金属3D打印设备，成为未来趋势？

先前曾聊到3D打印3D打印行驶在高速发展的快车道，今年手机商都推出了含钛合金零部件的手机，这些零部件大多由金属3D打印而成。3D打印有金属与非金属的区别，今天主要聊金属。

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基本情况

在金属3D打印领域，又分为工业级和桌面级。工业级设备：价格昂贵，主要用于加工大尺寸的产品。桌面级设备，针对个人消费者的设备，是增材制造技术的初级阶段和入门阶段。

金属打印技术的技术有很多，比较主流的有直接金属激光烧结（DMLS）、选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）激光工程净成型（LENS）等，其中SLM打印性价比相对占优，具备高致密度、高强度、高精度、高利用率的优势，同时成本相对EBM 和较低，技术发展成熟，是当前金属 3D 打印主流的解决方案。另外还有液态金属增材制造、电化学沉积、冷喷涂金属打印、金属材料挤压等等技术。

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产业链

金属3D打印中，设备占据了产业链的主导地位。设备上主要零部件为振镜、激光器、花键、减速器、伺服电机、金属粉末。核心零部件的光学热学类（激光器+振镜）占大部分设备成本。成本最高的是激光加工系统，金属3D打印就是通过激光照射熔化金属粉末并使其最终成型的。激光加工系统则由激光器、数控系统、光学部件、机械部件、电气控制几大部分集成而成。控制系统是整个激光加工的“大脑”。所有的配件均是通过控制系统来协调和控制运作的。从技术路线划分，激光加工控制系统可以划分为振镜控制系统和伺服控制系统两大主流技术路线。振镜控制聚焦于“高精密+超快+小幅面”，伺服控制聚焦于“高功率”。振镜，由光学扫描头、电子驱动放大器和光学反射镜片组成，主要配套振镜控制系统使用进行表面处理、雕刻、清洗以及焊接、增材等场景。

金属3D打印的应用领域比较广，桌面级主要应用于教育科研、艺术模型制造等领域，主要市场是在海外。工业级是金属3D打印的主要市场，应用领域主要有汽车、国防航空航天、机械设备等工业领域。航空航天方面在无人飞行器的结构加工、特殊部件的加工及组装、涡轮叶片、挡风窗体框架、旋流器等零部件的加工方面，占国内市场的一半以上。应用在汽车设计制造的原型制造和模具开发等方面，可以实现复杂性零部件加工创造出颠覆性产品，实现无模化研发加速迭代过程；可实现快速小批量工具的定制，降低成本并缩短产品上市时间，占四分之一左右市场。在攻克了钛合金打印难题之后，金属3D打印在消费电子领域有希望得到广泛应用。今年（2023年），小米、三星、OPPO、华为、苹果等都推出钛合金材质打造零部件的产品，小米14Pro推出的钛金属特别版，是全球首款使用钛金属作为中框的安卓手机。荣耀Magic V2铰链的轴盖部分采用钛合金3D打印工艺，是3D打印在手机上的首次规模化应用。苹果手表也表示正积极探索钛合金零部件的3D打印技术。

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发展态势

在零部件领域，目前头部厂商华曙高科、铂力特的核心零部件激光器、高端振镜等都依赖进口。国内激光器、振镜生产有企业不少，国内激光器企业不少进入该领域，一些中小尺寸的已经完成了国产替代，但大尺寸的金属3D打印主要采用的还是国外公司产品。振镜相对弱势得多，高端市场由美国 CTI、德国 Scanlab 和Raylase 等国外企业占据，国内头部厂商包括大族激光、世纪桑尼、金海创、智博泰克等企业的产品主要集中在中低端。与国外还有较大差距。在激光器和振镜都能实现国产替代并实现良好搭配的时候，金属3D打印成套设备领域会迎来更大空间。国内外金属3D打印技术差距不大，如在钛合金、镍基高温合金等难加工金属的制备上，2013年王华明院士就以“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获国家技术发明奖一等奖，使得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技术的国家。而且美国企业以非金属材料为主，欧洲企业更偏向于金属材料领域。金属3D打印技术路线总体趋于稳定，不同企业技术路线相似，老牌金属3D打印公司在早期引领了产业的发展，已经拥有较高的市场份额和客户认知度，与客户高度绑定，地位相对稳固。新型技术应用空间有限，较难形成竞争优势。

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主要观点

1.国内金属3D打印设备市场较为分散，呈现几家家主导，其他厂商追赶的发展态势，在行业整体快速发展下，中小型企业有一定的后发优势。

2.经过发展，不少工业3D打印专利已经到期，降低了行业准入门槛与成本，中低端市场在得到迅速扩大的同时也迎来激烈竞争。

3.手机等消费级市场的打开，钛合金成本低于传统CNC制造，金属3D打印设备市场会迎来扩张。

4.核心零部件以前因为下游用户价格不敏感，替代需求不迫切，有行业人士表示目前国产的核心零部件激光器、振镜已经能够具备满足生产需求，部分性能指标的差异可以通过软件智能算法进行有效规避随着规模生产的3C加工设备市场的扩大，成本敏感性明显提升，作为设备占比最高的零部件的国产化也会

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