鈦金屬疊加技術公升級，3D列印迎來爆發在眼前
3D列印一大早就出現了。
到目前為止，還沒有大規模的標準化生產。
3D列印，也稱為增材製造（AM），是一種涵蓋多個學科的先進製造技術。 3D列印是基於計算機的三維設計模型，通過軟體分層的離散和數控成型系統，將三維實體變成多個二維平面，利用粉末金屬、塑料、陶瓷、樹脂等可粘合的原材料，通過逐層列印的方式來構建物體。
總體而言，3D列印是資訊網路技術、先進材料技術和數位化製造技術的結合，製造過程跨越多個學科，涵蓋機械、材料、軟體、電子、設計、計算機視覺等。 3D列印是一種數位化製造技術，通過在二維空間中逐層堆疊材料，直接形成三維複雜結構。 與傳統製造方法相比，增材製造最適合小批量應用、複雜設計以及速度至關重要的應用。
配置檔案**：集線器
與傳統製造方式相比，3D列印的優勢包括：（1）縮短新產品的開發和實現週期;（2）能高效形成更複雜的結構（3）實現整合化、輕量化設計;（4）材料利用率高，3D列印昂貴的金屬材料可節省大量成本;（5）實現優良的機械效能。 3D列印快速凝固成型零件內部冶金質量均勻緻密，無其他冶金缺陷同時，快速凝固使材料的內部結構變成精細的子結構，在不失去塑性的情況下，可以大大提高成型零件的強度。
現階段，我國3D列印仍以工程塑料、樹脂和一些常見的金屬材料為主。 這些用於3D列印的原材料是專門為3D列印裝置和工藝開發的，它們不同於普通的塑料、石膏、樹脂等，其形式一般為粉狀、絲狀、片狀、液體等。 就目前我國3D列印粉末材料的使用情況來看，非金屬材料與金屬材料大致形成6：4的格局，非金屬材料佔據了大部分材料市場。
其中，金屬粉末主要是常見的金屬材料，碗合金、鋁合金和不鏽鋼佔很大比例，非金屬粉末是工程塑料、尼龍、樹脂以及生物基可降解材料、複合材料等的不斷發展。 目前，金屬3D列印技術與傳統精密加工技術在可加工材料、加工精度、表面粗糙度、加工效率等方面仍有一定差距。
根據Wohlers Associates的資料，2024年全球3D列印產值將達到180億美元，前三下游分別是航空航天（17%）、醫療（16%）和汽車（15%）2024年我國3D列印產值為265億元，主要應用於航空航天、軍工等領域，尚未形成大規模標準化生產。
為什麼當前節點提到3D列印？
消費電子鈦合金趨勢+國產技術成熟，3D列印將迎來大規模工業應用。
由於鈦合金的導熱係數低，傳統數控技術加工鈦合金刀具損耗較大，據愛邦高分子介紹，傳統數控加工鈦合金的成品率僅為30-40%。 3D列印技術避免了刀具的切削環節，雷射和金屬粉末的降價使得3D列印鈦合金的成本逐漸與CNC加工持平。
據Counterpoint稱，Apple Watch Series 6表殼的成本約為132元，3D列印Ultra鈦合金的成本約為109元，在成本方面具有競爭優勢。
*：IT之家、新浪科技、華為官網、OPPO官網。
3D列印鈦合金已開始應用於蘋果、榮耀等產品。
2024年7月，華為榮耀MagicV2摺疊屏手機鉸鏈宣布將採用鈦合金3D列印技術製造，實現了3D列印在消費電子領域的首次大規模應用。 據彭博社報道，Apple Watch Series 9 的表殼採用不鏽鋼粘合劑噴射 3D 列印Apple Watch Ultra 的數碼錶冠、側邊按鈕和其他一些操作按鈕採用鈦粉床雷射熔融 （L-PBF） 金屬 3D 列印技術生產。 如果智慧型手錶測試成功，蘋果可能會在未來幾年內將該技術用於更多產品。
2023 年 9 月，蘋果在秋季發布會上發布了新款 iPhone 15 Pro 和 Apple Watch Ultra2，這兩款手機的邊框都採用了鈦合金材料今年10月，小公尺發布了小公尺14系列手機，其中小公尺14 Pro提供了鈦金屬特別版。 以上使用鈦金屬的3C產品中，榮耀摺疊屏軸蓋和AppleWatchUltra2表殼均採用單一鈦合金材質，而蘋果和小公尺手機則採用鈦鋁複合材料，即內底板為鋁，外邊框為鈦合金， 而小公尺手機則使用99%純鈦。與3C行業廣泛使用的鋁合金和不鏽鋼相比，鈦合金CNC加工的難度明顯增加，3D列印成為另一種很有前途的替代加工方法。
在頭部廠商的示範效應下，3D列印技術有望在未來擴充套件到更多的消費電子產品，鈦合金在3C行業的應用已形成趨勢。
同時，國內廠商技術的成熟也為國內產業的爆發提供了基礎。
3D列印分為金屬3D列印和非金屬3D列印，其中金屬3D列印技術PBF已在工業中得到廣泛應用，DED已形成工業應用。 增材製造工藝分為7大類，不同的技術通常在材料、能源、成型方法等方面存在差異，其中4條路線涉及金屬3D列印、粉末床熔融PBF（包括SLS、SLM、EBM、MJF）和定向能量沉積DED（包括LSF、WAAM）可以製造出符合鍛造標準的金屬零件， 這是一條成熟的應用技術路線。
根據 Wohlers 的 2022 年 SenVol 資料庫，全球 1,026 種金屬增材製造產品中有 94% 是使用 PBF（902 件）和 DED（61 件）技術製造的。
以應用最廣泛的金屬3D列印技術路線SLM為例，其加工原理是撒粉系統在加工平台上鋪設一層金屬粉末，雷射對金屬粉末顆粒進行逐層燒結成型。 它解決了複雜結構件的加工製造問題，特別適用於製造難加工的鈦合金、高溫合金等具有複雜型腔結構的零件。
SLM技術路線的主要裝置製造商包括EOS、TRUMPF、SLM Solutions、Concept Laser（GE）、BLT、Hanbang、仙林億佳3D和華數高科。 國內裝置製造商華數高科、BLT在成型尺寸、掃瞄速度等指標上均達到國際先進水平。
資料來源**：SLMsolution、Apple、3D Printing Industry、FACFOX
此外，3D列印的成本將繼續下降。
目前，原材料金屬3D列印粉末**持續下降。 以BLT為例，2020-2024年自製金屬3D列印粉末銷量為144**50,000噸下降到78噸2萬噸，下降46%。 預計未來下降趨勢將持續。
再加上雷射國產化的推動，零部件單價呈下降趨勢，這使得3D列印裝置單價呈下降趨勢以及BLT在2024年發布的BLT-A400、BLT-S400、BLT-S450多雷射器配置方案，從裝置雷射器數量、粉末迴圈系統、配套軟體等方面，裝置的生產效率和穩定性都有所提公升，鈦合金3D列印還有很大的降本空間。
在拆解鈦合金3D列印成本後，對未來3D列印粉體材料和3D列印裝置的衰落以及3D列印效率的提高做出審慎假設後，發現鈦合金3D列印環節有望從目前的7元g下降到2024年的3元64元克，下降近50%。 經過降本帶動，3D列印在3C鈦合金製品製造中的滲透率有望持續提公升。
市場有多大？
首先，鈦合金技術切入消費電子領域看3D市場空間，目前有3類裝置零部件採用鈦合金，專業機構估計，到2024年3D列印鈦合金鉸鏈的鉸鏈滲透率將達到50%，市場空間將達到60億元。 在手機中框和智慧型手錶方面，通過對智慧型手機手錶出貨量的估算，對滲透率、價值比、單機使用率、鈦合金**、粉體利用率等合理假設，2024年全球智慧型手機和智慧型手錶市場空間為486，在3D列印滲透率20%的情況下。35 億和 6342億元，中國市場10820 億和 3180億元。
有機構認為，在2024年3D列印摺疊屏鈦合金軸蓋滲透率80%、Apple Watch鈦合金表殼3D列印滲透率80%、3D列印iPhone鈦合金中框滲透率25%的前提下，鈦合金3D列印產品、3D列印裝置、 從2024年到2024年，3D列印粉末、3D列印雷射器和3D列印振鏡將達到198個43億元，16440億元，2419億元，941 億和 1222億元。
隨著3D列印技術的發展，應用領域越來越廣泛，新產品的研發和製造帶動下游不斷擴大，越來越多的領域正在向增材製造生產轉型。
據從事增材製造行業研究的美國諮詢公司Wohlersassociates稱統計資料顯示，2024年全球增材製造產值（含產品和服務）為15244億美元，同比增長1950%。經過30多年的發展，增材製造行業正從起步階段走向成長期，總體上近年來呈現出快速增長態勢。 根據 Wallers** 的資料，到 2025 年，增材製造收入預計將達到 298 億美元，復合年增長率為 1824%；預計到 2030 年將達到 853 億美元，2025 年至 2030 年的復合年增長率為 23.341%。
全球增材製造市場規模 資料來源**：華曙高科技招股說明書。
2024年，中國3D列印產業規模約佔全球總量的17%，多項國內專利已申請但未投入具體應用。
我國高度重視增材製造產業的發展，近年來，國內3D列印市場應用程度不斷加深，在各行業應用越來越廣泛。 2017-2024年，中國3D列印產業規模呈現同比增長態勢，2024年中國3D列印產業規模為208億元，同比增長3206%。據前瞻產業研究院**預測，預計2024年中國3D列印市場規模將超過1000億元，2021-2024年復合增長率超過20%。
中國增材製造產業規模資料**：華數高科招股書、易渡資料。
有哪些相關公司？
3D列印產業鏈上游分為三大板塊：列印原材料、核心硬體和輔助執行軟體。 原材料是3D列印產業鏈的基石，參與者主要是布局全產業鏈的龍頭企業和粉體供應商。 目前，行業內常用的印刷材料包括金屬、塑料、感光樹脂、陶瓷和複合材料，金屬材料和複合材料是未來的發展趨勢。 國內外核心硬體與輔助操作軟體差距明顯，目前國內競爭態勢多元化，國產替代潛力巨大。
中游包括3D列印裝置製造和技術服務，是整個產業鏈的核心主體。 國內廠家以桌面印表機為主，工業級印表機技術難度大，工藝要求高，雖然國內廠家數量少，但總體上是全產業鏈能力最好的。
下游應用主要分為直接製造、設計驗證和原型製造，已廣泛滲透到航空航天、汽車、醫療等領域，其中金屬工業級3D列印是未來重要的增長極。
3D列印產業鏈資料**：華數高科招股書、BLT招股書。
其中，BLT是國內金屬3D列印的核心企業，布局了金屬3D列印全產業鏈。 公司創始團隊是國內最早的3D列印研發團隊之一，深耕金屬增材領域20餘年，現已形成涵蓋3D列印上游原材料、中游裝置及下游製造的完整產品和服務體系。
公司依託自主研發裝置，積極開拓航空航天、醫療等領域的下游客戶，定製產品已進入小批量生產階段。 作為國內為數不多的具備全產業鏈供應能力的3D列印綜合解決方案之一，公司技術能力國內領先，有望充分受益於中國對3D列印產業的持續加大投入和政策支援。
華數高科是國內工業級3D列印裝置的龍頭企業，擁有材料和軟體的自主研發和生產能力。 公司主要從事工業級增材製造裝置的研發、生產和銷售，提供3D列印材料、工藝和服務，應用於航空航天、汽車、醫療、模具等領域。 公司是國內為數不多的自主研發增材製造工業軟體和控制系統，並實現SLM、SLS裝置產業化量產銷售的企業之一，受益於全球3D列印產業的快速發展。
仙林三維是我國三維數位化的稀缺目標，三維掃瞄技術在國內處於領先地位。 公司深耕3D列印行業17年，自主研發了從3D數位化設計到3D列印製造的軟硬體一體化完整技術鏈。 公司牙科數碼產品豐富，包括3D口腔掃瞄、3D檯面掃瞄、牙科DLP印表機（含材料）、CAD CAM系統等，技術優勢在於前端掃瞄，自主研發的高毛利率掃瞄器成為公司主打產品。
銀邦股份是高階金屬複合材料的龍頭企業，其子公司飛爾康是國內最早從事金屬3D列印應用服務的廠家之一，深耕航空航天業務十餘年，建有工業化生產廠房，積極推動3D列印的產業化應用。 飛爾康是國內首家通過金屬3D列印適航認證的企業，擁有完整的金屬粉末製備、金屬3D列印零件製造、熱等靜壓處理、效能測試等生產流程，3D列印零件已批量應用於C919飛機生產。
通宇航空是廣運達的全資子公司，擁有10年的航空裝備製造和管理經驗，產品包括多模型機加工和3D列印航空零部件，主要客戶為成都飛機工業（集團）有限公司。 通宇航空是毗鄰的核心客戶，是其航空零部件和3D列印業務，在與成飛集團多年的合作中，公司已融入成飛鏈條，成為重要商家之一。