3D打印引入消费电子领域有望改变传统供应格局

3D打印：从“减材”向“增材”，传统制造工艺的革新

3D打印：又被称为增材制造，是一种快速成型技术。3D打印是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料， 通过逐层打印的方式来构造物体的技术。 传统工艺：采用的制造技术是减材制造，主要通过去除材料来生产出所需要的零部件。 3D打印相比传统工艺具有：1）适用于制造复杂物体；2）节省材料、降低成本；3）缩短研发制造周期；4）轻量化、一体化 成型；5）满足定制化需求等优势。

钛合金3D打印引领革命，消费电子领域市场空间打开

荣耀、苹果有望引入钛合金3D打印技术，引领行业技术迭代。据界面新闻与证券日报，2023年7月，荣耀发布的折叠屏手机 Magic V2，第一次大规模使用钛合金3D打印技术，该技术主要用于铰链的轴盖部分，这是3D金属工艺结构件首次在手机上大 规模使用。相比此前的不锈钢和铝合金材质，钛合金能够更好地兼具坚固和轻薄的特点，从而降低手机的厚度和重量，并提高 强度。3D打印首次大规模在消费电子中进行应用，具有里程碑式的战略意义，未来有望打开成长空间。

3D打印引入消费电子领域，有望改变传统“多品种、小批量” 供应格局

成本、速度及快速成型优势显著，3D打印过去主要用于“多品种、小批量”产品供应。3D打印能够快速成型，可在多品种产 品生产中发挥优势。同时，在小批量情况下， 3D打印技术在成本、速度和灵活性等方面优于传统制造工艺。据远铸智能，以 生产500件FUNMAT PRO 410喷头罩壳为例，采用传统注塑开模方式生产单个喷头罩壳的成本要比3D打印工艺高出55%。 3D打印技术引入消费电子领域，未来有望开启大批量生产时代。3D打印首次在消费电子领域大规模使用，有望改变过去3D打 印“多品种、小批量”的供应格局，在未来实现大批量生产。

技术进步、成本下降及效率提升是3D打印在消费电子领域实现 大规模应用的前提

光学光热类/电子电气类/机械类/金属粉末为3D打印设备主要成本。据华曙高科招股书，2022H1华曙高科直接材料占3D 打印设备及辅 机配件的80.4%，同时2022H1光学热学类/电子电气类/机械类/金属粉末/耗材类/高分子原材料分别占原材料采购成本（剔除外协件） 的37.2%/18.8%/15.3%/ 6.6%/3.3%/1.9%。

3D打印材料、设备成本快速下降。据铂力特公司公告，我国金属3D打印粉末价格持续下降，铂力特自制金属3D打印粉末平均售价由 2020年的144.48万元/吨下降至2022年的78.19万元/吨，降幅达45.9%。据前瞻产业研究院，我国激光器价格下降趋势明显，我国 3kW光纤激光器价格从2018年的40万元/台下降至2021年的10万元/台，降幅达75.0%。据中经产业信息研究网， 我国激光振镜平均价 格已由2017年的2225.71元/套下降至2021年的2139.43元/套。

应用：航空航天、消费电子、汽 车、人形机器人、无人机/飞行 汽车领域未来前景可期

市场空间：预计2025年3D打印市场规模将达298亿美元

2022年全球3D打印市场规模达180亿元，预计2025年将达298亿美元，2022-2025年CAGR为18.3%。据Wohlers Associates 《Wohlers Report 2023》、3D打印技术参考，全球增材制造市场规模由2017年的80.95亿元增长至2022年的180亿美元，同 比增长18.3%，2017-2022年CAGR为17.3%。据Wohlers预测，预计2025年增材制造收入规模将达298亿美元，2022-2025年 CAGR为18.3%；预计2030年将达853亿美元，2022-2030年CAGR为21.5%。

航天航空：目前3D打印技术主要用于发动机等航空航天器零部件

目前3D打印技术主要用于发动机等航空航天器零部件。目前航空航天领域正在不断探索使用增材制造生产飞机零件，包括发 动机部件（如带有内部冷却通道的涡轮叶片、燃料喷嘴和压缩机及集成管道系统），以及各种铰链、支架、内部组件、轻量化 机身等。对于发动机而言，飞机和航天器火箭发动机中的静态和旋转部件都受到极端性能要求和恶劣环境的影响，例如高温、 高压、腐蚀等，这些性能通常要求压缩机叶片、涡轮叶片、导流器和叶轮等零部件具备高度复杂的形状并由特殊材料制造，因 此使用3D打印技术可以显著提高航空航天器的性能。

例如，通用电气波音新型777X客机的新GE9X发动机在7个多部件组件中拥有304个3D打印零件，其中228个低压涡轮叶片采用 EBM工艺和TiAl合金制造，其重量为航空用传统镍基合金涡轮叶片的50%，这使得GE9X比前身GE90发动机油耗降低了10%。

消费电子：钛合金引领消费电子变革， 3D打印市场空间有望打开

荣耀、苹果有望引入钛合金3D打印技术，引领消费电子领域变革。2023年7月，荣耀发布的折叠屏手机Magic V2，第一次大规 模使用钛合金3D打印技术，该技术主要用于铰链的轴盖部分，这是3D金属工艺结构件在手机上首次大规模使用。同时，苹果 公司已累计获得钛合金材料相关专利8项，未来在iPhone 15上有可能将中框结构件用钛合金替换之前的铝合金。此外，目前三 星、OPPO、vivo等公司都开始加速与供应链沟通、测试，试图在下一代产品中用上钛合金技术。

未来随着成本下降，3D打印消费电子市场空间有望打开。目前钛合金轴盖的材料成本30元左右，加工成本在200-300元之间。 未来随着3D打印技术量产进一步规模化、良率进一步提高，有望带来边际成本下降。价格的进一步下跌，有望带动3D打印在 消费电子应用领域的扩张，打开市场空间。

汽车：未来3D打印有望贯通打通汽车生产全生命周期

目前3D打印主要应用于原型与零部件生产领域。由于3D打印具有快速成型的特点，因此3D打印在汽车原型制作领域发挥着重 要作用。同时，由于3D打印能够实现复杂产品生产，以及轻量化、定制化生产，因此3D打印也被应用于汽车零部件生产领域。 目前奔驰、宝马、大众、福特、本田等车企都在持续推进3D打印技术。由于3D打印在复杂及定制化产品生产方面具备优势， 因此未来3D打印有望在复杂构造产品及定制化产品方面进一步打开市场空间。

未来3D打印有望打通汽车生产全生命周期。目前3D打印主要应用于原型和零部件制造阶段，且还未达到量产阶段。随着技术 进步、成本下降及车企认知度的提高，未来3D打印技术的应用有望贯穿汽车行业全生命周期，进一步从研发走向生产。

无人机/飞行汽车：碳纤维3D打印有望成为未来的主流技术

碳纤维复合材料具有比强度高、比模量高的特性。碳纤维复合材料主是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷、橡胶等基体混合加工成 的碳纤维复合材料，具有比强度高（轻质、高强度）、比模量高（单位密度的弹性模量高）等特性。

无人机/飞行汽车：碳纤维3D打印有望成为未来的主流技术。减重对于无人机/飞行汽车具有重要意义减轻，通过减重可以提高 飞行速度与时长。碳纤维因轻质、高强、高模等特性而备受青睐。采用3D打印技术能够减少碳纤维传统生产的繁复工序，并 实现轻量化。我们认为未来随着技术进步、成本下降，碳纤维3D打印有望成为无人机/飞行汽车的主流技术。

材料：金属/高分子/陶瓷/复合材 料有望多领域实现突破

3D打印材料：主要包括金属、高分子、陶瓷及复合材料等

3D打印材料主要包括金属、高分子、陶瓷及复合材料等。据中商情报网《 2023年中国3D打印行业产业链上中下游市场分析》 ， 我国3D打印市场中，钛合金、铝合金、不锈钢分别占20.2%、10.0%、9.1%，合计占比39.3%，其余多为非金属材料，包括尼龙、 PLA、ABS塑料、树脂等。

金属材料：金属材料多样化及材料组合为未来发展方向

金属3D打印材质要求严格，主要采用钛合金/钴铬合金/不锈钢/铝合金等材料。 3D打印所使用的金属粉末一般要求纯净度高、 球形度好、粒径分布窄、氧含量低，因此能够应用于3D打印的金属材料品种较少。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。

3D打印适用于难熔、难加工及价格高的材料。首先，3D打印具有节省材料的特性，适用于加工价格昂贵的材料，从而降低成 本。其次，采用传统工艺加工高温难熔、难加工金属，工艺繁复、成本高昂，而3D打印能够快速成型，适用于难加工材料制造。

金属材料多样化及材料组合为未来方向。其中，高熔点钨、镍合金有望成为未来3D打印的发展方向；镁合金是质量最轻的金属 结构材料，可用于制作复杂流道、拓扑等结构，适用3D打印技术；近年来铜合金的应用逐步增长；钴铬合金有望在齿科等领域 实现应用；高熵合金指的是由五种或五种以上金属形成的新型合金，具有优异的力学、耐热性、耐蚀性等性能，受到广泛重视。

陶瓷材料：碳化硅陶瓷有望成为陶瓷3D打印突破领域

成形缺陷多、质量差，陶瓷3D打印工业化进程受限。陶瓷3D打印技术具有材料利用率高、生产周期短、成型精度高、表面质 量好等优点，可实现形状复杂的单件、小批量陶瓷零件的定制化生产，然而陶瓷3D打印存在成形缺陷过多、质量差的问题，尤 其是裂纹缺陷严重问题将影响陶瓷件的力学性能，因此，目前3D打印在陶瓷领域应用较少。

碳化硅陶瓷有望成为陶瓷3D打印突破领域。碳化硅陶瓷是一种具有高强度、高硬度、高热导率、高化学稳定性等性能，其高温 强度可一直维持到1600℃，是陶瓷材料中高温强度最高的材料，被广泛应用于航空航天、微电子、汽车工业、核工业等领域。 传统工艺生产工序复杂、成本高、模具设计制作周期长，同时碳化硅陶瓷材料具有极高的硬度和脆性，加工难度高，而3D打印 技术能较好地解决复杂形状难成型、难加工，制作周期长、成本高的问题，未来有望打开碳化硅陶瓷市场空间。

复合材料：未来随着成本下降，碳纤维有望从军用走向民用市场

碳纤维复合材料具有比强度、比模量高的特性。碳纤维复合材料主是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷、橡胶等基体混合加工成的 碳纤维复合材料，相比单一碳纤维具有比强度高（轻质、高强度）、比模量高（单位密度的弹性模量高）等特性。据国际金属 加工网，碳纤维复合材料强度比钢铁高10倍，比铝高8倍，但重量仅为钢铁、铝的一小部分。采用3D打印加工碳纤维具有生产 周期短、降低成本、可定制化等优势。

未来随着成本下降，碳纤维3D打印有望从军用走向民用市场。目前碳纤维原料、加工成本较高，据普向环保，碳纤维价格为钢 材的4-5倍，目前主要应用于低价格敏感度的航空航天、军工、汽车等领域。据3D科学谷，飞机领域空客的A350 XWB包含了52% 的碳纤维增强（CFRP）部件，波音787 Dreamliner包含了50%的碳纤维增强（CFRP）部件；汽车领域的宝马BMW i3也大量使用碳 纤维增强部件。我们认为未来随着成本下降，碳纤维有望逐步从军用走向民用市场，进一步打开市场空间。

审核编辑：刘清