本，這限制了增材制造產(chǎn)品大批量制造形成規(guī)模效應(yīng)。而在之后的論證中發(fā)現(xiàn)，改變構(gòu)建速率、材料成本對(duì)成本結(jié)構(gòu)影響較大，而改變利用率、機(jī)器投資對(duì)成本結(jié)構(gòu)影響較小，這說(shuō)明增材制造成本降低主要環(huán)節(jié)集中在設(shè)備、材料技術(shù)升級(jí)。增材制造重視設(shè)備及人員的雙重投入。其一，在設(shè)備單位產(chǎn)值有限的情況下，增材制造企業(yè)的營(yíng)收規(guī)模的擴(kuò)大需要不斷投入生產(chǎn)設(shè)備，整體體現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)相對(duì)較弱。對(duì)于鉑力特，2018-2021年單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值分別為1.76、1.39、1.53和1.58。據(jù)公司招股說(shuō)明書，公司增材制造定制化產(chǎn)品的產(chǎn)能利用率在2016-2018年分別為96.56%、86.42%、92.03%。從相對(duì)增幅看，鉑力特2021年相對(duì)于2018年，總收入、機(jī)器設(shè)備賬面價(jià)值、單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值增值至1.89倍、2.11倍和0.90倍。收入增速與機(jī)器設(shè)備賬面價(jià)值增速接近，但單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值小于前兩者。其二，增材制造企業(yè)的擴(kuò)張?bào)w現(xiàn)為對(duì)人員規(guī)模的持續(xù)性投入。2018-2021年，鉑力特生產(chǎn)人員人均產(chǎn)值、生產(chǎn)人員規(guī)模增長(zhǎng)至0.81倍和2.33倍，后者與鉑力特同期收入增幅更為接近。增材制造制品具備弱規(guī)模經(jīng)濟(jì)，強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。規(guī)模經(jīng)濟(jì)指由于生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大而導(dǎo)致長(zhǎng)期平均成本下降的情況。企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大后使得勞動(dòng)分工更細(xì)，專業(yè)化程度更高，這將大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低企業(yè)的長(zhǎng)期平均成本。同時(shí)技術(shù)進(jìn)步可以使得規(guī)模擴(kuò)大后生產(chǎn)要素得到更充分的利用；范圍經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生于多種產(chǎn)品生產(chǎn)、而不是單一產(chǎn)品生產(chǎn)的情況。企業(yè)同時(shí)進(jìn)行多產(chǎn)品的生產(chǎn)，可以通過(guò)多種產(chǎn)品共同分享設(shè)備或其他投入物而獲得產(chǎn)出或成本方面的好處，也可以通過(guò)統(tǒng)一的營(yíng)銷計(jì)劃或統(tǒng)一的經(jīng)營(yíng)管理獲得成本方面的好處。規(guī)模經(jīng)濟(jì)與范圍經(jīng)濟(jì)的區(qū)別在于：規(guī)模經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生主要是由于批量擴(kuò)大所導(dǎo)致，規(guī)模報(bào)酬遞增是產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)的原因之一；而范圍經(jīng)濟(jì)主要是由于產(chǎn)品之間的相互作用導(dǎo)致，是指在相同的投入下，由一個(gè)單一的企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品比多個(gè)不同的企業(yè)分別生產(chǎn)這些產(chǎn)品中的每一個(gè)單一產(chǎn)品的產(chǎn)出水平更高。設(shè)備端：鉑力特、華曙高科寡頭壟斷，部分設(shè)備組件仍需進(jìn)口國(guó)際市場(chǎng)上，EOS、SLMSolutions和3DSystems等公司起步較早，占據(jù)領(lǐng)先地位，隨著GE、HP（HP采用的MJF技術(shù)路線與SLS存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系）等的快速發(fā)展，逐步取得較高市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，以國(guó)產(chǎn)品牌之間的競(jìng)爭(zhēng)為主，鉑力特、華曙高科憑借先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和良好的產(chǎn)品質(zhì)量，成為國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。華曙高科自主研發(fā)的金屬增材制造設(shè)備采用選區(qū)激光熔融（SLM）工藝技術(shù)，該技術(shù)采用激光能量逐層完全熔化金屬粉末材料疊加成形，優(yōu)勢(shì)在于所成型零件表面質(zhì)量好，內(nèi)部金相組織致密度高，具有快速凝固的組織特征，具備良好的機(jī)械性能，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的打印精度和極端復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造，滿足直接制造終端零件的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)該成形技術(shù)可顯著縮短產(chǎn)品研發(fā)制造周期，可選擇金屬材料范圍廣泛，包括鈦合金、鋁合金、高溫合金、銅合金、鈷鉻合金、不銹鋼、高強(qiáng)鋼、模具鋼、難熔金屬等材料，相比傳統(tǒng)減材制造其材料利用率更高，設(shè)計(jì)自由度更高，可實(shí)現(xiàn)集成化設(shè)計(jì)、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、點(diǎn)陣設(shè)計(jì)等先進(jìn)設(shè)計(jì)手段。綜上特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)使該技術(shù)成為近年來(lái)工業(yè)級(jí)金屬增材制造領(lǐng)域的主流技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于航空航天、模具、汽車、醫(yī)療、科研教育等領(lǐng)域。激光器有望擺脫依賴進(jìn)口局面，國(guó)產(chǎn)光纖激光器爆發(fā)有望推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。根據(jù)鉑力特招股書信息，激光器市場(chǎng)基本被IPG、Rofin等國(guó)外企業(yè)占有，但我們認(rèn)為當(dāng)前在國(guó)內(nèi)光纖激光器企業(yè)快速推進(jìn)國(guó)產(chǎn)替代的背景下，光纖激光器的供應(yīng)有望走上國(guó)產(chǎn)化道路，從而大幅降低3D打印設(shè)備的核心器件成本。根據(jù)鉑力特招股說(shuō)明書，公司生產(chǎn)的增材制造設(shè)備主要為采用SLM技術(shù)的激光選區(qū)熔化成形設(shè)備以及采用LSF技術(shù)的激光立體成形設(shè)備，進(jìn)口核心元器件主要為激光器及激光掃描振鏡。激光器的主要作用為熔化金屬粉末使其能夠形成最終零部件，在各型號(hào)設(shè)備產(chǎn)品的成本中平均占比約為19%。激光掃描振鏡是控制激光束偏轉(zhuǎn)及激光光斑位置的裝置，通過(guò)掃描振鏡的不斷移動(dòng)，完成整個(gè)零部件的截面打印，在各型號(hào)設(shè)備產(chǎn)品的成本中平均占比約為6%。受益于金屬增材制造技術(shù)的成熟和低價(jià)金屬增材制造裝備的普及，近年來(lái)金屬增材制造裝備銷量大幅提升。2020年全球金屬增材制造打印機(jī)的銷量為2169臺(tái)，盡管受新冠疫情沖擊和增材制造行業(yè)增速整體放緩影響，導(dǎo)致當(dāng)年銷量較2019年出現(xiàn)小幅回落，但整體仍保持較高水平，預(yù)計(jì)未來(lái)仍具備廣闊的市場(chǎng)空間。市場(chǎng)篇：空天應(yīng)用前景廣闊，滲透率提升邏輯牽引藍(lán)海市場(chǎng)“一主兩率”中“滲透率”為第一驅(qū)動(dòng)邏輯業(yè)績(jī)分化過(guò)程中，高增長(zhǎng)景氣賽道往往指向“一主兩率”邏輯，增材制造與該景氣賽道篩選邏輯較為契合。在華泰軍工組2022.11.21發(fā)布報(bào)告《掘金2023：守正、積勢(shì)、待時(shí)》中，我們創(chuàng)新性提出“一主兩率”投資框架，其中“一主”即“主戰(zhàn)裝備”，“兩率”即“滲透率”和“國(guó)產(chǎn)化率”，我們認(rèn)為若要在十四五中后期依然能保持高景氣度的細(xì)分賽道，需求側(cè)來(lái)看，必須綁定正在集中放量的“爆款”主戰(zhàn)型號(hào)，同時(shí)供給側(cè)來(lái)看，普遍具有國(guó)產(chǎn)替代邏輯或新興技術(shù)牽引的滲透率提升邏輯。經(jīng)過(guò)“一主兩率”行業(yè)篩選邏輯，我們認(rèn)為增材制造既符合“一主”，可應(yīng)用與軍機(jī)、導(dǎo)彈、發(fā)動(dòng)機(jī)等爆款裝備，又符合“滲透率提升”邏輯，即在各類主戰(zhàn)裝備中處于低滲透率向高滲透率快速爬升階段。航空：量升質(zhì)提需求共振，機(jī)身增材制造件滲透率有望提升按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，全球戰(zhàn)斗機(jī)可分為1-5代?！按钡膭澐忠阅芰图夹g(shù)兩大類要素為標(biāo)志，構(gòu)成了“代”的邊界。我國(guó)軍機(jī)在數(shù)量上與美國(guó)存在較大差距，總量提升需求顯著。軍用飛機(jī)是直接參加戰(zhàn)斗、保障戰(zhàn)斗行動(dòng)和軍事訓(xùn)練的飛機(jī)的總稱，是航空兵的主要技術(shù)裝備。據(jù)《WorldAirForces2022》統(tǒng)計(jì)，2021年美國(guó)現(xiàn)役軍機(jī)總數(shù)為13246架，在全球現(xiàn)役軍機(jī)中占比為25%，而我國(guó)現(xiàn)役軍機(jī)總數(shù)為3285架，在全球現(xiàn)役軍機(jī)中占比僅為6%。按各個(gè)細(xì)分機(jī)型來(lái)看，戰(zhàn)斗機(jī)是我國(guó)軍機(jī)中的主力軍，總數(shù)為1571架，但數(shù)量不到美國(guó)同期的60%，且其他機(jī)型的數(shù)量都顯著落后于美國(guó)，我國(guó)未來(lái)軍機(jī)總量提升需求顯著。增材制造技術(shù)可以用于優(yōu)化復(fù)雜零部件的結(jié)構(gòu)，從而起到減輕重量、增加使用壽命的效果。根據(jù)研究，美國(guó)F16戰(zhàn)機(jī)上使用3D技術(shù)制造的起落架，平均壽命是原來(lái)的2.5倍；F-22的鈦合金鍛件，如果使用增材制造技術(shù)可減重40%。根據(jù)研究，從飛機(jī)組成部件價(jià)值占比來(lái)看，軍機(jī)的航電+機(jī)電系統(tǒng)成本占比為37%，發(fā)動(dòng)機(jī)占比25%，機(jī)體結(jié)構(gòu)占比19%。在飛機(jī)機(jī)體的成本結(jié)構(gòu)中，機(jī)身與機(jī)翼的成本占比較高，分別占到了機(jī)體總成本的32%和40%。此外，飛機(jī)內(nèi)飾的成本占比也超過(guò)了10%，達(dá)到了13%。起落架與尾翼的成本占比分別為9%和6%。航發(fā)：后市場(chǎng)空間廣闊，增材制造已具備較好應(yīng)用基礎(chǔ)在華泰軍工組2022.9.15發(fā)布的報(bào)告《航空發(fā)動(dòng)機(jī)：國(guó)之重器，萬(wàn)里鵬程》中，我們強(qiáng)調(diào)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)板塊四大投資邏輯，即：1）短期：“十四五”軍機(jī)列裝帶動(dòng)批產(chǎn)型號(hào)（WS-10）放量，航發(fā)動(dòng)力大額預(yù)收款鎖定中短期訂單；2）中期：我國(guó)四代發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)能力大幅提升，五代機(jī)預(yù)研技術(shù)持續(xù)突破瓶頸，在研型號(hào)正加速轉(zhuǎn)入批生產(chǎn)階段；3）長(zhǎng)期：航空發(fā)動(dòng)機(jī)先軍后民，CJ-1000、CJ-2000商用發(fā)動(dòng)機(jī)加速研制推出，驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)期行業(yè)持續(xù)高景氣度；4）后市場(chǎng)：廣闊后市場(chǎng)鑄造航空發(fā)動(dòng)機(jī)坡長(zhǎng)雪厚賽道，我國(guó)航發(fā)保有量達(dá)到高位后訓(xùn)練量加大帶來(lái)替換、維修需求提升。由高溫合金等材料制成的熱端部組件構(gòu)成了航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要的維修市場(chǎng)。根據(jù)《航空及發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修管理》（蔡景等，【北京航空航天大學(xué)出版社】，2015），航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修工作根據(jù)其內(nèi)容的不同可以分為：1）航線維修和定期檢修；2）返廠大修。其中，返廠大修涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的拆解，以及軸、盤等轉(zhuǎn)子部件的更換或修理，返廠大修主要包括性能恢復(fù)和時(shí)壽件更換兩大部分。在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)會(huì)下降，這時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行修理，理論上來(lái)說(shuō)，通過(guò)返廠大修后，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠完全恢復(fù)其原有的可靠性，能夠繼續(xù)執(zhí)行另一個(gè)大修周期的任務(wù)。（1）性能恢復(fù)：高溫、腐蝕及疲勞造成的零部件損傷，最終引起核心機(jī)性能衰退。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)在役時(shí)間的增長(zhǎng)，EGT（排氣溫度）逐漸升高，同時(shí)零部件的磨損和疲勞逐漸加重，進(jìn)一步加速發(fā)動(dòng)機(jī)性能衰退?？紤]到零部件的材料和性能，OEM（原始設(shè)備制造商）會(huì)確定一個(gè)EGT上限，一旦達(dá)到就要求發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行車間維修以恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)性能恢復(fù)，通常需要拆解核心機(jī)，并詳細(xì)檢查氣路部件（葉片等）的狀況，進(jìn)行必要的修理或更換。在發(fā)動(dòng)機(jī)車間維修期間，通常服務(wù)通告SB（ServiceBulletin）和適航指令A(yù)D（AirworthinessDirective）會(huì)一并執(zhí)行；（2）時(shí)壽件更換：壓氣機(jī)和渦輪盤的鼓盤、軸或輪盤通常具有固定的壽命，一旦達(dá)到壽命，不管其狀況如何均需要更換。發(fā)動(dòng)機(jī)維修成本大約占整個(gè)飛機(jī)維修成本的35%~40%，其中車間維修的零部件修理或更換成本占了大部分，有60%~70%。航空發(fā)動(dòng)機(jī)增材制造結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)技術(shù)本質(zhì)是依靠可靠、高效的優(yōu)化算法，在給定的約束條件下，按照質(zhì)量最輕、成本最低、剛度最大等目標(biāo)，尋求滿足需求的最佳結(jié)構(gòu)形式，主要應(yīng)用于概念設(shè)計(jì)階段。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在面向增材制造工藝約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度工程研制需求、多物理場(chǎng)服役環(huán)境、多材料/結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)等方面開展研究，實(shí)現(xiàn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、輪盤等關(guān)重件的一體化設(shè)計(jì)。導(dǎo)彈：耗材屬性與工藝特性適配，增材零件理論滲透率較高從產(chǎn)品屬性來(lái)看，導(dǎo)彈屬于一次性耗材，使用即消失。為了應(yīng)對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)需求，需要維持一定規(guī)模的安全庫(kù)存；同時(shí)導(dǎo)彈一直是國(guó)際軍火巨頭的主要收入來(lái)源，也是國(guó)際軍貿(mào)上的最主要的貿(mào)易品種之一。目前導(dǎo)彈的消耗方式除正常戰(zhàn)爭(zhēng)需求外，還有實(shí)彈演練以及日常因老化等原因的銷毀等，當(dāng)前我國(guó)的導(dǎo)彈消耗集中在后兩者。2021年1號(hào)《訓(xùn)令》強(qiáng)調(diào)：全面提高訓(xùn)練實(shí)戰(zhàn)化水平和打贏能力。6月24日國(guó)防部半年新聞發(fā)布會(huì)中披露全軍上半年軍事訓(xùn)練彈藥消耗量同比大幅增加。增材制造使導(dǎo)彈武器裝備損耗件、疲勞件快速修復(fù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。根據(jù)《增材制造技術(shù)在航天制造領(lǐng)域的需求分析與發(fā)展趨勢(shì)》（焦明等，【技術(shù)管理】，2017年7月），通過(guò)激光熔覆技術(shù)可很好地挽救大型貴重零件，大幅度縮短維修周期，顯著降低備用件庫(kù)存量，延長(zhǎng)航天產(chǎn)品及導(dǎo)彈武器裝備使用壽命。激光熔覆技術(shù)在國(guó)外航空航天及導(dǎo)彈武器裝備領(lǐng)域的易損件、易耗件、疲勞件的快速修復(fù)上發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，尤其在美軍海灣戰(zhàn)爭(zhēng)等實(shí)戰(zhàn)中起到了非常重要的保障作用，滿足了軍隊(duì)行動(dòng)快速性和攜帶設(shè)備便利性的需要，被稱之為“戰(zhàn)地醫(yī)院”。未來(lái)不論在發(fā)射場(chǎng)還是戰(zhàn)場(chǎng)，激光熔覆技術(shù)在航天產(chǎn)品及導(dǎo)彈武器裝備損耗件、疲勞件快速修復(fù)方面，有望發(fā)揮不可替代的作用。整體市場(chǎng)規(guī)模：市場(chǎng)前景廣闊，技術(shù)迭代發(fā)展全球金屬增材制造市場(chǎng)有望保持20%左右復(fù)合增速至2030年。據(jù)《WohlersAssociates2022》，2021年全球增材制造市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到152.44億美元，同比增長(zhǎng)19.49%，2015-2021年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到19.77%。根據(jù)Wohlers預(yù)測(cè)，2025年增材制造收入規(guī)模將達(dá)到298億美元，2021-2025年CAGR為18.24%；2030年增材制造收入規(guī)模將達(dá)到853億美元，2025-2030年CAGR為23.41%。中國(guó)增材制造市場(chǎng)具有較大潛力。據(jù)中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，在2015-2017年的3年間，我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增速超過(guò)30%。2017年，我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模已超過(guò)100億元。2021年國(guó)內(nèi)增材市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到262億元，同比增長(zhǎng)34.1%。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)增材市場(chǎng)規(guī)模到達(dá)2024年將達(dá)到500億元，2021-2024年年均復(fù)合增速為24.12%。重點(diǎn)公司分析鉑力特西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司成立于2011年，2017年進(jìn)行股份制改革變更為西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司，2017年公司憑借“飛機(jī)結(jié)構(gòu)精密激光選區(qū)熔化成形制造技術(shù)及應(yīng)用”獲得國(guó)防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)，憑借“內(nèi)冷卻整體結(jié)構(gòu)渦輪轉(zhuǎn)子增材制造研究”獲得國(guó)防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)，2019年7月公司成為中國(guó)首批上市科創(chuàng)板的高新技術(shù)企業(yè)，2020年增材制造零件獲空中客車認(rèn)證，2022年發(fā)布A股募集資金計(jì)劃，擬向特定對(duì)象募集資金31.10億元，用于金屬增材質(zhì)造大規(guī)模智能生產(chǎn)基地的建造。公司專注于工業(yè)級(jí)金屬增材制造（3D打?。?，主要產(chǎn)品及服務(wù)涵蓋增材制造打印設(shè)備、金屬增材制造定制化產(chǎn)品、金屬增材制造原材料、金屬增材制造技術(shù)服務(wù)、代理銷售設(shè)備及配件，構(gòu)建了較為完整的金屬增材制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，是國(guó)內(nèi)最具產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的金屬增材制造企業(yè)，整體實(shí)力在國(guó)內(nèi)外金屬增材制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。公司的產(chǎn)品及服務(wù)廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)機(jī)械、能源動(dòng)力、科研院所、醫(yī)療研究、汽車制造及電子工業(yè)等領(lǐng)域。營(yíng)業(yè)收入顯著增長(zhǎng)，盈利能力不斷提升。收入端，受益于航空航天領(lǐng)域“彈、箭、星、機(jī)”等重大型號(hào)研制項(xiàng)目的持續(xù)放量，公司營(yíng)業(yè)收入呈穩(wěn)步增長(zhǎng)狀態(tài)，營(yíng)業(yè)收入由2017年的2.20億元增長(zhǎng)至2021年的5.52億元，2018-2021年公司營(yíng)收CAGR達(dá)到25.86%，2022Q1-Q3公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收5.20億元，同比增長(zhǎng)117.93%。利潤(rùn)端，2017-2019年公司凈利潤(rùn)隨著營(yíng)收端穩(wěn)步增長(zhǎng)，2020年起由于公司實(shí)施股權(quán)激勵(lì)，2020-2025年攤銷費(fèi)用分別為0.15/1.75/1.69/0.89/0.42/0.09億元，對(duì)公司2021-2022年的表觀利潤(rùn)造成較大壓力，因此公司2021年歸母凈利潤(rùn)為-0.53億元，2022Q1-Q3公司歸母凈利潤(rùn)為-0.22億元。若將股權(quán)激勵(lì)攤銷費(fèi)用加回，則2021年公司實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)1.21億元，同比增長(zhǎng)19.88%，2018-2021年公司歸母凈利潤(rùn)C(jī)AGR為37.20%，2022Q1-Q3歸母凈利潤(rùn)為1.05億元，同比增長(zhǎng)849.71%。超卓航科超卓航科是一家專業(yè)從事定制化增材制造和機(jī)載設(shè)備維修業(yè)務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，是國(guó)內(nèi)少數(shù)掌握冷噴涂增材制造技術(shù)并產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用在航空器維修再制造領(lǐng)域的公司之一。其正式設(shè)立于2006年，前身為襄樊超卓航空技術(shù)有限公司。設(shè)立初期，公司專注于航空機(jī)載設(shè)備維修領(lǐng)域，在2006年至2014年期間形成了較為完整的民品業(yè)務(wù)線，且獲得一系列軍品業(yè)務(wù)的維修資質(zhì)。2015年，公司實(shí)控人李羿含歸國(guó)，帶領(lǐng)公司新增冷噴涂增材制造業(yè)務(wù)線，并對(duì)冷噴涂增材制造技術(shù)進(jìn)行持續(xù)研發(fā)和技術(shù)攻堅(jiān)。2017年，公司成功運(yùn)用冷噴涂技術(shù)為軍方某飛機(jī)進(jìn)行起落架大梁疲勞裂紋的修復(fù)，正式打開冷噴涂軍品市場(chǎng)的大門。2020年，公司實(shí)現(xiàn)冷噴涂增材應(yīng)用制造技術(shù)在飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)原位修復(fù)的工業(yè)級(jí)應(yīng)用，成功進(jìn)軍高性能靶材生產(chǎn)制造領(lǐng)域。2022年7月，公司成功于上海證券交易所科創(chuàng)板上市。公司營(yíng)收以定制化增材制造業(yè)務(wù)為主，機(jī)載設(shè)備維修業(yè)務(wù)為輔。2021年定制化增材制造業(yè)務(wù)營(yíng)收占比72%，機(jī)載設(shè)備維修業(yè)務(wù)營(yíng)收占比28%。其中，定制化增材制造業(yè)務(wù)具體可劃分為機(jī)體結(jié)構(gòu)再制造、零部件生產(chǎn)制造以及增材制造系統(tǒng)三個(gè)業(yè)務(wù)板塊，其中機(jī)體結(jié)構(gòu)再制造業(yè)務(wù)占比最高(66.7%)；機(jī)載設(shè)備維修業(yè)務(wù)可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分別劃分為氣動(dòng)附件維修、液壓附件維修、電氣附件維修和燃油附件維修四個(gè)業(yè)務(wù)板塊，氣動(dòng)附件維修業(yè)務(wù)營(yíng)收占比最高（48.35%）。兩類主營(yíng)業(yè)務(wù)均廣泛應(yīng)用于軍民航天航空領(lǐng)域。公司股權(quán)集中度較高，決策體系通暢。截至2022.12.31，李羿含、李光平、王春曉分別持有公司22.67%、15.77%、11.33%的股份，合計(jì)直接持有公司49.77%的股份，為公司的共同控股股東和共同實(shí)際控制人。其中，李光平與王春曉為配偶關(guān)系，李羿含為李光平與王春曉之子，李羿含為實(shí)際受益人。公司注重員工激勵(lì)，富誠(chéng)海富通是公司的員工持股平臺(tái)，持有公司1.84%的股份。有研粉材有研粉末新材料有限公司主要從事有色金屬