2014中国3D打印行业整体分析

2014-7-24 20:45| 发布者: 03dp.com| 查看: 2785| 评论: 0|来自: 证券导报

摘要: 3D打印:第三次工业革新的标志性生产工具。3D打印技术是指由计算机辅助设计模型(CAD)直接驱动的,运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸、砂等材料,在快速成形设备里分层制造任何复杂形状的物理实体的技术。基本流 ...
3D打印:第三次工业革命的标志性生产工具


  1. 3D打印:第三次工业革命的标志性生产工具

  3D打印技术是指由计算机辅助设计模型(CAD)直接驱动的,运用金属、塑料、陶瓷、树脂、蜡、纸、砂等材料,在快速成形设备里分层制造任何复杂形状的物理实体的技术。基本流程是,先用计算机软件设计三维模型,然后把三维数字模型离散为面、线和点,再通过3D打印设备分层堆积,最后变成一个三维的实物。

  传统制造技术是“减材制造技术”,3D打印则是“增材制造技术”,具有制造成本低、生产周期短等明显优势,被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。3D打印将多维制造变成简单的由下而上的二维叠加,从而大大降低了设计与制造的复杂度。同时,3D打印还可以制造传统方式无法加工的奇异结构,尤其适合动力设备、航空航天、汽车等高端产品上的关键零部件的制造。

  上一轮的工业革命中,制造业主要通过批量化的流水线制造和集约生产来降低生产成本,实现规模效益。原来是制造商和消费者分离,现在是制造商和消费者合为一体,开展自工业化。3D打印将引发真正意义上的制造业革命,产业组织形态和供应链模式都将被重新构建,带来无穷的创新空间。

  1.1 3D打印仍处于前沿科学
  根据2012年Gartner技术成熟曲线显示,目前3D打印技术处于“过高期望的峰值”(PeakofInflated Expectations):在此阶段的特征就是早期公众过分关注。

  回顾过去10年,2000年3D打印出现一轮高潮,当时的概念为“快速成型”,全国很多地方都建立相应的生产力促进中心,主要购买光固化设备。但是后来受到CNC技术(数控加工,是数字化加工的一种,属于去除加工的形式)的竞争,很多快速成型的工艺,CNC也能做,且快速成型生产的产品在精度和效率方面都高于3D打印;之后3D打印在工业上慢慢萎缩。当然,过去10年3D打印技术也在发展,目前已经达到与铸造精度相媲美的技术水平,但与一般的工业应用仍有距离。目前,3D打印是作为CNC技术的一个补充。

  目前3D打印仍待解决的问题包括:1)材料,开发专用材料的成本大。2)行业标准待建立。3)涉及到法律法规及伦理领域的问题。

  1.2 欧美发展:应用广泛

  3D打印技术诞生于上世纪80年代的美国,此后马上出现第一波小高潮,美国很快涌现出多家3D打印公司:1984年,Charles Hull开始研发3D打印技术,1986年,他自立门户,创办了世界上第一家3D打印技术公司(3DSystems公司也是目前3D市场领军者之一),同年发布了第一款商用3D打印机。
  1988年,Scott Crump发明了FDM(热熔挤制成型)技术,并于1989年成立了现在的另一家3D打印上市公司Stratasys(NASDAQ:SSYS),该公司在1992年卖出了第一台商用3D打印机。

  到了21世纪初,3D打印沉寂下来,许多人开始质疑这种技术的可靠性,当时只能做一些塑料模型,强度和精度都不高。直到2008年,开源3D打印项目【RepRap】发布“Darwin”,3D打印机制造进入新纪元;同年,Objet推出Connex500,让【多材料】3D打印成为可能。

  在欧美3D打印技术已经广泛应用。目前限制金属材料发展的主要的问题是其成形制造效率不高,每个小时大约只有100-3000克。

  1.3 国内发展:设备多集中在教育领域

  中国从1991年开始研究3D打印技术,当时的名称叫快速原型技术(RapidPrototyping),即开发样品之前的实物模型;具体在国际上有几种成熟的工艺,分层实体制造(LOM)、立体光刻(SL)、熔融挤压(FDM)、激光烧结(SLS)等(后文会将重要技术一一详述),国内也在不断跟踪开发。2000年前后,这些工艺从实验室研究逐步向工程化、产品化转化。

  由于做出来的只是原型,而不是可以使用的产品,而且国内对产品开发也不重视,大多是抄袭,所以快速原型技术在中国工业领域普及得很慢,全国每年仅销售几十台快速原型设备,主要应用于职业技术培训、高校等教育领域。

  2000年以后,清华大学、华中科技大学、西安交大等高校继续研究3D打印技术。西安交大侧重于应用,做一些模具和航空航天的零部件;华中科技大学开发了不同的3D打印设备;清华大学把快速成形技术转移到企业--殷华(后改为太尔时代)后,把研究重点放在了生物制造领域。

  目前国内的3D打印设备和服务企业一共有二十多家,规模都较小。一类是十年前就开始技术研发和应用,如北京太尔时代、北京隆源、武汉滨湖、陕西恒通等。这些企业都有自身的核心技术。另一类是2010年左右成立的,如湖南华曙、先临三维、紫金立德、飞尔康、峰华卓立等。而华中科技大学、西安交通大学、清华大学等高校和科研机构是重要的3D技术培育基地。

  1.4 国内外技术差距大

  从2012年设备数量上看,美国目前各种3D打印设备的数量占全世界40%,而中国只有8%左右。国内3D打印在过去20年发展比较缓慢,在技术上存在瓶颈。1)材料的种类和性能受限制,特别是使用金属材料制造还存在问题。2)成形的效率需要进一步提高。3)在工艺的尺寸、精度和稳定性上迫切需要加强。

  随着美国“再工业化、再制造化”的口号呼喊,3D打印所打造的少劳动力制造将给美国极大的动力去发展。中国与美国的差距主要表现在:1)产业化进程缓慢,市场需求不足;2)美国3D打印产品的快速制造水平比国内高;3)烧结的材料尤其是金属材料,质量和性能比我们好;4)激光烧结陶瓷粉末、金属粉末的工艺方面还有一定差距;5)国内企业的收入结构单一,主要靠卖3D打印设备,而美国的公司是多元经营,设备、服务和材料基本各占销售收入的1/3。在全球3D模型制造技术的专利实力榜单上,美国3DSystems公司、日本松下公司和德国EOS公司遥遥领先。

  展望未来,3D打印是以数字化、网络化为基础,以个性化、短流程为特征,实现直接制造、桌边制造和批量定制的新的制造方式。其生长点表现在:与生物工程的结合,与艺术创造的结合,与消费者直接结合。

  目前,在欧美等发达国家,3D打印技术的应用已较为广泛,大到飞行器、赛车,小到服装、手机外壳、甚至是人体组织器官。尤其在一些交叉学科领域中,3D打印的应用更加明显。

  2. 3D打印细分工艺:未来主流方向是金属打印

  根据打印所用材料及生产片层方式的不同,实现方法有以下几种:1)熔化或软化材料产生层。2)液体材料加工方法。3)层压板制造(LOM),将纸、聚合物、金属等材料薄层剪裁成一定形状并粘接在一起。这些3D打印技术由不同公司研发倡导,主要区别在于打印速度、成本、可选材料及色彩能力等。

  2.1 FDM:最早的3D打印技术

  FDM技术是由Stratasys公司于1980年中后期发明。该成型设备采用成卷的塑料丝或金属丝作为材料,工作时将材料供应给挤压喷嘴,喷嘴加热融化材料,并在计算机辅助制造软件的控制以及步进电机或伺服电机的驱动下,沿着水平和垂直方向移动打印,热塑性材料凑够喷嘴挤出,形成层并迅速硬化。打印完成后,拿掉固定在零件或模型外部的支撑材料即可。

  整个成型过程需要恒温环境,熔融状态的丝挤出成型后如果骤然受到冷却,容易造成翘曲和开裂,适当的环境温度最大限度地减小这种造型缺陷,提高成型质量和精度。由于FDM工艺不用激光,使用、维护简单,成本较低,同时兼具成型材料种类多,成型件强度高、精度较高的特点,使该工艺可以直接制造功能性零件。

  目前,FDM技术可以打印的材料包括ABS、聚碳酸酯、PLA、聚苯矾等。与其他的3D打印技术相比,FDM是唯一使用工业级热塑材料作为成型材料的积层制造方法,打印出的物件具有可耐受高热、腐蚀性化学物质、抗菌和强烈的机械应力等特性,被用于制造概念模型、功能模型,甚至直接制造零部件和生产工具。

  FDM技术被Stratasys公司的Dimension、uPrint和Fortus全线产品以及惠普大幅面打印机作为核心技术所采用。由于其成型材料种类多,成型件强度高、精度高,表面质量好,易于装配、无公害,可在办公室环境下进行等特点,使得该工艺发展极为迅速,目前FDM在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30%。

  2012年3月,Stratasys公司发布的超大型快速成型系统Fortus900mc,代表了当今FDM技术的最高成型精度、成型尺寸和产能,成型尺寸高达914.4mm×696mm×914.4mm,打印误差为每毫米增加0.0015~0.089mm,打印层厚度最小仅为0.178mm,被用于打印真正的产品级零部件。

  2.2 粒状物料成型技术

  (1)激光烧结
  激光烧结是在粒状层中选择性地融化打印材料,通常采用激光来烧结材料并形成固体。在这种方法中,未融化的材料作为生成物件的支撑薄壁,从而减少了对其他支撑材料的需求。激光烧结技术主要包括2种类型:一种是SLS技术,主要采用金属和聚合物为打印材料,具体包括尼龙、添加玻璃纤维的尼龙、刚性玻璃纤维、聚醚铜、聚苯乙烯、尼龙及铝粉等混合材料、尼龙及碳纤维的混合材料、人造橡胶等,3DSystems公司的sPro系列3D打印机就是采取SLS技术;另一种是直接金属激光烧结(DMLS)技术,已经实现可打印几乎任何金属合金,具有代表性的设备是德国EOS公司的直接金属激光烧结设备。

  对于SLS而言,国产设备大约100万元/台,进口设备300万元/台,进口材料大约100美元/公斤。

  (2)EBM
  电子束熔炼是一种金属部件的积层制造技术,可打印钛合金等材料。电子束熔炼技术是通过高真空环境下的电子束将融化的金属粉末层层叠加,与直接金属激光烧结技术低于熔点的生产环境有所不同,EBM技术生产出的物件密度高、无空隙且非常坚固。采用EBM技术的代表设备为瑞典ARCAM公司的EBM系统。
  (3)PP
  使用PP技术的3D打印机每次喷一层石膏或者树脂粉末,并通过横截面进行粘合。打印机不断重复该过程,直到打印完每一层。此技术允许打印全色彩原型和弹性部件,将蜡状物、热固性树脂和塑料加入粉末一起打印,还可以增加强度。采用此打印技术的代表设备为3DSystems公司的ZPrinter系列3D打印机。

  2.3 光聚合成型技术

  (1)SLA
  SLA的主要实现途径是用于生产固件部件的光固化成型技术。SLA技术最早由美国3DSystems公司成功实现商业化,其生产的Projet系列和iPro系列3D打印设备均采用了SLA技术。该技术由于具有成型过程自动化程度高、制作原型表面质量好、尺寸精度高以及能够实现比较精细的成型尺寸等特点,因而成为广泛应用的快速成型工艺方法。但SLA系统的缺点是对液态光敏聚合物进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻,同时,成型件多为树脂类,强度、刚度和耐热性有限,不利于长期保存。

  Objet公司的PolyJet系统是一种喷头打印技术,目前已实现以16~30μm的超薄层喷射光敏聚合物材料,并层层构建到托盘上,直至部件制作完成。每一层光敏聚合物在喷射时即采用紫外线光固化,打印出的物件即为完全凝固的模型,无需后固化。被设计用来支撑复杂几何形状的凝胶体支撑材料,通过手剥和水洗即可除去。

  (2)DLP
  在数字光处理技术中,大桶的物体聚合物被暴露在数字光处理投影机的安全灯环境下,暴露的液体聚合物快速变硬,然后设备的构建盘以较小的增量向下移动,液体聚合物再次暴露在光线下。这个过程不断重复,直到模型建成。最后排出桶中的液体聚合物,留下实体模型。采用DLP技术的代表设备是德国EnvisionTec公司的Ultra3D打印数字光处理快速成型系统。

  DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似,也是采用光敏树脂作为打印材料,不同的是SLA的光线是聚成一点在面上移动,而DLP在打印平台的顶部放置一台高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪,将光打在一个面上来固化液态光聚合物,逐层的进行光固化,因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。

  DLP的应用非常广泛,该技术最早是由德州仪器开发的,它至今仍然是此项技术的主要供应商。最近几年该技术放入3D打印中,利用机器上的紫外光(白光灯),照出一个截面的图像,把液态的光敏树脂固化。该技术成型精度高,在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。
  SLA与DLP打印所需的液态光敏树脂材料也因生产商家和机型的不同而各有特点,比如EnvisionTec的各类机型都可以使用EC-500型蜡基液体树脂材料制造各类精致饰品模型以用于失蜡法铸造,但其每千克材料成本高达几千元。其民用代表机型有B9Creator(2500美元),Form1(3300美金)等。

  2.4 3DP三维喷绘打印技术

  3DP是一种基于微喷射原理(从喷嘴喷射出液态微滴),按一定路径逐层打印堆积成形的打印技术,这种技术和平面打印非常相似。3DP打印机主要部件为储粉缸和成形室工作台。打印时首先在成形室工作台上均匀地铺上一层粉末材料,接着打印头按照零件截面形状,将粘结材料有选择性地打印到已铺好的粉末层上,使零件截面有实体区域内的粉末材料粘接在一起,形成截面轮廓,一层打印完后工作台下移一定高度,然后重复上述过程。如此循环逐层打印直至工件完成,再经后处理,得到成形制件。

  同立体印刷、叠层实体制造和选择性激光烧结快速成形技术相比,3DP不需要昂贵的激光系统,具有设备价格便宜、运行和维护成本低的优势。与熔融沉积快速成形技术相比,3DP可以在常温下操作,具有运行可靠,成形材料种类多和价格低的优势。此外,与其它RP系统相比,3DP还有操作简单、成形速度快、制件精度高、成形过程无污染,适合办公室环境使用等优点。

  2.5 几种方法优劣比对:目前FDM和SLS为主流

  金属零件快速制造技术代表了RP技术的最新发展方向。目前,真正能够制造精密金属零件的快速成型技术只有选择性激光熔化和选择性激光烧结。SLS成型方法成型金属零件时,多采用树脂或低熔点材料包覆的金属粉末作为原材料,通过激光扫描使树脂熔化将金属粉末固结在一起,在成型后经过脱脂、浸渗低熔点金属(如青铜等)来提高致密度。使用该技术成型,金属零件工序复杂且零件强度与精度多数情况下仍达不到要求。而选择性激光熔化SLM技术是一种极具创新的快速成型技术,能一步加工出具有冶金结合,相对密度接近100%,具有复杂结构、高的尺寸精度的金属零件。目前,金属3D打印成本偏高是其主要缺点之一。

  在总成本构成中,购置设备成本约占总成本的3/4。而上述两种工艺的设备均属于工业级打印设备,价格普遍较为昂贵。其次,金属3D打印的材料通常有钛粉、铝合金粉和不锈钢粉。耗材成本虽然仅占总成本11%,但是相较于其他普通金属材料,这些材料成本要高出将近10倍左右。如德国EOS公司所生产的不锈钢粉、铝硅粉、钛合金粉,其价格是传统粉体的10至20倍。而3D打印用钛粉成本约为180万/吨,是普通航空用钛材价格的9倍多。

  在下图中,我们将3家核心3D打印公司(Stratasys、3DSystems和Materialise)持有的专利数目一一梳理。可以看出,Stratasys和Materialise专注在光固化成型(Stereolithography)和FDM。同时,相比3DSystems和Materialise,Stratasys在CNC的专利更多。

  3. 市场现状:个人打印高增速、功能应用以模具为主

  根据2013版的Wohlers显示,2013年全球3D打印市场规模约40亿美元,相比2012年几乎翻了一番。其大体分布概况是欧洲约10亿美元,美国约15亿美元,中国所占份额约3亿美元。面向工业的3D打印机设置台数按国家进行统计的话,美国占38%,位居第一,其次是日本占9.7%,第三位德国占9.4%,第四位中国占8.7%。

  近年来,3D打印市场高速发展,个人3D打印市场也已开启。根据市场研究机构Frost&Sullivan发布的《2012年全球3D打印市场研究报告》显示,从1994年到2011年,全球3D打印机市场规模一直保持高速增长态势,复合增长率达到了17.6%。2011年全球个人3D打印设备销售量呈现爆发式增长,销售量从5987台猛增至23265台,增幅接近300%,大幅超过商用3D打印设备增速。

  就企业实力来看,目前欧美较具规模的3D打印企业的年销售收入一般都在10亿元人民币左右,而国内目前仍没有一家企业收入过亿,甚至超过5000万元的企业都寥寥无几。目前,我国3D打印行业整体上发展不错,设备、材料、软件等核心领域都能够不同程度实现自给,并在文化创意、工业、生物医学等领域得到应用。但是,缺乏龙头企业、核心技术、成熟的商业模式,以及市场广泛应用和政策资金扶持。激光器、软件、材料等核心技术还依赖进口。

  4. 3D打印未来发展以及市场空间

  根据2013版的Wohlers显示,2013年全球3D打印市场规模约40亿美元,2012年全球3D打印产业整体的销售规模达到22.04亿美元。2010-2012年三年的年复合增长率达27%。该机构预计2017年则将进一步上升至50亿美元,并且此后整个市场将维持近20%增长率。预计至2021年,3D打印市场规模将达到近110亿美元。

  2013年我国产值20亿元。世界3D打印技术产业联盟秘书长、中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军表示:现在还是3D打印技术的起步阶段、产业化的初级阶段。未来3-5年将是3D打印技术最为关键的发展机遇期,如果推进顺利,2014年同比翻一番没有大问题,而2015年则有望达到80-100亿,到2016年产值将达百亿元人民币。

  4.1 3D打印在各类应用领域中的发展前景

  增材制造工艺在材料的利用率上有着明显的优势。2012年3D打印技术三个领域内应用最为普遍:分别为消费品和电子占21.8%,交通设备占18.6%,医疗占16.4%。

  在个人应用领域虽然起步较工业领域稍晚,但是增长势头凶猛。据统计,2011年全球个人3D打印设备销售量为23265台,增长率高达200%。虽然2012年的增长率为46.3%,但就整体而言,近些年3D打印技术在个人应用领域的发展还是十分迅猛的。

  4.1.1 航空航天领域:最具发展前景领域之一

  由3D打印制造出来的金属零件完全符合航空航天领域对于未来器械设备制造的要求。

  1)“轻量化”和“高强度”一直是航空航天设备制造和研发的主要目标。3D打印技术所制造出来的零件能够很好的迎合这两个要求,如由激光快速成型技术打造的一次成型钛合金的承力能力比普通锻造、焊接强上近30%;

  2)由于航空航天设备所需要的零部件往往都是一些需要单件定制的小部件,如果运用传统工艺制作势必会存在制作周期过长,且成本过高的问题。而3D打印技术低成本快速成型的特点则能很好地弥补这一问题;

  3)传统技术在生产零件过程中会造成许多不必要的损耗,对于复杂产品,夸张的时候原材料利用率仅有不到10%。而3D打印所特有的增材制造技术则能很好的利用原材料,利用率高达90%。
  举例而言,我国第二款自主设计的国产大型客机C919制作飞机零部件是3D打印应用于航空航天领域的典型案例之一。主要制造的飞机零件是中央翼缘条,其规格为长约3米,重量达到196Kg,工序耗时在一个月以内。若通过传统工艺制造,国内制造能力尚无法满足,向国外采购会增加成本。

  截止至2012年11月,C919的订单数已达到380架,客机的首飞时间定于2015年,预计届时3D打印飞机零部件订单数量将会出现一波高峰。而C919客机仅仅只是一个开始,未来3D打印将会被广泛应用于航空航天领域。整个市场的增长空间将不可限量。

  4.1.2 军工领域:军备需求增长明确

  据外媒报道称,3D打印技术将会被应用于我国新一代高性能新型战斗机之中,如首款航母舰载机歼-15、多用途战机歼-16、第五代重型战斗机歼-20等。两会期间,歼-15总设计师孙聪透露,钛合金和M100钢的3D打印技术,已被广泛用于歼-15的主承力部分,包括整个前起落架。目前我国前三代战斗机保有量约为2000架,未来几年我国战斗机更新换代的步伐会随着科技的进步而不断加快。如果3D打印技术在第四代战斗机上的成功应用,势必会使得3D打印钛合金的需求量出现“井喷”的现象。

  2014年国防支出预算将增加12.2%,升至8082.3亿元。我国国防支出预算首次突破8000亿元人民币。近四年来国防支出预算的增幅均在10%以上,而此次12.2%的增幅也是连降三年后首次回升。国防开支的不断上升预示着军工领域可分的“蛋糕”在不断做大。现代化部队是我国军队建设目标之一,3D打印技术的应用符合提高军队设备高科技含量的要求。增材制造产品本身耗材少,质量轻,损耗少的特点不仅仅可以应用于战斗机的制造,还能满足军工领域其他设备制造的需要。今后在这一领域需求量将会出现大幅的提升。

  4.1.3 医疗领域:新兴领域成为中坚力量

  医疗领域已然成为3D打印应用最多的领域之一,2012年产能占据全球产值的16.4%。且大部分应用都集中在假肢制造、牙齿矫正与修复等方面。利用3D打印能够完美地复制人体结构构造,贴合人体工学。现如今在欧洲,使用3D打印制造钛合金人体骨骼的成功案例就有3万多例。

  随着科技的不断进步,将3D打印应用于组织器官移植的技术也不单单只停留在理论层面。2013年5月,美国俄亥俄州一名六周大男婴患有支气管软化,病情危重。医生利用3D打印机,制作了一个夹板,在婴儿的气道中开辟了一个通道。男婴最终成功维持呼吸,幸免于难。这是医学史上首宗3D打印器官成功移植的案例。

  根据美国器官共享网络(UNOS)统计数据,美国等待器官移植的患者人数在逐年增加。截止至2014年4月10日,美国在等待器官移植手术的病患共计78000余人。

  今后这将是一个需求量极大的市场。而由于符合要求的器官捐献数量不足,以及术后可能产生的严重排斥性问题,传统医疗手段已然无法满足现在需要器官移植病患的要求。因此,今后3D打印在这一领域的应用将会非常可观的。

  4.2 金属3D打印发展前景无可限量

  金属材料由于其高硬度,耐高温等得天独厚的特性,其作为3D打印原材料的发展空间将会是巨大的。相较于PVC、陶瓷等材料金属3D打印所制造出来的产品可以在更多的领域得到应用,如航天航空、汽车制造、军工等。产业链下游需求面更加宽广,使得金属零部件的3D打印技术在未来的发展前景更加被业界所看好。

  当然,金属3D打印在现阶段仍然会遇到一定的技术难题。因为金属的熔点相对较高,所以在成品制造的过程中会有多种物理过程(如金属固液形态的转变),热传导和表面扩散等。为了解决这一系列问题,需要多种制造参数配合。相较于其他材料的3D打印技术,金属零部件快速成型技术应当是最为复杂的。因此,随着科技的逐步成熟,金属3D打印技术进步的空间将会是非常巨大的。

  根据WohlersAssociates统计显示,2012年售价在5000美元以上的工业级3D打印设备中,按销售额划分,占据市场前三位的分别是光固化31%,FDM材料挤出22%,粉末床熔化21%。

  从另一项统计数据分析中,能够更加直观的反映未来3D打印市场的发展走向。从3D打印服务商最想购买的设备来看,以金属粉末作为主要耗材的粉末床熔化设备的需求量超过了整体的一半以上。由此可见,能够处理难以加工的金属材料,符合更广泛市场应用的金属3D打印技术更加受到市场的青睐。

  4.3 3D打印在我国的发展前景

  目前,我国3D打印技术尚处于初期发展阶段。与增材制造技术发展最为领先的美国尚有一定的差距。

  影响我国3D打印进一步产业化推广的问题主要可以总结为以下几点。第一,我国尚没对3D打印行业建立统一的共性标准。由于使用3D打印技术制造产品的特点为小批量,个性化,这就凸显行业共性标准的决定性意义。而国内目前整个行业尚处于一个整合度较低,比较无序的阶段。这大大制约了3D打印在国内的大规模商业化进程;第二,3D打印原材料供给不足已成为制约其在我国发展的障碍之一。由于增材制造技术的特殊性,耗材在整个制造过程中起到了决定性的作用。而我国3D打印耗材主要依赖于国外进口,尤其是金属材料。过高的材料成本可能成为阻碍发展的原因之一;国内机械制造产业链相对比较成熟,偏低的传统制造成本,会大大降低3D打印技术的性价比。在一定程度上削弱市场对此技术的重视程度。

  虽然目前我国3D打印在产业化的道路上稍落后于世界其他发达国家,但是在增材制造技术的研发上,我国并没有逊色于其他国家,甚至在某些领域还处于世界领先地位。特别是在利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大型零部件这一技术上,我国更是走在3D打印技术发展最为成熟的美国之前,领先于全球。

  王华明教授所带领的科研团队,凭借“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成型技术”获得“2012年度国家技术发明一等奖”。该项技术已成功应用于我国第二款自主设计制造的国产大型客机C919的零部件制造上。仅需55天便可以在实验室中打造出C919机头的四个主风挡窗框。若向国外公司定制,则需至少两年以上时间,且成本也会相应增加许多。并且以此项技术所打印出的钛合金零部件很可能大规模应用于我国第四代战斗机之上。可见,今后3D打印在国内市场的发展空间将十分庞大。

  史玉升教授所带领的科研团队是我国较早取得3D打印技术进步成就的团队。其在2001年凭借“选择性激光烧结(SLS)”技术,荣获国家科技进步二等奖。并且以“基于粉末床的激光烧结立体打印”技术,获得了2011年国家技术发明二等奖。其团队打造的1.2米×1.2米工作面的世界最大“立体打印机”入选两院院士评选的“2011年中国十大科技进展新闻”。

  国内许多企业也致力于3D打印设备的研发与制造之中。如陕西恒通于1997年研制并销售国内第一台光固化快速成型机,且如今公司已经推出售价不到7000元的个人3D打印机;北京隆源在公司设立当年便成功研制了中国第一台SLS技术的快速成型设备;盈普光电于2007年成功研制出国内首台直接制造塑胶零件的激光烧结成型3D打印系统。

  3D打印产业的发展自然也离不开政府的大力支持。国家领导人对于将3D打印设为国家重大科技项目建议作出重要批示。科技部也将3D打印编入《国家高技术研究发展计划(863计划)》、《国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》。不仅如此,各地方政府也于2013年提出了对于支持3D打印发展的各项规划与政策。

  预计未来政府将会进一步出台一系列利好于3D打印行业发展的政策。作为“第三次工业革命”的代表技术,3D打印将会得到更多外界的关注。

  5. A股相关投资标的:仅 银邦股份 和 江南嘉捷 盈利

  A股与3D打印相关的主要个股合计24家,在上、中、下游的分布分别是6、10和8家,分布最多的还是在中游打印设备及零部件投资项目。在上游材料中,绝大多数为金属材料,可见工业化生产也是驱动材料发展方向的核心动力。而在中游领域,大约80%的公司将视野直接定位于设备生产,而其中绝大多数专注于激光熔覆方向;零部件投资项目包括三维扫描和激光投影关键元件。下游打印成型领域中桌面级打印和工业级打印比例分布大约为1:1。

  国内A股3D打印投资潮集中在2011-2013年,发展模式包括:依靠高校平台进行产学合作,产业并购,自行研发,引进专业团队。在高校领域中,西安交通大学、华中科技大学、北航无疑成为公司合作的首选科研平台。具体到专业团队,史玉升、王华明团队作为国内顶级研究团队也是各企业热衷合作的对象。
  细数近年来的项目投资,投资额大多在几千万级水平,过亿的投资很少出现,可见目前项目规模均较小。而现已真正反映在公司财务报表上的项目仅5家,其中2013年盈利的项目仅有银邦股份和江南嘉捷两家企业,利润分别为69万元和3万元。

  5.1 银邦股份(300337):3D打印前景日趋明朗

  公司致力于铝合金复合材料、铝基多金属复合材料以及铝合金非复合材料的研究、生产和销售,产品主要应用于制造各种钎焊式铝热交换器,广泛应用于汽车、电力、工程机械等领域;参股飞尔康,加码3D打印行业,前景乐观。

  2013年,公司收入增长11.58%,营业利润下滑23.05%,主要原因有二:1、三季度,华东地区遭遇了罕见的长时间高温酷暑天气,高温期间,江苏省对全省部分工业企业进行了高峰时段负荷控制措施,公司所被分配的负荷仅能满足行政大楼及包装车间的用电需求,7、8两个月内公司遭受负荷控制天数总计达到25天,对公司产能造成重大影响,导致大量订单无法按时完成交付;2、长时间的高温也造成了公司设备故障率偏高,进一步加剧了产能紧张的局面。

  飞而康3D业务拓展顺利。2013年飞而康实现营业收入114.49万元,营业利润-883.98万元,净利润69.69万元。报告期内,飞而康已经同多家国内外知名的民用航空制造企业就钛合金粉末、3D打印构件及热等静压成型构件等产品开始了产品技术认证工作,随着认证的逐步推进,业绩有望呈现爆发式增长。此外,公司也在探索3D打印等先进制造技术在民用工业级医疗设备产业的应用,并已经在汽车行业、医疗设备行业等取得了一定的进展。

  年产20万吨层压式金属复合材料扩建项目进展顺利。公司在现有产能设备的基础上,淘汰了目前落后的设备,扩大了层压式金属复合材料的产能。达产后公司层压式金属复合材料将由现有的年产7.5万吨扩大到年产20万吨,其中铝合金复材料10万吨,铝基多金属复合材料5万吨,铝合金非复合材料5万吨,成为国内铝合金复材料及基多属生产规模最大、技术最先进的专业企之一。截至报告期,项目投资进度47.36%,2016年7月31日将达到预定可使用状态。

  维持公司“买入”评级。公司作为国内规模最大的钎焊用铝合金复合板带箔生产企业之一,也是国内唯一的电站空冷系统用铝钢复合带材的批量生产企业。公司利用研发和技术优势,致力于铝合金复合材料、铝基多金属复合材料以及铝合金非复合材料的研究、生产和销售。此外,公司通过参股飞而康,进军3D打印领域,发展前景看好。

  我们根据产能调整情况,给予公司2014-2015年EPS0.71元和1.17元的盈利预测,对应2014年6月13日收盘价的动态PE分别为19.70倍和11.96倍,维持公司“买入”的投资评级。考虑到公司的高成长性,以及成本控制能力增强,给予目标价31.90元,对应2014年45倍PE。

  主要不确定性。原材料价格大幅下跌风险;新产品开发和产业化失败风险;市场竞争风险;募投项目能否按时达产风险。

  5.2 亚太科技:主业高增长,拓展3D模具修复

  亚太科技主业是汽车用铝挤压材,主要产品为精密铝管、专用型材和高精度棒材。现已通过208家“客户认证”,全球多家顶级汽车零配件客户将公司评为优秀供应商或长期战略合作供应商。

  募投项目稳步进展。为更好的满足汽车铝挤压材市场需求,公司有针对性地增加中高端产品的生产,适当扩大现有产能,增加年产能5.70万吨/年。2014年底募投项目新增产能大幅增加至4.50万吨/年,亚通科技募投项目将进一步释放产能。公司IPO前拥有4.20万吨/年产能,IPO募投项目合计5.70万吨/年、热交换平行流铝合金管项目新增产能0.50万吨/年,轻量化高性能铝挤压材项目新增产能3.70万吨/年,使公司总产能达到14.10万吨/年。报告期末,汽车用轻量化高性能铝合金一期项目已基本完成,相关工程和设备验收转入固定资产。

  进军3D打印,前景广阔。2014年3月18日晚间,亚太科技发布公告称,公司与美国DM3D科技有限公司于当日签署《合作协议》,决定在无锡市设立合资公司。合资公司总投资500万美元,注册资本166.67万美元,亚太科技认缴116.67万美元,占注册资本的70%。合资公司经营范围为:3D打印设备、3D打印成品、机械零部件的3D打印修复的研发、制造和销售。

  DM3D致力于金属3D打印设备的制造、3D金属打印工艺的研发,是目前领先全球的能够直接读取3DCAD(计算机辅助设计)数据,利用金属激光沉积技术生产金属部件的附加金属3D企业。DMD技术,即直接金属沉积技术,是指运用闭环控制专利技术,直接读取CAD数据,激光处理金属粉末来生产3D组件的技术;创新之处在于它特有的精准化和控制热输入技术,减少产品的后加工工序,并在生产过程中,利用高温计实时监视器监视并控制熔池的温度及高度,从而提高产品的合格率。

  保持主业不断发展的同时,积极开拓新领域,有助于推动公司业绩增长。利用合资公司的3D技术对模具进行修复有利于公司现有铝挤压材的生产对模具的需求,从而有利于公司提高现有的生产经营效率;同时,该项目的实施将推广3D技术在其他相关行业的使用。

  维持公司“买入”评级。结合公司产能投放进度以及对未来经济的判断,我们给予公司2014-2015年每股收益0.47元和0.52元的盈利预测。考虑汽车铝型材市场景气度,给予目标价14.10元,对应2014年30倍PE。

  主要不确定性。原料价格和供给波动;下游产品需求波动;在建工程进度风险;政策执行具有不确定性。

  5.3宝钛股份:涉足3D领域

  公司由宝钛集团有限公司作为主发起人设立,作为中国钛工业第一股于2002年4月12日在成功上市,是中国最大的钛及钛合金生产、科研基地,是国家高新技术企业,所在地被誉为“中国钛城”。

  主营业务为钛及钛合金等稀有金属材料,近几年受到钛行业不景气影响,盈利能力一直欠佳。

  从年报上显示,公司“十二五”发展战略是:到2015年,形成40000吨铸锭生产能力、30000吨钛及钛合金加工材及一定量的锆、镍、钢等金属产品生产能力,国际市场占有率由现在的10%提升至20%。

  2014年5月公告显示:公司拟与自然人王华明、北京北航先进工业技术研究院有限公司、宝鸡市海宝特种金属材料有限责任公司共同出资设立北京增材制造技术研究院有限公司,新公司注册资本为1000万元,公司以现金出资150万元,占注册资本的15%。合资公司主要经营增材制造技术的研究、开发,以及新材料的研究、开发、生产制造、销售和服务。

  公司出资设立该合资公司,使公司能够参与增材制造、高端装备的研制和生产,开发3D打印用设备、技术及材料,有利于公司优化和提升复合制造工艺能力。

  不确定性分析:钛受供给过剩压制价格;涉足3D领域,产学研结合进度低于预期。

  5.4金钼股份:钼粉业务增厚附加值

  金堆城钼业集团有限公司是世界第三、亚洲最大的钼业相关公司,2008年上市,位于西安。公司拥有的金堆城钼矿是世界六大原生钼矿床之一,钼金属储量78万吨,控股的汝阳东沟钼矿钼金属储量68万吨,合计146万吨。矿石品位较高、含杂低、易于深加工、适合大型露天开采。公司钼生产经营规模居全球前三,国内居首位。企业正不断形成钼炉料、钼化工和钼金属制品三大系列平衡发展的格局。

  公司主要生产基地分布在陕西、河南汝阳、山东淄博等地,拥有钼采矿、选矿、冶炼、化工和金属深加工一体化的完整产业链条,主要生产钼冶金炉料、钼化学化工、钼金属加工三大系列二十多种产品,应用于钢铁冶炼、石油化工、机械制造、航天航空、电子照明、生物医药等领域。

  公司目前钼酸铵产能已增加至16600吨/年,钼铁产能增加到32000吨/年。

  2014年1月陕西国资委发布信息称公司成功掌握了细颗粒球形金属粉末生产技术,可生产纯钼粉及合金化粉,粒径从10微米到100微米,霍尔流速达10-30s/50g,化学纯度高。球形粉末指标已达到国外同类产品的品质,填补了该类产品国内空白,并实现批量出口,扩展了钼粉粉末品种、规格,提升了产品的附加值。该技术同时可应用于各类球形金属金属粉末的制备,为我国3D打印技术的进步奠定了原料基础。
  不确定性分析:下游需求疲弱压制钼价。

  5.5大族激光:处于中游制造环节

  公司是中国激光装备行业的领军企业,也是亚洲最大、世界知名的激光加工设备生产厂商,主要从事激光加工设备的研发、生产和销售。公司在三维建模、激光熔覆等3D打印的关键技术上具有优势,但尚未研发出成熟设备产品,处于中游设备制造。

  控股子公司大族金石凯(53.13%)主要从事激光、电子技术及产品的开发、技术服务,2013年大族金石凯营业收入3471.49万元。

  2013年10月11日,大族激光换让控股子公司大族创业将持有的深圳市大族三维科技有限公司51%股权转让给公司实际控制人高云峰先生,转让价格200万元,大族三维主要从事三维立体数码相机的开发、三维图形及三维动画的设计、软件的开发等,2013年大族三维营业收入2.3亿元,净利润1300万元。
  不确定性分析:技术研发最终形成收益低于预期。

  5.6江南嘉捷(601313):桌面级打印机已经批量生产

  公司是国内最大的自动扶梯出口商之一。主营业务是电梯、自动扶梯、自动人行道等产品的研发、生产和销售及相关产品的安装、改造和维修。

  2013年2月,公司与西安交通大学苏州研究院合作,进行3D打印前沿技术研发。6月,试制成功FDM(熔融挤压)桌面型3D打印机,目前已进入批量生产。8月,研发制造SLA(光固化树脂)工业级3D打印机产品样机。同时,在SLS(激光烧结)、SLM(激光熔融)等前沿技术方面正在投入人力、资金进行产品研发。主要应用于三维实物模型零件加工领域,在航空、航天、汽车、医疗、动漫、消费品等领域中可取得了较好的应用成效。根据2013年报显示,截至报告期,公司在三维打印机产品实现销售10万元,利润3万元。

  不确定性分析:技术研发最终形成收益低于预期。

  5.7光韵达:激光打印孵化成功

  公司是国内最早采用精密激光技术生产SMT模板的企业之一,也是最早采用紫外激光技术进行柔性线路板成型服务的企业。目前主要涉及激光切割、激光钻孔业务、LDS天线及3D打印业务。

  2013年投资新设了上海光韵达三维科技有限公司,注册资本2000万元,总资产1770万元,2013年营业收入44.89万元,净利润-13.8万元。该公司是国内较早将3D打印技术应用于工业的企业,“激光3D打印项目”孵化成功,已进入正常生产阶段。

  不确定性分析:技术研发最终形成收益低于预期。

  5.8金运激光:涉足进入3D领域

  公司主营业务为从事中小功率激光切割行业应用解决方案的研发、服务以及设备的生产和销售,主要产品为集成应用解决方案的中小功率激光切割设备。
  2013年10月29日,公司拟以自有资金出资3000万元,投资设立全资子公司,通过实施3D打印云工厂计划,探索3D打印产品“大规模定制”的新模式。拟设立的子公司经营范围包括:数字化加工设备(包含3D打印设备和激光加工设备)及配套材料和配件的研发、生产、进出口代理、销售及服务;数字化加工设备租赁及融资租赁服务。

  不确定性分析:技术研发最终形成收益低于预期。

  5.9鑫科材料:股东参与3D打印项目

  公司主要从事铜及铜合金板材、带材、线材、辐照交联电缆、特种电缆等产品的生产、开发与销售。

  2013年7月末,由合肥工业大学三维打印与激光制造研究中心研制的安徽省首台熔融式3D打愈技术有所突破,具备利用激光烧结技术研发3D打印制造设备的工作。公司股东合肥工大复合材料高新技术公司(截止2013年底持有上市公司2.06%权益)参与该项目。

  不确定性分析:技术研发最终形成收益低于预期。

  5.10南风股份:3D技术用于大型工业生产领域

  公司是华南地区规模最大的专业从事通风与空气处理系统设计和产品开发、制造与销售的企业,业务主要面向核电、地铁、隧道、风电叶片和大型工业民用建筑五大领域。在3D打印方面,公司涉及到下游打印服务。

  2012年8月公司进军3D打印,王华明教授为子公司第二大股东,主要投资“重型金属构件电熔精密成型技术产业化项目”,目标客户为核电、石化、军工等。公司于2012年8月25日通过控股子公司南海南方风机研究所有限公司(51%)投资“重型金属构件电熔精密成型技术产业化项目”,该项目采用重型金属3D打印技术,使用增材制造技术,加工用于核电、电力、船舶等厚壁大尺寸结构件。项目总投资1.676亿元,产能约为3500吨/年。目前在工艺、装备等关键技术方面也已取得了一定的阶段性成果,随后将进入试生产状态。2013年该公司收入为146万元,净利润为-131万元。

  2013年底公司3D项目进入调试阶段,公司将拥有全球最大重型金属“3D打印”成套工程专用设备。截至2013年11月7日,该项目一期生产基地建设和设备部件采购工作已完成,电熔精密成型成套工程专用设备的安装调试工作已开始,并将于2014年2月底完成,随后将进入试生产状态。该设备安装调试完成后,公司将拥有目前全球最大型电熔精密成型(重型金属“3D打印”)成套工程专用设备,具备生产最大直径为6米,重量达300吨的重型金属构件的能力。目前我国重型金属构件制造能力远不能满足核电、火电、水电、冶金、石化、船舶等行业重大装备制造业快速发展的需要,核电等重大装备制造急需的大量重型关键金属构件还主要依靠从日、韩等国际重型构件巨头进口,本项目技术制造的重大高端装备高性能复杂关键重型金属构件,在构件性能、制造周期、制造成本、材料消耗和制造装备依赖性等方面具有突出的优势,在核电、火电、水电、冶金、化工、船舶等行业高端重型装备制造领域具有广阔的应用前景。

  收购中兴装备,为3D打印项目的产业化提供有力保障。2013年12月31日,公司收购中兴装备,新公司具有公司3D项目所需的特种金属材料中的微量元素成分的合理配比技术,是该项技术成功实现产业化的重要因素之一,重型构件的理化性能的提升很大程度上取决于特种金属材料中的微量元素的调整效果。收购中兴装备后,公司可以充分利用中兴装备在能源工程特种管件行业积累的相关生产核心技术、雄厚技术研发实力和完善的生产管理体系,为加快上市公司“重型金属构件电熔精密成型技术”的工程产业化进程提供特种金属材料研制、加速产业化进程、原材料供应、物流支持等方面的价值。

  不确定性分析:无法量产导致亏损。

  5.11宏昌电子:主营树脂

  宏昌电子是国内领先的电子级环氧树脂专业生产商之一,主要产品包括液态型、固态型、溶剂型及阻燃型环氧树脂,环氧树脂。液态环氧树脂(通过激光使树脂硬化成形)是民用领域3D打印的主要材料。

  根据中国环氧树脂行业协会统计数据,2010年公司环氧树脂产品在中国市场的占有率为8.02%,其中,公司的主要产品覆铜板用阻燃型环氧树脂的市场占有率为15.63%。

  2012年招股说明书显示2011年公司拥有7.3万吨/年的环氧树脂生产能力。2016年随着珠海宏昌电子用高科技化学品募投项目的投产,产能将增加11.7万吨/年到19万吨/年。需要注明的是:该募投项目原定增加产能为8万吨/年,2013年5月公司股东大会审议时,股东EPOXYBASEINVESTMENTHOLDINGLTD.明确提出,于珠海扩建案中列入3D打印材料研发及生产规划,深化3D打印发展方向,及未来潜在市场。截止到2013年度,项目已经完成设计阶段,进入建设阶段。

  不确定性分析:扩产进度低于预期。

  5.12利达光电:聚焦3D投影领域

  公司是国内著名、国际知名的光学元组件制造企业,主导产品是透镜、棱镜、光学辅料、光敏电阻及其他,主要客户包括日本索尼(SONY)、爱普生(EPSON)、佳能(Canon)、等国际著名企业。由于光电市场大幅下滑,光学加工企业普遍面临开工不足的困境,股公司正向智能手机(蓝玻璃IRCF)、体感(窄带滤光片)、微型显示(3D投影)等热点领域开拓。

  2013年年报显示其耐高温大尺寸靶材通过客户验证,蓝玻璃IRCF项目按照时间节点完成镀膜工艺和切割工艺开发,人脸识别用窄带滤光片、3D投影用关键元件通过客户评价,实现稳定量产,进行了光掩膜基板市场调研与技术前期研发。2014年公司固定资产投资计划为9450.92万元,主要用于摄像模组用IRCF蓝玻璃生产线项目、镜头生产线建设扩产改造项目、生产线自动化技术改造项目、小型技术组织措施项目。

  公司3D打印相关元件按市场客户要求处在研发阶段。

  不确定性分析:研发进度低于预期。

  5.13东睦股份:粉末冶金龙头

  公司是目前国内生产规模最大、综合技术能力最强的粉末冶金机械零件制造企业之一,进行各种金属粉末的烧结合金制造、销售及其相关业务,公司的粉末冶金制品广泛为汽车、摩托车、空调、冰箱、电动工具、工程机械、办公机械等配套。

  虽然3D打印所用材料中包括金属粉末,但是金属粉末类3D打印材料技术门槛颇高,包括颗粒大小、颗粒一致性等方面都有较高要求。
  公司于2013年5月发布定增预案非公开发行股票的数量不超过5500万股,募集资金不超过6亿元,扣除发行费用后的募集资金,拟用于增加产能和补充流动资金。截止2014年3月10日,公司已以自有资金先期投入募集资金投资项目共计16169万元。

  不确定性分析:研发进度低于预期。

  5.14华工科技:依托华中科大科研平台

  公司是华中地区第一家由高校产业重组上市的高科技公司,主业分为激光装备制造产业板块、光通信及无源器件产业板块、激光全息防伪产品和包装印刷产业板块、敏感电子元器件和传感器技术产业板块以及物联网产业。

  2013年公司全资子公司武汉华工科技投资管理有限公司参与投资设立“武汉华科三维制造有限公司”,出资占比6.67%,主要从事3D打印一体化设备的研发、生产和销售,建立国内乃至国际3D打印产业技术协同创新平台。另外,公司在2014年3月26日投资者关系互动平台上表示公司全资子公司华工激光具有成熟的3D打印技术,目前已广泛应用于3C电子产品,给公司带来了较大的经营效益。

  武汉华工激光正在做3D打印增材制造,首先突破的是在钢铁冶金行业的增材制造。2013年董事会通过同意向全资子公司武汉华工激光工程有限公司增资共计22555万。

  不确定性分析:从研发到量产不达预期。

  此外,值得一提的是,大股东华中科技大学快速制造中心(滨湖机电公司)被“WohlersReport”评为全球最有实力的3D打印研究团队之一。它是目前国内生产快速制造装备品种最多的单位。华科侧重于金属材料打印的研究,用金属粉末为材料,靠激光烧结成型。公司目前产品包括中心激光粉末烧结(SLS)、光固化(SLA)、金属粉末熔化(SLM)、薄材叠层(LOM)、结构光三维扫描仪和真空注型机(HZK-IB)。

  5.15华中数控:参股华科三维公司

  公司创立于1994年,2011年上市。主营数控系统、机电一体化、电子、计算机、激光、通信等技术的开发、技术服务及产品销售。

  公司的数控系统年生产能力为10000套,伺服驱动系统年产能2000套。公司新建的S、T生产线(包含印刷机、贴片机、回流炉、接驳台、上下扳机等高档生产、检测设备);实际贴片速度为36000片/小时。

  2014年初,公司参股组建成立华科三维,实施3D打印产业化项目,项目建设地点规划在湖北省武汉市东湖高新(行情,问诊)技术区未来城3D打印产业园内。华科三维计划购买位于武汉市东湖高新技术区未来城150亩土地,建设3D打印产业园,拟建厂房10000平方米。

  华科三维注册资本6000万元,其中:产业集团专利作价出资600万元,占注册资本的10.00%;本公司现金出资为400万元,占注册资本的6.67%;华科投资(华工科技全资子公司)现金出资为400万元,占注册资本的6.67%;武汉合旭控股有限公司现金出资2100万元,占注册资本的35%;武汉红月创业投资有限公司现金出资900万元,占注册资本的15%;武汉科技创新朝阳创业投资有限公司现金出资400万元,占注册资本的6.67%;史玉升(代表团队)专利作价出资1200万元,占注册资本的20%。

  本项目建设期为2年(2014-2015年),期间同步进行小批量生产。项目建成后,公司主要产品包括金属零件3D打印产品、桌面型喷头打印产品、全印制电子打印产品等,预计到2018年可实现营业收入4亿元。

  不确定性分析:项目研发投产进度低于预期。

  5.16高乐股份:3D个性化定制

  公司主要从事玩具的研发、生产和销售,2013年公司实现营业收入42546.82万元,同比增长8.55%;实现营业利润5707.49万元,同比下降25.94%;实现利润总额7663.24万元,同比增长0.7%。

  2013年5月公告称公司拟投入运营资金4000万元设立深圳分公司,用于发展网络销售、手游产品业务和3D打印个性化定制,旨在充分利用公司研发中心在数模设计以及3D打印技术应用方面的优势,为市场提供个性化3D打印服务。目前该项目仍处于研发阶段。

  不确定性分析:从研发到量产不达预期。

  5.17银禧科技:指向复合材料研发

  公司是一家集研发、生产、销售、技术服务于一体的高分子工业原材料供应商,主要从事改性塑料产品的研发、生产和销售。

  2013年10月,公司投入资金研发3D打印改性塑料耗材,开拓公司在3D打印使用耗材的新领域。2014年3月,公司引进了史玉升教授所带领的团队,从事3D打印改性塑料耗材研究,同时入选广东省第四批创新科研团队,获得2500万元的政府资助。

  公司3D打印项目主要研究方向为用于3D打印技术的高性能高分子复合材料研发及产业化,开发低成本、高性能的成形材料,推动3D打印技术的应用普及。具体包括高性能尼龙(PA)复合材料、功能化聚醚醚酮(PEEK)复合材料、低成本多功能ABS复合材料等三方面的产品开发和产业化。
  不确定性分析:从研发到量产不达预期。

  5.18秦川发展:参股公司涉足快速制造业务

  公司是中国精密机床制造业的龙头企业之一,总部位于宝鸡市。公司主营收入由机床类产品、功能部件、国际业务以及原材料贸易构成。

  公司持有西安瑞特快速制造研究工程有限公司10%的股权。西安瑞特快速制造工程研究有限公司是快速制造国家工程研究中心的依托公司,主要业务为超高速切削、快速制造以及节水灌溉。其快速制造技术--金属电弧喷涂制模技术工艺过程为:电弧喷枪将高速高压气体雾化的熔融金属微粒以一定的扫描路径和顺序喷射并堆积于母模表面,制造出具有一定厚度和强度的金属型壳,和目前3D打印成型技术在原理上一致。

  金属喷涂制模技术可用于制作金属冲压模具、热成型模具以及塑料模具等,相对于钢模具的制造,制作时间可以缩短一半以上,成本为钢模的1/2到1/5。根据西安瑞特官方网站信息显示,为某公司制作两种车型汽车覆盖件模具40余付,制作时间仅为约7个星期,成本约为刚模具的1/5。目前该制模技术已经在飞机、汽车、拖拉机、家电、塑料、制鞋等行业中获得了成功的应用,是极具发展潜力的一种模具制造新途径。

  不确定性分析:参股比例少难以体现在母公司利润。

  5.19昆明机床:与秦川发展共同参股快速制造公司

  公司前身是筹建于1936年的中央机器厂;1953年更名为昆明机床厂;1993年10月19日正式注册成立昆明机床股份有限公司。公司2013年营业收入106283万元,归属于上市公司净利润744万元。

  公司主营业务是研发、设计、制造和销售卧式镗床、大型数控落地式铣镗床、龙门式镗铣床、刨台式镗铣床、坐标镗床、卧式镗铣加工中心、精密回转工作台等系列产品。

  在3D打印方面,公司持有西安瑞特快速制造研究工程有限公司23.34%的股权。

  快速制造国家工程研究中心(NationalEngineeringResearchCenterofRapidManufacturing,缩写NERC-RM)是一个依托西安交通大学的人才与技术优势建立的国家级先进制造技术创新平台。西安瑞特快速制造工程研究有限公司是工程中心的依托公司,由西安交通大学、沈机集团昆明机床股份有限公司、陕西秦川机械发展股份有限公司、陕西工业技术研究院、中新苏州工业园区创业投资有限公司等共同出资创建,注册资本金为6000万人民币。

  不确定性分析:参股比例少难以体现在母公司利润。

  5.20海源机械:仍处于推进阶段

  公司是中国机、电、液一体化压制成型装备领域唯一一家具有多门类、多规格产品体系的领军企业。2010年底深圳证券交易所挂牌上市。

  2013年,公司以241万元向昆山永年先进制造技术有限公司、江苏永年激光成形技术有限公司购买3D打印成形平台。交付使用后,公司将具备开展复合材料、陶瓷、硅酸盐等材料3D打印制造工艺技术研究的基础条件,并加快推进公司“3D打印制造实验室”的顺利建成及投入运转。

  同年公司出资450万元合资成立福建海源三维打印高科技有限公司,加快公司在塑胶三维打印技术方面的研究与应用。

  不确定性分析:产学结合进度低于预期。

  5.21东方铁塔:拟与西安交通大学合作

  公司主要产品为钢结构、电力塔和电视塔。2013年6月,公司与西安交通大学快速制造国家工程研究中心签署了《全面合作协议书》,就产品技术研究、金属和3D打印产品技术领域课题研究及人才合作等领域展开合作。

  双方将以3D打印产品技术的研究、金属制造与3D打印产品匹配性研究、金属材料、骨架材料、化工材料的研究应用以及生产过程中使用各类材料、工装和设备制造材料的研究应用、金属加工、3D打印产品制造、机械和模具设计与制造、先进装备技术、机械工程、管理及信息化为工作内容;以提高3D打印产品品质、管理水平、信息化工程、以及培养公司技术、管理人员为目标;在共同确定的研究内容基础上,开展具体研究工作。

  不确定性分析:产学结合进度低于预期。

  5.22苏大维格:拥有3D打印经验积累

  公司是我国微纳光学技术应用的开拓者,国内领先的微纳光学产品制造和技术服务商。主要从事微纳光学产品的设计、开发与制造,关键制造设备的研制和相关技术研发服务。

  公司曾自主开发过紫外激光干涉光刻等设备,有类光刻技术的经验积累。而该项技术已被部分国外3D打印厂商所采用。此外,苏大维格所在的苏州工业园有与以色列等国企业高校合作的丰富经验,帮助公司能够吸收学习国外经验、快速切入新行业。

  不确定性分析:产学结合进度低于预期。

  5.23大恒科技光机电产品丰富制造经验

  公司成立于1998年12月,是中关村(行情,问诊)科技园区海淀园的高新技术企业,光机电一体化产业及电子信息产业为公司主业,2000年在上交所上市。2013年实现营业收入35.49亿元,归属于母公司净利润3708.35万元。

  公司主营信息技术及办公自动化产品,光机电一体化产品,电视数字网络编辑及播放产品以及半导体元件。其中是电视数字网络产品毛利最厚,信息技术及办公自动化产品占收入比重最大。

  5.24中海达:三维激光扫描业务收入增长明显

  公司是国内测绘地理信息技术装备领域第一家上市公司,业务涵盖空间信息产业的高精度卫星定位与测绘、地理信息与智慧城市、海洋探测等相关领域。
  2012年公司投资设立了武汉海达数云技术有限公司(权益60%),主营产品为三维激光扫描仪系列。三维激光扫描仪集光、机、电、算于一体,能在短时间内,高速、精确地采集物体三维空间信息,结合配套的激光点云数据生产软件和点云影像应用开发平台,能够帮助用户更方便地将现实世界物品转换成为可用于3D打印的数据。

  海达数云从2012年4月起并入公司财务报表,2013年实现营业收入1794.35万元,较上年同期增长2449.90%,净利润-442.93万元,较上年同期下降97.09%。

  不确定性分析:销售渠道及自主研发进度低于预期。

  5.25兴民钢圈:搭建北航合作平台

  公司主要从事汽车钢制车轮的研发、制造和销售,并具有与主机厂同步开发设计能力。2013年6月,公司拟用自有资金出资5000万元在北京设立全资子公司,充分利用与北航合作的研发中心在数模设计以及3D打印技术应用方面的优势,为市场提供个性化3D打印服务,包括但不限于使用新材料及原油材料的磨具定制。

  不确定性分析:产学结合进度低于预期。

  5.26中航重机:王华明团队保证技术优势

  2011年7月投资设立中航激光子公司进入3D打印领域。2011年7月,中航重机同其控股子公司中航(沈阳)高科技有限公司、王华明研发团队共同投资成立中航激光公司,正式进入3D打印行业。中航激光注册资本1亿元,中航重机出资2000万元,中航高新出资3100万元(中航高新是中航重机控股32.69%的子公司)。中航重机合计持股比例为30.13%。截至2013年6月30日,天地激光股东之一中航投资(行情,问诊)控股有限公司完成了对天地激光的增资,增资后,天地激光注册资本变为11000万元,公司持股比例为18.18%,中航高新持股比例为28.18%,故公司合计占天地激光的持股比例为27%。

  2013年报显示,天地激光公司实现营业收入97.09万元,同比下降77.78%;实现利润总额-685.72万元;实现净利润-691.35万元。营业收入同比减少340万元,同比下降较多的主要原因是报告期内仍无产品销售收入,来自技术服务的收入同比减少。利润总额和净利润受收入减少的影响而相应下降。

  与行业领军人王华明研究团队合作保证公司技术领先优势。王华明是航空材料与结构研究部“首席科学家”,国内激光制造的学术带头人。他所带领的北航团队使我国成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及在飞机上装机应用技术的国家。该团队突破飞机大型钛合金整体主承力构件激光快速成形关键技术,研制出迄今世界最大、拥有“原创”系列核心关键技术的飞机大型整体钛合金主承力结构件激光快速成形工程化成套装备,制造出迄今中国最大的大型整体钛合金飞机主承力结构件并通过装机评审,使我国成为目前世界上唯一掌握飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家。王华明团队因在飞机钛合金大型整体关键构件激光成形技术研究的卓越成就,获得2012年度国家技术发明奖一等奖。

  服务航空领域前景广阔。中航激光的3D打印产品主要应用于航空,主要适用于钛合金、高强钢等难加工材料的大型、复杂结构件。目前,应用3D打印技术加工制造的滑轮架、起落架、起落架承力框、尾翼接头等零件已经研制成功,主要应用于先进战机、大型飞机、高推重比航空发动机、重型燃气轮机等高端大型工业装备设备,例如C919大型客机的主风挡整体窗框、中央翼根肋等零部件制造即由中航激光用3D打印技术成功制造,生产成本低,周期短,曾创下7天完成激光成形10件零件的纪录。未来,随着型号的定型及批产,该项产品将具有广泛的发展前景。

  不确定性分析:产学结合进度低于预期。

  5.27中航投资(600705):与中航重机合作参股中航激光

  持股中航激光,与中航重机3D打印概念相同。2011年7月,中航投资出资500万元,投资成立中航激光成形制造有限公司,正式进入3D打印行业。中航激光注册资本1亿元,中航投资持股比例为5%。2013年6月,公司投入1011.68万元对天地激光进行增资,本次增资完成后,中航投资直接持有天地激光的13.64%股权,并通过持股19.61%的参股公司中航(沈阳)高新科技有限公司间接持有天地激光5.53%的股权(按照持股比例套算),合计持有天地激光19.16%的股权。

  不确定性分析:产学结合进度低于预期。

  5.28钢研高纳(行情,问诊):计划发展3D业务

  公司是国内特种高温合金钢及其应用的龙头公司,背靠大股东钢铁研究院雄厚的技术实力,积极拓展高温合金钢的应用范围。公司自2009年底上市以来,主营业务高速增长,受益于国家在发动机领域的高投入和持续快速增长,公司在国内航空、航天和船舶发动机材料研发、生产上取得了重大突破和长足进步,近年来公司逐步拓展民品领域,阀门、核电等项目将为公司逐步贡献业绩,看好广阔的民品高温合金钢市场带来的发展前景,公司计划在下一步重点发展以3D打印粉末制备为代表的高端产业进军。

  新董事长才让先生是集团公司的董事长,支持公司通过收购兼并和大力发展3D打印技术来做大做强上市公司。公司在3D打印制粉方面,具有非常明显的技术储备和优势,公司拥有两个国家级纳米标准,具有国内最优钛合金粉末和高温合金粉末的工艺路线,这些领域,都是3D打印最核心技术难点,钢研院也表示对公司相关业务进行大力扶植。

  不确定性分析:产学结合进度低于预期。

  5.29机器人:成功研制激光快速成型系统

  公司是国内最早进行工业机器人相关产品的研发生产的企业,目前是本土机器人自动化装备的龙头企业,业务范围涵盖工业机器人、自动化装配与检测、物流与仓储自动化以及交通自动化系统等四大板块,是机器人自动化板块中业务范围最广、规模最大、行业应用经验最丰富、综合实力最强的企业。公司主要从事自动化系统集成业务,也具有一定的机器人单体生产能力,在弧焊机器人领域市场份额较高。此外,公司的移动机器人(AGV)在业界具有良好口碑,在高端AGV市场占据70%以上的市场份额。公司13年营收超过13亿元,净利润约2.5亿元。

  公司自2002年开始接触快速成型技术,且在汽车零部件的逆向工程中有成熟的应用。经过长期的经验积累,公司基本掌握快速成型技术的原理;2007年公司高功率激光装备业务取得了突破,公司掌握了激光熔覆关键技术,将业务范围成功开拓到激光再制造领域。随着高功率激光器成本的降低,技术不断地成熟,快速成型技术得到进一步发展。公司依托国内领先的激光熔覆技术,对技术含量高、市场前途广的熔融式金属激光直接成型技术进行深入研究。2011年底,公司完成激光快速成型系统中数控机床的设计工作,并对数控机床的运动系统、数控控制系统进行开发;在加工工艺方面,对熔覆质量、保护气体及保护方法等进行研究。2012年三季度末,公司凭借激光加工工艺等技术优势,成功研制出激光快速成型系统。该系统成本较高,主要应用于航空航天等高端装备制造领域。公司激光快速成型系统及相关业务的合同累计金额达到5000万元以上。

  我们预测2014-2016年公司EPS分别为1.12、1.48、1.92元,增速分别为33%、32%、30%,目标价50元,对应2014-16年动态PE分别为45、34和26倍估值,给予“增持”评级。

  风险提示。(1)市场竞争加剧导致毛利率进一步下滑;(2)下游行业不景气导致订单萎缩、坏账增加;(3)新领域、新产品开发进展不顺;(4)签订的某些重要订单及合作协议尚存在一定的不确定性。

  传统制造技术重型金属3D打印技术

  材料消耗186 吨(钢锭)75 吨(线材、粉末)

  主要装备需要200 吨以上大型电弧炉等合金钢冶炼设备及钢水处理和钢锭浇注设备、12500 吨或15000 吨水压机等锻造设备、大型构件热处理淬火设备等。只需自主研制的重型构件电熔精密成型装备一套。

  制造工序合金钢水电炉冶炼、钢包精炼、真空除气、钢锭浇注、钢锭冒口气割下料、冲孔、镦粗、芯棒拔长、马杠扩口等锻造、粗加工和淬火热处理等工序。电熔精密成型一道工序即可完成构件精密坯件制造。构件最终热处理前无需机械加工,无需淬火热处理及其淬火设备。

  主要模具铸造模、镦粗模、冲孔模、芯棒等无需模具,数字化制造

  材料利用率小于30%(构件单边加工量不少于100mm)大于65%(构件单边加工量小于25mm)

  制造周期超过半年小于3 个月。(2014.07.24  证券导报)

鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

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