1、 3D 打印為傳統(tǒng)制造業(yè)的補充，技術(shù)特點契合航空航天
1.1 3D 打印可成形定制化復雜結(jié)構(gòu)，是傳統(tǒng)制造業(yè)的重要補充
3D 打印，又稱增材制造（Additive Manufacturing，AM），是對 于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的一種變革性方法。傳統(tǒng)的減材制造工藝是指利 用已有的幾何模型工件，用工具將材料逐步切削、打磨、雕刻，最終 成為所需的零件。而 3D 打印恰恰相反，通過借助于 3D 打印設(shè)備， 對數(shù)字三維模型進行分層處理，將金屬粉末、熱塑性材料、樹脂等特 殊材料一層一層地不斷堆積黏結(jié)，最終疊加形成一個三維整體。3D 打印是一種跨學科的交叉技術(shù)，涵蓋機械、材料、計算機視覺、軟件、 電子等多個學科，而其中核心的技術(shù)在于 3D 打印機的制造，對于材 料、軟件、設(shè)計等也有特殊要求。
與傳統(tǒng)制造工藝相比，3D 打印具有可成形復雜結(jié)構(gòu)、縮短產(chǎn)品 實現(xiàn)周期、產(chǎn)品強度高重量輕、材料利用率高等特點，但其成本也比 較高。3D 打印技術(shù)的特點具體如下：（1）可制造復雜幾何結(jié)構(gòu)的部 件，實現(xiàn)一體化生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)的復雜性不會帶來額外的成本。設(shè)計師不 再受到傳統(tǒng)制造工藝的約束，可以更自由地創(chuàng)造零件。（2）縮短新產(chǎn) 品研發(fā)和實現(xiàn)周期。傳統(tǒng)工藝在研發(fā)新產(chǎn)品時，需要設(shè)計生產(chǎn)新模具， 建立裝配流程，而 3D 打印無需模具，工藝流程短。（3）產(chǎn)品具有強 度高、重量輕的特點。3D 打印部件可以實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝難以加工的蜂窩點陣結(jié)構(gòu)，在保證性能的前提下，大幅減輕重量。基于 3D 打印快 速凝固的工藝特點，可以實現(xiàn)良好的力學性能，從而保證強度有所提 高。（4）材料利用率大幅提高。由于材料是逐層疊加的，在生產(chǎn)過程 中幾乎不會產(chǎn)生材料的浪費，材料利用率達到 90%以上。（5）設(shè)備成 本和材料成本較高。工業(yè)級 3D 打印設(shè)備價格昂貴，少則一兩百萬元， 多則上千萬元。此外，由于工藝比較特殊，3D 打印對材料有特殊的 要求，普通材料需要經(jīng)過調(diào)整。而材料的研發(fā)難度大，成本較高，在 一定程度上限制了 3D 打印的發(fā)展。
1.2 30 余年發(fā)展技術(shù)逐步完善，多材料、大型化、批量化為改進方向
經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，3D 打印技術(shù)不斷完善，目前已形成了 3D 生物打印、有機材料打印、金屬打印等多種打印模式，鑒于國內(nèi)大型 3D 打印企業(yè)如鉑力特等主營金屬打印，本文重點論述該打印模式的特征。金屬 3D 打印一般利用激光、電子束能量源熔化金屬粉末，使 得金屬粉末熔結(jié)，堆積形成一個整體結(jié)構(gòu)。在整個工藝中金屬粉末的 輸入方式有兩種，鋪粉和送粉。根據(jù)不同送粉方式，金屬 3D 打印工 藝原理分為定向能量沉積（也稱為送粉）和粉末床選區(qū)熔化（也叫為 鋪粉）。鋪粉指把金屬粉末鋪到基板上，形成一個薄層，然后通過激 光熔化薄層上的特定區(qū)域進而熔結(jié)在一起。與鋪粉相比，送粉未形成 薄層，通過粉末噴嘴直接把粉末輸送到激光在基體上形成的熔池中， 熔結(jié)形成一個整體。主流的金屬 3D 打印技術(shù)根據(jù)原理可以大致分為 激光選區(qū)熔化技術(shù)（SLM）、電子束熔化成形（EBM）、激光凈成形技 術(shù)（LENS）電子束熔絲沉積技術(shù)（EBF）。
金屬 3D 打印工藝中金屬粉末質(zhì)量是影響最終打印部件結(jié)構(gòu)及性 能的關(guān)鍵因素之一，目前國內(nèi)制粉水平接近國外但仍有差距。金屬粉 末質(zhì)量越好，粒徑越小，其打印出的產(chǎn)品致密性、機械性能越好。 2013 年國外公司3D Systems制出的粉末粒徑為6-9μm,國內(nèi)鋼研高納2019 年生產(chǎn)粉末粒徑為 10μm。鉑力特公司建成的粉末生產(chǎn)線，可用于其 自制的 3D 打印設(shè)備，提高打印產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)鉑力特招股書，其研 制粉末粒徑最低為 20μm 左右，與國內(nèi)外先進公司有一定差距。
對于金屬 3D 打?。ㄔ霾闹圃欤┒裕涮匦詻Q定了它的應用將 是傳統(tǒng)制造工藝的重要補充而非完全替代，且體現(xiàn)在不同行業(yè)的不同 環(huán)節(jié)上應用均有所差異。據(jù)德勤咨詢發(fā)布的《2019 科技、傳媒和電 信 行 業(yè) 預 測 》與《Additive manufacturing methods – state of development, market prospects for industrial use and ICT-specific challenges in research and development》，與使用數(shù)控機床相比，增材 制造的每個零件成本更加高昂，且每個零件制造時間為數(shù)小時而非數(shù) 分鐘（同樣不包含精加工和各類后期加工時間）。相對于傳統(tǒng)制造業(yè) 擅長的批量化、規(guī)?；a(chǎn)領(lǐng)域，3D 打印效率較低、成本較高。此 外，3D 打印機目前功能比較單一，對于不同的材料，可能需要不同 型號、工藝的打印機，這就需要制造企業(yè)購置多臺不同型號打印機， 增加了生產(chǎn)成本。盡管如此，某些零件只可能通過 3D 打印制作，如 上文所述的部件內(nèi)幾何蜂窩結(jié)構(gòu)。另外，當零件量過低時，如原型制 作以及模具應用環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)制造方法和減材制造工藝不適用或者成本 過高、時間過長時，則也只可采用 3D 打印方法?；?3D 打印 自身的特點，從環(huán)節(jié)上來看，3D 打印更偏向于設(shè)計端，更適用于部 分小批量、個性化、定制化高端產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)，在鑄模、鑄件、 工具、模具和夾具上亦有更廣泛的應用。
金屬增材制造技術(shù)發(fā)展中有三個重要的因素，設(shè)備、材料和工藝， 目前在這三方面還有提高的空間。為了擴大 3D 打印技術(shù)的應用規(guī)模， 金屬增材制造技術(shù)正在朝著低成本、大尺寸、多材料、高精度、高效 率方向發(fā)展。 （1）金屬增材設(shè)備朝著大型化、專業(yè)化方向發(fā)展。隨著 對打印大尺寸結(jié)構(gòu)和特定領(lǐng)域的需求不斷增加，金屬 3D 打印設(shè)備朝 著大型化、專業(yè)化發(fā)展已經(jīng)成為趨勢。 （2）可打印原材料不斷增加， 復合材料打印開始出現(xiàn)。目前應用于金屬 3D 打印的原材料種類偏少、 材料質(zhì)量不高，隨著增材制造在工業(yè)領(lǐng)域的不斷滲透，市場對于金屬3D 打印可實現(xiàn)多材料混合打印的需求也逐步上升。此外，多種復合 材料同時打印開始出現(xiàn)，可結(jié)合不同材料的優(yōu)點。 （3）開發(fā)新的金屬 增材制造技術(shù)。傳統(tǒng)的金屬增材制造技術(shù)存在高成本、效率低等問題， 其中效率低也是限制增材制造在許多領(lǐng)域替代傳統(tǒng)減材制造的關(guān)鍵 因素之一。預計隨著未來該技術(shù)的逐漸成熟，如激光功率的提高、打 印路徑的優(yōu)化等，增材制造生產(chǎn)速率或有所改進。
1.3 增材制造可打印復雜件，減重、周期短的特點契合航空航天需求
金屬增材制造工藝能夠契合航天航空產(chǎn)業(yè)的苛刻條件。例如，飛 行器要求高速、續(xù)航時間長、安全高效低成本等條件，對結(jié)構(gòu)設(shè)計、 材料和制造提出了更高要求。對于增材制造這一改進工藝流程，其較 多技術(shù)優(yōu)勢能夠很好的契合航空航天的多項要求。例如，結(jié)合上文， （1）增材制造可實現(xiàn)傳統(tǒng)減材工藝無法實現(xiàn)的復雜幾何結(jié)構(gòu)件，實 現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無法加工的蜂窩點陣結(jié)構(gòu)，能夠在保證性能的前提下大幅 減輕部件質(zhì)量，達到提升航空航天裝備機動性、速度及節(jié)省高昂的航 空燃油費的目的；（2）同時 3D 打印技術(shù)能夠縮短高性能部件的制造 流程，無需研發(fā)制造部件使用的模具，大大縮短了研發(fā)周期，降低時 間成本，利于加快項目進程；（3）因航空航天裝備服役環(huán)境惡劣，尤 以航空發(fā)動機為典型，使用環(huán)境為高溫、高壓，傳統(tǒng)材料難以承受， 適配于此類環(huán)境的材料的研制難度大、價格高昂。增材制造工藝可大幅提高材料利用率的特點可較好契合這特征，可節(jié)省裝備研制經(jīng)費。
3D 打印技術(shù)在航天航空領(lǐng)域也存在一定的缺陷，還需要技術(shù)穩(wěn) 定性驗證積累。增材制造技術(shù)由于本身各向異性的特點決定了機械性 能，在不同方向的波動相對較大。例如，據(jù)《激光增材制造在航空航 天領(lǐng)域中的應用》一文，由于內(nèi)應力問題和內(nèi)部質(zhì)量難控多變等因素， 控制增材制造成形零件的變形開裂是一個永恒的問題。此外，在增材 制造技術(shù)制造的零件機械性能穩(wěn)定性達到航空航天部門的要求之前， 還需要做進一步的工作。隨著技術(shù)的改進和科技水平的提高，3D 打 印有望在航空航天領(lǐng)域或有更大的作為。
2、 商業(yè)模式：具有范圍經(jīng)濟優(yōu)勢，掌握設(shè)備制造居產(chǎn)業(yè)主導
2.1 3D 打印產(chǎn)品偏小批量居多、定制化直銷，范圍經(jīng)濟或降成本
3D 打印產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋多種服務(wù)與應用領(lǐng)域，打印設(shè)備廠商占產(chǎn)業(yè) 鏈主導地位。3D 打印行業(yè)上游包括原材料、核心硬件及建模工具（軟 件）。中游涵蓋各類打印技術(shù)，以打印設(shè)備生產(chǎn)廠商為主，由于設(shè)備 的匹配性要求，此類廠商往往同時涉及上游。3D 打印的下游除了跟 蹤服務(wù)平臺，3D 打印出的產(chǎn)品應用領(lǐng)域廣泛，以航空航天、汽車工 業(yè)等領(lǐng)域為主，在生物、食品及建筑領(lǐng)域也有特殊應用。由于 3D 打 印的成本較高，真正掌握打印生產(chǎn)能力或設(shè)備制造能力的中游廠商在 行業(yè)中占主導地位。在國際競爭中領(lǐng)先的 3D Systems、GE 增材、SLM Solutions Group 等，以及國內(nèi)主要廠商鉑力特、鑫精合、先臨三維等 均具備 3D 打印設(shè)備制造的相關(guān)業(yè)務(wù)。
基于增材制造工藝特性下目前多為定制化生產(chǎn)，需較早介入甚至 參與客戶產(chǎn)品設(shè)計，這決定了其定制化產(chǎn)品多為直接銷售。以鉑力特 為例，其下游主要是航天航空領(lǐng)域客戶。增材制造對微觀組織結(jié)構(gòu)的 控制能力，能較好滿足功能集成性零件、拓撲優(yōu)化異性零件等需求。 而為了更好地完成產(chǎn)品定制化需求，相關(guān)公司會進行定制化原材料選 擇、定制化生產(chǎn)以及設(shè)計定制化工藝等。但 3D 打印產(chǎn)品的定制化直 銷，有時或?qū)е鹿句N售額易受下游大客戶需求波動所影響。例如， 鉑力特在 2016-2018 年航空航天領(lǐng)域客戶收入占主營業(yè)務(wù)收入分別為 62.35%、54.32%、62.21%，前五大客戶也主要集中該領(lǐng)域。
增材制造對原材料利用率明顯高于減材制造，但設(shè)備成本高，目 前多為小批量生產(chǎn)。相較于傳統(tǒng)建材制造中材料去除、切削、組裝等 流程，增材制造按分層制造、逐層疊加的工藝順序，減免了打磨、拼 接等過程中材料的浪費，據(jù)鉑力特招股書，金屬 3D 打印技術(shù)材料利 用率可高達 95%。盡管根據(jù)美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST），增 材制造總體成本與傳統(tǒng)制造業(yè)相比并不存在明顯劣勢，但增材制造初 始精密設(shè)備成本占總成本 45%-74%。根據(jù)國際成本估算和分析協(xié)會 （International Cost Estimation and Analysis Association）于 2015 年發(fā) 布的研究，按重量計算，增材制造材料的成本比傳統(tǒng)制造材料高 8 倍， 設(shè)備、材料成本降低依托技術(shù)且周期長，邊際成本隨銷量增加幾乎不變，難從規(guī)模經(jīng)濟受益，導致目前 3D 打印產(chǎn)品主要是小批量模式。
依托增材制造縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低產(chǎn)品生命周期成本，中短 期降成本或依靠范圍經(jīng)濟而不是規(guī)模經(jīng)濟。相對于規(guī)模經(jīng)濟，3D 打印 行業(yè)依托專一核心技術(shù)，可以覆蓋多種完全不同的產(chǎn)品領(lǐng)域，且只要 產(chǎn)品設(shè)計合理，幾乎不存在設(shè)備上的轉(zhuǎn)換成本，可以通過打印模型有 效縮短研發(fā)周期、產(chǎn)品上市時間，幫助制造企業(yè)迅速爭取或維持市場 份額。例如，據(jù)《Analyzing Product Lifecycle Costs for a Better Understanding of Cost Drivers in Additive Manufacturing》， 數(shù)字齒帽 （invisalign）從模擬全球牙科生產(chǎn)到數(shù)字本地生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換節(jié)省了 85％的物流步驟，將生產(chǎn)以及生產(chǎn)活動的能耗降低了 80％。
批量生產(chǎn)并不能進一步降低邊際成本，這限制了 3D 打印產(chǎn)品大 批量制造形成規(guī)模效應。為更好的分析 AM 制造過程中的成本變化情 況，《Analyzing Product Lifecycle Costs for a Better Understanding of Cost Drivers in Additive Manufacturing》一文中采用 Augsburg 的一個 汽車部件樣本生產(chǎn)案例進行分析，對機器利用率、折舊、投資、維護 費用、構(gòu)建速率、材料價格等關(guān)鍵因素進行限定，證實機器成本占比 高達 70%以上。后續(xù)論證發(fā)現(xiàn)，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擴大產(chǎn) 能不再敏感，而單位產(chǎn)品所需材料固定，即批量生產(chǎn)并不能進一步降 低邊際成本，這限制了 3D 打印產(chǎn)品大批量制造形成規(guī)模效應。而在 之后的論證中發(fā)現(xiàn)，改變構(gòu)建速率、材料成本對成本結(jié)構(gòu)影響較大，而改變利用率、機器投資對成本結(jié)構(gòu)影響較小，這說明 3D 打印成本 降低主要環(huán)節(jié)集中在設(shè)備、材料技術(shù)升級。
2.2 增材設(shè)備直銷的客戶依賴性低于產(chǎn)品，代理經(jīng)銷多用于培育市場
基于前文論述，主要廠商多進行設(shè)備銷售，但由于設(shè)備定制化程 度比產(chǎn)品低，且應用領(lǐng)域較廣，下游客戶對其依賴程度較低。與鉑力 特所含的定制化產(chǎn)品制造業(yè)務(wù)不同，先臨三維主要 3D 打印業(yè)務(wù)涵蓋 3D 打印設(shè)備及材料、3D 打印服務(wù)，其在 2016-2018 年前五大直銷客 戶變化較大，且營收占比只有 10%-30%，對下游客戶的依賴程度明顯 低于鉑力特對航空航天客戶的依賴。
設(shè)備的定制化程度低的同時，易使公司可通過代理經(jīng)銷模式培育 及拓寬市場，代理商及供應商對渠道依賴程度高于直銷。對于國際巨 頭如 EOS 等，以及主要集中于打印設(shè)備制造的廠商如先臨三維等，3D 打印設(shè)備及技術(shù)的推廣需要依靠經(jīng)銷商，設(shè)備經(jīng)銷是拓寬國際市場的 重要渠道。而對于鉑力特等提供全套服務(wù)的廠商，盡管代理業(yè)務(wù)毛利 低于直銷，但代理國際知名廠商 EOS 業(yè)務(wù)有助于其綁定部分重要客 戶，即通過介紹客戶使用代理產(chǎn)品拓展客戶群，后推進自產(chǎn)設(shè)備進行 低成本替代，進而促進長期合作。就渠道依賴程度而言，由于供應商 需要對經(jīng)銷商進行設(shè)備配套服務(wù)的專業(yè)培訓，經(jīng)銷代理渠道較直銷依 賴程度略高，如先臨三維與 UFP Deutschland GmbH、南京威布三維科 技有限公司等存在兩年或以上的合作關(guān)系，公司海外經(jīng)銷客戶促進了 海外業(yè)務(wù)拓展；鉑力特主要代理德國 EOS 的幾種設(shè)備，代理銷售設(shè)備 及配件營收占比在 2016-2018 年分別達 29.08%、36.51%、27.64%。
3、 競爭格局：美歐發(fā)達國家主導，工業(yè)級競爭格局良好
3.1 全球競爭格局：美、歐發(fā)達國家主導，亞洲國家正后起直追
全球 3D 打印市場主要集中在北美、歐洲和亞太三個地區(qū)，行業(yè) 內(nèi)部設(shè)備廠商之間競爭激烈。據(jù) Wohlers Associates 發(fā)布的報告，如今 美、歐、亞三個地區(qū)的 3D 打印設(shè)備累計裝機量占到了全球的 95%， 其中北美占據(jù)四成，歐洲和亞太地區(qū)各占近三成，美國、中國、日本 和德國裝機量位列前四。3D 打印內(nèi)部競爭集中于設(shè)備廠商之間，2017年從市場份額看，Stratasys 的市場份額為 27.2%，雖不及 16 年，但仍 連續(xù) 16 年占據(jù)市占率榜首，累計裝機量超過五萬臺。2017 年 3D systems 的市場份額為 9.8%，位列全球第二。
金屬 3D 打印新老企業(yè)并存，老牌龍頭地位穩(wěn)固，小型企業(yè)發(fā)展 迅速，中低端市場競爭激烈。3D 打印材料可分為金屬和非金屬兩大 分類，不同材料需要不同的打印原理和設(shè)備。美國企業(yè)以非金屬材料 為主，歐洲企業(yè)更偏向于金屬材料領(lǐng)域。EOS、SLM solution、3D Systems、Concept Laser/ Arcam（GE 收購）等老牌金屬 3D 打印巨頭 在早期引領(lǐng)了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，憑借技術(shù)優(yōu)勢和企業(yè)的深厚底蘊，已經(jīng)擁 有較高的市場份額和客戶認知度，并且老牌龍頭企業(yè)大多與客戶高度 綁定，地位相對穩(wěn)固，2017 年 Stratasys 的市場份額為 27.2%，市占率 連續(xù) 16 年居全球第一。Desktop metal、Digital Alloys 等新創(chuàng)企業(yè)大多 成立于 2010 年以后，相關(guān)專利到期后技術(shù)壁壘降低，新創(chuàng)企業(yè)通過 不斷改進工藝技術(shù)、創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式、提升成本控制，部分企業(yè)發(fā)展迅 速。但是由于老牌企業(yè)通過長期市場開拓維持著較高的客戶穩(wěn)定性， 而且金屬 3D 打印領(lǐng)域?qū)夹g(shù)和資金的要求很高，大多數(shù)小規(guī)模 3D 打印企業(yè)處于虧損狀態(tài)，加之在政府激勵政策下涌現(xiàn)了大批企業(yè)。據(jù) 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016 年中國 3D 打印市場 66.7%的企業(yè)營 收規(guī)模不到 500 萬，整體中低端市場競爭尤為激烈。
金屬 3D 打印總體技術(shù)路線趨于穩(wěn)定，不同企業(yè)技術(shù)路線相似， 新型技術(shù)應用空間有限，較難形成競爭優(yōu)勢。金屬 3D 打印經(jīng)過多年 發(fā)展，總體技術(shù)路線已基本定型，大多數(shù)企業(yè)選擇使用粉末床選區(qū)熔 化（鋪粉）和定向能量沉積（送粉）兩大技術(shù)，這兩種技術(shù)占據(jù) 了全球 72%企業(yè)的技術(shù)路線（據(jù) Wohlers2018 年統(tǒng)計）。但是在具體實 現(xiàn)工藝上仍有較多分支路線。根據(jù) DigitalAlloys 的統(tǒng)計，在兩大總體 技術(shù)路線中，激光燒結(jié)是主要的工藝實現(xiàn)方式，采用該技術(shù)的企業(yè)數(shù) 量占比過半，產(chǎn)值更是占據(jù)主導地位。但新的工藝實現(xiàn)方式依然不斷 涌現(xiàn)，不過中短期內(nèi)市場拓展難度較大，主要為一些面向特定市場的 新型企業(yè)等。
3.2 國內(nèi)：鉑力特、鑫精合等企業(yè)著力培育市場以加大增材制造滲透
國內(nèi)龍頭產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標能夠達到國外巨頭同類產(chǎn)品水平， 產(chǎn)品整體性能相當。由于 3D 打印設(shè)備關(guān)鍵零部件仍然依賴進口（如 激光器、振鏡等），國內(nèi)企業(yè)技術(shù)研發(fā)主要集中于基于進口零部件之 上的設(shè)備制造與軟件優(yōu)化，因此短期內(nèi)產(chǎn)品性能可迅速趕上國際領(lǐng)先 水準。國內(nèi)企業(yè)擁有金屬 3D 打印工程化應用的豐富經(jīng)驗，針對下游 客戶使用過程中的難點和痛點，進行相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化和改進，產(chǎn)品性 能得到了提升，部分產(chǎn)品指標如成形尺寸、預熱溫度、氧含量控制以 及鋪粉效率等方面甚至超過了國外老牌企業(yè)。相較于國外公司近 30 年的發(fā)展歷史，國內(nèi)增材制造設(shè)備起步較晚，雖然在短時間內(nèi)取得較 快進步，但在設(shè)備運行的穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量等方面需要進一步提升。
國內(nèi)金屬 3D 打印企業(yè)主要客戶集中于航空航天高端裝備領(lǐng)域， 盈利能力和穩(wěn)定性較高，有利于營收規(guī)模的穩(wěn)步增長。海外金屬 3D 打印龍頭 3D Systems 主要客戶領(lǐng)域較為分散，汽車、航天、醫(yī)藥、材 料以及各類消費級市場皆有所涉獵，盡管 2018 年毛利率為 47.17%， 但期間費用率高達約 53.45%，其中銷售及一般行政費用率較高，一定 程度上反映消費級及工業(yè)級市場的競爭較大且推廣應用的難度。國內(nèi) 企業(yè)在品牌效應、渠道、技術(shù)等方面有所劣勢的情形下，多個領(lǐng)域多 管齊下難度較大且難以穩(wěn)定快速發(fā)展。航空航天領(lǐng)域客戶粘性較大， 銷售費用率相對較低，盈利能力的絕對值以及穩(wěn)定性往往能夠得到可 靠保證，因此大多數(shù)國內(nèi)優(yōu)質(zhì)企業(yè)主要依托于航空航天領(lǐng)域發(fā)展并逐 漸拓寬市場。鉑力特在航空航天領(lǐng)域的主要客戶比例高達 68.94%，為 盈利質(zhì)量和成長穩(wěn)定性提供了重要保障。
國內(nèi)企業(yè)發(fā)展時間較短，整體營收規(guī)模和市占率水平較低。國內(nèi)優(yōu)質(zhì)企業(yè)領(lǐng)銜開展市場培育與國產(chǎn)替代進程，由代理逐步走向自產(chǎn)， 基于成本和需求端的一定優(yōu)勢，發(fā)展前景良好。多數(shù)國內(nèi) 3D 打印企 業(yè)于 2010 年后進入高速發(fā)展期，目前整體市占率依然較低。隨著自 有技術(shù)和產(chǎn)品的不斷進步，國內(nèi)龍頭企業(yè)成長較快，已具備一定的市 場規(guī)模。據(jù) 3D 科學谷統(tǒng)計，目前中國市場份額前八的企業(yè)中，國外 品牌占 37.6%，國內(nèi)聯(lián)泰(樹脂)、華曙(尼龍及金屬)、鉑力特(金屬)分 別占 16.4%、6.6%和 4.9%。但相比海外老牌企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)的整體營 收規(guī)模相對較小，仍有較大的成長空間。由于國內(nèi)產(chǎn)品相比國外同類 產(chǎn)品價格較低，而整體毛利水平較為一致，都接近 50%，反映出在成 本端具有一定優(yōu)勢。例如鉑力特主推 3D 打印設(shè)備 S300 平均單價 255.16 萬，同類產(chǎn)品 EOS-M290 平均單價 354.63 萬，在產(chǎn)品性能相當 的前提下，國內(nèi)產(chǎn)品具有一定價格競爭優(yōu)勢。目前國內(nèi)企業(yè)如鉑力特 等，正逐步開展市場培育與國產(chǎn)替代進程。以國內(nèi)金屬 3D 打印領(lǐng)先 企業(yè)鉑力特為例，其商業(yè)模式包括以銷售代理 EOS 設(shè)備產(chǎn)品為先獲取 穩(wěn)定客戶群體，之后向客戶推薦性能相當?shù)珒r格更低的自產(chǎn)產(chǎn)品進行 國產(chǎn)替代，由此從代理逐步走向自產(chǎn)。近年來鉑力特自產(chǎn)比重逐步提 高，在航空航天領(lǐng)域逐步加大使用。
4 、金屬增材制造市場規(guī)模穩(wěn)步上升，航空航天或為主要增量
4.1 全球增材制造市場規(guī)模穩(wěn)步增長，航空航天及汽車應用提升
全球增材制造市場規(guī)模持續(xù)上升，下游應用領(lǐng)域多元。據(jù) Wohlers Associates 數(shù)據(jù)，2018 年全球增材制造市場規(guī)模達到 96.8 億美元，同 比增長 32%，參考其 2015 年的預測，2020 年市場規(guī)?；蜻_到 212 億 美元。2017 年增材制造五大應用領(lǐng)域分別為航空航天、汽車、工業(yè)機 械、消費電子和醫(yī)療，合計占比接近 80%。3D 打印在航空航天和汽 車領(lǐng)域應用規(guī)模穩(wěn)步提升。2017 年度，3D 打印在航空航天和汽車領(lǐng) 域應用規(guī)模占比分別 18.9%和 16%，市場規(guī)模為 13.87 億美元和 11.74 億美元，相較 2015 年分別提升了 2.3%和 2.2%。此外，增材制造在消 費電子、醫(yī)療器械等方向也有一定拓展。
3D 打印技術(shù)滿足航空航天零部件制造和研發(fā)的主要目標，增長 潛力較大。3D 打印在航空航天領(lǐng)域主要應用于飛機、飛船等精密零 部件的設(shè)計與制造等方向。它能夠縮短設(shè)計和測試航空發(fā)動機的時 間，減輕零部件重量，提高燃料效率等。與其他應用領(lǐng)域相比，航空 航天領(lǐng)域注重安全與性能，價格敏感度較低，使得 3D 打印在該領(lǐng)域 率先發(fā)展。據(jù) EY2016 年發(fā)布的《If 3D printing has changed the industries of tomorrow, how can your organization get ready today?》， EY稱航空航天當前為 3D 打印滲透率最高的應用，且未來最有可能 成為規(guī)模較大的市場。3D 打印性能的提升與成本的降低使其應用規(guī)模逐漸擴大。從 1993 到 2012 年 3D 打印市場一直發(fā)展低迷，由于性能不高，應用領(lǐng) 域狹窄。2012 年之后，3D 打印快速發(fā)展，得益于新的打印機、耗材 和商業(yè)模式的推出，不斷提升 3D 打印機性能以及探索應用邊界。行 業(yè)巨頭加快收購，擴張全球化銷售網(wǎng)絡(luò)，亞太市場從無到有，歐洲經(jīng) 濟回暖等多重因素促使近年來 3D 打印行業(yè)獲得快速發(fā)展。歐美市場 占比較大，中國市場有增長潛力。據(jù) Wohlers Associates 預測，2019 年-2024 年全球 3D 打印行業(yè)將保持年均 24%的復合增速。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯 示，2017 年中國 3D 打印市場規(guī)模為 17.5 億元，同比增長 47.4%，高 于平均水平。從 2018 年地區(qū)增材制造設(shè)備裝機量分布格局看，據(jù)鉑 力特招股說明書，北美、亞太、歐洲為全球最主要市場，其中分國家 看中國裝機量占比達 10.6%位于全球第二，略高于日本的 9.3%，但較 大幅低于美國的 35.9%。中國地區(qū) 3D 打印市場是價值洼地，目前國 內(nèi)產(chǎn)業(yè)化不足，高端金屬材料緊缺。但隨著政策扶持、技術(shù)瓶頸攻克 和企業(yè)間合作加深，中國市場 3D 打印將取得快速發(fā)展。工信部等部 門印發(fā)的《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020 年）》明確提出， 我國增材制造年銷售收入超過 200 億元，年增速在 30%以上。
4.2 以 SLM 技術(shù)為代表的金屬增材制造正逐步加大在航空航天應用
金屬增材制造 SLM、EBM、LENS 技術(shù)正逐步加大在航空航天 領(lǐng)域的應用。應用到航空航天制造領(lǐng)域的金屬增材制造技術(shù)，按工藝 類型主要可分為: 激光選區(qū)熔化(SLM)，電子束選區(qū)熔化(EBM)，激光 近凈成形(LENS)等，這三項技術(shù)在航空航天制造中都有很多應用。其 中，SLM 技術(shù)是近年快速發(fā)展的新型金屬增材制造技術(shù)，在整體化 航空航天復雜零件等領(lǐng)域具有廣泛應用前景。目前，歐美發(fā)達國家尤 其是美國在 SLM 的設(shè)備研發(fā)、軟件開發(fā)、粉末原材料制備、工藝優(yōu) 化及質(zhì)量監(jiān)測等方面處于領(lǐng)先地位。此外，3D 打印市場近幾年最大 的轉(zhuǎn)變是市場從塑料打印轉(zhuǎn)向金屬打印。據(jù)德勤《2019 科技、傳媒和 電信行業(yè)預測》報告，2017 至 2018 年間，一項 3D 打印行業(yè)調(diào)查顯 示，盡管塑料仍然是最常見的物料，但塑料打印在 3D 打印領(lǐng)域的占 比僅一年已從 88%下滑至 65%，而金屬打印的占比從 28%增至 36%， 按該比率計算，金屬似乎有可能取代塑料，且最快于 2020 或 2021 年 占據(jù)過半 3D 打印市場。
航空航天領(lǐng)域正逐步加大對增材制造的應用，以 GE 布局及收購 進程尤為典型。GE 公司從 2010 年開始布局增材制造技術(shù)，通過不斷 并購實現(xiàn)從增材制造的用戶方到服務(wù)提供方的轉(zhuǎn)變。如上文所述，金 屬增材制造的工藝特點使其可打印內(nèi)部結(jié)構(gòu)輕量化的復雜部組件，減 重特性下亦吸引國際航空巨頭 GE 公司進入該市場。據(jù)鉑力特招股書， 以燃油噴嘴為例，采用 3D 打印技術(shù)比傳統(tǒng)生產(chǎn)將零部件數(shù)量從 20 個 降為 3 個，重量減少 25%，使用壽命延長到 5 倍，燃油效率也大大提 升。GE 于 2015 年 4 月獲得了其首個增材制造零件的聯(lián)邦航空管理局 （FAA）認證，其噴氣發(fā)動機 LEAP-1C 被譽為革命性推進系統(tǒng)。 2016 年，GE 公司成功收購瑞典 Arcam 公司和德國 Concept Laser 公司，成為金屬增材制造領(lǐng)域的巨頭，在航空發(fā)動機領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了增材制 造零部件的規(guī)模化應用。據(jù) GE2016 年年報，這兩次收購使得 GE 在 增材制造設(shè)備市場占據(jù)了 20%的份額，我們相信增材制造的長期市 場潛力是巨大的，大約有 750 億美元，我們計劃到 2020 年在附加設(shè) 備和服務(wù)方面，從現(xiàn)在 3 億美元發(fā)展到 10 億美元收入…在未來十年， 增材制造可以使通用電氣的產(chǎn)品成本減少 30 億至 50 億美元，并創(chuàng)造 新的性能…我們Advanced Turboprop是第一個充分利用增材工具的航 空產(chǎn)品，減少了 30%的零件并將其‘cycle time’縮短 50%。據(jù) GE2018 年年報，GE 已經(jīng)為 CFM LEAP 發(fā)動機（也是我國 C919 飛機選用的 發(fā)動機）使用增材制造技術(shù)生產(chǎn)了超過 30000 個燃料噴嘴頭，僅在 2018 年一年中就交付了 1100 多個，未來 3D 打印技術(shù)還將在 GE9X、 Catalyst 渦輪螺旋槳發(fā)動機和 T901 等型號上實現(xiàn)更大規(guī)模的應用。
3D 打印技術(shù)在民用航空領(lǐng)域同樣備受關(guān)注。波音、空客、GE 將 其作為戰(zhàn)略性技術(shù)之一進行攻克，并已開展布局建設(shè)。我國 3D 打印 技術(shù)雖然起步較晚，但也取得了輝煌的成就。中國商飛設(shè)計制造的國 產(chǎn)大飛機 C919 在設(shè)計過程中也大量采用了 3D 打印技術(shù)制造的鈦合 金技術(shù)部件。3D 打印在民用航空航天市場的應用不僅體現(xiàn)在制造領(lǐng) 域，也體現(xiàn)在機務(wù)維修方面。3D 打印發(fā)動機零部件的出現(xiàn)解決了發(fā) 動機維修所需備件的采購難題。利用 3D 打印技術(shù)可以方便快捷地制 造出所需的零備件，解決了航空發(fā)動機維修企業(yè)采用傳統(tǒng)方法短時間 內(nèi)無法滿足設(shè)備、工藝等基礎(chǔ)條件的難題，大大縮短了維修周期。在 機務(wù)維修領(lǐng)域，會接觸到很多外形結(jié)構(gòu)復雜的異形零件，在高空的極 端環(huán)境下，可能發(fā)生結(jié)構(gòu)的形變，這時候可以利用 3D 打印制造出同 樣零件進行對比、測量判定磨損或者腐蝕情況，從而確定該零部件是 否需要更換。
4.3 汽車及醫(yī)療領(lǐng)域也是主要方向，短期受成本及規(guī)模限制拓展有限
汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域的3D打印技術(shù)也正在應用。汽車工業(yè)是 3D 打 印技術(shù)最早的應用領(lǐng)域之一，其在模型設(shè)計、復雜零件制造、整車模 型制作等方面相比傳統(tǒng)工藝具有高精度、低成本、重量輕的特點，可 滿足汽車零部件定制化需求。而醫(yī)療行業(yè)一直是 3D 打印技術(shù)主流應 用領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)可應用于齒科、骨科甚至活體器官制作。在模 具行業(yè)，3D 打印可替代 CNC 加工技術(shù)，具有周期短、成本低的優(yōu)勢。 3D 打印開辟了多元化應用，但由于 3D 打印技術(shù)目前受體積、成本、 規(guī)?；拗疲壳巴卣褂邢?。隨著技術(shù)進步，3D 打印機大型化、打 印速度加快，3D 打印未來有一定的增長空間。
細致看，增材制造有望在長期成為汽車領(lǐng)域內(nèi)重要的工藝補充。汽車行業(yè)使用增材制造工藝，可有效減輕重量，改善汽車的性能并提 高燃油經(jīng)濟性。此外，增材制造可以通過直接制造用于注模的工具來 提高制造效率，還可通過將內(nèi)部冷卻通道應用于注塑方法，可以縮短 生產(chǎn)周期，提高工具質(zhì)量并降低維護成本。此外，汽車原始設(shè)備制造 商使用該技術(shù)來經(jīng)濟高效地快速生產(chǎn)制造輔助設(shè)備，夾具和固定裝 置。據(jù) Frost & Sullivan's Global 360° Research Team 2016 年 5 月發(fā)布的 《Global Additive Manufacturing Market, Forecast to 2025》， Toyota Central R＆D Labs Inc.和Materialize開發(fā)了3D打印的汽車座椅設(shè)計以 及生產(chǎn)過程。仿生結(jié)構(gòu)和較軟的芯材（不包括傳統(tǒng)座椅中使用的泡沫） 更輕巧，更舒適。此外，由于坐在陽光下的表面材料吸收的能量不到 一半，因此改善了加熱功能。
此外，長期看，醫(yī)療領(lǐng)域有望也是長期內(nèi)增材制造主要應用市場 之一。據(jù)《Global Additive Manufacturing Market, Forecast to 2025》， 美國助聽器生產(chǎn)在不到 500 天的時間內(nèi)就轉(zhuǎn)換為 100％ 3D 打印。這 種轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵是 3D 打印機使人工勞動密集型行業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊?業(yè)。降低成本，提高質(zhì)量并以患者為中心，其他子行業(yè)也在研究增材 制造技術(shù)。該技術(shù)通過提供義肢和牙科的定制功能，以及通過生物打 印（科學家可以在其中打印人類大小的骨骼，軟骨和肌肉）實現(xiàn)了以 患者為中心的方法，醫(yī)療植入體領(lǐng)域的定制化特征使其更適合用增材 制造技術(shù)。
5、 海外復盤：全行業(yè)覆蓋的雙刃劍，聚焦專業(yè)領(lǐng)域以求突破
5.1 3D 系統(tǒng)：短期并購推動營收，盈利能力受限于多領(lǐng)域滲透不足
多年布局下，3D 系統(tǒng)已實現(xiàn)多領(lǐng)域 3D 打印應用全流程覆蓋。3D 系統(tǒng)公司（股票代碼：DDD.N）于 1993 年成立于美國特拉華州，向 全球客戶提供全面的 3D 打印解決方案，包括塑料和金屬 3D 打印機、 材料、數(shù)字設(shè)計工具、定制服務(wù)等。公司的 3D 打印機類型多樣，包 括立體光刻（SLA）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、直接金屬打印機（DMP）、 多點噴射打印機（MJP）和彩色噴射打印機（CJP），滿足醫(yī)療保健、 航空航天、汽車和耐用品等應用場景的不同需求。公司的打印機大多 使用自主開發(fā)且銷售的專有材料，包括塑料、尼龍、金屬、聚合物牙 科材料等，同時通過第三方的研發(fā)和購買補充材料組合。為了實現(xiàn)價 值鏈全流程覆蓋，公司還提供設(shè)計工具、掃描儀、模擬器等產(chǎn)品和維 修培訓服務(wù)。多環(huán)節(jié)覆蓋下，公司營業(yè)收入位于同業(yè)前列。在全球主 要上市 3D 打印公司中（AM3D.DF、VJET.N、DDD.N、SSYS.O、688333.SH）， 2018 年以美元結(jié)算下，公司營收位居第一達 6.88 億美 元。截至 2019 年 11 月 22 日交易日，3D 系統(tǒng)市值位于上述可比公司 第一，達 10.36 億美元。
公司下游應用廣泛易受宏觀因素影響，階段性營收增長的主要推 力為并購擴張。自 1990 年以來，公司營收規(guī)模持續(xù)增長，但增長率 波動較大。一方面，公司消費級品類多樣，營收增速受宏觀經(jīng)濟影響， 如 2008-2009 年全球經(jīng)濟衰退造成公司營收下降 28%，2010 年經(jīng)濟復 蘇拉動營收增長率超過 40%。另一方面，增長率受公司自身因素影響， 如 1994 年公司推出新的產(chǎn)品和服務(wù)使得營收增長率從 19%躍升至 39%，2006 年銷售渠道受阻導致營業(yè)收入轉(zhuǎn)增為減?？傮w來看，公司 2010-2014 年銷售額增加的絕對值最為明顯，但主要來源于企業(yè)并購， 自身原有的經(jīng)營業(yè)績增長較為平緩。不完全統(tǒng)計，2009 年至 2014 年 初，公司累計發(fā)生 40 余次并購交易，累計貢獻超過 40%的營收。
……
5.2 3D 打印滲透低限制前期營收規(guī)模擴大，先發(fā)專利奠定發(fā)展基礎(chǔ)
5.3 大舉并購忽視行業(yè)需求埋隱患，部分專利到期競爭加劇惡化盈利
……
6、 投資建議
推薦關(guān)注國內(nèi)航空航天金屬增材制造領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)鉑力特等。 （1）金屬增材制造空間廣闊，航空航天領(lǐng)域業(yè)績持續(xù)穩(wěn)定性強。歷 史看，海外同業(yè)公司曾經(jīng)歷市值戴維斯雙殺，系家庭及消費級桌面級 打印機預期可實現(xiàn)高速增長的泡沫破裂。但主營專用金屬增材制 造設(shè)備的德國 SLM 在此階段市值平穩(wěn)，工業(yè)級增材制造需求相對穩(wěn) 定。同時，增材制造技術(shù)特點及研制契合航空航天市場需求，國際航 空制造巨頭 GE 公司在 2016 年并購兩家主營金屬增材制造設(shè)備企業(yè)、 截至 2018 年 GE 年報公布日已實現(xiàn)三萬余只 C919 選用發(fā)動機型號的 燃油噴嘴頭的量產(chǎn)，表明中短期看航空航天市場有望成為增材制造最 先大規(guī)模應用的領(lǐng)域之一。 （2）客戶優(yōu)勢穩(wěn)定性突出，高端裝備放量 有望催化業(yè)績較快增長。航空航天領(lǐng)域裝備需求的穩(wěn)定性優(yōu)于民航， 研制批產(chǎn)周期較長且供應商更換難度更大，具有顯著高于海外同業(yè)的 抗周期性特征。良好賽道上的鉑力特等企業(yè)，憑借與航空航天高端客 戶的較穩(wěn)定合作，未來業(yè)績穩(wěn)定性及增長的持續(xù)性較高。（3）海內(nèi)外 技術(shù)差距小，高端裝備領(lǐng)域先發(fā)及卡位優(yōu)勢突出。以鉑力特為例，其 目前覆蓋行業(yè)三種商業(yè)模式，具備粉末自制、設(shè)備自研、服務(wù)定制的 全產(chǎn)業(yè)鏈布局優(yōu)勢。該公司是國內(nèi)鋪粉路線領(lǐng)先企業(yè)，并已拓展 至送粉路線，因與德國金屬增材制造設(shè)備老牌企業(yè) EOS 技術(shù)差距 較小，公司自研鋪粉設(shè)備已逐步或客戶認可并已實現(xiàn)德國出口。尤其 是對于高端裝備客戶，采用新技術(shù)所制造的產(chǎn)品若進入批產(chǎn)且性能突 出，公司有望繼續(xù)參與后續(xù)其他部件的替換及新裝備研制。且若在后 期實現(xiàn)自制金屬打印粉末的規(guī)模應用及量產(chǎn)，客戶粘性更大，先發(fā)地 位及卡位優(yōu)勢突出，并有望拓展至其他工業(yè)領(lǐng)域。
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