消费电子创新跟踪系列一:3D打印,消费电子应用元年有望开启_28页_1mb
报告摘要
3D打印,消费电子应用元年有望开启
核心内容
3D打印(增材制造)是一种基于三维模型数据,通过逐层堆积材料制造三维物理实体的技术,适用于复杂结构、一体化、轻量化零部件的生产。其技术原理为将三维模型分层离散和数控成形,利用激光、热熔等方式将金属和高分子材料逐层黏结,最终成形为实体产品。3D打印技术分为金属和高分子两大类,涵盖多种工艺路线,如SLM、SLS、SLA、FDM等,各具特点与应用场景。
主要观点
- 技术优势:3D打印在材料利用率、设计自由度、制造周期等方面优于传统减材制造,尤其适合小批量、定制化、复杂结构件的生产。
- 市场增长:全球3D打印市场规模已超200亿美元,预计到2030年将达883亿美元,年复合增长率约为23.57%。国内市场规模超300亿元,增速较快。
- 消费电子应用潜力:随着荣耀、OPPO等品牌在折叠屏手机铰链中成功应用3D打印技术,以及苹果加大投入,3D打印在消费电子领域的应用即将加速,未来有望形成千亿级市场。
- 产业链发展:3D打印产业链逐渐完善,上游核心零部件如激光器、振镜等正加速国产替代,中游设备厂商如华曙高科、铂力特等已具备一定竞争力,下游应用广泛,覆盖消费电子、医疗、汽车等多个领域。
关键信息
3D打印技术工艺
| 工艺技术类型 | 工艺技术名称 | 工艺类型 | 技术难度 | 制备产品特性 | 优势 | 劣势 | 下游应用及客户需求 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 金属材料增材制造工艺技术 | 选区激光熔融(SLM) | 粉末床熔融 | 高 | 内部组织致密度高、强韧的机械性能、成形精度高、表面质量好、结构复杂程度高 | 直接成形,打印精度高,可选材料范围广泛 | 成本相对较高、成形效率相对较慢 | 航空航天、模具、汽车、医疗等领域复杂金属精密零件 |
| 电子束选区熔化(EBSM) | 粉末床熔融 | 高 | 内部组织致密度高、力学及机械性能优良、成形精度较低,表面相对粗糙 | 直接成形,热应力小,几乎无需后续热处理 | 成形尺寸受限、成形表面相对粗糙 | 航空航天复杂金属构件、医用植入物等 | |
| 激光近净成形(LENS) | 定向能量沉积 | 高 | 成形精度低、表面粗糙 | 成形效率较高、可打印大型零件 | 需后续机械加工 | 航空航天、船舶等重型机械领域 | |
| 金属材料挤出 | 材料挤出 | 低 | 收缩率较高、机械性能较差 | 成本较低、操作简单 | 产品形状难以保证、孔隙率高 | 金属原型件、夹具和工具等对性能要求较低的领域 | |
| 金属粘结剂喷射 | 粘结剂喷射 | 较高 | 尺寸精度难以保证、易变形 | 打印效率高、成本低 | 需脱脂与烧结,存在变形问题 | 金属原型件、夹具和工具等对性能要求较低的领域 |
高分子材料增材制造工艺技术
| 工艺技术类型 | 工艺技术名称 | 工艺类型 | 技术难度 | 制备产品特性 | 优势 | 劣势 | 下游应用及客户需求 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 高分子材料增材制造工艺技术 | 选区激光烧结(SLS) | 粉末床熔融 | 高 | 成形结构复杂程度高、机械性能好 | 无需支撑系统,材料利用率高 | 成本较高 | 工业产品设计开发、快速原型件等 |
| 多射流熔融(MJF) | 粉末床熔融 | 高 | 力学及机械性能优良、成形精度高 | 无需支撑系统,成形零件具有较好的机械性能 | 成本相对较高 | 航空航天、汽车家电、医疗等领域 | |
| 光固化成形(SLA) | 立体光固化 | 较高 | 精度较高,表面光滑 | 成本较低、精度高 | 产品结构强度较弱,易老化 | 工业产品设计开发、手板样件等 | |
| 熔融沉积成形(FDM) | 材料挤出 | 低 | 成形材料性能较好,强度高 | 原理简单、用户普及率高 | 表面粗糙,需支撑结构 | 工业产品设计开发、教学教具等 | |
| 材料喷射成形(PJ) | 材料喷射 | 较高 | 精度高、表面光滑 | 可同时使用多种材料打印 | 产品结构强度弱,易老化 | 工业产品设计开发、手板样件等 |
3D打印市场及应用
- 全球市场:2023年全球3D打印市场规模为221.4亿美元,预计2024年增长至248亿美元,2030年达883亿美元,年复合增长率约23.57%。
- 国内市场:2023年国内3D打印市场规模达367亿元,预计2024年将增长至415亿元。
- 下游应用:主要集中在航空航天、汽车、医疗和消费电子等领域,其中消费电子正成为新的增长点。
3D打印在消费电子中的应用案例
- 荣耀Magic V2:首次采用钛合金3D打印铰链,厚度突破9.90mm,宽度降低27%,强度提升150%。
- OPPO Find N5:采用3D打印钛合金材料,铰链厚度降低26%,刚度提升36%,翼板最薄处约0.15mm。
- 苹果:加大3D打印投入,探索Apple Watch Ultra钛合金中框,同时提出“Apple 2030”碳中和计划,推动3D打印在消费电子中的应用。
3C应用市场潜力
- 市场规模:预计未来3C领域3D打印制造服务和设备市场规模将超过千亿元。
- 设备需求:按不同零部件计算,3D打印设备数量预计达17,000台,制造服务规模约450亿元。
- 企业布局:立讯精密、工业富联、蓝思科技、比亚迪电子等传统CNC企业积极布局3D打印,华曙高科、铂力特等设备厂商也在加速发展。
投资建议
重点公司推荐
- 设备厂商:华曙高科、铂力特(军工组覆盖)、大族激光。
- 制造服务厂商:立讯精密、工业富联、蓝思科技、比亚迪电子(海外组覆盖)。
- 上游核心零部件:锐科激光、杰普特、金橙子等激光器和振镜厂商。
风险提示
- 3D打印在消费电子领域的渗透率可能不及预期。
- 行业竞争可能加剧,影响企业盈利空间。
总结
3D打印技术正在从传统工业领域向消费电子领域快速渗透,随着荣耀、OPPO等品牌的成功应用,以及苹果加大投入,3C市场有望迎来3D打印应用元年。未来3D打印制造服务和设备市场规模将超千亿元,国内厂商正加速国产替代,推动产业链发展。建议关注设备厂商、制造服务企业及核心零部件提供商,但需注意行业竞争和渗透率风险。
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