3D打印技术分析干货

3D打印推动第三次工业革命海通证券研究所有色金属团队钟奇施毅刘博2014年8月*1.3D打印详细解读2.3D打印发展前景3.3D打印投资标的*1.3D打印详细解读2.3D打印发展前景3.3D打印投资标的*一、3D打印详细解读u3D打印为什么会如此受关注？3D打印又称增量制造，与传统意义上的减量制造相比优点十分突出：l制造复杂物、产品多样化不增加成本l无须组装，一体成型l零时间交付，按需打印l设计空间无限3D打印应用实例*3D打印简史3D打印发展简史u何为3D打印？3D打印，又称增量制造技术。工业上称之为快速成型技术，而3D打印也被称之为快速成型机。3D打印诞生于上世纪80年代的美国，是一种快速成形技术，至今已经历经近30年的发展。2009年得到美国政府和企业密切关注之后，发展速度迅速提升。资料来源：CNKI*3D打印原理3D打印原理图资料来源：CNKIu3D打印如何实现？首先建模，将要打印的对象生成一系列数字切片，而后，传送到3D打印机上，原材料将连续的薄型层面逐层堆叠起来，直到一个固态物体成型。*3D打印技术分类3D打印技术分类资料来源：CNKI类型技术类别基本材料挤出成型熔融沉积（FDM）热塑性塑料（如：聚乳酸PLA，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS），共融金属、可食用材料粒状物料成型直接金属激光烧结（DMLS）几乎任何金属合金电子束熔炼（EBM）钛合金选择性热烧结（SHS）热塑性粉末选择性激光烧结（SLS）热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末基于粉末床、喷头和石膏的三维打印（PP）石膏光聚合成型光固化成型（SLA）光敏聚合物数字光处理（DLP）液体树脂层压型层压板制造（LOM）纸、金属箔、塑料薄膜u3D打印技术有哪几个门派？目前主流是FDM和SLS技术，真正能够制造精密金属零件的快速成型技术只有选择性激光熔化（SLM）和选择性激光烧结（SLS）。*SLM选择性激光融化（SLM）资料来源：CNKISLM，以各种纯金属或合金粉末材料作为加工原料，采用中小功率激光器快速、完全熔化选择性金属粉末后，结合快速冷却凝固技术，其成型零件致密度近乎100%，机械性能与锻造零件相当。选择性激光烧结（SLS）资料来源：纳金网SLS工作时粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型件。*产业链成本分析u产业链成本构成如何？在总成本构成中，购置设备成本约占总成本的3/4。耗材成本虽然仅占总成本11%，但是相较于其他普通金属材料，这些材料成本要高出将近10倍左右。而3D打印用钛粉成本约为180万/吨，是普通航空用钛材价格的9倍多。产业链成本分析资料来源：海通证券整理*1.3D打印详细解读2.3D打印发展前景3.3D打印投资标的*二、3D打印应用前景全球3D打印市场规模u从2003年到2013年，全球3D打印机市场规模复合增长率达到了22.4%u2013年全球3D打印市场规模约40亿美元，预计至2021年，3D打印市场规模将达到近110亿美元3D打印产业销售额预测（单位：亿美元）资料来源：WholersAssociates资料来源：Wholers*各国累计生产的工业级3D打印设备量（1988-2012）各国累计工业级3D打印设备安装量（1988-2012）个人3D打印设备销售数量（单位：台）u个人应用领域增长势头凶猛，2011年全球个人3D打印设备销售量为23265台，增长率高达200%u全球3D打印设备保有量区域分布中，美国以38%的份额位居第一，其次是日本、德国与中国资料来源：WholersAssociates资料来源：WholersAssociates资料来源：WholersAssociates*金属3D打印技术更受市场青睐：u2012年售价在5000美元以上的工业级3D打印设备中，按销售额划分，占据市场前三位的分别是光固化31%，FDM材料挤出22%，粉末床熔化21%u3D打印服务商最想购买的设备来看，以金属粉末作为主要耗材的粉末床熔化设备的需求量超过了整体的一半以上2012年各设备销售金额占比3D打印服务商最想购买的设备技术占比资料来源：WholersAssociates资料来源：WholersAssociates*3D打印技术应用领域分布资料来源：Wholers3D打印技术主要应用功能分布资料来源：Wholers2012年3D打印技术主体消费领域：消费品和电子占21.8%，交通设备占18.6%，医疗占16.4%。从长远来看，3D打印主要有四个发展方向：u一是功能部件的直接制造，例如飞机的起落架等复杂零件；u二是生物制造，例如细胞打印、组织再生等；u三是数字化创意，建筑、雕塑、工艺品等都可以用3D打印；u四是家庭制造，可以期望3D打印机在未来如同电脑一样进入万千家庭。*1.3D打印详细解读2.3D打印发展前景3.3D打印投资标的*三、3D打印投资标的上市A股3D打印投资标的资料来源：海通证券研究所整理收入/利润均为2013年数据，单位：万元总盈利状况3D业务业务类型公司代码业务亮点收入利润收入利润材料类银邦股份300337参股飞尔康157016 7565 114.4969.69钛合金粉末、3D打印构件及热等静压成型构件亚太科技002540与DM3D合作204962 14772 暂无 设备、成品、机械零部件修复金钼股份601958细颗粒球形金属粉末生产技术861601 17802 暂无 3D打印材料宏昌电子603002环氧树脂120739 6731 暂无 3D打印材料银禧科技300221史玉升团队96841 1204   复合材料研发钢研高纳300034国家级纳米标准51977 8666   3D打印制粉宝钛股份600456王华明团队暂无   设备、材料、服务中游设备大族激光002008三维建模、激光熔覆433425 54879 暂无 三维建模、激光熔覆江南嘉捷601313西安交通大学苏州研究院合作242300 18060 1033D打印机（FDM桌面级批量生产，SLA工业级样机，SLS，SLM研发）金运激光3002203D打印云工厂计划15842 709 暂无 3D打印设备和激光加工设备利达光电0021893D投影60450 1038 暂无 3D投影用关键元件华工科技000988华中科大科研平台177737 5282 暂无 3D打印一体化设备华中数控300161史玉升团队49994 1006 暂无 金属零件3D打印产品、桌面型喷头打印产品、全印制电子打印产品海源机械002529压制成型0 873 暂无 复合材料、陶瓷、硅酸盐、塑胶等材料3D打印东方铁塔002545西安交通大学合作169635 16881 暂无 一体化中海达300177武汉海达数云技术53828 10778 1794.35-442.93三维扫描机器人300024航空航天131908 24986   激光快速成型下游成型南风股份300004王华明团队，中兴装备40747 4636 146-131重型金属构件电熔精密成型技术光韵达300227成立光韵达三维公司17361 1806 44.89-13.8激光打印服务业务高乐股份0023483D个性化定制42547 6516 暂无 3D打印个性化定制秦川发展000837西安瑞特快速制造128538 -2930 暂无 金属喷涂制模技术昆明机床600806西安瑞特快速制造106284 744 暂无 金属喷涂制模技术*银邦股份–参股飞而康，加码3D打印金属材料主营业务收入（万元）及毛利率（%）资料来源：公司公告产品名称原有产能新增产能产能合计注释铝合金复合材料3.56.510项目投资进度47.36%，预计2016年7月31日达产，届时成为国内铝合金复材料及基多属生产规模最大、技术最先进的专业企之一。铝基多金属复合材料235铝合金非复合材料235主营业务收入（万元）及毛利率（%）资料来源：公司公告*u飞而康2012年8月公司与无锡安迪利捷贸易有限公司合资设立飞而康快速制造科技有限公司（银邦股份持股45%，安迪利捷持股55%），成功切入3D两块业务--钛合金粉末(打印材料)和打印服务。2013年飞而康实现营业收入114.49万元，营业利润-883.98万元，净利润69.69万元。今年内，飞而康已经同多家国内外知名的民用航空制造企业就钛合金粉末、3D打印构件及热等静压成型构件等产品开展合作，预计3D打印业务将为公司业绩增长贡献力量。此外，公司也在探索3D打印等先进制造技术在民用工业级医疗设备产业的应用，并已经在汽车行业、医疗设备行业等取得了一定的进展。3D打印业务已经开始正常生产，*亚太科技 – 3D打印的新军 IPO前IPO募投项目热交换平行流铝合金管项目轻量化高性能铝挤压材项目合计 4.205.700.503.7014.10精密热交换铝管 2.00   制动系统用铝型材 1.20   可锻高强度铝镁硅合金棒材 1.50   耐磨高硅铝合金棒材 0.30   高性能无缝铝合金复合管 0.70   航空、高铁型材   3.00 高效空冷铝合金管   0.50 海水淡化用耐腐蚀铝合金管   0.20 u亚太科技主业是汽车用铝挤压材，主要产品为精密铝管、专用型材和高精度棒材。汽车用轻量化高性能铝合金一期项目已基本完成，预计为公司盈利带来更广阔的前景。2014年上半年公司实现营业收入108,889.87万元，较上年同期增长13.28%，增长稳定；归属于上市公司股东的净利润为9,391.93万元，较上年同期增长28.98%。公司产能分布表（万吨/年）资料来源：公司公告*u2014年3月18日晚间，亚太科技发布公告称，公司与美国DM3D科技有限公司于当日签署《合作协议》，决定在无锡市设立合资公司。合资公司总投资500万美元，注册资本166.67万美元，亚太科技认缴116.67万美元，占注册资本的70%。合资公司经营范围为：3D打印设备、3D打印成品、机械零部件的3D打印修复的研发、制造和销售（虽然近期合作搁置，亚太进军3D打印策略依旧）uDM3D致力于金属3D打印设备的制造、3D金属打印工艺的研发，是目前领先全球的能够直接读取3DCAD（计算机辅助设计）数据，利用金属激光沉积技术生产金属部件的附加金属3D企业。DMD技术，即直接金属沉积技术，是指运用闭环控制专利技术，直接读取CAD数据，激光处理金属粉末来生产3D组件的技术；创新之处在于它特有的精准化和控制热输入技术，减少产品的后加工工序，并在生产过程中，利用高温计实时监视器监视并控制熔池的温度及高度，从而提高产品的合格率。*美国上市公司3DSystems营业情况资料来源：BloombergStratasys营业情况资料来源：Bloombergu3DSystems和Stratasys通过大量收购已然成为两大寡头。3DSystems近年的多次收购，将公司打造成了涵盖全产业的3D打印专业化公司；Stratasys通过并购以色列Object公司，收购美国MakerBot公司，分别获得PolyjetMatrix技术和桌面级产品技术，成长为全球最大的设备制造商。*u海外个股包括：Cimatron、3DSystems、Stratasys、EOS。国内个股有23只，包括：英力特、秦川发展、华工科技、大族激光、深圳惠程、高乐股份、新北洋、海源机械、亚太科技、东方铁塔、南风股份、机器人、华中数控、金运激光、银禧科技、光韵达、苏大维格、银邦股份、中航投资、中航重机、昆明机床、江南嘉捷、宏昌电子。海外和国内3D打印概念股走势比较资料来源：海通证券研究所*海通有色团队介绍钟奇：美国约翰霍普金斯大学博士、复旦大学学士。先后在美国范德比尔特大学做博士后，从事数学与金融研究；莫尼塔投资发展有限公司从事宏观、货币与贵金属研究；光大证券从事有色以及国际大宗商品研究。擅长自上而下的研究，熟悉公司：贵金属类、基本金属类资源型公司。施毅：美国纽约大学理学硕士，