1 Tabl e_First 证 券 研 究 报 告 Table_First|Table_ReportType 行业研究 行业专题研究 Tabl e_First|Tabl e_Summary 机 械 设备 行 业 3D 打印行业 研究系列报告（二）：市场竞争 加剧，规模化生 产在即 从材料 端深掘3D 打印行业 投 资要 点：3D 打印材料是 3D 打印技 术发展的重要物质基 础，行业加速发展。3D 打印 是将 三维 实体 变 为若干 个二 维平 面，运用 粉末状 金属、塑 料、树脂等可 粘合 原材 料，通过 逐层打 印的 方式 来构 造物 体的技 术。目前 全球3D打印行 业处 在行 业成 长中 期，近30年 全球 行业 收入 平均年 增长 率为26.1%。3D 打印 材料 是3D 打 印技术 发展 的重 要物 质基 础，材 料与 中游 设备和下游 需求 联系 紧密。原 料厂商 将加 深与 中游 业务 端的合 作，深入 了解 设备及服 务的 消费 应用 场景，匹配 设备 端的 加工 工艺 以及下 游消 费场 景。非金属材料占比较高，金 属材料与复合材料成 为行 业未来趋势。就我国目前3D 打 印粉 末材 料使 用情况 来看，非 金属 与金 属材料 大致 形成6：4的格局，非 金属 材料 占材 料市场 大部 分份 额。其中 非金属 粉末 来说 现市 场主流的 是工 程塑 料、尼龙、树脂；金 属粉 末主 要是 常见的 主要 有金 属材料，钵 合金、铝 合金 和不 锈钢占 比较 大，同时 生物 基可降 解材 料、复合 材料等在 不断 研发 当中。由 于金属3D 打 印产 品的 质量 大部分 取决 于金 属粉末的工 艺和 物理 化学 性能 稳定性，因 此粉 末是 制约 行业发 展的 因素 之一。以航空 航天、汽 车为 代表 的工业 应用 领域 空间 广阔，3C电 子的 应用 加速 金属粉末 的发 展。金属粉末制备工艺：雾化 法已成主流，工艺成 熟。3D 打 印金 属粉 末的制备 方法 主要 有气 雾化、等离子 旋转 电极 雾化、等离子 熔丝 雾化 和等离子球 化技 术。从技 术角 度，气 雾化 法制 粉种 类广、生产 率高、细 粉末 得率高，GA 方法 生产 综合优 势最满 足当 前产 业发 展需 求，是 目前 制备 球形粉末最 普遍 的方 法。国产粉末加速发展，国产 替代正加速。2021 年全 球增材 市场 规模 达到了 152.44 亿美元，预 计2025-2030 年全球3D 打 印市场 空间 年均 增幅23.41%。从 价值 量占 比看，粉末 端价 值占 比较 少为17.0%。从竞 争格 局角度来 看，非金 属材 料竞 争较为 激烈，而 技术 壁垒 较高的 金属 粉末 和复 合材料市 场竞 争不 完全。国 内原材 料逐 渐由 中低 端领 域向高 端领 域渗 透，粉末制造 厂商 产能 扩充 加速，当前 海内 外金 属粉 末质 量差距 不断 缩短，国 产替代正 在加 速。投资建议：建 议关 注 有 研 粉材（设立 控股 公司 有研 增材重 点开 发、生产增材 制造 金属 粉体 材料，以及 软磁 粉末、MIM 粉 末、真 空钎 焊粉 末等高温特 种粉 体材 料产 品。）风险提示：产 业政 策风 险、技术 迭代 风险、供 应链 风险。Tabl e_First|Tabl e_R eportD ate 机械设 备 2023 年 11 月 08 日 Tabl e_First|Tabl e_Rati ng 强于大市(维持 评级)Tabl e_First|Tabl e_C hart 一年内行业相对大盘 走势 团队成员 Tabl e_First|Tabl e_Author 分析师 彭元立 执业证 书编 号：S0210522100001 邮箱：PYL Tabl e_First|Tabl e_Contacter Tabl e_First|Tabl e_Rel ateRepor t 相关报告 1、3D 打印 行业 研究 系列 报告（一）：钛合 金切入 消 费 电 子，3D 打 印 或 将 迎 来 新 机 遇 一2023.11.07 2、机械 设备 行 业 2023 年三 季报 综 述：黎 明前 的黑暗，静待 周期 复苏 之风 一 2023.11.05 3、3D 打印 行业 深度 报告：蓄 势待 发，产 业化 应用赋能 未来 一 2023.11.03 诚信专业 发现价值 请务必阅读 报告末页的重要 声明-10%-5%0%5%10%15%20%日期2022-11-152022-11-292022-12-132022-12-272023-01-112023-02-012023-02-152023-03-012023-03-152023-03-292023-04-132023-04-272023-05-162023-05-302023-06-132023-06-292023-07-132023-07-272023-08-102023-08-242023-09-072023-09-212023-10-132023-10-27机械设备 沪深300 丨公司名称 诚信专业 发现价值 2 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 正文目 录 1 3D 打印行业加速发展，材 料端前景可期.1 1.1 3D 打印：从“减材”到“增材”，传统制造工 艺的革新.1 1.2 3D 打印：材料 与工艺齐飞，科技引 领创 新.2 2 金属材料与复合材料 高歌 前进，成为行业未来 趋势.4 2.1 非金属材料：应 用领域广泛，工艺相 对成 熟.4 2.2 金属材料：对应 工业领域，需求增长 加速.6 2.3 金属材料整体性 能表现优秀，下游应 用不 断开拓.8 3 金属粉末制备工艺：雾化 法已成主流，工艺成 熟.10 4 国产粉末性价比提升，国 产替代加速进行中.15 5 投资建议.20 6 风险提示.23 图表目 录 图表 1：3D 打印工艺流程.1 图表 2：3D 打印产业链.1 图表 3：全球 3D 打印市场 处于成长阶段中期.2 图表 4：3D 打印粉末与 3D 打印工艺对应关系.3 图表 5：3D 打印上下游的 影响关系.3 图表 6：全球 3D 打印材料 专利申请占比.3 图表 7：中国 3D 打印材料 价值量占比.4 图表 8：中国各粉末价值 量占比.4 图表 9：2025 年全球粉末 占比情况预测.4 图表 10：3D 打印与其他 粉末的区别.6 图表 11：3D 打印粉末的 主要性能指标说明.7 图表 12：钛合金粉末产品 图片.8 图表 13：3D 打印粉末的 分类与特性.8 图表 14：3D 打印整体下 游占比.9 图表 15：制粉工艺汇总.10 图表 16：气雾化法工艺.11 图表 17：等离子旋转电极 雾化法(PREP).11 图表 18：等离子丝材雾化 法（PA）.12 图表 19：射频等离子球化 工艺.13 图表 20：金属制粉工艺对 比.13 图表 21：金属制粉工艺对 比.14 图表 22：全球增材制造市 场空间.15 图表 23：3D 打印价值量 占比.15 图表 24：全球粉末市场空 间（亿美元）.15 图表 25：国内外粉末公司 汇总.16 图表 26：国内外主要粉末 公司产能汇总.17 图表 27：高分子粉末与国 外粉末性能对比（华 曙高 科）.18 图表 28：有研粉材金属粉 末参数与德国 TLS 对比.18 图表 29：金属粉末价格（万元/吨）.19 图表 30：海绵钛价格变动（万元/吨）.19 图表 31：有研增材股权结 构.20 WUBYyRtOpMrQqOoNsPsNmN9PaO6MsQnNsQpMfQpOoPiNqQwP8OmNqRMYoPqRxNmMqN 丨公司名称 诚信专业 发现价值 3 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 图表 32：有研增材主要产 品.21 图表 33：有研增材在 3D 打印中的营收.22 图表 34：有研增材在 3D 打印中的毛利率.22 丨公司名称 诚信专业 发现价值 1 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 1 3D 打 印行 业加速 发展，材料 端前景 可期 1.1 3D 打印：从“减材”到“增材”，传 统制 造工艺的革新 3D 打印又称为增材制 造（Additive Manufacturing，AM），是涵盖多学科的 先进制造技术。3D 打 印是 以 计算机 三维 设计 模型 为蓝 本，通过 软件 分层 离散 和 数控成型系统，将三 维实 体变 为 若干个 二维 平面，运用 粉 末状金 属、塑 料、陶瓷、树脂等 可粘合原 材料，通过 逐层 打 印的方 式来 构造 物体 的技 术。整体 而言，3D 打印是 信息网络技术、先 进材料技 术与 数字制造技 术的结合，制 造流程横跨 多个学科，涵 盖机械、材料、软件、电 子、设计、计算 机视 觉等。图表 1：3D 打印工艺流程 数据来 源：增材 制造 与 3D 打 印技 术 及应用，华 福证 券研 究所 图表 2：3D 打印产业链 数据来 源：华曙 高科 招股 说明 书，铂 力特招 股说 明书，华 福证 券研 究所 丨公司名称 诚信专业 发现价值 2 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 依托行业不同生命阶段关键因素的发展特征对行业的成熟度进行综合判定和分析，目前全球 3D 打印行业 处在行业成长中期。3D 打 印起源 于 19 世 纪末 的美 国，由美国研 究的 照相 雕塑 和地 貌成型 技术 开创 了 的 3D 打印核 心思 想，1986 年，世界上第一家 生产 3D 打 印设 备 的公司 3D Systems 成 立，自此，美 国开 始涌 现出 多家 3D打印公 司。据 Wholers 数 据，3D 打印 自诞 生 30 多 年以来，该 领域 包括 设备、材料和服务 在内 的全 球收 入平 均年增 长率 为 26.1%，并有 23 年以 两位 数的 速度 增 长。图表 3：全球 3D 打印市场 处于成长阶段中期 数据来 源：前瞻 产业 研究 院，华福 证 券研究 所 1.2 3D 打印：材料 与工艺齐飞，科技引 领创 新 3D 打印材料是 3D 打印 技术发展的重要物质 基础，材料与中游设备和下 游需 求联系紧密。3D 打印设 备 可使用 的材 料相 对局 限，3D 打印行 业上 游的 原料 厂 商与中游 3D 打印 设备、服 务商 联系较 紧密，一方 面有 助于 原料厂 商了 解及 推广 材料 应用，另 一方面 原料厂 商可以 根据 中游 3D 打印设 备及服务 商的业 务类型，研究 提升 新材料的制 作工 艺。目 前，3D 打印原 料的 生产 销售 主要 依照 3D 打 印设 备的 需求 而决定，主要是 由 于 3D 打 印有 多 种技术 种类，如 SLS、SLA 和 FDM 等，每 种打 印技 术使用的材料 各有 不同。3D 打 印 原料厂 商将 加深 与 3D 打 印行业 中游 业务 端的 合作，深 入了解 3D 打 印设备 及服务的 消费应 用场景，匹配 设备 端的加 工工艺 以及下 游消 费场景。丨公司名称 诚信专业 发现价值 3 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 图表 4：3D 打印粉末与 3D 打印工艺对应关系 成 型材料 3D 打印 成型技术 热塑性塑 料 FDM 纸、金属 膜、塑 料薄膜 LOM 石膏、陶 瓷粉末 3DP 液态光敏 树脂 SLA/DLP/Poly Jet 金属、合 金、热 塑性材 料、陶 瓷等 粉末 SLS/DML/SLS/EBM 数据来 源：增材 制造 与 3D 打 印技 术 及应用，华 福证 券研 究所 图表 5：3D 打印上下游的 影响关系 数据来 源：华福 证券 研究 所绘 制 从专利角度，我国 3D 打 印材料在加速创新发 展。目前相 关专 利申 请 量 2021 年达 3079 件，占 全球 总量 超 过 50%；美 国约 占 26%，排名第 二。从专 利内 容可 以看出各类复合材 料、可降 解材 料以及更优 性能的金 属材 料是目前研 发的重点 方向。例如，中国科 学院 化学 研究 所研 发的复 合材 料、纳 米材 料、可降解 材料、树脂 基导 电材 料等。图表 6：全球 3D 打印材料 专利申请占比 数据来 源：艾瑞 咨询，华 福证 券研 究 所 56%26%18%0%10%20%30%40%50%60%中国 美国 其他 丨公司名称 诚信专业 发现价值 4 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 2 金 属材 料与复 合材 料高歌 前进，成为 行业 未来趋 势 现阶段我国 3D 打印仍旧 以工程塑料、树脂和 部分 常见金属材料为主。3D 打印所用的 这些 原材 料都 是专 门针 对 3D 打印 设备 和工 艺 而研发 的，与普 通的 塑料、石膏、树脂等 有所 区别，其 形态 一般有 粉末 状、丝状、层 片状、液体 状等。就 我国 目前 3D打印粉 末材 料使 用情 况来 看，非 金属 与金 属材 料大 致形 成 6：4 的 格局，非金 属材料占材料 市场 大部 分份 额。其中金 属粉 末主 要是 常见 的主要 有金 属材 料，钵合 金、铝 合金和不 锈钢 占比 较大，非 金属粉 末是 工程 塑料、尼 龙、树 脂；以及 不断 开发 的生物 基可降解 材料、复 合材 料等。图表 9：2025 年全球粉末 占比情况预测 数据来 源：前瞻 产业 研究 院，华福 证 券研究 所 2.1 非金属材料：应 用领域广泛，工艺相 对成 熟（一）光敏树脂材料 图表 7：中国 3D 打印材料 价值量占比 图表 8：中国各粉末价值 量占比 数据来 源：前瞻 产业 研究 院，激光 制 造网，华福 证券 研究 所 数据来 源：前瞻 产业 研究 院，激光 制 造网，华福 证券 研究 所 38%62%金属材料非金属材 料20.20%15.20%14.10%11.10%10.10%9.10%6.10%14.10%钛合金PLA尼龙ABS铝合金不锈钢树脂其他 丨公司名称 诚信专业 发现价值 5 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 光敏树脂材料，主要包括 丙烯酸树脂、环 氧树脂及 聚酯树脂等的光固化 树脂 材料。光敏树脂一 般为液态，其 在一定波长 的紫外光 照射 下能立刻引 起聚合反 应完 成固化，可用于 制作 高强 度、耐 高 温、防水 材料。Somos 19120 材料 为粉 红色 材质，是一种铸造专 用材 料，成型 后可 直接代 替精 密铸 造蜡 膜原 型，避 免开 发模 具的 风险，具有 低留灰率 和高 精度 等特 点.Somos Next 材料为 白色 材 质，是 一种 类 PC 新材料，韧性非常好，基 本可 达到选 择 性激光 烧结（SLS）制作 的尼龙 材料 性能，而精 度 和表面 质量更佳，该 材料 制作 的部 件拥有 迄今 最优 的刚 性和 韧性，同时 保持 了光 固化 立体造 型材料做 工精 致、尺寸 精确 和外观 漂亮 的优 点，主要 应用于 汽车、家 电、电子 消费品 等领域。（二）工程塑料材料 工程塑料材料，被 用做工 业零件或外壳材料的 工业 用塑料，是强度、耐冲击性、耐 热 性、硬度 及抗 老化 性均 优 的塑 料。工程塑料是当前应 用最广泛的一 类 3D 打印材料，常见 的有 ABS 类 材 料、PC 类 材料、尼 龙类材 料等。PC-ABS 材料是一 种应用最广泛的热塑性工 程塑 料。其 具备 了 ABS 的韧 性 和 PC 材料 的高 强度 及耐 热性，大多应 用于 汽车、家 电及 通 信行业。工 业上 通常 使用 PC-ABS 材料 打印 出概 念 模型、功能原 型、制 造工 具及 最 终零部 件等 热塑 性部 件。PC-ISO 是一 种通 过医 学卫 生认证的白色 热塑 性材 料，具有 很高的 强度，被 广泛 应用 于药品 及医 疗器 械行 业，用于手 术模拟、颅 骨修 复、牙科 等 专业领 域。尼龙材料具有 强韧、耐磨、自 润滑、适 用的温度范围广等特点，主 要代 替 铜和其 他有 色金 属来 制造 机械、化工、电器 零件，如 柴油发动机燃 油泵 齿轮、水 泵、高压密 封圈、输 油管 等。（三）陶瓷材料 陶瓷材 料，主要 包括 粘土、高岭土 等天 然硅 酸盐 材料 和高纯 度人 工合 成材 料如 氧化物陶 瓷材 料、氮化 物陶 瓷 材料、碳化 物陶 瓷材 料等。陶瓷材 料具 有高 强度、高 硬 度、耐高温、低 密度、化 学稳 定性好、耐 腐蚀 等优 异特 性，在 航空 航天、汽 车、生物等 行业有着 广泛 的应 用。在 传统 工艺下，复杂 陶瓷 件需 通过 模具来 成形，模具 加工 成本 高、开发周 期长，难 以满 足产 品不断 更新 的需 求。而 3D 打印用选 择性 激光 烧结（SLS）对陶瓷粉末进行加工处理，能够删减繁琐的设计步骤，实现产品快速成型。SLS 采用激光 烧结 陶瓷 粉末 和某 一种粘 结剂 粉末 所组 成的 混合物，在 激光 烧结 之后，还需要将陶瓷 制品 放入 到温 控炉 中进行 后处 理，但是 陶瓷 粉 末在激 光直 接快 速烧 结时 液相表面张力 大，在快 速凝 固过 程中会 产生 较大 的热 应力，从而 形成 较多 微裂 纹。丨公司名称 诚信专业 发现价值 6 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 2.2 金属材料：对应 工业领域，需求增长 加速 金属粉末是金属 3D 打印 的原材料，金属 3D 打印产品的质量大部分取 决于 金属粉末的工艺和物理化 学性 能稳定性。3D 打印 的原材 料较为 特殊，必 须能 够液 化、粉体化、丝化，在 打印 完成 后又能 重新 结合 起来，并 具有合 格的 物理 化学 性质。现有 的3D 打 印材 料主 要以 有机 高 分子材 料和 金属 材料 两大 类为主，形 态一 般是 粉末 状、丝状、层 片状、液 体状。金 属 材料在 工业 生产 中应 用最 为广泛，高 性能 复杂 大型 金属承力构 件 3D 打 印工 艺大 都 采用丝 材和 粉末 材料，以 粉末材 料居 多。与 传统 的 热喷涂 及注射成 型用 粉不 同，金 属 3D 打印 粉末 要求 纯度 好、氧含量 低、球 形度 高、流 动性和均匀性 良好，粒 径范 围合 适，达 到精 度和 流动 性的 统一。图表 10：3D 打印与其他 粉末的区别 3D 打印 专 用金 属 粉末 冶 金 工 业金 属 粉末 性能要求 高纯度，化学组成精确可控，氧含量低，合适的粒径范围，球形度高、流动性和均匀性良好 粉末本身没有好坏之分，它们可适合不同的工艺环境 成型方式 粉末材料与热源直接作用 将粉末预成型后利用高压高温条件进行最终的定型 变化方式 熔融的金属在基体的冷却作用下快速凝固 材料发生的物理冶金变化相对缓慢，可以充分融合、扩散、反应 结构尺寸 没有模具的约束及外部持久压力的作用 受粉末冶金加工时温度及压力的限制 标准化 缺乏3D 打印用粉末的相关评价 方法及指标，没有形成成熟的评价方法或标准来判定粉末材料与 3D 打印工艺的适用性 已经发展出了一套比较完善的粉末评价方法及标准，有相对比较完善的指标可用来衡量粉末材料的性能 数据来 源：航天 工艺 技术，华 福证 券 研究所 金属 3D 打印粉末材料需 要满足多项关键性能 指标，包括纯净度、粉 末粒度分布、粉末形态、粉末 流动性和 松装密度。在 选 择和 使用 金属 3D 打印 粉末 时，我 们 需要考虑以下 要素：粉 末应 实心 且少含 空心 粉和 卫星 粉，纯度应 高，粒度 分布 应较 窄，粉 末颗粒形 态要 具有 良好 的球 形度，氧含 量应 低，流动 性应良 好，松装 密度 也应 较高。若金属粉 末材 料内 含空 心，可能会 在打 印过 程中 导致 气隙、卷入 性缺 陷以 及析 出性气 孔和裂纹 等问 题。较大 的粉 末粒径 会加 剧球 化现 象，而较小 的粉 末粒 径则 能提 高表面 光洁度，但也 会降 低流 动性，影响 均匀 的粉 末铺 设。粉末粒 度分 布过 宽难 以保 证一致 性和均匀 性。高球 形度 的粉 末 具有良 好的 流动 性和 高松 装密度，有助于 获得 更密 实 的 3D 丨公司名称 诚信专业 发现价值 7 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 打印成 品。而氧 含量 较高 的粉末 则具 有较 强的 表面 活性和 较差 的润 湿性，也 会导致 球化现象 加剧，从 而影 响熔 化效果。图表 11：3D 打印粉末的 主要性能指标说明 3D 打印金属粉末指标 具详细说明 化学成分 1、对不同体系的金属粉末，氧 含量均为一项重要指标：以钛合金为例，业内对该指标的一般要求在 13001500ppm，亦即氧 元素在金属中所占的质量百分比在 0.130.15%之间。2、部分客户也要求控制氮含量指标，即氮元素在金属中所占的质量百分比在 0.05%以下。粉末粒度及粒度分布 金属 3D 打印常用的粉末的粒度 范围是 1553 m（细粉），53105 m（粗粉），部分场合下可放宽至 105150 m（粗粉）；粒度范围是根据不同能量源的金属打印机划分的，以激光作为能量源的打印机适合使用 1553 m 的粉末作为耗材；以等 离子束作为能量源的打印机适合使用 53105 m 为主，部分 场合下 105150 m 的粉末作为 耗材。粉末形状 1、粉末 颗粒 形状 直接 影响 其工 艺性能 参数，一 般由 金属 气态 或熔融 液态 转变 成粉 末时，粉末颗粒形状趋于球形，由固态装变为粉末时，粉末颗粒趋于不规则形状，而由水溶液电解法制备的粉末多数呈树枝状。2、球形度佳，粉末颗粒的流动 性也比较好，在金属 3D 打印时铺粉及送粉更容易进行，因此，雾化法、旋转电极法为成为 3D 打印金属粉末主流的制备方法。粉末松装密度和振实密度 1、松装 密度：自 然填 充状 态下 的体积 就是 颗粒 体积+颗粒 上的 开孔和 闭孔 体积+颗粒 间空隙体积。2、振实 密度：粉 体材 料振 实后 的体积 是指 颗粒 体积+颗粒 上的 开孔和 闭孔 体积+颗粒 间振实后空隙体积。3、一般情况，粉末粒度越粗松 装密度越大。粗细搭配的粉末能够获得更高的松装密度，一般振实密度比松装密度高 20%30%。粉末流动性 通常采用 50g 粉末，单位为s/50g，可以通过霍尔流速计测量，数值愈小说明该粉末的流动性愈好。流动性是一个与形貌、粒度分布及松装密度相关的综合性参数。数据来 源：新材 料在 线，华福 证券 研 究所 金属材料，重工 业产品通 常依赖耐高温耐腐蚀 的金 属材料，3D 打印为了满足 重工 业产 品的 需求，重 点投资 在金 属粉 末。目前，应用于 3D 打印的金属 粉末材料 主要有钛 合金、钴铬 合金、不锈钢 和铝 合金 材料 等。钛合金 材料 强度 高、耐 热 性高，相比其他 金属，钛 合金 还具 有抗蚀 性好、低 温性 能好、化学 活性 大等 优点，因 此被广 泛应用于 制作 飞机 发动 机压 气机部 件，火箭、导 弹和 高速飞 机的 结构 件等 领域。不锈 钢材料具有易 焊接性、耐腐 蚀性、强抛 光性及耐 热性 等优点，被 广泛应用 于建 筑领域、食品加 工、餐 饮、酿造、化工和 医疗 器械 领域。铝 合金是 目前 应用 最多 的合 金，具有密度小、熔点 低、可塑 性 强等特 点，被 广泛 应用 于 航空、航 天、汽车、机 械 制造、船舶及化 学工 业中。丨公司名称 诚信专业 发现价值 8 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 图表 12：钛合金 粉末产品 图片 数据来 源：南极 熊 3D 打 印，华福 证 券研究 所 2.3 金属材料整体性 能表现优秀，下游应 用不 断开拓 金属材料通常价值量 更高，生产壁垒也更高。3D 打 印材料 主要 可分 为金 属材 料和非金 属材 料。金 属材 料 通常为 金属 粉末，主要 包 括钛合 金、钴 铬合 金、不 锈钢、铝合金和 其他 高温 合金，主 要应用 在航 空航 天、军工、汽车 等领 域，这类 领域 对金属 粉末 的品质 要求通 常较高，因 此金属 3D 打印 材料价值 量和技 术壁垒 也相对 较高，价格在百元-千 元每千克不等，高端 金属粉末可供应的厂家相 对较少，当前仍有部分 依赖进口。非 金属材料 通常 为各类塑料、树脂、石膏、陶瓷材料，形态通 常有 粉末状、丝状、液体 状等。非 金属 材料在 工业 领域 和消 费领 域均有 应用，国 内已 有较 多厂家 可以供应。图表 13：3D 打印粉末的 分类与特性 材料 细分 产品特性 应用领域 金属材料 钛合金 强度高、耐热性高、抗蚀性好、低温性能好、化学活性大 制作飞机发动机压气机部件，火箭、导弹和高速飞机的结构件 钴铬合金 不锈钢 易焊接性、耐腐蚀性、强抛光性及耐热性 建筑领域、食品加工、餐饮、酿造、化工和医疗器械等尺寸需求较大领域 工程塑料 ABS 材料 极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性 产量最大，广泛应用在工业机械、航空航天、汽车制造、医疗器械、电子制品、消费品制造等领域 PC 材料 高强度、耐高温、抗冲击、抗弯曲 应用于电子消费品、家电、汽车制造、航空航天、医疗器城等领域 PLA 材料 相容性、可降解性、机械性能和物理性能良好 应用于对环保要求较高、制品精度较高的领城 尼龙材料 质量轻，耐热，磨擦系数低，耐磨损等 应用于汽车、家电、电子消费品、艺术设计及工业产品等领城 丨公司名称 诚信专业 发现价值 9 请务必阅读报告末页的重要 声明 行业专题研究|机械设备 光敏树脂材料 Somos 19120 低留灰烬和高精度等特点 铸造专用材料 Somos 11122 防水和尺寸稳定性 适合用在汽车、医疗以及电子类产品领域 Somos Next 类 PC 新材料，钢性和韧性好 应用于汽车、家电、电子消费品等领域 橡胶陶瓷材料 橡胶 硬度、断裂伸长率、抗撕裂强度和拉仲强度较大 适合于要求防滑或柔软表面的应用领城 陶瓷 高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等 可作为理想的坎具、餐具和烛台、觉砖、花瓶、艺术品等家居装饰材料，航空航天、汽车领域也逐步使用 复合材料 碳纤维复合材料 将单一材料与碳纤维混合，综合提升产品的强度、粘合度、耐热度，同时可以优化产品重量等物理性质。电子消费品、家电、汽车制造、空航天、医疗器械等领域 高分子复合材料 耐高温、耐腐蚀、高阻燃性、优异的力学性能 汽车制造、航空航天、医疗器械等领域 其他 蓝蜡和红蜡 表面光滑 可 用 于 标 准 熔 模 材 料 和 铸 造 工 艺 的 熔 模 铸造应用，是制作珠宝、服饰、医疗器械、机械部件、雕塑、复制品、收藏品 的主要材科 数据来 源：前瞻 产业 研究 院，艾瑞 咨 询，华 福证 券研 究所 以航空航天、汽车为代 表的工业应用领域空间广 阔，加速金属粉末的发展。从 3D 打印 下游 应用 市场 占 比来看，占比 最多 的三 个领 域是工 业器 械、航 空航 天和 汽车，占比分 别 为 20%、19.0%和 13.0%，其中 工业 级设 备占 65%70%，航空 航 天是目 前中国 3D 打印 市场 主要 应 用领域，占比 58%，模 具 与汽车 制造 占 18%和 7%；消 费级设备 占 30%35%，主要应 用于教 育科 研、艺 术模 型 制造和 消费 电子 领域，80%90%桌面 级 3D 打 印机 出口 海 外，主要 是消 费级（非 金 属为主）国内 产业 链成 熟、技 术简单且原 材料 成熟 度高，整 体设备 售价 低于 国外。图表 14：3D 打印整体下 游占比 数据来 源：艾瑞 咨询，华 福证 券研 究 所 丨公司名称 诚信专业 发现价值 10 请务必阅读报告末页的重 要声明 行业专题研究|机械设备 3 金 属粉 末制备 工艺：雾化 法已 成主流，工 艺成熟 从生产金属粉末的制 备方 法来看，广泛使 用的四种 方法分别为固态还原 法、电解法、化学法和雾化法。其中 雾化法 是指 通过 雾化 剂将 金属溶 液粉 碎至 尺寸 小于 150m 颗 粒的方法，雾化法既可以 生产元素金属 粉末，也可 以生产合金粉 末，是当前 制备方法 中的 首选。金属 3D 打印对于 粉末 质量 要求 极 高，从参 数指 标来 看，金属 粉末一般要 求具 备纯 净度 高、球形度 好、粒径 分布 窄、氧含量 低等 特质。图表 15：制粉工艺汇总 数据来 源：增材 制造 用金 属粉 末制 备 技术研 究现 状及 展望（何 杰 2020），华福证 券研 究所 3D 打印金属粉末的制备方法主要有气雾化（GA）、等 离 子 旋 转 电 极 雾 化（PREP）、等离子熔丝雾 化（PA）和等离子球化（PS）技术。（一）气雾化法 气雾化 法是 利用 惰性 气体 在高速 状态 下对 液态 金属 进行喷 射，使其 雾化、冷 凝 后形成球 形粉。根 据热 源的 不 同又可 以将 气雾 化法 细分 为电极 感应 熔炼 气雾 化(EIGA)和等离子 惰性 气体 雾化(VIGA)两种 工艺，采用 惰性 气 体既能 防止 产物 氧化，又 能避免 环境污 染。在 EIGA 工艺中，为 电极形式的 预合金棒将在 不使用熔炼 坩埚的情况下 进行感应熔炼 和雾化，其工 艺原理图如 下图所示。采 用气雾化法 所得粉末 粒度 分布广，大部分 为细 粉，杂质 易于 控制，但粉 末由 于粒 径不 同而冷 却速 度不 同，导致 颗粒内 部易产生 气泡，形 成空 心结 构，粉 末形 状不 均匀，出 现行星 球等，对 粉末 后期 应用造 成不利影 响。丨公司名称 诚信专业 发现价值 11 请务必阅读报告末页的重 要声明 行业专题研究|机械设备 图表 16：气雾化法工艺 数据来 源：南极 熊 3D 打 印，华福 证 券研究 所（二）等离子旋转电 极雾 化法(PREP)等离子旋转电 极雾化法(PREP)是生产高纯球形钛粉较常用的离心 雾化技术，其基本原 理是 自耗 电极 端面 被等离 子体 电弧 熔化 为液 膜，并 在旋 转离 心力 作用 下 高速甩出形成 液滴，然 后液 滴在 表 面张力 的用 下球 化并 冷凝 成球形 粉末。PREP 因采 用自耗电极，制备 出的 粉末 纯净 度较高，且 该技 术不 使用 高速惰 性气 体雾 化金 属液 流，避 免了“伞 效应”引 起的 空心 粉和卫 星粉 颗粒 的形 成。因此，相对 于气 雾化 而言，PREP 制备的粉 末中空 心粉和 卫 星粉更少。PREP 制备的 粉末球形 度可达 99.5%以 上，但是粉末 粒径 分布 较窄，主 要介于 50 150 m，存 在着粉 末尺 寸偏 大的 问题 并且细 粉收得率 很低。目 前俄 罗斯 最先进 的 PREP 技术也 只能收 得约 15%的 细粉(45 m)，难以服 务于 微细 球形 钛粉 市场。图表 17：等离子旋转电极 雾化法(PREP)数据来 源：南极 熊 3D 打 印，华福 证 券研究 所 丨公司名称 诚信专业 发现价值 12 请务必阅读报告末页的重 要声明 行业专题研究|机械设备（三）等离子丝材雾 化法（PA）等离子 丝材 雾化 法（PA）是 加拿大 AP&C 公 司特 有 的金属 粉末 制备 技术，PA 工艺是以 纯度 高的 金属 或合 金丝为 原料，以 等离 子枪 为加热 源，原料 丝材 被等 离子体 瞬间熔化 的同 时被 高温 气体 雾化，形成 的微 小液 滴在 表 面张力 的作 用下 球化 并在 下落过程中冷 却固 化为 球形 颗粒 的一种 工艺。以 合金 丝为 原 料制备 各种 材质 球形 粉末 的工艺，可实现 高水 平的 可追 溯性 和较好 的颗 粒大 小控 制。该 工艺生 产出 的粉 末粒 径分 布范围窄，平 均粒 径约 为 40m，细粉 收得 率高（80%），几乎没 有卫 星球；粉 末纯 度高（低氧，无夹杂），球形度 高，伴生颗粒非 常少。具 有出 色的流动性 和表观密 度、振实密度。主 要服 务对 象为 生物 医疗和 航空 航天 工业。近 年来，国外关 于 PA 技术 的研究 取得了 不少进 展，现有技 术已能 够在单 位时间 内所消 耗气体 与原 料的质 量比小 于 20 的 条件下，制备大 量(至少 80%)粒径 分 布为 0 106 m 的金 属粉末。加拿大 AP C 公司是 PA 技术的专利持有者，加 拿大 Pyro Genesis 公司也 拥有相 关类 似专 利，但均 不对外 出售 等离 子雾 化设 备。由 于国外公 司专 利保 护及 技术 封锁，一直 以来 国内 关 于 PA 技术的 研究 进展 缓慢。图表 18：等离子丝材雾化 法（PA）数据来 源：南极 熊 3D 打 印，华福 证 券研究 所（四）射频等离子球 化工 艺 射频等 离子 体球 化法 是利 用射频 电磁 场作 用对 各种 气体（多为 惰性 气体）进 行 感应加热，产 生射 频等 离子。例用 等离 子区 的极 高温 度熔化 非球 状粉 末。随后 粉末经 过一个极 大的 温度 梯度，迅 速冷凝 成球 状小 液滴，从 而获得 球形 粉末。丨公司名称 诚信专业 发现价值 13 请务必阅读报告末页的重 要声明 行业专题研究|机械设备 图表 19：射频等离子球化 工艺 数据来 源：南极 熊 3D 打 印，华福 证 券研究 所 气雾化制粉技术（GA）是 目前制备球形粉末最 普遍 的方法。从 技术 角度，气 雾化法制 粉种 类广、生 产率 高、细粉 末得率 高，GA 方 法生产 综合 优势 最满 足当 前产业发展需 求。从全 球公 司制 备方法 来看，主 要公 司还 是使用 气雾 化法 和 PREP 法进行生产。图表 20：金属制粉工艺对 比 制粉工艺 粒径/m 细 粉 收 得 率（45 m）/%球形度/%优点 缺点 适用金属 气雾化法 VIGA 0300 70 8590 生产率高，只需锭形式原料，适用的合金范围广 需 对 金 属 粉 末进行纯化，存 在卫星粉 熔点低于1700 C 的金属，如 Fe、Ni、Co、Al、Cu EIGA 15300 3045 90 粒度分布宽，可满足多种工艺用粉；可生产低氧含量高 洁净度 的粉末 存 在 空 心 粉 和卫星粉 高熔点金属和活泼金属，如 Ti 等 离 子 旋 转 电 极 法（PREP）45400 15 99 制备金属粉末球形度较高，流动 性好 细粉收得 率低，高 纯 氩 气 成 本较高 高熔点金 属，如Ti、高温合 金 等离子雾 化法（PA）0300 3240 95 粉末球形度高、纯净度高 金 属 丝 材 的 制造成本高，生 产效率低 活性金属和高熔点金属 丝材，如 Ti 水雾化法（WA）0500 6590 5070 生产率高，只需锭形式原料，成 本低 粉末纯度 低，颗粒 不 规 则 且 含氧量高，需对 粉末除水 不活泼金 属 等离子球 化法（PS）0200 50 85 颗粒表面光滑，可制备高熔点金 属 生产率低，粉 末含氧量高 高熔点金 属，如Ti 数据来 源：增材 制造 用球 形金 属粉 末主要 制备 技术 的研 究进 展（吴 文恒 2021），焊 接切 割联 盟，华福 证 券研究 所 丨公司名称 诚信专业 发现价值 14 请务必阅读报告末页的重 要声明 行业专题研究|机械设备 图表 21：金属制粉工艺对 比 厂家 主要产品系列 制备技术 国外 加拿大 AP&C（Arcam）EBM 硬件、金属粉末和粉末处理设备/德国 EOS 铝、钴铬合金、钢等金属粉末/加拿大 Pyro Genesis 钛合金、铬镍铁合金 PAP 英国 GKN 镍基、钛基、钴基、铁基粉末 气雾化法 瑞典 Sandvik 3D 打印用金属粉末 气雾化法 德国 TLS Technik TC4 钛合金粉末 EIGA 英国 LPW（被收购）钛粉、钨粉 PS 美国普莱克斯