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机械行业研究报告:广发证券-机械行业新兴领域专题研究:3D打印开启制造新时代(一)-140205

研报作者:罗立波,真怡,董亚光 来自:广发证券 时间:2014-02-07 11:50:10
  • 股票名称
    机械行业
  • 股票代码
  • 研报类型
    (PDF)
  • 发布者
    bu***ow
  • 研报出处
    广发证券
  • 研报页数
    22 页
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研究报告内容

广发报告 专题研究|机械设备 2014年2月5日 证券研究报告 机械行业新兴领域专题研究 3D打印开启制造新时代(一) 分析师:罗立波S0260513050002分析师:真怡S0260511050003分析师:董亚光S0260513050001 021-60750636 0755-82797057 021-60750650 luolibo@gf.com.cn zhenyi@gf.com.cn dongyg@gf.com.cn 核心观点: 3D打印技术兴起:3D打印(3D printing)也称为“增材制造(Additive Manufacturing)”,它是以数据设计文件 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打印技术包括SLS、DMLS、FDM、SLA、DLP、 FFF、MEM、LOM、EBM、SHS、3DP等类型,适用材料已超过100多种;在精度上,3D打印已经能够在0.01mm 的单层厚度上实现600dpi的分辨率。

3D打印市场快速发展: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,显示出巨大的潜力。

Wohlers Associates统计,2012年全球3D打印设备和服务市场达 到22.04亿美元,2017年将进一步增长至60亿美元,2012-2017年的复合增长率达到22%左右。

而研究机构 Gartner预测,2012-2017年,3D打印设备销量和销售额的复合增长率将分别达到95%和82%,2017年的销量 将达到1,083,496台,相应的销售额将达到57.32亿美元。

3D打印企业正处于整合过程:在全球3D打印设备市场,3DSystems和Stratasys是两家具有突出地位的企业, 除了起步较早以外,两家企业还大规模地采用并购策略,完善产品线、巩固领先优势。

例如,Stratasys公司2012 年4月以14亿美元并购了以色列Object公司,2013年6月以4亿美元收购了美国MakerBot公司,分别获得Polyjet Matrix技术和桌面级产品技术;而3D systems公司在过去几年更是收购了30多家企业,涵盖了3D打印的全价 值链。

目前,独立运作的3D打印设备制造商还有美国ExOne、德国EOS、以色列Solido、德国Envisiontec等, 它们分别在特定领域和细分市场具有比较优势。

投资建议:3D打印技术逐渐成熟,其应用在快速拓展中,显示了新兴技术的巨大潜力。

在中国,3D打印技术的 掌握和应用还处于比较初级的阶段,但作为全球制造业的大国,利用先进技术改进生产方式、提升生产效率,甚 至激发潜在的消费需求,国内企业仍大有可为之地。

在3D打印领域努力攻克核心技术、结合自身优势进行创新性 应用的企业,值得我们密切关注。

风险提示:3D打印作为新兴的制造技术,其应用拓展和市场需求具有不确定性。

相关研究: 机械设备行业2014年投资策略:精选成长,重视周期2013-12-15 专题研究|机械设备 目录索引 3D打印技术概况................................................................................................................4 历史沿革.....................................................................................................................4 技术类别.....................................................................................................................5 适用材料.....................................................................................................................8 3D打印应用与市场.............................................................................................................9 医疗(个性化需求) ...................................................................................................9 汽车(过程性需求) .................................................................................................10 航空航天(小批量高精密) ......................................................................................11 3D打印市场快速增长...............................................................................................12 3D打印相关企业..............................................................................................................14 全球企业发展态势....................................................................................................14 STRATASYS公司........................................................................................................15 3DSYSTEMS公司......................................................................................................18 投资建议...........................................................................................................................21 风险提示...........................................................................................................................21 专题研究|机械设备 图表索引 图1:Google趋势显示的“3D printing”搜索热度变化.....................................4 图2:3D打印技术的主要类别...............................................................................5 图3:FDM技术原理..............................................................................................6 图4:SLA技术原理...............................................................................................6 图5:SLS技术原理...............................................................................................7 图6:3DP技术原理...............................................................................................8 图7:3D打印的主要材料及其特点........................................................................8 图8:3D打印的汽车零部件.................................................................................10 图9:3D打印的汽车零部件模型..........................................................................11 图10:NASA工程师使用3D打印构建下一代探测车........................................11 图11:Wholers预测的3D打印市场容量(百万美元) .....................................12 图12:3D打印的主要应用领域...........................................................................13 图13:Gartner预测的3D打印设备销售数量(台) ..........................................13 图14:Gartner预测的3D打印设备销售金额(百万美元) ...............................14 图15:Stratasys公司的营业收入和利润(百万美元) ......................................15 图16:Stratasys的营业收入的类别构成(百万美元) ......................................16 图17:Stratasys的营业收入的区域构成(百万美元) ......................................16 图18:Stratasys公司的技术平台.......................................................................16 图19:Stratasys公司三个层次的产品...............................................................17 图20:MakerBot的产品和网站..........................................................................17 图21:3DSystems公司的营业收入和利润(百万美元)..................................18 图22:3DSystems公司的收购..........................................................................18 图23:3DSystems公司的研发支出(百万美元).............................................18 图24:3DSystems公司营业收入按类别构成(百万美元) ..............................19 图25:3DSystems公司营业收入按区域构成(百万美元) ..............................19 图26:3DSystems公司的3D打印设备产品类别.............................................20 图27:3DSystems公司的主要技术..................................................................20 图28:3DSystems公司使用的打印材料...........................................................21 专题研究|机械设备 3D打印技术概况 历史沿革 3D打印(3D printing)也称为“增材制造(Additive Manufacturing)”,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。

Charles Hull(3DSystems公司的创始人)和Scott Crump (Stratasys公司的创始人)是3D打印技术的先驱人物。

1986年,Charles Hull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,3D Systems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。

Scott Crump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。

图1:Google趋势显示的“3D printing”搜索热度变化 数据来源:Google,广发证券发展研究中心 专题研究|机械设备 技术类别 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。

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,包括SLS、DMLS、FDM、 SLA、DLP、FFF、MEM、LOM、EBM、SHS、3DP等。

在精度上,3D打印已经能 够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的分辨率。

常见的3D打印技术包括:FDM(熔 融沉积快速成型)、SLA(立体光刻)、SLS(选择性激光烧结)和3DP(三维粉末 粘接)、Ployjet喷射光聚合物、Projet UV紫外线成型等。

图2:3D打印技术的主要类别 数据来源:综合各公司资料整理,广发证券发展研究中心 熔融沉积快速成型FDM(Fused Deposition Modeling) 1988年Scott Crump发明了FDM技术,并在此基础上成立了Stratasys公司。

FDM无需 激光系统的支持,而是采用喷头。

它的工作原理是首先将用于打印的热熔性材料在 喷头中加热融化,然后通过微细的喷嘴挤压出来,沉积在制作面板或前一层已固化 的材料上。

一层材料沉积完成后,工作台将按预定的增量下降一个厚度,层层叠加 连接成一体,直到实体完全成型。

技术类别 FDM熔融沉积快速成型 (Fused Deposition Modeling) SLA立体光刻 (Stereo Lithography) SLS选择性激光烧结 (Selecting Laser Sintering) 3DP三维粉末粘接 (Three Dimensional Printing) 喷射光聚合物 (Polyjet Matrix) Projet UV紫外线成型 技术 代表企业Stratasys公司3D systems公司3D systems公司 3D systems公司(通过 收购Z-corp公司获得) Stratasys公司(通过 收购Objet公司获得) 3D systems公司 制造方式 将材料加热至熔融状态 后喷出,并控制成型室 温度使材料在适当时间 内凝结沉积,完成一层 后再熔融沉积下一层。

利用液态光敏树脂在紫 外光照射下可固化的原 理,通过紫外光照射逐 层凝固成型,最终得到 完整的立体模型。

在工作台上铺一层薄 粉,激光束在该层截面 上扫描,使温度升至熔 化点,从而实现烧结粘 合。

不断重复铺粉、烧 结,并打磨、烘干处 理,直至模型成形。

3DP使用标准喷墨打印技 术,通过将液体连结体 铺放在粉末落层上,使 粉末固化,然后逐层创 建模型部件。

Ployjet喷墨技术是以超 薄层状态将感光聚合材 料逐层喷射到构建托 盘,并在喷射后立即采 用紫外线凝固。

Ployjet Matrix技术是使用多种 模型材料的喷墨技术。

利用UV紫外线照射液态 光敏树脂,一层一层由 下而上堆栈成形。

精度速度速度较慢、精度较低速度快,精度高速度较慢,精度较高速度较快,精度一般速度快,精度高精度高 多材料- - - -可同时使用多种材料可同时使用多种材料 制造成本设备和材料费用较低设备和材料费用较高 设备费用较高,而制造 成本较低 设备和材料费用较低设备和材料费用较高设备和材料费用较高 适用材料 热塑性塑料、可食用材 料、低熔点金属 光敏树脂 热塑性粉末、金属粉末 、陶瓷粉末 粉末状材料光敏聚合物光敏聚合物 专题研究|机械设备 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。

图3:FDM技术原理 数据来源:筑梦创造网站,广发证券发展研究中心 立体光刻SLA(Stereo Lithography) SLA是最早应用的3D打印技术,在1986年由Charles W. Hull发明,并获得美国专利。

SLA主要使用光敏树脂为材料,如环氧树脂、乙烯酸树脂或丙烯酸树脂,它在一定 波长和强度的紫外光照射下可固化。

运用这个原理,SLA通过紫外激光照射逐层凝 固成型,最终得到完整的立体模型。

SLA技术的优势在于成型速度快、精度高,适合制作结构复杂的模型。

但是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,一般主要用于原型 设计验证。

此外,SLA的设备和材料成本都很高,因此目前主要应用在专业领域。

图4:SLA技术原理 数据来源:筑梦创造网站,广发证券发展研究中心 专题研究|机械设备 选择性激光烧结SLS(Selecting Laser Sintering) SLS由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年在论文中提出,并于 1992年开发了商业打印机。

它利用粉末材料在高功率激光束扫描下烧结的原理,首 先在工作台上铺一层薄层粉末,激光束在该层截面上扫描,使粉末温度升至熔化点, 从而进行烧结并实现粘合。

然后不断重复铺粉、烧结的过程,最后进行打磨、烘干 等处理,直至整个模型成型。

SLS的成品精度好、强度高,支持多种材料。

但SLS技术需要使用大功率激光器, 技术难度较大,制造和维护成本非常高,因此主要应用于高端制造领域。

图5:SLS技术原理 数据来源:筑梦创造网站,广发证券发展研究中心 三维粉末粘接3DP(Three Dimensional Printing) 3DP由美国麻省理工大学的Emanual Sachs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。

美国Z-Corp公司基于3DP技术开发了3D打 印成型机,2012年1月,Z-Corp公司被美国3D systems公司收购。

3DP技术是一种流行的、成本低廉的打印方法。

它的优势在于成型速度快、无需支 撑结构,能够输出彩色打印产品。

但是3DP技术的成品强度并不高,表面也不如SLA 光洁,精细度不高。

专题研究|机械设备 图6:3DP技术原理 数据来源:筑梦创造网站,广发证券发展研究中心 适用材料 材料是3D打印非常关键的因素之一。

材料研发的进展,指引着3D打印的应用与推广。

理论上来说,绝大部分材料都可以用于3D打印,例如塑料、金属、玻璃、陶瓷、石 膏、巧克力,甚至生物材料等。

在实际运用情形中,3D打印目前还是以塑料为主, 常见的高端设备也主要限制于金属、陶瓷等。

图7:3D打印的主要材料及其特点 数据来源:综合各公司资料整理,广发证券发展研究中心 材料特点 塑料 3D打印最常见、应用最丰富的材料。

塑料主要分为热塑性塑料和热固性塑 料,前者包括ABS\PP等,可以多次利用;后者包括酚醛树指、环氧树脂 等,受热后不再具有可塑性。

一般来说,消费类3D打印机主要采用ABS热 塑性材料,SLS打印机采用热塑性粉末,SLS打印机采用热固性光敏塑料。

金属 在3D打印发展的早期,打印机应用金属材料的技术瓶颈限制了它在工业上 的推广,但金属材料的应用范围正逐步拓展。

目前主要的金属材料包括工 具钢、不锈钢、商用纯钛、铝合金、镍基合金、钴铬合金、金、银等,未 来将向性质更为多元化的混合材料拓展。

陶瓷 3D打印不仅能够制造出工业陶瓷制品,而且它的一大应用领域将是根据人 体CT定制的陶瓷植入物。

专题研究|机械设备 3D打印应用与市场 在应用上,3D打印的优势体现在个性化、复杂精密、高难度的生产制造。

事实上, 在规模制造领域,3D打印的成本和效率仍难以与传统制造匹敌。

因此,3D打印主要 被应用在价格敏感度不高、小批量以及精密制造的产品。

尽管目前各个领域几乎都 在尝试此项新技术的应用,包括时装、房屋、食品等,但3D打印在医疗、汽车和航 天航空领域的应用在未来最被看好。

医疗(个性化需求) 对人体身体部位的复制是高度定制化的产品,目前3D打印已经应用于人体假肢、骨 骼、助听器、牙齿等。

通过3D打印,这些部件可以与身体完全契合,与身体融为一 体。

以骨骼为例,当人体的某块骨骼需要置换,可扫描对称的骨骼,再打印出相应 的骨骼,最后通过手术植入人体内。

对更复杂的器官,包括血管、心脏、肝脏、大 脑等,现在仍处于研究和实验阶段,但在未来植入3D打印器官也很有可能成为现实。

图7:3D打印的颌骨 数据来源:网络图片,广发证券发展研究中心 案例:在国内,3D打印“骨骼”技术已经于2013年被正式批准进入临床观察阶段。

目前,北京大学第三医院骨科专家刘忠军教授带领的团队在征得病人同意后,运用 3D打印技术治病救人,已有近40位患者植入了3D打印出的“骨骼”。

该院在脊柱及 关节外科领域研发出3D打印脊柱外科植入物,其中颈椎椎间融合器、颈椎人工椎体 及人工髋关节三个产品已经进入临床观察阶段。

这种3D打印的假骨有助将周边的骨 头吸引过来,使人体骨骼和植入物结合起来,促进患者康复。

到目前,使用3D打印 骨骼的患者恢复情况非常好,在很短的时间内,就可以看到骨细胞已经长进到打印 骨骼的孔隙里面。

但这项技术目前仍处在人体试验阶段,真正地临床广泛应用还需 要试验结果的证实以及相关部门的审批。

专题研究|机械设备 汽车(过程性需求) 汽车制造具有规模经济的特性,但是前期的零部件研发测试阶段则是一个小批量生 产过程,因此利用3D打印是一个理想的方案。

对这种过程需求,生产要求快速成型, 即尽可能缩短开发周期、降低研发成本,以便对关键的零部件进行可行性测验并及 时调整。

在传统的方式中,零部件测试需要首先进行模具开发、铸造、锻造等工序, 这中间需要大量的人员和设备投入,而且时间需求长。

但3D打印则免去了这些复杂 的前期工序,只要将设计图纸连接打印机,就可以很快得到测试部件,加快整个研 发流程。

不仅是汽车领域,对于任何复杂的零部件,3D打印都能以一种成本有效的 方式改进整个设计及测验过程。

而随着未来3D打印技术的日趋成熟,它也可能进入 到最终产品的生产和制造中。

图8:3D打印的汽车零部件 数据来源:Stratasys,广发证券发展研究中心 案例:世界著名汽车生产商—美国福特公司早在1988年就购买了其首台3D打印机, 如今福特利用FDM、SLS等3D打印技术进行汽车部件的开发。

一辆新车的研发时间 动辄几年,研发经费则可能高达上亿。

在汽车研发出来后,需要经过台架测试、路 面测试等多个环节,才能投入最终的批量生产。

福特利用3D打印快速生产出气缸头、 进气歧管、排气通道、刹车片和后桥等零部件原型,节省了数百万美元的开发成本 和大量的开发时间。

进气歧管是发动机中结构最复杂的部件之一。

制造传统的进气歧管铸件,需要把液 态金属浇铸注入预先准备好的铸型中。

从计算机模型到制造出原型部件的过程大约 需要4个月的时间,花费的成本大约为50万美元。

而利用3D打印技术,进气歧管原 型部件快速成型,省去了复杂的工序。

福特公司在4天之内就可以制作出进气歧管原 型部件,而这过程中花费的成本仅为3,000美元。

专题研究|机械设备 图9:3D打印的汽车零部件模型 数据来源:Stratasys,广发证券发展研究中心 航空航天(小批量高精密) 与汽车不同,每年新造的航空航天设备数量都极其有限,因此它是一个小批量的精 密制造业。

但是,每个设备都涉及几十或几百万个零件,复杂精密,尽可能减少零 件装配对这些航空航天设备来说能够提升其总体性能和安全性。

显然,3D打印正是 迎合了航空航天制造业的这些特点,目前在业内已经有一定应用基础。

图10:NASA工程师使用3D打印构建下一代探测车 数据来源:Stratasys,广发证券发展研究中心 进气歧管发动机变速箱 摩托车气缸体发动机缸盖 专题研究|机械设备 案例:3D打印技术被视为有助于提升航空航天能力水平的关键技术之一。

目前,全 球两大飞机制造商波音和空客都已经采用了3D打印实现一部分零部件生产,而不再 需要将多种零部件进行拼接。

波音公司利用3D打印技术制造了大约300种不同的飞 机零部件,包括将冷空气导入电子设备的形状复杂的导管。

这种导气管需要成本高 昂且不能获得规模经济。

传统的制造方式需要将不同的零件进行组装,但利用3D打 印能够大幅简化这一流程。

波音工程师迈克尔海耶斯(Michael Hayes)表示,由于不 再需要使用传统的螺丝来组合零部件,3D打印最多可以将零部件的重量降低30%, 从而节约燃油成本。

3D打印市场快速增长 随着技术优化进步和应用领域拓展,全球3D打印市场正处于快速增长的过程。

根据 研究机构Wohlers Associates统计,2012年全球3D打印设备和服务市场达到22.04 亿美元,较上年增长28.6%,预测2015年的市场容量将达到40亿美元,2017年将进 一步增长至60亿美元,2012-2017年的复合增长率达到22%左右。

在2010-2012年, 3D打印设备和服务市场容量的复合增长率为27.4%,其中,价格低廉的“个人用户 级”3D打印机产品(单价通常低于5,000美元)销售额在2008-2011年的复合增长率 高达346%,而2012年的增长率也达到46.3%。

图11:Wholers预测的3D打印市场容量(百万美元) 数据来源:Wohlers Associates,广发证券发展研究中心 从应用领域来看,消费品、汽车、医疗分别占据3D打印应用市场的20.3%、19.5% 和15.1%,而航空航天、政府和军事等领域则是3D打印增长速度领先的市场。

从需 求构成来看,服务(service)约占3D打印市场的半壁江山,而设备系统(systems) 和材料(materials)各占约1/4。

0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 20092010201120122013E 2014E 2015E 2016E 2017E CAGR=22% 专题研究|机械设备 图12:3D打印的主要应用领域 数据来源:Wohlers Associates,广发证券发展研究中心 与Wohlers Associates相比,另一家著名研究机构Gartner公司的预测要更为激进。

在2013年10月发布的报告中,Gartner预测单价在10万美元以下的3D打印设备2013 年销量将达到56,507台,较上年增长49%;其销售额将达到4.12亿美元,较上年增 长43%。

根据Gartner的预测,2012-2017年,3D打印设备销量和销售额的复合增长 率将分别达到95%和82%,2017年的销量将达到1,083,496台、销售额将达到57.32 亿美元。

需要指出的是,虽然Gartner和Wohlers Associates预测的2017年市场容量 都在60亿美元左右,但前者预测仅指设备,而后者包括设备、材料和服务。

图13:Gartner预测的3D打印设备销售数量(台) 数据来源:Gartner,广发证券发展研究中心 消费品/电子 20.3% 汽车19.5% 医疗/牙科 15.1% 航空航天10.9% 工业/商用机器 10.8% 科研用途7.9% 政府/军事6.3% 建筑/地理4.0%其他5.2% 0 200,000 400,000 600,000 800,000 1,000,000 1,200,000 20122013E 2014E 2015E 2016E 2017E 企业级消费者 专题研究|机械设备 图14:Gartner预测的3D打印设备销售金额(百万美元) 数据来源:Gartner,广发证券发展研究中心 3D打印相关企业 全球企业发展态势 3D打印技术起源于美国,生产和应用3D打印机的国家均是美国。

根据Wohlers Associates统计,截止2011年末,全球累计销售的4.9万台专业级3D打印机中,将近 3/4为美国制造,其次为欧洲(10.2%)和以色列(9.3%),而中国仅占3.6%。

从 保有量来看,根据Wohlers Associates的报告,专业级打印机约有38%在美国,而 日本、德国、中国分别为8~10%的水平。

在全球3D打印设备市场,3DSystems和Stratasys是两家具有突出地位的企业,除 了起步较早以外,两家企业还大规模地采用并购策略,完善产品线、巩固领先优势。

例如,Stratasys公司2012年4月以14亿美元并购了以色列Object公司,2013年6月以 4亿美元收购了美国MakerBot公司,分别获得Polyjet Matrix技术和桌面级产品技术; 而3D systems公司在过去几年更是收购了30多家企业,涵盖了3D打印的全价值链。

目前,独立运作的3D打印设备制造商还有美国ExOne、德国EOS、以色列Solido、 德国Envisiontec等,它们分别在特定领域和细分市场具有比较优势。

随着技术逐渐成熟,越来越多的大型工业集团也对进军3D打印市场跃跃欲试。

“打 印机之王”惠普公司在2010年曾与Stratasys公司合作共同生产3D打印机,并于2010 年4月推出Designjet 3D,定价约17,000美元。

在众多廉价打印机的冲击下,产品的 市场反应未达预期,之后惠普与Stratasys宣布终止合作。

近期,惠普公司有望重新 回归3D打印市场,并推出其全新研发的3D打印机。

除了硬件制造,软件公司也开始 在3D打印领域发力。

2013年,微软公司在其Windows 8.1系统中发布3D打印设计软 件,只要连接支持Windows 8.1的3D打印机即可实现3D打印。

0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 20122013E 2014E 2015E 2016E 2017E 企业级消费者 专题研究|机械设备 Stratasys公司 早在1989年,Scott Crump和合作伙伴在美国明尼苏达州一起创建了Stratasys公司, 并在1992年推出其3D打印的首个产品。

结合自有研发、收购IBM相关技术,Stratasys 逐渐成为FDM(熔融快速成型)技术的领军企业。

2011年5月,Stratasys收购了在 蜡模和铸件制作等方面拥有先进技术的Solidscape公司;2012年4月,Stratasys以 14亿美元收购了以色列Objet公司,从而得到后者的Polyjet Matrix技术;2013年6月, Stratasys以4亿美元收购了MakerBot公司,加强了在桌面消费级市场的影响力。

截 止2012年底,Stratasys公司总共出售超过29,000台3D打印设备,位居3D打印设备 制造业的首位。

2013年前3季度,Stratasys的营业收入为3.31亿美元(其中,产品 占收入比例为85%左右),实现净利润0.56亿美元(Non-GAAP)。

Stratasys共拥有四大技术平台:(1)FDM技术,使用热塑性材料,制造的产品耐 久性良好、环境友好;(2)Polyjet Matrix技术,使用树脂类材料,制造的产品细节 丰富、表面光洁度高,可同时使用多种材料;(3)Smooth Curvature Printing技术, 使用热塑性材料,制造的蜡模等具有高精密性;(4)Extruded plastic filament技术, 使用热塑性挤压型材,主要应用于桌面级产品。

图15:Stratasys公司的营业收入和利润(百万美元) 数据来源:Stratasys,广发证券发展研究中心 在收购MakerBot以前,Stratasys的产品可分为三大序列:(1)Idea系列,主要用 于概念模型,其单价为10,000~20,000美元,型号包括uPrint和Mojo;(2)Design 系列,主要用于原型制造,其单价为25,000~60,000美元,型号包括Desktop、 Dimension、Fortus 250mc、Eden Family、Connex Family、Objet 1000等;(3) Production系列,主要用于制造过程,其单价为30,000~380,000美元,型号包括 Fortus 360mc、Fortus 400mc、Fortus 900mc、3ZPro、Ortho30等。

0 10 20 30 40 50 60 70 0 50 100 150 200 250 300 350 营业收入税前利润(RHS) 专题研究|机械设备 收购MakerBot后,Stratasys得到MakerBot Replicator 2的桌面级和实验室级3D打印 机产品(单台售价在2,200~2,800美元),以及相关的扫描设备Digitizer 3DScanner、 3D打印网站Thingiverse等。

图16:Stratasys的营业收入的类别构成(百万美元) 图17:Stratasys的营业收入的区域构成(百万美元) 数据来源:Stratasys,广发证券发展研究中心 数据来源:Stratasys,广发证券发展研究中心 图18:Stratasys公司的技术平台 数据来源:Stratasys,广发证券发展研究中心 0 50 100 150 200 250 300 350 产品服务 0 50 100 150 200 250 北美欧洲亚太其他 专题研究|机械设备 图19:Stratasys公司三个层次的产品 数据来源:Stratasys,广发证券发展研究中心 图20:MakerBot的产品和网站 数据来源:MakerBot,广发证券发展研究中心 Replicator 2 Digitizer 3DScanner Website Thingiverse 专题研究|机械设备 3D systems公司 1986年,SLA技术的发明者Chuck Hull在美国加州创建了3DSystems公司。

经过二 十余年的发展,包括多次并购,3DSystems已成为3D打印领域的一家涵盖多种技术、 多层次产品与服务的大型企业集团。

2012年底,3DSystems共有1,010名全时雇员, 拥有专利数量达到852个,另有208个专利正在申请过程中。

3DSystems具有鲜明的收购战略。

2009年以来,3DSystems完成的并购超过30起, 支付的并购资金超过3亿美元。

2011年11月,对Z-Corp公司的并购使3DSystems的 技术多元化和市场份额得到显著提升,从而奠定了其在3D打印领域的地位。

图21:3DSystems公司的营业收入和利润(百万美元) 数据来源:3DSystems,广发证券发展研究中心 图22:3DSystems公司的收购 图23:3DSystems公司的研发支出(百万美元) 数据来源:3DSystems,广发证券发展研究中心 数据来源:3DSystems,广发证券发展研究中心 (40) (30) (20) (10) 0 10 20 30 40 50 60 0 50 100 150 200 250 300 350 400 营业收入税前利润(RHS) 3 7 12 9 0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 150 200 2009201020112012 并购金额(百万美元)并购数量(RHS) 0 5 10 15 20 25 专题研究|机械设备 2013年前3季度,3DSystems的营业收入为3.59亿美元,净利润达到0.33亿美元。

与Stratasys公司的收入主要来源于3D打印设备销售不同,3DSystems的业务包括 了打印设备、材料、服务等三大板块,2013年前3季度分别贡献收入的43%、25%、 32%。

在销售区域方面,欧美等发达国家是3DSystems的主要市场,来自美国市场 的销售占全部销售收入的比例达到56%,其次为德国占10%,而欧洲其他国家和亚 太地区则分别占16%、18%。

图24:3DSystems公司营业收入按类别构成(百万美元) 数据来源:3DSystems,广发证券发展研究中心 图25:3DSystems公司营业收入按区域构成(百万美元) 数据来源:3DSystems,广发证券发展研究中心 0 50 100 150 200 250 300 350 400 20042005200620072008200920102011201213Q3 服务 材料 打印设备 0 50 100 150 200 250 300 350 400 20042005200620072008200920102011201213Q3 亚太 欧洲其他 德国 美国 专题研究|机械设备 3DSystems按场合和功能将产品分为多个序列,其中,偏向于制造的高端产品单价 可达到250,000~950,000美元,中端产品单价为20,000~250,000美元,偏向于模型 设计的低端产品单价为1,300~20,000美元。

在技术方面,3DSystems的产品涵盖了 SLA、SLS、SLM等七大技术类型,应用的材料达到100多种。

图26:3DSystems公司的3D打印设备产品类别 数据来源:3DSystems,广发证券发展研究中心 图27:3DSystems公司的主要技术 数据来源:3DSystems,广发证券发展研究中心 专题研究|机械设备 图28:3DSystems公司使用的打印材料 数据来源:3DSystems,广发证券发展研究中心 投资建议 3D打印技术逐渐成熟,其应用在快速拓展中,显示了新兴技术的巨大潜力。

在中国, 3D打印技术的掌握和应用还处于比较初级的阶段,但作为全球制造业的大国,利用 先进技术改进生产方式、提升生产效率,甚至激发潜在的消费需求,国内企业仍大 有可为之地。

在3D打印领域努力攻克核心技术、结合自身优势进行创新性应用的企 业,值得我们密切关注。

风险提示 3D打印作为新兴的制造技术,其应用拓展和市场需求具有不确定性。

专题研究|机械设备 广发机械行业研究小组 董亚光:首席分析师,香港大学—复旦大学MBA,11年证券从业经历,2013年进入广发证券发展研究中心。

罗立波:资深分析师,清华大学理学学士和博士,3年证券从业经历,2013年进入广发证券发展研究中心。

真怡:分析师,中国航空研究院燃气涡轮研究所工学硕士、西北工业大学工学学士,4年证券从业经历,2011年进入广发证券发展研 究中心。

刘芷君:研究助理,英国华威商学院管理学硕士,核物理学学士,2013年加入广发证券发展研究中心。

广发证券—行业投资评级说明 买入:预期未来12个月内,股价表现强于大盘10%以上。

持有:预期未来12个月内,股价相对大盘的变动幅度介于-10%~+10%。

卖出:预期未来12个月内,股价表现弱于大盘10%以上。

广发证券—公司投资评级说明 买入:预期未来12个月内,股价表现强于大盘15%以上。

谨慎增持:预期未来12个月内,股价表现强于大盘5%-15%。

持有:预期未来12个月内,股价相对大盘的变动幅度介于-5%~+5%。

卖出:预期未来12个月内,股价表现弱于大盘5%以上。

联系我们 广州市深圳市北京市上海市 地址广州市天河北路183号 大都会广场5楼 深圳市福田区金田路4018 号安联大厦15楼A座 03-04 北京市西城区月坛北街2号 月坛大厦18层 上海市浦东新区富城路99号 震旦大厦18楼 邮政编码510075518026100045200120 客服邮箱gfyf@gf.com.cn 服务热线020-87555888-8612 免责声明 广发证券股份有限公司具备证券投资咨询业务资格。

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