国防军工行业金属增材制造：方兴未艾，星辰大海_33页_2mb

报告摘要

金属增材制造：方兴未艾，星辰大海

核心内容

金属增材制造是一种先进的制造技术，其主要应用于小批量、复杂化、轻量化、定制化及功能一体化零部件制造。该技术以三维数字模型为基础，通过分层制造、逐层叠加的方式制造实体零件，相较于传统的减材制造，具有研发周期短、结构复杂性高、材料利用率高、力学性能优良等优势。

主要观点

金属增材制造技术分类：
- 粉末床熔融（PBF）：主要分为激光选区熔融（SLM）和电子束选区熔融（EBM）。SLM技术目前应用最广泛，适用于精密成型；EBM技术在速度和成本方面具有优势，适用于大尺寸和高效率制造。
- 定向能量沉积（DED）：包括激光近净成形（LENS）、电子束熔丝沉积成形（EBWD）和电弧增材制造（WAAM）。DED技术打印效率高，但精度相对较低，适用于大尺寸零件、修复和复杂结构件。
技术发展趋势：
- 多材料制造：支持多种材料的打印及混合打印，满足复杂结构和高性能要求。
- 高效率与高精度平衡：提升打印效率的同时，确保打印精度，采用多激光系统、高功率激光器等技术手段。
- 大尺寸打印：增材制造成形尺寸已进入“米”级时代，满足航空航天等领域对大型构件的需求。
- 智能化与自动化：引入机器学习技术进行过程控制和优化，提升制造质量和效率。
- 国产化率提升：推动激光器、振镜、工业软件等核心器件国产化，减少对进口产品的依赖。
- 增减材一体化：结合增材制造与减材制造的优点，提升复杂构件和修复再制造能力。
- 无支撑打印：减少支撑结构对表面质量和成本的影响，提升制造效率。
- 系统级制造：从单个零件制造向系统级设计制造转变，提升整体制造能力。

关键信息

市场现状：
- 2021年PBF和DED分别占据83.8%和9.1%的市场份额，预计到2026年将分别下降至74%和8.6%。
- SLM技术是当前应用最广泛的金属增材制造技术，广泛用于航空航天、汽车模具等领域。
典型应用案例：
- SLM技术：SpaceX使用SLM制造二代龙飞船引擎室，解决复杂结构制造问题，缩短交货期，降低成本。
- EBM技术：GE公司使用EBM打印TiAl叶片，减轻发动机重量，提高燃油效率。
- LENS技术：用于航空发动机零件修复，如修复需要12周更换的齿轮仅需12小时。
- EBAM技术：Sciaky公司推出的EBAM技术沉积速率大幅提升，达到18.2kg/h。
- WAAM技术：适合大尺寸、高价值材料制造，如船舶螺旋桨、钛压力容器等。
技术挑战与风险：
- 军工订单风险：下游客户集中于军工行业，受国际形势、国防支出等因素影响。
- 产业政策风险：增材制造作为国家战略新兴产业，政策变化可能影响行业发展。
- 技术迭代风险：技术更新快，企业需持续创新以保持竞争力。
- 供应链风险：核心器件如激光器、振镜、工业软件等依赖进口，存在国产化替代压力。

技术对比

项目	金属增材制造	传统精密加工
技术原理	分层制造、逐层叠加	材料去除、切削、组
技术手段	PBF、DED等	磨削、超精细切削、精细磨削与抛光等
适用场合	小批量、复杂化、轻量化、定制化、功能一体化	批量化、大规模制造，但在复杂化零部件制造方面存在局限
使用材料	金属粉末、金属丝材等（受限）	几乎所有材料（不受限）
材料利用率	高，可超过95%	低，材料浪费
产品实现周期	短	长
零件尺寸精度	±0.1mm（相对传统精密加工偏差较大）	0.1-10μm（超精密加工精度甚至可达纳米级）
零件表面粗糙度	Ra2μm-Ra10μm	Ra0.1μm以下（甚至可达镜面效果）