3D打印行业研究：商业航天3D打印浪潮将至

商业航天3D打印浪潮将至 投资逻辑： 7大技术路线加持，3D打印从概念走向量产。3D打印相比传统加工方式，通过省去模具或工装的需求大幅降低了初始成本，但其成本优势会随着生产规模的扩大而减弱，具有和传统制造业不同的成本曲线。但随着3D打印技术进步，单位生产成本正不断下降，在更大的批量上相比传统加工工艺也开始具有优势，在对成本最敏感的消费电子领域也开始看到成熟应用落地。同时经过多年发展，目前包含了粉末床熔融、定向能量沉积、材料挤出成形等7大技术路线，加工材料从高分子到金属覆盖面持续加大，满足不同应用领域需求，我们认为3D打印技术已经具备了大规模量产寄出。 为什么3D打印可以成为商业航天最终加工解决方案。3D打印首先从设计角度带来全新的产品设计理念，从制造引导设计转为设计引导制造，基于功能优先设计/轻量化设计理念实现功能集成、零部件数量大幅下降、结构优化，带来轻量化等传统工艺不可比拟的优势，尤其是在对尺寸、重量非常敏感的航天领域优势更加突出。更短的研发生产周期和供应链也降低了全生命周期成本。同时我们看到各类打印材料在航天领域的研发与应用也逐步成熟，3D打印具备成为商业航天最终解决方案基础。 火箭3D打印：配套火箭推力室制造，国内渗透率有望持续提升。推力室是火箭发动机中最复杂、制造难度最大、制造周期最长的部件，目前通过粉末床熔融+定向能量沉积完成推力室喷注器、喷管和燃烧室、涡轮泵等核心零部件加工已有较多成熟方案。国内深蓝航天、蓝箭航天、天兵科技推力室均已有3D打印技术应用，当相比例如NASA已经形成包含多种技术路线+材料的标准化体系来说还尚显不足，我们认为后续国内火箭3D打印对标NASA、SpaceX渗透率还有较大提升空间。 卫星3D打印：全面助力轻量化，国内外企业加大布局。小卫星作为一箭多星发射的最佳载体正快速发展，探索新工艺来降低结构质量比势在必行。3D打印通过其拓扑结构优化、功能优先设计完美适配卫星减重和功能集成需求。后续在卫星主结构设计优化（例如加入晶格结构）、支撑散热功能集成、支架减重、连接点轻量化、推力器减重、天线减重等领域均有较大应用空间，成长前景优异。目前国内外企业均积极加大卫星3D打印应用布局，3D打印立方星框架、整星结构、太阳能阵列基板等应用不断落地，后续随着国内火箭可回收技术的成熟发射成本下降，卫星3D打印将有更大应用前景 投资建议与估值 考虑3D打印当前技术成熟度不断提升具备量产基础，同时有望成为商业航天领域最终加工解决方案，在火箭、卫星上均有较好应用前景，建议关注业务涉及商业航天3D打印的标的。 风险提示 商业航天产业进展不及预期风险，3D打印应用进展不及预期风险，相关标的商业航天业务收入占比较低风险。 内容目录 1. 7大技术路线加持，3D打印从概念走向量产......................................................61.1随着技术迭代，3D打印从概念走向量产....................................................61.27大技术路线加持，适配不同领域需求.....................................................82.为什么3D打印可以成为商业航天最终加工解决方案...............................................142.1设计：面向增材制造进行设计，大幅降低零部件数量........................................142.2成本：更短的供应链，更低的试错成本....................................................162.3减重：基于拓扑优化等方式实现轻量化....................................................172.4散热：结构与散热集成，满足航天器高功率器件要求........................................182.5材料：高温合金3D打印走向成熟，新材料潜力巨大.........................................193.火箭3D打印：配套火箭推力室制造，国内渗透率有望持续提升.....................................223.1粉末床熔融+定向能量沉积协作可实现最核心的火箭推力室3D打印加工........................223.2 NASA、SPACEX积极拥抱3D打印，国内火箭3D打印渗透率或持续提升..........................304.卫星3D打印：全面助力轻量化，国内外企业加大布局.............................................384.1 3D打印适配小卫星轻量化+功能集成需求..................................................384.2从立方体卫星起步，国内外企业持续加大3D打印布局.......................................445.投资建议....................................................................................485.1投资建议..............................................................................485.2华曙高科：金属+高分子3D打印全链路布局，航天领域应用持续突破..........................485.3银邦股份：持有飞而康股权，下游覆盖航空航天领域........................................505.4飞沃科技：收购新杉宇航部分股权，有较好成长前景........................................515.5江顺科技：参股九宇建木，九宇建木积极布局DED技术路线..................................525.6汇纳科技：战略携手金石三维，有望实现强强联合..........................................525.7南风股份：子公司3D打印涉及航空航天领域...............................................536.风险提示....................................................................................53 图表目录 图表1：全球首个3D打印设备和打印的零件.......................................................6图表2：目前已经有超过20种金属3D打印技术....................................................7图表3：3D打印具有不同的成本曲线..............................................................7图表4：3D打印能够走向量产的基础是技术的迭代大幅降低了单位成本................................8图表5：3D打印已从概念逐步走向量产............................................................8图表6：目前3D打印针对各种常见材料衍生出了不同的加工工艺.....................................9图表7：3D打印技术可以归类为7类.............................................................10 图表8：光聚合3D打印原理....................................................................10图表9：粉末床熔融3D打印原理................................................................11图表10：激光选区熔化成形原理................................................................11图表11：粉末床熔融与定向能量沉积在工业领域已经实现了成熟应用................................11图表12：定向能量沉积原理....................................................................12图表13：常见的熔融沉积成形（FDM）就属于材料挤出成形工艺.....................................12图表14：黏结剂喷射技术需要配套额外的后处理来进行使用........................................13图表15：生坯中粉末的烧结与致密化过程........................................................13图表16：材料喷射技术原理....................................................................14图表17：层叠制造原理........................................................................14图表18：3D打印带来了不同的设计、制造理念....................................................15图表19：基于3D打印的产品设计新理念.........................................................15图表20：NASA基于面向3D打印设计理念显著降低了火箭发动机零件数量.............................16图表21：通过3D打印技术可降低产品全生命周期成本.............................................16图表22：NASA通过采用3D打印技术大幅降低了成本...............................................16图表23：3D打印可助力实现轻量化设计..........................................................17图表24：铂力特为航天五院3D打印的微小卫星结构内部...........................................18图表25：深蓝航天通过结构与散热功能集成进一步提高发动机推力室效率............................18图表26：弹载复杂内流道高效控温构件..........................................................19图表27：航空航天领域用增材制造合金体系及主要牌号............................................19图表28：航空航天领域用典型增材制造金属材料及其应用..........................................19图表2