航空航天优质细分赛道,金属3D打印需求快速增加。
3D 打印技术在航空航天领域的应用优势体现在实现零件复杂结构设计、减重、提高零件 性能、降低材料损耗等方面。目前金属 3D 打印制件已经在航空航天领域实现了生产和应 用。随着金属 3D 打印技术成熟,3D 打印件在航空航天领域的应用渗透率将逐渐提高, 未来军机升级换代以及民航市场扩容将催生出金属 3D 打印的增量需求。此外,金属 3D 打印在航空航天维修市场应用潜力较大,前景可期。 金属 3D 打印制件已在航空航天领域实现了大量生产和应用。以航空发动机零件为例,GE 增材早在 2010 年已经开始采用 SLM 技术打印燃油喷嘴,并应用于 LEAP 发动机(我国 C919 飞机选用的发动机)。利用金属 3D 打印技术生产燃油喷嘴,生产周期可缩短 2/3, 零件数量由 20 个将为 3 个,成本降低 50%,重量减少 25%,使用寿命是之前的 5 倍, 同时燃油效率也得到了提高。2015 年装有 LEAP 发动机的 A320neo 飞机首飞成功,获得 了欧洲航空安全局和美国联邦航空管理局的认证。2018 年 GE 增材已累计出货 30000 件 燃油喷嘴,预计 2019 年将达到 40000 支。除此之外,金属 3D 打印技术还可用于航空发 动机叶片、叶盘等关键零件的生产制造。
航天领域,NASA 采用 3D 打印技术的历史可以追溯到 2013 年。3D 打印使得火箭部件成 本从每部分 10000 美元降低到不足 5000 美元,生产效率大幅更高,仅需 40 个小时即可 完成部件生产。到 2015 年,NASA 已制造并测试了 3D 打印火箭引擎所需的大约 75%的 零件。此外,在 NASA 的猎户座太空船上,由 3D 打印机制造的部件超过 100 个。2020 年 7 月我国发射的长征五号运载火箭也采用了 50 个 3D 打印零件,其搭载的“天问一号” 火星探测器使用了超过 100 个 3D 打印零件,其中包含了相当一部分的金属 3D 打印零件。
中美军机数量对比悬殊,加强空军建设迫在眉睫。2020 年我国现役军机规模为 3260 台, 与美国现役军机数量 13233 台相比,存在较大差距。作为世界第二大经济体,我国国防支 出占 GDP 比重不足 2%,与经济实力、自身发展需求不相匹配。未来我国要实现国防和 军队现代化,建设世界一流军队的目标,需要不断壮大军机队伍,增强空军军事力量。以 战斗机为例,我国战斗机规模及代际结构有待改善。我国现役战斗机数量为 1571 台,代 际结构以二、三代战机为主,四代战机占比极低。美国现役战机共 2717 台,形成了以三 代战机为主,四代战机为辅的军机结构。无论是在数量上,还是在结构上,我国战斗机队 伍均有较大提升空间。 军机升级换代势在必行,预计未来将大幅提高 3D 打印件渗透率。在“十四五”规划的推 动下,先进战机批量生产与列装将产生对零部件的需求。目前,国内部分军机零件已开始 使用金属 3D 打印件。例如,FC-31 战机中 100 多个零件靠 3D 打印制造,其中钛合金和 复合材料的用量较大。

10 万亿级民航增量市场带动金属 3D 打印产业长期发展。2020 年中国商飞发布《中国商飞市场预测年报(2020-2039 年)》,预测 2020-2039 年中国航空市场将接收 50 座以上客 机 8725 架,市场价值约 1.3 万亿美元,折合人民币约 8.97 万亿元。目前,国际大型飞机 制造商空客、波音、GE 等已采用金属 3D 打印制造的零部件;国内 C919 大飞机的机翼 中央翼缘条由铂力特提供,在前机身和中后机身的登机门、服务门以及前后货舱门上还使 用了 23 个金属 3D 打印部件。未来 20 年民航市场客机扩容产生金属 3D 打印需求,形成 行业发展的长期动力。 金属 3D 打印在航空维修领域具有传统修复技术不可比拟的优势。利用 3D 打印技术,维 修人员可以直接在受损部位上进行激光立体成形,对现有装备损伤零部件进行再制造修复, 而无需传统的主要结构修复或部件更换,能够起到延长整体部件使用寿命,降低成本的作 用。这些特性使得金属 3D 打印在航空维修领域具有光明的应用前景。金属 3D 打印在航 空维修领域的应用已有先例,例如铂力特形成了以航空发动机叶片为代表的批量化修复服 务,其叶片修复产品已实现装机运用。在我国军事训练实战化水平提高的背景下,军机维 修需求放量,金属 3D 打印厂商可以开发该蓝海市场,实现营收增长。