增材制造产业链各环节有何表现？

增材制造经过几十年的发展已经形成了一条完整的产业链。

1、行业上游：原材料及零件

1.1、原材料：金属粉末材料占比持续提升

3D 打印原材料是影响 3D 打印产品质量的重要因素之一，目前主要可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及生物材料等几类。其中，光敏树脂、高分子粉末、丝材和金属粉末应用最为广泛，据Wohlers Associates，2021年在全球市场中销售额占比分别为 25%、35%、20%和18%，且金属粉末的销售额和占比均呈现提升趋势，销售额由 2011 年的0.18 亿美元增长至2021年的4.73 亿美元，期间年复合增速达 39%，占比由2015 年的11%上升至2021年的18%；据中商产业研究院，在国内市场，应用较多的金属粉末有钛合金、铝合金和不锈钢，合计占比 39.3%，其中钛合金占比最高，达20.2%，其余应用较广的材料包括 PLA、树脂、尼龙、ABS 等有机高分子，合计占比46.5%。与其他材料相比，金属粉末材料在比强度、比刚度等力学性能上有显著优势，适用于先进制造业，尤其是航空航天、军工等领域，预计其未来销售额和占比将继续保持上升趋势，增长空间广阔。

1.2、振镜和激光器：价值量占成本40%

增材制造所使用的核心硬件包括振镜和激光器等，价值量占整个设备成本的40%。振镜和激光器是 3D 打印设备的核心硬件，价值量占比较高，据国际金属加工网和南极熊 3D 打印，激光器一般占整机设备（金属）成本的20%以上，激光器和振镜合计占据 40%左右的成本。1）激光器：激光是受激辐射产生的光，因方向性强、能量密度高等特点而具有高加工精度及速度优势；目前用于3D打印的主流激光器种类包括光纤激光器、固体激光器、半导体激光器和二氧化碳激光器，3D 打印机会根据成型材料的不同匹配不同的激光器。2）振镜系统：包括扫描振镜和振镜控制系统。扫描振镜是一种用于激光加工领域的矢量扫描器件，具有小惯量、高速扫描、精准定位和闭环反馈控制等特点；由光学扫描头、电子驱动放大器和光学反射镜片组成，靠两个振镜反射激光，形成XY平面的运动。振镜控制系统由振镜电机、激光反射镜片、控制驱动板组成；其将激光束入射到振镜，并通过计算机控制振镜的反射角度，实现激光束的偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在打标材料上按所需的要求运动，从而在材料表面上留下永久的标记。

激光器和振镜系统较大程度依赖进口，具有国产替代空间。目前，这些核心硬件多数采购自美国、德国等，据华曙高科招股说明书，2021 年激光器和振镜平均进口比例分别为 86%和 100%，很大程度依赖进口；但随着国产振镜和激光器的研制成功及性能提升，已实现部分进口替代，其中激光器的国产化进程更快，而振镜控制系统中低端市场已基本实现国产化，在高端应用领域仍然由美国CTI、德国 Scanlab 和 Raylase 等国外企业占据，在高精度标刻、划线、钻孔领域，国产振镜与国外厂商仍有较大差距。 随着金属 3D 打印对效率要求的提高。多激光成为其实现高效率、大尺寸及批量制造的升级成型工艺，是粉末床激光成型工艺发展的新趋势。目前很多金属3D打印设备厂商已经开发出多激光器金属Systems、EOS 和铂力特等，以 Renishaw 的RenAM500Q系统为例，其配备了 4 个 500 W 激光器，制程速度是单激光系统的4 倍，且保持了较好的精度与质量。据 SLM Solutions 预测，未来多激光设备销量占比将持续提高。

2、行业中游：打印设备占据产业链主导地位，设备商逐步转型综合方案提供商

增材制造行业中游包括 3D 打印设备及设备技术服务，其中3D打印设备是中游、也是整个产业链的核心主体。参与主体包括增材制造设备制造商、增材制造服务提供商、各类代理商等。工业级打印设备得到推广，市场前景好，其中金属3D打印设备逐渐成为主流。 按应用领域，增材制造设备可分为桌面级打印机和工业级打印机。桌面级打印机主要客户是个人和家庭，应用在消费和教育行业居多，因此打印技术要求低于工业级，且价格也更便宜。近年来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迅速增长，新进企业增多，加大了国内桌面级增材制造市场的竞争程度，处于量大价低阶段。与桌面级打印机市场相比，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，但当前工业级增材制造产业受到政府大力支持，应用场景不断拓展，整个市场呈现快速增长趋势：据 Wohlers Report 数据，2021 年全球工业级增材制造设备销售额为34.17亿美元，同比增长 13.40%；除 2020 年受疫情影响，设备销量下滑，其余年份增速均较快，2021 年全球设备共销售了 26,272 台，同比增长24.90%。工业级增材制造可广泛运用于传统产业转型升级和战略性新兴产业发展，随着增材制造技术的逐渐成熟和成本的不断降低，市场前景可观。

按适用原材料分类，可以分为金属 3D 打印和非金属3D 打印。据艾瑞咨询统计，截至 2022 年 10 月，中国 3D 打印设备主要以SLS、SLM和非金属的FDM为主，前两者占比约 32%，FDM 占比约 15%，分别对应工业级和桌面级；金属3D 打印（SLM、部分 SLS、LENS、EBM）占整体比例约40%。从全球市场来看，得益于金属增材制造技术的成熟和设备的普及，近年来全球工业级金属增材制造设备稳步增长：根据 Wohlers Associates 统计数据显示，全球金属增材制造设备销售额呈上升趋势，2021 年达 12.34 亿美元，占全球工业级增材制造设备销售额的 36.11%，销量从 2017 年的 1768 台增长至2023 年的3793台，年复合增长率 13.57%。金属 3D 打印凭借优越的打印产品性能逐渐成为主流工艺，据铂力特 2023 年报，金属 3D 打印是目前增材制造技术和产业发展中最为迅速的，已广泛用于航空航天、生物医疗、工业模具和动力能源等相关领域，其未来应用场景有望继续深化，销量与份额继续提升，实现较高的增速。

3D 打印产业链整合加剧，设备商转变为综合方案提供商。3D打印的核心专利大多被设备厂商掌握，因此在整个产业链中占据主导地位，这些设备生产厂商大多亦提供打印服务业务；近年来，3D 打印行业整合加剧，通过并购3D打印软件公司、材料公司、服务提供商等，设备生产企业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、行业下游：涵盖航空航天、汽车、医疗及消费电子等领域

增材制造目前已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域，并逐渐应用于消费电子等新兴领域。目前3D打印技术在下游行业的应用方式主要分为直接制造、设计验证和原型制造。直接制造是指根据三维模型，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，是未来增材制造技术的主要发展趋势。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。从全球市场来看，根据Wohlers Report 2022，2021年增材制造主要应用于航空航天、医疗/牙科、汽车、消费及电子产品等领域，其中航空航天应用最多，占比 17%。据艾瑞咨询，从中国市场来看，主要应用领域包括工业器械、航空航天、汽车制造和消费电子等，其中航空航天是第二大市场，截至 2022 年 10 月占比为 19%；同时，我国3D 打印以工业级应用为主，据艾瑞咨询统计，工业级应用在整体应用领域中占比65%-70%，航空航天是工业级应用的主要市场，其在工业级应用中占比58%，消费级应用在整体应用领域中占比 30%-35%，主要包括教育科研、艺术模型制造和消费电子。

上游为原材料及零件，包括 3D 打印原材料、核心硬件和软件等；中游以3D打印设备生产厂商为主，占据产业链的主导地位，据华经产业研究院数据，2021 年打印设备和服务在全球市场合计占比 80%，在中国市场合计占比76%；下游应用覆盖航空航天、汽车工业、船舶制造、电子工业、模具制造、医疗健康、文化创意和建筑等多个领域，其中航空航天和消费电子是重点市场。