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行
业
研
究
行
业
投
资
策
略
证券研究报告
＃industryId＃
机械设备
＃investSuggestion＃ 推荐
(
＃
investS
uggesti
onChan
ge＃
维持
）
重点公司
重点公司 15E 16E 评级
中航重机 推荐
南风股份 推荐
金运激光 推荐
光韵达 推荐
先临三维 推荐
银邦股份 推荐
银禧科技 推荐
机器人 推荐
＃relatedReport＃ 相关报告
＃emailAuthor＃ 分析师：
施名轩
shimingxuan@
S1440514090001
吴华
wuhua@
S0190511040001
＃assAuthor＃
投资要点
＃summary＃
3D 打印步入拐点期，技术进步成为着力点。 3D 打印技术问世于 20 世纪
80 年代中期，经过 三十年的发展，该技术已趋于成熟并初步形成规模化
体系，全球 3D 综合竞争态势也呈现出“美国主导、欧洲协同发展、日本
追随、中国后发”的基本格局。3D 打印正逐步步入拐点期，技术层面的
突破性进展将成为 3D 打印推动工业 革命，引领“中国制造”向“中
国智造”转变的着力点。
3D 打印原理剖析：工艺推陈出新，技术日臻成熟。个性化定制、小批量、
多品种的需求应用中，3D 技术能有效提高效率、降低成本、满足用户的
个性化需求。3D 打印机经过 20 多年的商业化发展已经形成多种成熟技术
一类金属材料增材制造工艺技术，包括 SLM、LENS、EBSM、EBDM 等，
第二类是非金属材料增材制造工艺技术，包括 SLA、FDM、SLS、3DP 等。
3D 打印材料：各类耗材“争奇斗艳”。在使用比例上 ABS、PLA、石膏
成为主流，包括 PC、尼龙、光敏树脂、纸张及金属类（氧化铝、不锈钢、
纯银、钛等）在内的其他材料纷纷占据一席之地。不同的材料依其性能适
用范围不一。
两大阵营：桌面级打印机与工业级打印机。桌面级打印机价格逐步平民化，
国内厂商正在打开桌面级打印机产业市场，技术的突破、产品性能的提升
及相对较低的价格将成为国内厂商异军突起的重要筹码。3D 打印技术已
从原先的模具制造逐步向工业化升级，工业级打印机即将迎来蓬勃发展
期。“中国制造 2025”战略的实施将 3D 打印臵于风口，新兴核心技术有
望逐步运用于工业生产打破依赖进口僵局。
国内高校研究团队：潜心研究推进 3D 打印技术进步。包括清华大学颜永
年团队、华中科技大学史玉升团队、西安交大卢秉恒团队、北京航空航天
大学王华明团队、西北工业大学黄卫东团队、华南理工大学杨永强团队在
在技术上均有了一定成果，未来有望实现技术和应用的双突破。
投资建议： 需求角度建议关注中航重机、南风股份、先临三维；产业链
环节来看建议关注银邦股份、银禧科技、机器人、光韵达、金运激光。
风险提示：3D 打印属于新兴产业，发展速度和技术路径存在不确定性。
相关公司拓展 3D 打印市场存在不确定性。
＃title＃
3D 打印行业深度报告(二)工业 姊妹篇：
3D 打印技术趋于成熟，开启工业创客时代
＃createTime1＃
兴业证券
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行业投资策略
目 录
一、3D打印步入拐点期，技术进步成为着力点 ........................ - 4 -
二、3D打印原理剖析：工艺推陈出新，技术日臻成熟 .................. - 4 -
3D 打印：所想即所得 ........................................ - 5 -
3D 打印技术日臻成熟 ........................................ - 6 -
三、3D打印材料：各类耗材“争奇斗艳” ........................... - 17 -
主流耗材：ABS+PLA+石膏 .................................. - 17 -
其他耗材：种类繁多，用途广泛 .............................. - 19 -
四、 两大阵营：桌面级打印机与工业级打印机 ....................... - 20 -
桌面级打印机价格逐步平民化 ................................ - 20 -
工业级打印机迎来蓬勃发展期 ................................ - 21 -
五、 国内高校研究团队：潜心研究推进 3D打印技术进步 .............. - 22 -
六、3D 行业投资逻辑 ............................................ - 25 -
七、风险提示 ................................................... - 27 -
图 1、3D 打印发展史 ............................................................................................... - 4 -
图 2、3D 打印原理 ................................................................................................... - 5 -
图 3、3D 打印：所想即所得 ................................................................................... - 5 -
图 4、光固化成形工艺过程图 ................................................................................. - 8 -
图 5、光固化成形的建筑模型 ................................................................................. - 8 -
图 6、熔融沉积制造工艺过程示意图 ..................................................................... - 9 -
图 7、熔融沉积制造的塑料零件 ............................................................................. - 9 -
图 8、激光选区熔烧结工艺过程示意图 ................................................................. - 9 -
图 9、激光选区烧结的复杂零件 ............................................................................. - 9 -
图 10、立体喷印工艺过程示意图 ......................................................................... - 10 -
图 11、立体喷印的零件 ......................................................................................... - 10 -
图 12、聚合物喷射技术示意图 ............................................................................. - 11 -
图 13、聚合物喷射技术的零件 ............................................................................. - 11 -
图 14、激光选区熔化工艺过程示意图 ................................................................. - 12 -
图 15、激光选区熔化成形的金属零件 ................................................................. - 12 -
图 16、激光近净成形工艺过程示意图 ................................................................. - 12 -
图 17、激光近净成形的塑料零件 ......................................................................... - 12 -
图 18、电子束选区熔化工艺过程示意图 ............................................................. - 13 -
图 19、电子束选区熔化的零件 ............................................................................. - 13 -
图 20、电子束熔丝沉积工艺过程示意图 ............................................................. - 14 -
图 21、电子束熔丝沉积的金属零件 ..................................................................... - 14 -
图 22、分层实体制造过程示意图 ......................................................................... - 15 -
图 23、分层实体制造的零件 ................................................................................. - 15 -
图 24、ABS 材料 .................................................................................................... - 17 -
图 25、ABS 3D 打印成果 ....................................................................................... - 17 -
图 26、PLA 材料 ..................................................................................................... - 18 -
图 27、PLA 3D 打印成果 ....................................................................................... - 18 -
图 28、石膏粉 ......................................................................................................... - 18 -
图 29、石膏粉 3D 打印成果 ................................................................................. - 18 -
图 30、3D 打印的太阳能电池 ............................................................................... - 21 -
兴业证券
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行业投资策略
图 31、西北工业大学研制出的 3D 打印机翼 ....................................................... - 21 -
表 1、传统制造与 3D 打印对比............................................................................... - 6 -
表 2、加快提升增材制造工艺技术水平 ................................................................. - 6 -
表 3、3D 打印技术对比 ........................................................................................... - 6 -
表 4、其他常见耗材特点 ....................................................................................... - 19 -
表 5、其他耗材分类及特点 ................................................................................... - 19 -
表 6、国内外标志性桌面级 3D 打印机列表 ......................................................... - 20 -
表 7、3D 打印核心技术专利陆续到期 .................................................................. - 22 -
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行业投资策略
一、3D 打印步入拐点期，技术进步成为着力点
所谓 3D 打印，即增材制造技术，是一种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新型技术。
3D 打印技术问世于 20 世纪 80 年代中期，经过三十年的发展，该技术已趋于成熟
并初步形成规模化体系，全球 3D 综合竞争态势也呈现出“美国主导、欧洲协同
发展、日本追随、中国后发”的基本格局。特别是 2012 年，美国率先将 3D 打印
纳入发展工作计划之中，自此在全球迅速形成了 3D 打印技术热潮，3D 打印技术
的发展实现了质的飞跃。因而，2012 年可称为“3D 打印元年”。
纵观近年 3D 打印发展史，3D 打印已逐步从单纯的技术研发转化为实际生产力，
广泛应用于汽车制造、医疗、科学研究、建筑设计等领域，不断实现技术突破。
我们认为，3D 打印正逐步步入拐点期，技术层面的突破性进展将成为 3D 打印推
动工业 革命，引领“中国制造”向“中国智造”转变的着力点。
图 1、3D 打印发展史
数据来源：公开资料收集整理，兴业证券研究所
二、3D 打印原理剖析：工艺推陈出新，技术日臻成熟
《礼记〃大学》有云：“致知在格物，物格而后知至”。所谓“格物致知”，即
探究事物的实际原理，从而获得对它的真实认知。当前，3D 打印正处于蓬勃发展
期，各个厂商纷纷提出各种新的技术工艺，让人眼花缭乱，然而万变不离其宗，
立足其基本原理将更好地看清产业发展现状。
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行业投资策略
3D 打印：所想即所得
3D 打印（3Dprinting）也称为“增材制造（AdditiveManufacturing）”，它是新兴
的一种快速成型技术。与传统的减材制造工艺不同，3D 打印是以数据设计文件为
基础，将材料逐层沉积或黏合以构造成三维物体的技术。3D 打印的思想萌芽和实
验探索由来已久，但现代意义上的 3D 打印技术于 20 世纪 80 年代中期诞生于美
国。CharlesHull（3DSystems 公司的创始人）和 ScottCrump（Stratasys 公司的创始
人）是 3D 打印技术的先驱人物。1986 年，CharlesHull 发明了第一台 3D 打印机，
之后成立了第一家 3D 打印公司 3DSystems。1988 年，3DSystems 公司推出了世界
上第一台基于 SLA 技术的商用 3D 打印机 SLA-250，它的面世标志着 3D 打印商
业化的起步。ScottCrump 研发了另一 3D 打印主流技术 FDM，于 1989 年申请了
美国专利并创立了 Stratasys 公司，1992 年推出第一台基于 FDM 技术的
“3DModeler”打印机。经过二十余年的发展，3D 打印机在工业领域已经有一定
的应用基础。随着计算能力、设计软件、新材料及互联网进步的不断推动，3D 打
印技术近年来发展迅速，应用领域不断拓宽，显示出巨大的发展潜力。3D 打印的
主要构成要素包括 3D 打印机、原材料以及软件设计文件。它依托多学科的知识
背景，包括精密机械、材料科学和信息技术等。
图 2、3D 打印原理 图 3、3D 打印：所想即所得
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
3D 打印与传统制造业的最大区别在于产品成型的过程上。在传统的制造业，整个
制造流程一般需要经过开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程成型。3D 打
印则免去了复杂的过程，无需模具，一次成型。因此，3D 打印可以克服一些传统
制造上无法达成的设计，制作出更复杂的结构。随着技术的不断进步，3D 打印在
铸造精度上已经可以与传统方式相媲美，但是在大规模生产上，3D 打印目前仍无
法获得规模经济，在成本上和效率上不具优势。因此，3D 打印主要被应用于个性
化、小批量和高精度的产品制造上。个性化定制、小批量、多品种的需求应用中，
3D 技术的优势非常明显并且不可或缺，因为少了中间制作模具的环节，带来的
是效率的提高、成本的降低和基于终端用户个性化需求的灵活性。
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行业投资策略
表 1、传统制造与 3D 打印对比
传统制造 3D 打印
大量制造，以量定价 小量生产，成本均一
规格化 定制化
减法制造，产品设计受模具限制 加法制造，实现任何设计
手工制造 数字化制造
劳动力密集 脑力秘籍
工厂设于劳动力成本低之处 工厂设于市场中心
设计和生产线距离甚远 设计即生产，随时回应市场需求
数据来源：公开资料收集整理，兴业证券研究所
3D 打印技术是典型的颠覆性技术，一台打印机可以“万能地”制造种类繁多的定
制化产品，有时甚至直接打印成型而无须组装，从而把人们眼前所看到、脑袋所
想的都变为现实。
虽然是对传统制造技术的一次革命性突破，但它却不可能完全取代传统制造技术，
二者之间是一种互相支持与补充，共同完善与发展的良性合作关系。
3D 打印技术日臻成熟
3D 打印机经过 20 多年的商业化发展已经形成多种成熟技术，如若按照材料来分
主要分为两类，一类金属材料增材制造工艺技术，包括激光选区融化(SLM)、激
光近净成形（LENS）、电子束选区熔化（EBSM）、电子束熔丝沉积（EBDM）
等，第二类是非金属材料增材制造工艺技术，包括光固化成型（SLA）、熔融沉
积成型（FDM）、激光选区烧结（SLS）、三维立体打印（3DP）、材料喷射成
型等。在精度上，3D 打印已经能够在 的单层厚度上实现 600dpi 的分辨率。
表 2、加快提升增材制造工艺技术水平
类别 工艺技术名称 应用领域
金属材料
增材制造
工艺技术
激光选区熔化（SLM） 复杂小型金属精密零件、金属牙冠、医用植入物等。
激光近净成形（LENS） 飞机大型复杂金属构件等。
电子束选区熔化（EBSM） 航空航天复杂金属构件、医用植入物等。
电子束熔丝沉积（EBDM） 航空航天大型金属构件等。
非金属材
料增材制
造工艺技
术
光固化成形（SLA）
工业产品设计开发、创新创意产品生产、精密铸造用
蜡模等。
熔融沉积成形（FDM） 工业产品设计开发、创新创意产品生产等。
激光选区烧结（SLS）
航空航天领域用工程塑料零部件、汽车家电等领域铸
造用砂芯、医用手术导板与骨科植入物等。
三维立体打印（3DP）
工业产品设计开发、铸造用砂芯、医疗植入物、医疗
模型、创新创意产品、建筑等。
材料喷射成形（Polyjet）
工业产品设计开发、医疗植入物、创新创意产品生产、
铸造用蜡模等。
数据来源：《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，兴业证券研究所
表 3、3D 打印技术对比
技术类别 代表公司及情况 制造方式 精度速度
制造成
本
适用材
料
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行业投资策略
激光选区熔
化(SLM)
西北工业大学科
研团队为核心的
西安铂力特在国
内外同类型设备
中处于
领先地位，其打
印控制的数据包
依赖多年科研积
累，已建立一定
的技术壁垒
利用光斑直径仅为
100nm 以内的高能束
激光，直接熔化金属或
合金粉末，层层选区熔
化与堆积，最终成形具
有冶金结合、组织致密
的金属零件。
速度较快，
精度高
设备和
材料费
用较高
金属粉
末、热塑
性粉末
激光近净成
形（LENS）
北航王华明团队
利用激光灯高能束流
熔化金属材料，在基体
上形成熔池的同时将
沉积材料（粉末或丝
材）送入，随着熔池移
动实现材料在基体上
的沉积。
速度快，精
度较低
设备费
用较高，
制造费
用较低
粉末或
丝材
电子束选区
熔化（EBSM）
北航王华明团队
利用高能电子束，在真
空保护下高速扫描加
热预臵的金属粉末，通
过逐层熔化叠加，成形
多孔、致密或多孔-致
密复合结构的三维零
件。
速度较快，
精度较低
设备费
用较高，
制造费
用较低
金属粉
末
电子束熔丝
沉积（EBDM)
北航王华明团队
在真空环境中，利用高
能量密度的电子束熔
化送进的金属丝材，按
照计算机预先规划的
路径层层堆积，形成致
密的冶金结合，直至制
造出近净成形的零件
或毛坯。
速度快，精
度低
设备费
用较高，
制造费
用较低
金属丝
材
光固化成形
（SLA）
桌面级：美国
Formlabs 等和
西通电子；
工业级：主要国
外厂商生产，上
海联泰三维（国
内唯
一成熟运用 SLA
技术生产工业级
设备的公司）
利用紫外激光固化对
紫外光非常敏感的液
态树脂材料（性能类似
于塑料）予以成形。
速度快，精
度高
设备和
材料费
用较高
光敏树
脂
熔融沉积制
造（FDM)
国内外多家产
商，主要零部件
和集成已实现国
产化，且该技术
的代码开源，
整体设备造价低
廉，最低只需
1200 元左右
材料（通常为低熔点塑
料，如 ABS 等）先制
成丝状，通过送丝机构
送进喷头，在喷头内被
加热熔化；喷头在计算
机控制下沿零件截面
轮廓和填充轨迹运动，
将熔化的材料挤出迅
速固化，并与周围材料
黏结。
速度较慢，
精度较低
设备和
材料费
用较低
低熔点
塑料，如
ABS
激光选区烧
结（SLS）
华曙高科在此领
域优势明显，是
世界第三、国内
唯一的 SLS 设备
制造商
利用粉末材料在激光
照射下烧结的原理，由
计算机控制，层层堆结
成型。
速度较慢，
精度较高
设备费
用较高，
制造成
本较低
热塑性
粉末、金
属粉末、
陶瓷粉
末
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行业投资策略
三维立体打
印（3DP）
利用喷头喷粘结剂，选
择性的粘结粉末未来
成型
成型速度
快（相比
FDM 与
SLA）
耗材很
便宜
石膏粉
材料喷射成
形（Polyjet）
属于“液体喷印成型”
和“液态树脂光固化成
型”
速度比
SLA 快
耗材一
般
树脂
数据来源：公开资料收集整，兴业证券研究所
具体来看，各种金属和非金属 3D 打印工艺技术均有其特点，适用于不同的领域。
1）光固化成形（Stereo Lithography Appearance，SLA）是最早应用的 3D 打印
技术，在 1986 年由 发明，并获得美国专利。其原理是利用紫外激
光固化对紫外光非常敏感的液态树脂材料（性能类似于塑料）予以成形，工艺过
程如下图所示。树脂槽中盛满液态光敏树脂，在计算机控制下经过聚焦的紫外激
光束按照零件各分层的截面信息，对液态树脂表面进行逐点逐线扫描。被扫描区
域的树脂产生光聚合反应瞬间固化，形成零件的一个薄层；当一层固化后，工作
台下移一个层厚，液体树脂自动在已固化的零件表面覆盖一个工作层厚的液体树
脂，紧接着进行下一层扫描固化，新的固化层与前面已固化层粘合为一体；如此
反复直至整个零件制作完毕。
图 4、光固化成形工艺过程图 图 5、光固化成形的建筑模型
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
SLA 技术工艺特点：
优势：成型速度快、精度高，可以做到微米级别，适合制作结构复杂的模型；SLA
是最早出现的快速成型制造工艺，成熟度最高，经过时间的检验。
缺点：SLA 所使用的光敏树脂在未固化时有一定毒性，成品硬度低、不结实；SLA
的设备和材料成本都很高，SLA 系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环
境要求苛刻；需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中制作的每一个结
构部位都能可靠定位，支撑结构需在未完全固化时手工去除，容易破坏成型件。
应用范围：应用于航空航天、工业制造、生物医学、艺术等领域的精密复杂结构
零件快速制作，精度可达 毫米。
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行业投资策略
2）熔融沉积制造（FDM）又称为熔丝沉积制造等。FDM 无需激光系统的支持，
而是采用喷头。它的工作原理是材料（通常为低熔点塑料，如 ABS 等）先制成丝
状，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化；喷头在计算机控制下沿零件
截面轮廓和填充轨迹运动，将熔化的材料挤出，材料挤出后迅速固化，并与周围
材料黏结；通过层层堆积成形，最终完成零件制造。初始零件表面较为粗糙，需
配合后续 光等处理。
图 6、熔融沉积制造工艺过程示意图 图 7、熔融沉积制造的塑料零件
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
工艺特点：FDM 技术制造简单，成本低廉，性价比高，众多桌面级 3D 打印机都
采用该工艺。但由于出料结构简单，因而难以精确控制材料成型的效果，成品效
果不够精细稳定。
适用范围：成形的 ABS 等塑料零件等具有较高强度，在产品设计、测试与评估等
方面得到广泛应用，设涉及汽车、工艺品、仿古、建筑、医学、动漫和教学等领
域。
3）激光选区烧结（Selective Laser Sintering ，SLS）该工艺由美国得克萨斯大学
奥斯汀分校的 C. R. Dechard 于 1989 年研制成功。SLS 与 3DP 相似，也是采用粉
末材料，但一般都为金属粉末、陶瓷粉末等。此外，不像 3DP 通过喷头喷黏结剂
来黏结，而是通过烧结来黏结。具体地，如图所示，SLS 利用粉末材料在激光照
射下烧结的原理，由计算机控制，层层堆结成型。首先铺一层粉末材料，并刮平。
将材料预热到接近熔化点，再使用高强度的 CO2 激光器有选择地在该层截面上扫
描，使粉末温度升至熔化点，然后烧结形成黏结，接着不断重复铺粉、烧结的过
程，直至完成整个模型成型。
图 8、激光选区熔烧结工艺过程示意图 图 9、激光选区烧结的复杂零件
兴业证券
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行业投资策略
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
工艺特点：成形材料广泛，包括高分子、金属、陶瓷、砂等多种粉末材料；应用
范围广，涉及航空航天、汽车、生物医疗等领域；材料利用率高，粉末可重复利
用；成形过程中无需特意添加支撑等辅助结构。最大的不足是无法直接成形高性
能的金属和陶瓷零件，成形大尺寸零件时容易发生翘曲变形，精度较难控制。
应用范围：由于成形材料的多样性，决定了 SLS 工艺科成形不同特性、满足不同
用途的多类型零件。例如，成形塑料手机外壳，可用于结构验证和功能测试，也
可直接作为零件使用；制作复杂铸造用熔模或砂型，辅助复杂铸件的快速制造；
制造复杂结构的金属和陶瓷零件，作为功能零件使用。
4）立体喷印（3DP）由美国麻省理工大学的 EmanualSachs 教授发明，并于 1989
年申请了 3DP 的专利。其工作原理与 SLS 工艺类似，都是采用粉末材料，但是
3DP 不是通过烧结，而是通过喷头用粘接剂（如硅胶）将零件的截面与材料粉末
粘接。通过不断铺粉、喷涂、粘接的过程，最终完成零件的制造。
图 10、立体喷印工艺过程示意图 图 11、立体喷印的零件
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
工艺特点：较为成熟的喷印技术，课成形彩色零件；喷印黏合剂时可成形多种类
型材料，直接喷印光敏树脂可成形多种类型材料。系统无需激光器等高成本元器
件，成形环境无真空等严格条件，系统成本较低。缺点是喷印黏结剂时零件致密
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行业投资策略
度不高，需要后烧结、液相渗透等后处理。
适用范围：广泛应用于制造业、医学、建筑业等领域的产品设计原型验证和工艺
模型的快速制造。另外，由于系统成本低，立体喷印技术被大量应用于教学。
5）材料喷射成型（PolyJet）是以色列 Objet 公司于 2000 年初推出的专利技术，
PolyJet 技术也是当前最为先进的 3D 打印技术之一，它的成型原理与 3DP 有点类
似，不过喷射的不是粘合剂而是聚合成型材料。PolyJet 的喷射打印头沿 X 轴方向
来回运动，工作原理与喷墨打印机十分类似，不同的是喷头喷射的不是墨水而是
光敏聚合物。当光敏聚合材料被喷射到工作台上后，UV 紫外光灯将沿着喷头工
作的方向发射出 UV 紫外光对光敏聚合材料进行固化。完成一层的喷射打印和固
化后，设备内臵的工作台会极其精准地下降一个成型层厚，喷头继续喷射光敏聚
合材料进行下一层的打印和固化。就这样一层接一层，直到整个工件打印制作完
成。
图 12、聚合物喷射技术示意图 图 13、聚合物喷射技术的零件
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
工艺特点：LOM 工艺仅切割内外轮廓，内部无需加工，成形速率高；使用小功率
C 2 激光或低成本刀具，价格低且使用寿命长；造型材料一般用涂有热溶胶及添
加剂的纸张，成本低；成形过程中，不存在收缩和翘曲变形，无需支撑等辅助工
艺。最大的不足是材料种类少，纸等材料的应用用途受限，制件性能不高。
适用范围：主要成形纸材，少数使用塑料薄膜、金属和陶瓷片。制作复杂结构用
于新产品外形验证，或结合涂层等工艺制作快速模具。利用 LOM 工艺制作的纸
质模具，性能接近木模，表面处理后可直接用于砂型铸造。
6）激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）的工作方式与激光选区烧结
类似。该工艺利用光斑直径仅为 100nm 以内的高能束激光，直接熔化金属或合金
粉末，层层选区熔化与堆积，最终成形具有冶金结合、组织致密的金属零件。首
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行业投资策略
先将三维 CAD 模型进行切片离散及扫描路径规划，得到可控制激光束扫描的切
片轮廓信息。其次，计算机逐层调入切片轮廓信息，通过扫描振镜控制激光束选
择性地熔化金属粉末，未被激光照射区域的粉末仍呈松散状。一层加工完成后，
粉料缸上升几十微米，成形缸降低几十微米，铺粉装臵将粉末从粉料缸刮到成形
平台上，激光扫描该层粉末，并与上一层融为一体。重复上述过程，直至成形过
程完成。获得的零件经过简单的喷砂处理即可。
图 14、激光选区熔化工艺过程示意图 图 15、激光选区熔化成形的金属零件
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
工艺特点：SLM 最大的优势是直接制造高性能金属零件、甚至是模具，在难加工
复杂结构和难加工材料、复杂模具、个性化医学零件、航空航天和汽车等领域异
形零部件的制造方面具有突出的技术优势；成型材料广泛。缺点在于熔化金属粉
末时，零件内易产生较大的应力，复杂结构需要添加支撑以抑制变形的产生。
适用范围：SLM 工艺适合加工形状复杂的零件，尤其是具有复杂内腔结构和具有
个性化需求的零件，适合单件或小批量生产。目前，SLM 工艺已开始应用于航空
航天、汽车、家电、模具、工业设计、珠宝首饰及医学生物等领域。
7）激光近净成形（LENS）又称为直接激光制造等。该技术利用激光灯高能束流
熔化金属材料，在基体上形成熔池的同时将沉积材料（粉末或丝材）送入，随着
熔池移动实现材料在基体上的沉积。该方面主要利用在计算机中生产零件的三维
CAD 模型，然后按一定的厚度切片分层，随后在数控系统控制下按照一定的填充
路径，利用激光束辐照，在基体形成熔池，同时将金属粉末同步送入熔池中进行
逐点激光熔覆，直至填满给定的二维形状。按照三维路径规划逐层重复这一过程，
直至沉积形成三维实体零件。
图 16、激光近净成形工艺过程示意图 图 17、激光近净成形的塑料零件
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工艺特点：采用激光近净成形可以由零件的 CAD 模型直接近净成形出全致密的
金属零件或精坯。相比较传统切屑方法，材料利用率大幅提高，生产周期大大缩
短，且具有优异的综合力学性能。该技术可实现多种金属材料的成形以及非均质、
梯度材料金属零件的快速制造。相比较激光选区熔化（SLM)工艺，该技术成形效
率高，但由于没有粉床的支撑功能，导致成形复杂结构较为困难，且成形精度略
低。
适用范围：可直接近净成形高性能金属零件，配合少量机加工可成形复杂结构零
件。由于成形效率高，在直接制造航空航天、船舶、机械、动力等领域中大型复
杂整体构件方面具有突出优势。同时，也可以用于局部损坏金属零件的快速修复
与再制造。
8）电子束选区熔化（EBSM）是利用高能电子束，在真空保护下高速扫描加热预
臵的金属粉末，通过逐层熔化叠加，成形多孔、致密或多孔-致密复合结构的三维
零件。首先，在工作台上铺一薄层金属粉末，电子束在计算机控制下根据零件各
层截面的 CAD 数据，有选择地对粉末层进行扫描熔化；一层加工完成后，工作
台下降一个层厚的高度，再进行下一层铺粉和熔化，新加工层与前一层熔合为一
体;重复上述过程直到整个零件加工完为止。将零件从真空箱中取出，用高压空气
吹出松散粉末，配合喷砂和抛光等后处理工艺即可获得最终三维零件。
图 18、电子束选区熔化工艺过程示意图 图 19、电子束选区熔化的零件
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工艺特点：电子束的能量利用率高，可成形难熔材料；高真空保护使产品成分更
加纯净，性能有保证；电磁扫描偏转无惯性，可通过高速扫描预热，零件热应力
小；可实现多束加工，成形效率高。最大的不足是装备需要严格的真空环境，电
子束成本较高。另外，电子束聚斑效果较激光略差，导致零件的加工精度和表面
质量略差。
适用范围：适用于多类型金属材料以及金属间化合物；可精确成形多孔、致密或
多孔-致密复合结构；在航空航天、医疗、石油化工及汽车等领域有巨大需求。
9）电子束熔丝沉积（EBDM）成形原理类似于电子束选区熔化，两者的主要区别
在于材料形态和送材方式不一样。该技术利用电子束熔化金属丝材，逐层堆积成
形，过程类似于传统的焊接工艺，工艺过程如左上图所示。在真空环境中，利用
高能量密度的电子束熔化送进的金属丝材，按照计算机预先规划的路径层层堆积，
形成致密的冶金结合，直至制造出近净成形的零件或毛坯。
图 20、电子束熔丝沉积工艺过程示意图 图 21、电子束熔丝沉积的金属零件
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工艺特点：电子束熔丝沉积技术在真空环境中进行，能有效地保护处于高温状态
的金属免受氧化；成形速度极快，最高可达 20kg/h,高于大多增材制造工艺；适用
于钦合金、铝合金、镍基合金和高强钢等多类型金属及其合金材料。但是，由于
成形速度快，单道和单层堆积体积较大，导致尺寸精度和表面质量不高，往往需
要配以后续机加工以保证制造精度和表面质量。
适用范围：适用大型复杂金属结构的快速制造，多用于航空航天高附加值零件制
造。例如，飞机钛合金加强框、机翼大梁（见右下图）、大型复杂接头、起落架、
滑轮架、机舱壁板、航空发动机机匣等。
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10）分层实体制造（LOM）也称薄材叠层制造等。利用激光或刀具切割薄层纸、
塑料薄膜、金属薄板或陶瓷薄片等片材，通过热压或其他形式层层粘接，叠加获
得三维实体零件。首先，由计算机控制激光或刀具按零件当层轮廓切割薄层材料，
非零件区域切割成若干小方格，便于后续去除；热压或其他形式将当层材料与下
面已加工部分黏合在一起；在每层切割和黏合完成后，工作台下降一定高度（通
常为材料厚度，~)，传送机构将未加工薄层材料送进工作台上；重复切
割、黏合、送材，直至零件加工完为止。将完成的零件卸下来，去除非零件区域
的材料，但此时表面较粗 ，往往需要通过打磨或喷涂等后处理工序。
图 22、分层实体制造过程示意图 图 23、分层实体制造的零件
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工艺特点：LOM 工艺仅切割内外轮廓，内部无需加工，成形速率高；使用小功率
C 2 激光或低成本刀具，价格低且使用寿命长；造型材料一般用涂有热溶胶及添
加剂的纸张，成本低；成形过程中，不存在收缩和翘曲变形，无需支撑等辅助工
艺。最大的不足是材料种类少，纸等材料的应用用途受限，制件性能不高。
适用范围：主要成形纸材，少数使用塑料薄膜、金属和陶瓷片。制作复杂结构用
于新产品外形验证，或结合涂层等工艺制作快速模具。利用 LOM 工艺制作的纸
质模具，性能接近木模，表面处理后可直接用于砂型铸造。
近年来，国内外在增材制造的经典理论和工艺方法基础上，又发展了一些新的成
形理论和工艺，使新材料、新工艺和新应用不断涌现，主要包括：
微纳尺度增材制造
日本大阪大学利用飞秒激光的超短脉冲，在空间极小区域（几百纳米）产生高密
度光子，形成双光子吸收条件，触发材料发生固化转变。利用该技术制作了高 7pm、
长 10|am 的“纳米牛”。该技术的出现有望突破 材制造的加工尺度极限，发展微
纳 材制造技术。
低温沉积制造技术
清华大学开发了低温沉积制造技术，将溶液在冰点以下挤出沉积，制作孔隙尺寸
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约 400nm 的孔。同时，低温环境下挤出的溶液发生热致相分离，溶剂与成形材料
分离并冷冻凝结成微观结构。后经冷冻干燥，抽干溶剂，即可形成 10^m 左右的
微孔。这种制造方法扩展了 材制造技术制作分级多孔结构的方法，为解决高孔
隙率和结构强度之间的矛盾提供了新的技术方法。
细胞三维结构 材制造
一直以来，制造科学的对象都是无生命的材料， 材制造作为数字化制造的代表
也是以成形无生命材料为主。但是，细胞立体喷印技术的出现使制造科学的研究
对象发生了意义深远的变化。清华大学研究了细胞三维受控组装技术，开发了基
于海藻酸钠水凝胶和纤维蛋白原两种基质材料体系的分步复合交联工艺，构建了
具有分级结构的细胞三维结构体，实现了细胞生长需要的三维开放结构的成形制
造，已尝试了肝细胞、软骨细胞、纤维细胞、内皮细胞、滋养细胞、心肌细胞及
脂肪干细胞等多种细胞的受控组装。
高效 材制造的复合沉积
增材制造为了获得较高的成形精度，往往需要牺牲成形效率。成形效率较高的激
光近净成形技术也只能达到几干克/小时的制造速度。喷射成形是 20 世纪 60 年代
末提出的一种将液态金属雾化与熔滴沉积结合起来的近净成形技术，成形效率可
达 1t/h。但是，喷射成形的组织容易产生孔隙,致密度不足，性能不稳定，极大限
制了该技术的发展与应用。最近，清华大学提出了一种将喷射成形和激光近净成
形结合的复合沉积成形（HybridDepositionForming,HDF)新设想。利用喷射成形的
高效沉积，利用激光扫描重熔沉积层，消除孔隙，以保证零件的高性能。
金属微滴 3D 打印成形。
西北工业大学研究了一种金属微滴 3D 打印技术，融合了熔滴按需喷射、增材制
造和快速凝固技术，原理如右图所示。在保护环境中金属微滴喷射器喷射出尺寸
均匀的金属微滴，然后精准地控制这些均匀微滴在运动平台上进行逐点、逐层堆
积，同时控制运动平台的运动轨迹，以成形复杂金属零件。该技术不需要特制的
原材料，不使用昂贵的能量源，制造成本和设备成本低，适用于对激光等高能束
反率高的轻质金属或制粉/丝等成本高昂的贵金属材料成形。
微电子元件 3D 打印新技术
在微电子工业中，立体喷印可用于电胶、封装胶、金属焊料，有机材料以及电介
质等多种材料喷射成形。美国采用卷对卷的接触印刷工艺，制造了薄膜太阳能光
伏电池，使其单位功率成本由现在的 3 美元/瓦降到 30 美分/瓦；德国使用同样的
工艺制造了柔性电子标签，大幅提高其生产效率；韩国三星公司和 LG 公司采用
微滴喷射立体喷印技术制造第八代有机发光显示屏。
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三、3D 打印材料：各类耗材“争奇斗艳”
目前市场上各类 3D 打印耗材“争奇斗艳”，在使用比例上 ABS、PLA、石膏成
为主流，包括 PC、尼龙、光敏树脂、纸张及金属类（氧化铝、不锈钢、纯银、钛
等）在内的其他材料纷纷占据一席之地。对打印材料的剖析有助于对 3D 打印产
业的深入理解及对未来发展前景的把握。
主流耗材：ABS+PLA+石膏
1）ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）
五大合成树脂之一，是目前产量最大、应用最广泛的聚合物，具有无毒、无味、
价格便宜、强度高、韧性好、易于加工成型等特点。由于 ABS 要经过熔化后再冷
却，根据热胀冷缩的原理，在精度控制上会出现偏差，3D 打印模型较粗糙，可运
用丙酮进行后期打磨抛光。
ABS 材料的特点为：综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性、电性能良好；
与 372 有机玻璃的熔结性良好，制作双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理；有高
抗冲、高耐热、阻燃、增强透明等级别；柔韧性好；打印大尺寸模型时，容易变
形翘曲。
ABS 适用于制作对强度要求高但不要求细节的较大尺寸模型（10-15cm+）。
图 24、ABS 材料 图 25、ABS 3D 打印成果
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2）PLA（聚乳酸）
PLA 是一种优良的聚合物，由玉米制成，是一种可再生资源，具有生物环保、可
降解、收缩率低等特性。环保可降解的特性使其对环境的污染降到最低，极低的
收缩率则意味着它具有非常强的抗变形翘曲能力。
PLA 与 ABS 在很多性质上相似，但比 ABS 更脆，打印 PLA 与打印 ABS 的区别
在于：打印 PLA 时有棉花糖气味，而 ABS 为刺鼻的不良气味；PLA 更适用于打
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印大型零件，因其在即使没有加热床的情况下边角也不会翘起；PLA 加工温度为
200℃，ABS 在 220℃以上；PLA 具有较低熔体强度，打印模型更易成型，表明更
为光亮。
PLA 的不足之处在于打印过程中一般需要对悬垂部分进行临时支撑。在清除这些
支撑结构的过程中，锉刀和砂纸容易破坏光滑表面。因此一般采用水溶性塑料 PVA
作为临时支撑材料。
图 26、PLA 材料 图 27、PLA 3D 打印成果
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
3）石膏粉（硫酸钙水合物）
作为打印介质的粉末颗粒中最常见的为石膏粉，3D 打印机通过在粉末床上层面添
加黏结剂的方式成型。打印的模型较为精细，适合做人像全彩打印。这也是目前
市面上很多 3D 照相馆采用的。其不足之处在于不防水、不可回收再利用、对食
品不安全、耐热度仅为 60 度等。
图 28、石膏粉 图 29、石膏粉 3D 打印成果
数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
4）其他常见耗材
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表 4、其他常见耗材特点
材料名称 特点及应用
PC（聚碳酸酯） 翘曲度第，强度高，比 ABS 更柔韧，挤出温度要求高。
尼龙 更柔韧，不需要加热平台或风扇就可获得细节度较高的打印表面光洁度。
光敏树脂
遇紫外线会立即变硬的特殊材料，细节度和光滑度非常高，适合对细节度
要求高的雕塑及其他物品。
纸张 相对较脆，维持度低。
彩色和木质耗材 前者能够实现彩色打印，后者适用于特殊手感需求。
数据来源：《3D打印 三维智能数字化创造》，兴业证券研究所
其他耗材：种类繁多，用途广泛
其他耗材可分为金属类、塑料和高聚合物类、其他类三种，目前这些耗材均在广
泛的尝试与运用中（见表 5）。
表 5、其他耗材分类及特点
类别 材料名称 特点及应用
金属类
氧化铝
适用于需要中等强度和细节度的产品，如镇纸、珠宝，
不防水，耐热度 172℃。
不锈钢
通过向金属粉末床上层层添加粘结剂层，再将产品用青
铜浇铸浸渍以增加刚性，适于制作珠宝和结构件，可被
镀上铜和黄金，防水，耐热度 831℃
纯银、黄金
先用 3D 打印一个蜡模，转化成石膏模具，后注入熔化
的银定型，可后期打磨，适于制作珠宝。
钛
采用直接金属激光烧结技术，将钛粉原料层层烧结成非
常坚固且拥有高细节度的产品，适用于制作珠宝和功能
件。
青铜
与不锈钢做工一致，适用于做装饰性物品（雕像、钥匙、
硬币等）
塑 料 和
高 聚 合
物类
BendLay
改进版 ABS，透明度高、柔性好，不易卷翘，对食品安
全，可运用于食品包装和医疗领域。
LayBrick
天然矿物填料与无毒聚酯的混合物，打印产品质感与石
头类似，适用于制作建筑模型。
LayWoo-D3
再生木与高分子粘结剂结合的产物，可打印类似木质质
地，卷翘度低。
Strong and Flexible Plastic
通过烧结工艺实现，具有强度高、细节细致且柔韧的特
性，适用于制作电话外壳、可穿戴产品和四轴飞行器框
架，不防水，耐热度 80℃
Detail Plastic
基于丙烯酸的感光聚合物，能制作具有高细节度但对抗
热和抗压要求不高的物品，适用于制作小物件，不防水，
耐热度 48℃
Frosted Detail and Frosted
Ultra Detail Plastic
采用多点喷墨建模工艺，通过 UV 光固化将熔化的塑料
通过多个喷嘴一层层沉积到一个平台，能够制作细节度
高、特征丰富且很薄的壁，适合做微缩模型和其他模型，
不防水，耐热度 80℃
Elasto Plastic
采用粉末烧结工艺，坚固且拥有超高弹力，细节度和平
滑度低，适合制作手机壳和鞋子，不防水，耐热度 90℃
Polyamide（聚酰胺）
采用粉末烧结技术，材料结实且略有弹性，适用于打印
雕塑、玩具和可穿戴产品
Paintable/Transparent/Prim
e Resin
采用立体光刻技术制作高细节度、中等机械抗性产品，
是用制作演示模型和雕塑
Rubber Like（类橡胶）
采用 EOS 的选择性激光烧结工艺，由热塑性聚氨酯粉
末床层层烧结获得，特点是牢固、柔韧，适用于制作手
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机壳、夹子等
Durable Plastic（耐用塑料）
采用选择性激光烧结工艺将尼龙粉末熔融成坚固的产
品，适于制作原型和功能性零部件
其他类
食品 有粘稠度的食材皆可用于打印，如巧克力、奶酪、糖等
陶瓷
通过在陶瓷粉末床上层层添加粘结剂的方式成型，之后
再烧制和上釉，耐热，适于制作炊具和餐具。
数据来源：《3D打印 三维智能数字化创造》，兴业证券研究所
四、两大阵营：桌面级打印机与工业级打印机
桌面级打印机价格逐步平民化
当下的 3D 打印机业界可以清晰地分为两类公司：一类是过去 30 年左右成立的，
以生产价格在数万到数十万美元之间工业级设备为主的公司；而另一类则是从
2009 年开始崛起的桌面级打印机公司。目前大型工业级打印机生产公司也逐步涉
入桌面领域，推出多款桌面级打印机，售价通常在几千美元。国外众筹创业平台
Kickstarter 上已经出现了 3000 元人民币左右的 3D 打印机。桌面打印机价格低廉，
性能指标也越来越向工业级打印机看齐，正出现百家争鸣的蓬勃发展局面，随着
规模经济的实现、技术的成熟及行业内部的竞争，桌面级 3D 打印机价格逐步平
民化。
目前国内桌面级打印机行业正不断发展，西通、弘瑞、太尔时代、XYZprinting
等厂家不断推陈出新、精益求精，生产了大量高性能的桌面级 3D 打印机。部分
国产 3D 打印机从性能上与国外相比并无二致，反而在价格上有一定优势（见表
6）。这些厂商也在积极布局新产品以保证市场地位。可以预见，国内厂商正在打
开桌面级打印机产业市场，技术的突破、产品性能的提升及相对较低的价格将成
为国内厂商异军突起的重要筹码。
表 6、国内外标志性桌面级 3D 打印机列表
公司名称 产品系列 产品型号
打印层
厚
打印尺寸
打印喷
头
官方报价
Stratasys
Mojo Mojo
127mm × 127mm
×127mm
单头
（单色）
9999 美元
Uprint Uprint SE
m
203mm × 152mm
×152mm
单头
（单色）
15999 美元
MakerBot
MakerBot
MarkerBot
Replicator
2X
mm
285mm × 153mm
×155mm
双头
（双色）
2799 美元
MakerBot
MarkerBot
Replicator
2
mm
285mm × 153mm
×155mm
单头
（单色）
2199 美元
3D
Sytems
RapMan
m
270mm × 205mm
×210mm
单/双可
选
1030 欧元
弘瑞 弘瑞 弘瑞 R300
280mm × 255mm
×300mm
单头
（单色）
13800 元
太尔时代 UpPlus UpPlus23D
0mm
140mm × 140mm
×136mm
单头
（单色）
10999 元
DFRobot DFROBOT
Dream
Maker
≥
200mm × 200mm
×200mm
单头
（单色）
6899 元
数据来源：《3D打印 三维智能数字化创造》，公开资料整理，兴业证券研究所
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工业级打印机迎来蓬勃发展期
工业级打印机价格昂贵，主要用于加工超大尺寸的产品，一般使用 SLS、3DP 等
技术，应用领域主要有汽车、国防航空航天、工业机械、消费品、家电等工业领
域。国际上工业级打印机双寡头 3D systems 和 Stratasys 在近 30 年里不断推出适
用于不同领域的新产品，将 3D 打印植入工业化制造中，使 3D 打印成功成为推动
美国工业化的新兴产业、中坚力量。
3D systems 公司是 SLA（光固化立体成型）的鼻祖，在工业级打印机领域有 SLS
工艺的 sPro230、SLM 工艺的 sPro250、最大的打印机 iPro9000 等，目前其在增材
制造市场处于绝对的领头羊地位。Stratasys 公司则是 FDM（熔融沉积成型）的鼻
祖，目前公司已成功打造 UPrint、Dimension 和 Fortus 三个品牌，其工业级打印
机广泛应用于终端配件和制造工具，适用领域包括航空、汽车、商业、教育、医
疗和军事等。国外企业积极布局让我们看到了工业级打印机发展的巨大空间。
国内的工业级打印机技术起步较晚，与国外技术差距明显。自 2013 年以来也看到
了一些新的变化，在航空、工业机械领域均有所涉足（见图 30、31）。一方面，
工业化打印机本土科研水平持续提升，不断出现令人可喜的成果；另一方面，国
外有不少 3D 打印核心技术专利陆续到期（见表 7），这部分核心技术（特别是
SLA、SLS 相关核心技术）有望于我们所用，有效降低商业运用成本，以吸引更
多企业布局工业级打印机。我们认为，3D 打印技术已从原先的模具制造逐步向工
业化升级，未来发展将从需求和供给两方面突破：
一是随着“中国制造 2025”战略的实施，3D 打印将成为一大风口。一方面，3D
打印在机械生产中能有效降低成本；另一方面，国家层面在该战略中对制造业从
“中国制造”向“中国智造”转变给予了强烈关注，而 3D 打印正是智能化的重
要抓手。航空航天、军工、机械领域对 3D 打印的需求将持续提升，工业化打印
机有望迎来蓬勃发展期。
二是新兴核心技术有望逐步运用于工业生产，打破当下部分材料及原件依赖进口
的僵局。目前国内的科研团队在 3D 打印领域已有一些成果，但工业化仍处于初
步阶段，如能将这部分成果用于工业生产，则将带动工业化打印机性能整体提升，
以更好地匹配国内工业化需求。
图 30、3D 打印的太阳能电池 图 31、西北工业大学研制出的 3D 打印机翼
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数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所 数据来源：公开资料整理，兴业证券研究所
表 7、3D 打印核心技术专利陆续到期
数据来源：中国 3D打印产业技术联盟网站，兴业证券研究所
五、国内高校研究团队：潜心研究推进 3D 打印技术进步
1）清华大学颜永年团队
作为“中国 3D打印第一人”颜永年领导的的激光快速成形中心率先在国内进行了
快速原型制造-RPM（RapidPrototypingManufacturing）技术的研究，并完成多种
功能先进的 RP 设备以及有关的软硬件的开发与研究，在世界 RP 领域上占有一定
到期日 专利名称 美国专利号 专利权人
2013 年 10 月 29
日
热光固化 5569349
2014 年 1 月 28 日
通过选择性烧结制造零部件的机器
5597589 DTM 公司
2014 年 3 月 11 日 通过光固化制作三维物体的方法 5609812
2014 年 3 月 11 日 通过光固化制作三维物体的方法 II 5609813
2014 年 3 月 11 日 快速和精确制造光固化零部件 5610824 3D Systems 公司
2014 年 6 月 2 日 用于除去熔融沉积成型的支撑的工艺 5503785 Stratasys 公司
2014 年 6 月 10 日
使用表格建立三维对象的方法 5637169
2014 年 6 月 17 日 由选择性烧结法生产部件的方法 5639070 DTM 公司
2014 年 6 月 27 日
在光固化中增加阳离子光引发剂的作
用范围
5494618 3D Systems 公司
2014 年 7 月 29 日 光固化层的重新涂布 5651934
2014 年 10 月 19
日
用滴液爆散的方法制作三维物品的方
法和仪器
5555176 Jerry Zucker
2014 年 10 月 19
日
在 3D 物品制造过程中热正常化的方法
和设备
5572431 Jerry Zucker
2015 年 2 月 3 日 增材制造的装臵和方法 5529471 南加州大学
2015 年 3 月 20 日 用复合塑料材料选择性激光烧结 5733497 DTM 公司
2015 年 6 月 9 日 通过光固化制造三维物体的方法 5762856 3D Systems 公司
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的地位，还进行了大量由 RP 向快速工具 RT（RapidTooling）制造技术转化的研
究。其在多功能快速成形制造系统、组织工程材料的大段骨快速成形制造等方面
取得了国际领先水平的科研成果，并进一步研发 FDM 、LOM、SLA设备及生物打印。
迄今为止，完成了 5 台套世界级重型液压机设计，包括：中国最大的换热器板片
成形压机--4 万吨板料成型压机（广州）、世界最大的重型厚壁钢管垂直挤压机
万吨垂直钢管挤压机（包头）、我国最大的精密航空模锻液压机 4 万吨航
空精密模锻压机（西安）、远东地区最大的具有挤压功能的模锻液压机--3 万吨
核电精密模锻压机（昆山）。
2003 年，科达机电与颜永年以出资比例分别为 60%、40%共同投资设立佛山
市科达机电科技开发有限公司，采用颜永年团队转让的技术，为世界压机业
界之最。2012 年，颜永年注资成立江苏永年激光成形技术有限公司，仍致力
于研发机械工程、材料成形工艺与设备、生物制造工程。2013 年，南通锻压
的“永年重型锻压设备设计研究院”正式揭牌后，成功吸引我国著名工程专
家、清华大学教授颜永年团队整体加盟，是南通锻压近年转型升级一大举措，
将进一步加快公司大型液压机和机械压力机研究与开发，加速相关品种升级
换代。2013 年，海源机械公告正式承认联手昆山永年先进制造技术有限公司，
参与建立“3D 打印制造实验室”。
2）华中科技大学史玉升团队
华中科大致力于 LOM、SL 技术研究，团队长期从事快速制造（3D 打印）、新型
农业节水产品开发等方面的研究。具体为：围绕粉末成形（包括选择性激光烧结
快速成形、选择性激光熔化快速成形、激光/等静压复合近净成形）、生态农业滴
灌节水产品快速开发等领域的关键技术和基础理论开展了系统的研究。建立了选
择性激光烧结快速成形技术的成套学术体系与系统，取得了显著的经济和社会效
益；继德国后，在国内率先研制成功了采用半导体泵浦和光纤激光器的商品化 SLM
装备，为复杂精细金属零件/模具的直接快速成形提供了新的制造模式和手段；开
创了节水产品低成本快速开发理论与方法，经济效益明显，社会效益尤为显著。
2011 年，史玉升教授牵头研发的世界最大激光快速制造装备（3D打印机）曾入选
“011年中国十大科技进展新闻”。
2012 年，与华中科大旗下公司华中数控共同进行 3D 技术研发，规划首个 3D
打印工业园在武汉东湖高新区的顺利落户。2013年，武汉滨湖机电（华中科
大注资）在该团队的带领下，成功开发出全球首台工作台面 * 四振
镜四激光器选择性激光粉末烧结装备，该技术达到国际领先水平。2014年，
银禧科技为加快 3D打印材料的研发进程，引进了以华中科大创新科研团队，
并向广东省科技厅申请引进政府资助，并获得 2500万元。
3）西安交大卢秉恒团队
卢秉恒被视为国内 3D 打印业的另一先驱人物。他所带领的团队致力于研究 SLA、
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生物组织制造、陶瓷光固化增材制造。目前，在国内率先开拓光固化快速成形制
造系统研究，开发出具有国际首创的紫外光快速成型机及有国际先进水平的机、
光、电一体化快速制造设备和专用材料，形成了一套国内领先的产品快速开发系
统，其中 5 种设备，3 类材料已形成产业化生产。快速制造国家工程研究中心
（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。西安交通大学、昆明机床、秦川发展、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共同出资创建西安瑞特快速制造工程研究有限
公司，其董事长正是卢秉恒；此外，西安交通大学产业（集团）总公司是昆机的
控制人，而卢秉恒院士是轴研科技和沈阳机床这两家上市公司的独立董事。
1997 年，陕西恒通以西安交大先进制造技术研究所为技术支持，研制并销售
出国内第一台光固化快速成型机，现已开发出激光快速成型机、紫外光线快
速成型机、真空浇注成型机等 7种型号 10余个规格的快速成型与模具制造设
备以及 9种型号的配套光敏树脂。2013年，江南嘉捷与西交苏州研究院合作
进行 3D 打印前沿技术研发，随后成功试制 FDM 桌面型 3D 打印机，8 月研发
制造 SLA 工业级 3D 打印机产品样品。同时，在 SLS、SLM 等前沿技术方面投
入较大，并取得较好的应用成效。
4）北京航空航天大学王华明团队
北京航空航天大学王明华团队在 20 世纪 90 年代中期开始金属零件激光熔化沉积
增材制造工艺、装备及应用等，突出与飞机设计和制造企业紧密结合，突破了钛
合金、超高强度钢大型关键构件制造技术，研制生产出 30 余种钛合金及超高强度
钢大型整体关键主承力构件，在 C919 客机等多型飞机的研制和生产中得到工程
应用，特别是“高性能难加工大型复杂整体关键构件激光直接制造技术” ，使我
国成为目前世界上唯一突破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。在 2012 年度国家科技奖励大会上，该项成果荣获“国家技
术发明一等奖”，这也是北航 9 年来获得的第八项国家科技奖励一等奖。多年来，
团队一直与沈阳飞机设计研究所、第一飞机设计研究院、航天一院等单位有着紧
密的合作，取得了一系列的成绩。
2011 年，中航重机通过了《关于公司与控股子公司中航（沈阳）高新科技有
限公司对外投资设立激光项目公司暨关联交易的议案》，同意公司与控股子
公司中航(沈阳)高新科技有限公司、北京北航资产经营有限公司、王华明及
其研发团队、中航投资控股有限公司及北京工业发展投资管理有限公司共同
投资成立中航天地激光科技有限公司，以对王华明教授及其团队多年研究的
激光快速成形技术实施工程产业化。2012 年，南风股份发布其子公司南方风
机研究所将投资“重型金属构件电熔精密成型技术项目”，总投资 亿元，
资金由南方风机研究所自筹。值得注意的是，风机研究所的二股东、持股 31%
的王华明就是国内 3D 打印领域最权威的专家之一。一旦研发成功，公司将
在技术加工、以及加工过程中所运用的设备生产方面都具备领先优势。
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5）西北工业大学黄卫东团队
作为我国 3D 打印技术研发最出色的单位之一，主要发展名为“激光立体成形”
的 3D 打印技术。该技术通过激光融化金属粉末，几乎可以“打印”任何形状的
具有极高力学性能、多种用途的产品。该团队从 2001 年获得国家第一批关于激光
立体成型的源头创新专利，至今已获授权激光立体成形的材料、工艺和装备相关
的国家发明和实用新型专利 12 项。
西工大与中航飞机合作，应用激光立体成形技术解决了 C919 飞机钛合金结
构件的制造问题。目前，激光立体成形制造成本与国外锻压制造成本差不多，
最重要的是形成了具有自主知识产权的特色新技术。
6）华南理工大学杨永强团队
该团队多年致力于 SLM 工艺及装备研究。早在 2004 年就在国内选区激光烧结设
备的基础上开发出了国内第一台选区激光熔化快速制造设备 DiMetal-240，实现了
金属零件的直接快速成型制造，俗称“金属零件的 3D 打印技术”；2007 年，华
工开发了第二代 SLM 设备样机 DiMetal-280；2012 年，华工自主研发预商业化的
Dimetal-100 成型机。
华工大与北京隆源进行产业化推广，合作研究出 AFS 系列选区粉末烧结激光
快速成型机并取得知识产权。虽然我国目前 3D 打印产业整体态势较好，但
与发达国家在技术上的差距还有一定的距离，因此，国内 3D 打印企业发展
还任重道远，需要积极向发达国家跨国企业借鉴学习经验。
六、3D 行业投资逻辑
2014年全球3D打印市场规模约60亿美元，相比2013年同比增长50%。近20年间3D
打印市场的复合增长率为%，而最近三年的年复合增长率为73%，均表明3D打
印产业进入加速成长期。未来全球的3D打印市场规模将呈现指数型增长，需求空
间将巨大延伸预计2016年全球打印市场规模将达到100亿美元，2018年达到130亿
美元，2020年则超过200亿美元。从中国来看，2014年到达40亿元左右，近三年每
年翻一倍，增长速度远远高于全球平均水平，预计我国2016年有望100亿元。
综上所述，从行业发展的角度而言，整个3D打印产业链都存在巨大的潜在发展空
间。
同时我们认为2015年是3D打印关键一年：
第一各国纷纷升级制造业寻求经济复苏，希望通过工业的主战场3D打印帮助制
造业部门实现转型。目前全球3D打印产业链构建完成, 几乎每隔两到三年就能看
到材料、技术或产品上的重大突破,无论从目前技术水平上还是基础设施上，3D
打印技术已经形成了相对有利的优势条件，同时随着经济的发展，人民生活水平
提高，人们对3D打印需求持续增加，行业所需要等待的只是量变到质变的飞跃。
第二2015年将由大量海外基础专利到期，凭借多年制造业大国积累的工业基础中
国将成为最大受益方。目前国内已经形成以几大顶尖高校为背景的科研院所其中
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不乏3D国际奖项的获得者，且合资公司参与资本市场，形成了产业和科研以及资
本市场的良性互动。
第三目前技术开源和专利到期已经打开了桌面级打印机的巨大市场容量,非直接
制造在工业领域也已应用成熟。下一步将推动直接制造的工业级领域应用,开启后
3D打印将全面步入工业制造,想象空间极其广阔。
第四我国国家政策对于3D产业支持力度持续加大，今年尤其发力出台近两年3D打
印行业规划并很快出台行业门槛以及规范，后续政府补贴力度极大。
因此2015年将是资本市场对于3D打印十分关键的一年，随着今年年中出台中国制
造2025纲领文件，届时3D打印作为工业的重要组成部分将迎风起航。
目前3D打印市场与09-10 年时的锂电池板块颇为类似，虽然A股3D打印概念股有30
家左右，但没有什么纯正3D打印的上市公司，（当时相关锂电池主要标的仅有江
苏国泰、杉杉股份、佛塑科技、新宙邦等少数几只，且除新宙邦外都是从传统产
业转型而来）国内上市公司整体仍在布局阶段，制造环节以与海外公司合作为主，
商业模式上以模仿为主。
从投资逻辑上来讲，第一，从需求角度来看：航天军工大民用领域是两大方向，
军工领域快速成型的技术应用最为成熟，国产四代战斗机的升级换代需求也最为
紧迫，航天军工市场将率先爆发，受益标的为中航重机；工业设计、核电电站方
向铸锻技术上已经成熟，需求窗口有望在今年开启，建议关注南风股份；其次大
民用领域包括医疗、大众消费等看好先临三维。
第二从产业链环节来看：中下游的需求大于上游，从国产技术的成熟度上看，中
下游设备、加工要胜过上游的材料制造。实际上，材料工艺上的限制是 3D 打印
技术最大的瓶颈，部分材料（尤其是金属）尚需进口，国产化需要一定的时间投
入。因此上游材料方面建议关注银邦股份、银禧科技；中游设备建议关注机器人，
下游服务平台方面建议关注光韵达、金运激光。
表 8、3D 打印相关上市公司标的一览
证券代码 证券简称
市 盈 率
PE(TTM)
市 净
率
PB(LF
)
每 股
收 益
2012
年报
每 股
收 益
2013
年报
每 股
收 益
2014
年报
所属行业
自 由 流
通 市 值
（亿）
总 市 值
（亿）
3D 打印
产业链
评价
中航重机 工业 --资本货物 --机
械--工业机械
下 游 应
用
推荐
南风股份 工业 --资本货物 --机
械--工业机械
下 游 应
用
推荐
金运激光 信息技术--技术硬件
与设备--电子设备、
仪器和元件--电子设
备和仪器
中 游 设
备
推荐
光韵达 信息技术--技术硬件
与设备--电子设备、
仪器和元件--电子元
件
下 游 应
用
推荐
先临三维 信息技术--软件与服
务--软件--应用软件
中 游 设
备
推荐
华工科技 信息技术--技术硬件
与设备--电子设备、
仪器和元件--电子设
中 游 设
备
推荐
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行业投资策略
备和仪器
银邦股份 材料--材料Ⅱ--金属、
非金属与采矿--铝
上 游 材
料
推荐
亚太科技 材料--材料Ⅱ--金属、
非金属与采矿--铝
上 游 材
料
推荐
银禧科技 材料--材料Ⅱ--化工--
基础化工
上 游 材
料
推荐
江南嘉捷 工业 --资本货物 --机
械--工业机械
中 游 设
备
推荐
海源机械 工业 --资本货物 --机
械--工业机械
中 游 设
备
推荐
机器人 工业 --资本货物 --机
械--工业机械
中 游 设
备
推荐
亚厦股份 工业 --资本货物 --建
筑与工程Ⅲ--建筑与
工程
下 游 应
用
推荐
迪康药业 2, 金融 --房地产 --房地
产管理与开发--房地
产开发
下 游 应
用
推荐
资料来源：wind，兴业证券研究所
七、风险提示
3D 打印属于新兴产业，发展速度和技术路径存在不确定性。相关公司拓展 3D 打
印市场存在不确定性。
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行业投资策略
投资评级说明
行业评级 报告发布日后的 12 个月内行业股票指数的涨跌幅度相对同期上证综指/深圳成指的涨跌幅为基准,
投资建议的评级标准为：
推 荐：相对表现优于市场；
中 性：相对表现与市场持平
回 避：相对表现弱于市场
公司评级 报告发布日后的 12 个月内公司的涨跌幅度相对同期上证综指/深圳成指的涨跌幅为基准,投资建议
的评级标准为：
买 入：相对大盘涨幅大于 15% ；
增 持：相对大盘涨幅在 5%～15%之间
中 性：相对大盘涨幅在-5%～5%；
减 持：相对大盘涨幅小于-5%
机构销售经理联系方式
机构销售负责人 邓亚萍 021-38565916 dengyp@
上海地区销售经理
姓 名 办公电话 邮 箱 姓 名 办公电话 邮 箱
罗龙飞 021-38565795 luolf@ 盛英君 021-38565938 shengyj@
杨 忱 021-38565915 yangchen@ 王 政 021-38565966 wangz@
冯 诚 021-38565411 fengcheng@ 王 溪 021-20370618 wangxi@
顾 超 021-20370627 guchao@ 李远帆 021-20370716 liyuanfan@
地址：上海市浦东新区民生路 1199 弄证大五道口广场 1 号楼 20 层（200135） 传真：021-38565955
北京地区销售经理
姓 名 办公电话 邮 箱 姓 名 办公电话 邮 箱
朱圣诞 010-66290197 zhusd@ 李 丹 010-66290223 lidan@
肖 霞 010-66290195 xiaoxia@ 郑小平 010-66290223 zhengxiaoping@
刘晓浏 010-66290220 liuxiaoliu@ 吴 磊 010-66290190 wulei@
何嘉 010-66290195 hejia@
地址：北京市西城区武定侯街 2 号泰康国际大厦 6 层 609（100033） 传真：010-66290200
深圳地区销售经理
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行业投资策略
姓 名 办公电话 邮 箱 姓 名 办公电话 邮 箱
朱元彧 0755-82796036 zhuyy@ 李 昇 0755-82790526 lisheng@
杨 剑 0755-82797217 yangjian@ 邵景丽 0755-23836027 shaojingli@
王维宇 0755-23826029 wangweiyu@
地址：福田区中心四路一号嘉里建设广场第一座 701（518035） 传真：0755-23826017
海外销售经理
姓 名 办公电话 邮 箱 姓 名 办公电话 邮 箱
刘易容 021-38565452 liuyirong@ 徐 皓 021-38565450 xuhao@
张珍岚 021-20370633 zhangzhenlan@ 陈志云 021-38565439 chanchiwan@
地址：上海市浦东新区民生路 1199 弄证大五道口广场 1 号楼 20 层（200135） 传真：021-38565955
私募销售经理
姓 名 办公电话 邮 箱 姓 名 办公电话 邮 箱
徐 瑞 021-38565811 xur@ 杨雪婷 021-38565470 yangxueting@
地址：上海市浦东新区民生路 1199 弄证大五道口广场 1 号楼 20 层（200135） 传真：021-38565955
【信息披露】
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安排和关联公司持股情况。
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