计算机行业研究：消费电子3D打印迎加速契机

行业观点 上游：钛粉工艺改良驱动成本大幅改善，牵引3D打印钛粉需求量激增。 传统铸锻钛合金生产工艺复杂，成本高，严重限制了钛合金的应用，粉末冶金技术制备钛合金降低了生产成本。粉末冶金法背景下，传统气雾化法的单位可用钛粉成本≈总粉量的雾化全流程成本÷可用粉量；氢化脱氢+球化法下，单位可用钛粉成本≈（氢化脱氢成本+球化成本×目标粉量）÷目标粉量。因而在雾化得粉率较低的情况下，新工艺路线通过将低成本、高得粉率的固态制粉工艺与高端球形化工序进行功能解耦，使高能耗、高成本环节仅服务于目标粒径粉末，从而在提升可用得粉率的同时，显著摊薄单位可用钛粉成本。据《Titanium Powder:Properties, Production Methods, and Industrial Applications》，3D打印一般需要颗粒15-45微米、球度>90%的钛粉，氢化脱氢+球化法制备的钛粉相较传统气雾化球形粉末降本60-70%。产业信号层面，北美IperionX公司基于HAMR技术革新传统钛废料回收利用流程，得粉率高达85-95%，价格由过去75美元/kg降至55美元/kg，目前钛粉产能约200吨，计划2027年扩产至1,400吨。据南极熊，国内3D打印用钛合金粉末的价格已经从2023年的600元/kg降到2024年的300元/kg以下，3R思锐的再生TC4钛合金粉有望降至200元/kg。 中游：3D打印机三重效率通胀牵引设备环节业绩进入爆发期。 3D打印机三重效率通胀驱动制造环节进一步降本。1）激光器打印效率提升：2000W光束整形激光器，让粉末床融合3D打印速度提高3倍。华曙高科于2025年TCTASIA展业内首发自研光束整形技术，采用大功率激光器与环形光斑设计，结合大层厚工艺及优化扫描线间距，适配不锈钢、钛合金等多种金属材料，零件致密度超99.95%。同等激光器数量下，150μm层厚环形光斑打印效率较60μm层厚高斯光斑提升1.5-2.5倍，其中钛合金效率提升245%、铝合金236%。2）激光器数量提升：从双激光到64激光。十多年前，尼康发布其双激光器SLM280系统。目前，尼康SLM Solutions的旗舰机型是一款配备12台激光器、构建体积为600 x 600 x 600毫米的选择性激光熔化系统，总激光功率高达12KW。2024年，易加三维在TCT亚洲展上发布了其全新EP-M2050系统，该系统初始配置36台激光器，并可扩展至49台或64台。此外，铂力特和华曙高科等行业领导者也迅速跟进，通过增加激光器数量，满足大型零部件打印需求，同时提高生产效率。3）打印机尺寸提升：华曙高科推出197L建造体积大尺寸高效率连续增材制造系统，通过更大成形尺寸、工艺革新、CAMS连续生产等核心优势，破解大尺寸复杂构件在精度、效率与成本上的制造瓶颈。 下游：消费电子3D打印迎加速契机，空天、AI、机器人等构建多增长极。 全球消费电子大客户正加速将3D打印钛合金应用在折叠屏手机铰链、钛合金边框、智能穿戴等精密部件中。我们认为，伴随消费电子、空天、AI、机器人等产业不断突破创新边界，传统制造工艺已临近上限，难以满足散热、轻量化等实际需要，亟需3D打印技术突破传统上限，多维需求爆发有望加速产业发展。 相关标的： 华曙高科、大族激光、飞沃科技、哈森股份、汇创达、银邦股份、铂力特等。 风险提示 下游应用拓展不及预期风险，原材料价格波动风险，技术路线迭代风险，地缘政治及汇率波动风险。 内容目录 一、上游：钛粉工艺改良驱动成本大幅改善，牵引3D打印钛粉需求量激增..............................3二、中游：3D打印机三重效率通胀牵引设备环节业绩进入爆发期......................................6三、下游：消费电子3D打印迎加速契机，空天、AI、机器人等构建多增长极............................9四、相关标的..................................................................................14风险提示......................................................................................14 图表目录 图表1：粉末冶金法下的钛粉制备工艺............................................................3图表2：氢化脱氢+球化法VS传统雾化法.........................................................4图表3：传统雾化法钛粉得粉率均低于50%........................................................4图表4：IperionX基于HAMR技术革新传统钛废料回收利用流程.....................................5图表5：3D打印对于钛粉需求有望快速增长.......................................................5图表6：3D打印产业覆盖打印材料、设备、服务等诸多环节.........................................6图表7：多激光器方案可兼顾打印复杂几何结构的灵活性和高效性....................................7图表8：多激光器方案可兼顾打印复杂几何结构的灵活性和高效性....................................8图表9：3D打印头部厂商业绩进入爆发期.........................................................8图表10：超薄均热板能够高效消除局部热点，保障高功率柔性电子设备稳定运行.......................9图表11：手机散热中均热板二维热传导效果优于热管一维热传导.....................................9图表12：Apple Watch Ultra 3和Series 11采用3D打印打造边框节约50%的原材料..................10图表13：华为Mate系列钛合金中框通过3D打印实现减重.........................................10图表14：苹果iPhone Air USB-C接口采用3D打印技术............................................10图表15：使用3D打印技术制造的燃烧室及弹载复杂内流道高效控温构件.............................11图表16：典型8节点IsoTruss结构及实物如图所示，可通过点阵结构设计的散热部件实现高效热管理....11图表17：SpaceX猛禽第一至三代发动机外观对比，管路显著减少，结构、外形发生明显简化...........11图表18：AMDE发动机中推力室、涡轮泵等主要零部件均采用增材制造。零件数量由225个减少到6个11图表19：德国Fraunhofer研究所和德累斯顿工业大学合作研发的3D打印塞式喷管发动机，紧凑设计减轻发动机重量，因而比传统发动机节省约30%的燃料...................................................12图表20：增材制造轻量化TC4钛合金金属支撑结构，提高了构件的疲劳性能和高温强度...............12图表21：3D打印从提质、降本、减重三重维度回应单位时间更多卫星发射数量诉求...................13图表22：流道拓扑优化后可以显著提升散热性能..................................................13图表23：传统冷板制造需要进行焊接，性能弱于3D打印一体成型...................................13图表24：3D打印制造轻量化弹性体为IRON机器人塑造“肌肉”.................................14图表25：Kengoro机器人使用金属3D打印打造多孔框架为全身电机降温.............................14 一、上游：钛粉工艺改良驱动成本大幅改善，牵引3D打印钛粉需求量激增 钛及钛合金因具有密度低、强度高、耐腐蚀、生物相容性好等特点被广泛应用于军事、航空、医疗等领域。传统铸锻钛合金生产工艺复杂，成本高，严重限制了钛合金的应用，粉末冶金技术制备钛合金降低了生产成本。 钛合金的制备工艺主要分为传统熔铸法和粉末冶金法。前者受限于繁复的开坯锻造、高温下杂质控制难度大、加工温度范围窄等问题造成利用率低、生产成本高；后者有效避免了上述问题。 传统熔铸法：由于钛的熔炼温度一般为1800～2000℃，钛在高温下比较活泼，活性较高，在熔炼过程中易与坩埚材料发生反应，制备的钛合金中存在夹杂、成分偏析等问题，而且在小于882.5℃时，钛的晶格结构为密排六方，变形抗力大，热加工温度范围窄，加工困难。此外，由于熔铸钛合金的组织粗大，必须经过繁复的加工锻造以保证其综合性能，造成铸锻钛合金的利用率低，生产成本高。 粉末冶金法：以金属粉末为原料，通过成形、烧结获得最终制品的工艺，具有近净成形的特点。利用粉末冶金技术制备钛合金减少了繁复的开坯锻造过程，同时通过近净成形制坯，能缩短后续塑性加工环节，从而简化生产流程，提高材料利用率，使生产成本大幅度降低。粉末冶金钛合金具有晶粒细小、组织均匀、无成分偏析等优点 相比于传统雾化法，氢化脱氢+球化法的得粉率更高驱动大幅降本。氢化脱氢+球化法可以直接利用低成本的海绵钛或钛碎料作为原料，先通过氢化脱氢工艺低成本制备出不规则钛粉，再通过射频等离子体瞬间熔融使其球化，球化率可以达到100%，细粉收得率＞80%，无空心粉，无卫星球，使得球形钛粉的价格大幅度降低。相比之下，传统雾化法很难制备100微米以下的钛粉，得粉率较低，因而成本较高。 换言之，我们认为：传统气雾化法下，单位可用钛粉成本≈总粉量的雾化全流程成本÷可用粉量；氢化脱氢+球化法下，单位可用钛粉成本≈（氢化脱氢成本+球化成本×目标粉量）÷目标粉量。因而在雾化得粉率较低的情况下，新工艺路线通过将低成本、高得粉率的固态制粉工艺与高端球形化工序进行功能解耦，使高能耗、高成本环节仅服务于目标粒径粉末，从而在提升可用得粉率的同时，显著摊薄单位可用钛粉成本。 据《Titanium Powder: Properties, Production Methods, and Industrial Applications》，3D打印一般需要颗粒15-45微米、球度>90%的钛粉，因而传统雾化工艺得粉率较低。原材料（钛海绵或废料）约占钛粉成本的40-60%，钛粉价格根据品级、纯度和生产方式不同，氢化脱氢粉末的平均价格约为75-120美元/kg，而气雾化球形粉末约为200-400美元/kg，氢化脱氢+球化法制备的钛粉相较传统气雾化球形粉末降本60-70%。 来源：《钛及钛合金粉末制备与成形工艺研究进展》，《等离子火炬雾化制备金属3D打印专用钛合金粉体技术分析》，国金证券研究所 来源：IperionXIR PPT，国金证券研究所 IperionX公司获得国防部用于钛生产和增材制造的4,710万美元资助。2026年1月，IperionX 获得美国国防部资金资助，资金将用于扩建IperionX的钛制造园区，其中包括初级和二级冶金以及先进的制造技术。据该公司称，扩产将包括传统的半