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3D打印主要工艺

3D打印工艺原理可分为7大类：粉末床选区熔化（PBF）、定向能量沉积（DED）、立体光固化、粘结剂喷射、材料挤出、材料喷射、薄材叠层。

依据耗材差异可分为金属3D打印与非金属3D打印。金属3D打印通常以金属粉末或金属丝材为原料，采用激光束、电子束、电弧等高能束作为能量源，以计算机三维CAD数据模型为基础，运用离散-堆积原理，在软件和数控系统的控制下将原料融化逐点、逐层堆积，实现金属构件的快速制造。

金属3D打印技术以粉末床熔融（PBF）和定向能量沉积（DED）两大类为主。PBF通过热能选择性的熔化/烧结粉末床区域，DED利用聚焦热能将材料同步熔化沉积。

粉末床熔融技术主要分为激光选区熔化（SLM）、电子束选区熔化（EBM）两类，其中SLM是主流术可广泛应用于复杂形状的金属零件的批量生产，在航空航天及医疗植入体等领域具有广阔的应用前景。

定向能量沉积技术主要分为激光近净成形技术（LENS）、电子束熔丝沉积技术（EBDM）、电弧增材制造（WAAM）三类，以LENS为主。

激光近净成形技术，特点是不仅能直接打印出三维金属零件，还能在已有零件上进行打印，因此可用来解决受损零部件的修复再制造问题。

电弧增材制造技术，利用电弧为热源，以金属丝材为原材料，在程序的控制下，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形金属零件。

电子束熔丝沉积，采用电子束熔化金属丝材或粉末进行逐层堆积，最终形成具有一定形状的三维实体模型。

金属3D打印技术相比传统精密加工优势体现在：

1）缩短新产品研发及实现周期。3D打印工艺成型过程由三维模型直接驱动，无需模具、夹具等辅助工具，可以极大地降低产品的研制周期，并节约昂贵的模具生产费用，提高产品研发迭代速度。

2）可高效成形更为复杂的结构。3D打印原理是将复杂的三维几何体剖分为二维的截面形状来叠层制造，故可以实现传统精密加工较难实现的复杂构件成形，提高零件成品率，同时提高产品质量。

3）实现一体化、轻量化设计。金属3D打印技术的应用可以优化复杂零部件的结构，在保证性能的前提下，将复杂结构经变换重新设计成简单结构，从而起到减轻重量的效果，3D打印技术也可实现构件一体化成形，从而提升产品的可靠性。

4）材料利用率较高，可节约大量材料和成本。

5）实现优良的力学性能。基于3D打印快速凝固的工艺特点，成形后的制件内部冶金质量均匀致密，无其他冶金缺陷；同时快速凝固的特点，使得材料内部组织为细小亚结构，成形零件可在不损失塑性的情况下提高强度。

主要劣势体现在目前金属3D打印技术在可加工材料、加工精度、表面粗糙度、加工效率等方面与传统的精密加工技术相比还存在较大的差距。

竞争格局

当前中国市场的主流3D打印设备品牌包括联泰、Stratasys、EOS、GE、3DSystems、华曙高科、铂力特、惠普等，其中联泰、华曙高科、铂力特等均为国产品牌。

据3D科学谷数据显示，联泰在3D打印行业中市场占比最高，达16.4%，其次为Stratasys和EOS，分别占比14.8%和13.1%。随着国内3D打印企业技术的不断积累，与国外先进水平的差距快速缩小，在大尺寸成型等部分领域甚至实现了反超。

摘自招商证券：刘文平等

报告日期：

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