金属3D打印技术优势及需求分析

航空航天优质细分赛道，金属3D打印需求快速增加。

3D 打印技术在航空航天领域的应用优势体现在实现零件复杂结构设计、减重、提高零件 性能、降低材料损耗等方面。目前金属 3D 打印制件已经在航空航天领域实现了生产和应 用。随着金属 3D 打印技术成熟，3D 打印件在航空航天领域的应用渗透率将逐渐提高， 未来军机升级换代以及民航市场扩容将催生出金属 3D 打印的增量需求。此外，金属 3D 打印在航空航天维修市场应用潜力较大，前景可期。 金属 3D 打印制件已在航空航天领域实现了大量生产和应用。以航空发动机零件为例，GE 增材早在 2010 年已经开始采用 SLM 技术打印燃油喷嘴，并应用于 LEAP 发动机（我国 C919 飞机选用的发动机）。利用金属 3D 打印技术生产燃油喷嘴，生产周期可缩短 2/3， 零件数量由 20 个将为 3 个，成本降低 50%，重量减少 25%，使用寿命是之前的 5 倍， 同时燃油效率也得到了提高。2015 年装有 LEAP 发动机的 A320neo 飞机首飞成功，获得 了欧洲航空安全局和美国联邦航空管理局的认证。2018 年 GE 增材已累计出货 30000 件 燃油喷嘴，预计 2019 年将达到 40000 支。除此之外，金属 3D 打印技术还可用于航空发 动机叶片、叶盘等关键零件的生产制造。

航天领域，NASA 采用 3D 打印技术的历史可以追溯到 2013 年。3D 打印使得火箭部件成 本从每部分 10000 美元降低到不足 5000 美元，生产效率大幅更高，仅需 40 个小时即可 完成部件生产。到 2015 年，NASA 已制造并测试了 3D 打印火箭引擎所需的大约 75%的 零件。此外，在 NASA 的猎户座太空船上，由 3D 打印机制造的部件超过 100 个。2020 年 7 月我国发射的长征五号运载火箭也采用了 50 个 3D 打印零件，其搭载的“天问一号” 火星探测器使用了超过 100 个 3D 打印零件，其中包含了相当一部分的金属 3D 打印零件。

中美军机数量对比悬殊，加强空军建设迫在眉睫。2020 年我国现役军机规模为 3260 台， 与美国现役军机数量 13233 台相比，存在较大差距。作为世界第二大经济体，我国国防支 出占 GDP 比重不足 2%，与经济实力、自身发展需求不相匹配。未来我国要实现国防和 军队现代化，建设世界一流军队的目标，需要不断壮大军机队伍，增强空军军事力量。以 战斗机为例，我国战斗机规模及代际结构有待改善。我国现役战斗机数量为 1571 台，代 际结构以二、三代战机为主，四代战机占比极低。美国现役战机共 2717 台，形成了以三 代战机为主，四代战机为辅的军机结构。无论是在数量上，还是在结构上，我国战斗机队 伍均有较大提升空间。 军机升级换代势在必行，预计未来将大幅提高 3D 打印件渗透率。在“十四五”规划的推 动下，先进战机批量生产与列装将产生对零部件的需求。目前，国内部分军机零件已开始 使用金属 3D 打印件。例如，FC-31 战机中 100 多个零件靠 3D 打印制造，其中钛合金和 复合材料的用量较大。

10 万亿级民航增量市场带动金属 3D 打印产业长期发展。2020 年中国商飞发布《中国商飞市场预测年报（2020-2039 年）》，预测 2020-2039 年中国航空市场将接收 50 座以上客 机 8725 架，市场价值约 1.3 万亿美元，折合人民币约 8.97 万亿元。目前，国际大型飞机 制造商空客、波音、GE 等已采用金属 3D 打印制造的零部件；国内 C919 大飞机的机翼 中央翼缘条由铂力特提供，在前机身和中后机身的登机门、服务门以及前后货舱门上还使 用了 23 个金属 3D 打印部件。未来 20 年民航市场客机扩容产生金属 3D 打印需求，形成 行业发展的长期动力。 金属 3D 打印在航空维修领域具有传统修复技术不可比拟的优势。利用 3D 打印技术，维 修人员可以直接在受损部位上进行激光立体成形，对现有装备损伤零部件进行再制造修复， 而无需传统的主要结构修复或部件更换，能够起到延长整体部件使用寿命，降低成本的作 用。这些特性使得金属 3D 打印在航空维修领域具有光明的应用前景。金属 3D 打印在航 空维修领域的应用已有先例，例如铂力特形成了以航空发动机叶片为代表的批量化修复服 务，其叶片修复产品已实现装机运用。在我国军事训练实战化水平提高的背景下，军机维 修需求放量，金属 3D 打印厂商可以开发该蓝海市场，实现营收增长。