鈦合金3D打印，要火了。

2023年7月12日，榮耀Magic V2正式發(fā)布，折疊屏手機進入毫米時代，目前累計產(chǎn)量已經(jīng)突破100萬臺，其中關(guān)鍵的鉸鏈軸蓋部分采用3D打印制作，這也是榮耀首次將3D打印鈦合金技術(shù)引入手機行業(yè)。而隨后蘋果發(fā)布的Iphone15 Pro/Pro Max，小米發(fā)布的Xiaomi 14 Pro，以及三星即將推出的Galaxy S24 Ultra都采用了鈦合金中框。

鈦合金材料已經(jīng)成為下一代手機的新選擇，但是由于這種材料用傳統(tǒng)加工方式難度大、良品率低，造成生產(chǎn)成本較高。而3D打印從技術(shù)原理繞開鈦合金的加工難題，實現(xiàn)快速定制化生產(chǎn)。那么采用3D打印進行加工的成本到底是多少？后期還有沒有辦法把成本降得更低？

最近，華福證券發(fā)布了一份關(guān)于3D打印行業(yè)的研究報告，標(biāo)題是《從“為什么”到“如何”：成本分析》。報告中預(yù)測，使用3D打印技術(shù)制造的鉸鏈卷軸、手表表殼和手機中框的成本分別為166元、187元和556元。報告還詳細講述了四種降低這些成本的方法。以下是報告的部分內(nèi)容摘要。

我們對于使用3D打印技術(shù)制作的折疊屏手機的鉸鏈卷軸、蘋果手表的表殼以及未來蘋果手機的中框進行了成本估算。估算是基于以下幾個基本假設(shè)：

一、零部件重量：

折疊屏手機鉸鏈卷軸：根據(jù)微機分拆機視頻來看，折疊屏手機鉸鏈重量為22.7g，鉸鏈的寬度、厚度（展開）、厚度（折疊）和長度分別為：19.6mm、2.86mm、7.79mm和151.78mm，那么我們預(yù)計鈦合金卷軸的長、寬、厚分別為151.78mm、6mm和2.5mm，即體積為2.2767cm3，根據(jù)密度可得鈦合金卷軸重量是10.25g。

鈦合金中框重量：按目前蘋果手機中框的鈦金屬與不銹鋼表殼的質(zhì)量與兩種材料各自的密度估算（鈦4.5g/cm3，不銹鋼 7.9g/cm3），同時根據(jù)蘋果手機官網(wǎng)的數(shù)據(jù)，Iphone15 Pro長、寬、高分別為146.6mm、70.6mm和8.25mm，假設(shè)厚度為2mm，則根據(jù)計算可以得到鈦合金中框重量為31.66g，不銹鋼為55.58g。

蘋果鈦合金手表表殼：根據(jù)微機分拆機視頻來看，蘋果Ultra手表的鈦合金外框重量為12g。

毛胚件：假設(shè)毛胚件較成品重量重20%。

二、設(shè)備市場時間與效率：

設(shè)備單臺機時：根據(jù)鉑力特定增說明書，每年金屬 3D 打印設(shè)備運行時長分別為超大尺寸設(shè)備 5,400 小時、大尺寸設(shè)備 4,860 小時以及其他設(shè)備 4,050 小時。因為消費電子領(lǐng)域所用設(shè)備主要為小型設(shè)備（常用2激光設(shè)備，部分用4激光設(shè)備），參考其他設(shè)備打印機時，每年運行 4050 小時/單個機臺。

設(shè)備打印效率：參考鉑力特和華曙高科用不同設(shè)備和不同材質(zhì)的打印速度進行了整理，得出在打印鈦合金零部件時單個激光打印效率為每小時打印20-240g，本文選取中間值120g作為參數(shù)預(yù)測。因此每小時2激光設(shè)備的能打印19.5、6.3、16.7個。

三、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的費用：

粉末費用：鈦合金3D 打印材料售價大約在800 元/KG，折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼對應(yīng)于材料端的需求大約為12.3g/37.99g/14.4g，假設(shè)過程中粉末利用率為50%，因此測算單個手機中框的打印粉末成本大約為19.68/60.78/23元。

人工成本：根據(jù)鉑力特2022年年報披露3D打印產(chǎn)品服務(wù)成本占比可以看出，人工成本占總成本的1/10，即占其他成本的1/9左右，因此單個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼的人工成本為6.6/20.3/7.7元。

制造費用：根據(jù)鉑力特2022年年報3D打印產(chǎn)品服務(wù)的成本占比可以看出，粉末原材料：人工成本：制造費用的比例關(guān)系為3：1：6，因此單個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼的制造費用約為39.4/121.6/46.1元。其中：

設(shè)備折舊費用：設(shè)備10年折舊， 3D 打印設(shè)備售價假設(shè)為245萬元（鉑力特均價，為雙激光設(shè)備），1 年按照4050 小時計算，一年可以生產(chǎn)79024/25584/67500個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼，單個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼折舊成本約為3.1/9.6/3.6元。

電費：參考鉑力特S400設(shè)備的功率可以計算出每小時的耗電量為11度電，假設(shè)工業(yè)用電價格為0.8元/度，則每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼的電費成本為0.45/1.4/0.53元。

稀有氣體：3D 打印加工過程中需要消耗稀有氣體，氬氣成本較高，鉑力特BLT-S450對應(yīng)使用的氣體為氬氣，市場價格約0.02元/L，根據(jù)華曙高科FS350M-4 配備“高效”惰性氣體系統(tǒng)成熟，打印過程前需要11分鐘凈化，打印過程中惰性氣體的消耗量取4L/min，即每小時成本氣體成本為4.8元。可得每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼的氣體成本為0.25/0.76/0.29元。

其他費用：即為剩下的其他成本費用每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼共計34.6/109.84/41.68元。

3D打印與原材料成本：加工每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼毛胚件在3D打印端的成本共66/203/77元。

四、后處理市場環(huán)節(jié)：

后處理成本：由于3D打印出來的折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼毛胚件還需要經(jīng)過熱處理、精加工、打磨、拋光等環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)假設(shè)成本分別為100/350/110元/個。

3D打印總成本：生產(chǎn)每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼成品的成本為166/556/187元。

此外，報告中還從技術(shù)發(fā)展角度進行了分析，得出結(jié)論：多方向加速產(chǎn)業(yè)鏈降本，3D打印規(guī)模應(yīng)用未來可期。1）工藝降本：金屬粘結(jié)劑噴射（BJAM）工藝與區(qū)域打印技術(shù)為目前潛在能實現(xiàn)大規(guī)模低成本生產(chǎn)的技術(shù)。2）技術(shù)降本：目前市場通過添加激光數(shù)量、增加粉層厚度或使用多激光搭接技術(shù)、先進掃描技術(shù)、雙向撲粉技術(shù)、自動嫁接技術(shù)等實現(xiàn)效率提升和降本。3）材料降本：國內(nèi)下游需求提升，粉末制作廠商規(guī)?；a(chǎn)為降低粉末生產(chǎn)成本主要方式。4）零部件降本：設(shè)備端的降本核心在于激光器與振鏡，國產(chǎn)替代可降低該部件60-70%的價格。目前國內(nèi)零部件逐漸進行測試與驗證，未來算法彌補或許會成為采用國產(chǎn)激光振鏡系統(tǒng)的方式之一。

最后，報告還指出3D打印為生產(chǎn)純鈦材質(zhì)零部件的潛在工藝，但是目前在3C行業(yè)中，鈦鋁復(fù)合材料是主流的鈦材料形式。例如，蘋果手機的鈦金屬邊框是通過一種稱為固態(tài)擴散的技術(shù)與鋁金屬內(nèi)框焊接在一起的。而小米的手機邊框外層是鈦材質(zhì)以增加外觀質(zhì)感和可靠性，內(nèi)層是鋁，以降低成本。這兩種材料是在高溫高壓下通過熱軋復(fù)合工藝結(jié)合在一起。

然而，根據(jù)3D打印的原理，目前這種鈦鋁復(fù)合材料還無法通過3D打印技術(shù)生產(chǎn)。但是，隨著手機制造商逐漸轉(zhuǎn)向使用純鈦材料，3D打印的優(yōu)勢將得到充分釋放。到那時，3D打印行業(yè)又有了一個全新的應(yīng)用落腳點。

鈦合金3D打印，要火了。

2023年7月12日，榮耀Magic V2正式發(fā)布，折疊屏手機進入毫米時代，目前累計產(chǎn)量已經(jīng)突破100萬臺，其中關(guān)鍵的鉸鏈軸蓋部分采用3D打印制作，這也是榮耀首次將3D打印鈦合金技術(shù)引入手機行業(yè)。而隨后蘋果發(fā)布的Iphone15 Pro/Pro Max，小米發(fā)布的Xiaomi 14 Pro，以及三星即將推出的Galaxy S24 Ultra都采用了鈦合金中框。

鈦合金材料已經(jīng)成為下一代手機的新選擇，但是由于這種材料用傳統(tǒng)加工方式難度大、良品率低，造成生產(chǎn)成本較高。而3D打印從技術(shù)原理繞開鈦合金的加工難題，實現(xiàn)快速定制化生產(chǎn)。那么采用3D打印進行加工的成本到底是多少？后期還有沒有辦法把成本降得更低？

最近，華福證券發(fā)布了一份關(guān)于3D打印行業(yè)的研究報告，標(biāo)題是《從“為什么”到“如何”：成本分析》。報告中預(yù)測，使用3D打印技術(shù)制造的鉸鏈卷軸、手表表殼和手機中框的成本分別為166元、187元和556元。報告還詳細講述了四種降低這些成本的方法。以下是報告的部分內(nèi)容摘要。

我們對于使用3D打印技術(shù)制作的折疊屏手機的鉸鏈卷軸、蘋果手表的表殼以及未來蘋果手機的中框進行了成本估算。估算是基于以下幾個基本假設(shè)：

一、零部件重量：

折疊屏手機鉸鏈卷軸：根據(jù)微機分拆機視頻來看，折疊屏手機鉸鏈重量為22.7g，鉸鏈的寬度、厚度（展開）、厚度（折疊）和長度分別為：19.6mm、2.86mm、7.79mm和151.78mm，那么我們預(yù)計鈦合金卷軸的長、寬、厚分別為151.78mm、6mm和2.5mm，即體積為2.2767cm3，根據(jù)密度可得鈦合金卷軸重量是10.25g。

鈦合金中框重量：按目前蘋果手機中框的鈦金屬與不銹鋼表殼的質(zhì)量與兩種材料各自的密度估算（鈦4.5g/cm3，不銹鋼 7.9g/cm3），同時根據(jù)蘋果手機官網(wǎng)的數(shù)據(jù)，Iphone15 Pro長、寬、高分別為146.6mm、70.6mm和8.25mm，假設(shè)厚度為2mm，則根據(jù)計算可以得到鈦合金中框重量為31.66g，不銹鋼為55.58g。

蘋果鈦合金手表表殼：根據(jù)微機分拆機視頻來看，蘋果Ultra手表的鈦合金外框重量為12g。

毛胚件：假設(shè)毛胚件較成品重量重20%。

二、設(shè)備市場時間與效率：

設(shè)備單臺機時：根據(jù)鉑力特定增說明書，每年金屬 3D 打印設(shè)備運行時長分別為超大尺寸設(shè)備 5,400 小時、大尺寸設(shè)備 4,860 小時以及其他設(shè)備 4,050 小時。因為消費電子領(lǐng)域所用設(shè)備主要為小型設(shè)備（常用2激光設(shè)備，部分用4激光設(shè)備），參考其他設(shè)備打印機時，每年運行 4050 小時/單個機臺。

設(shè)備打印效率：參考鉑力特和華曙高科用不同設(shè)備和不同材質(zhì)的打印速度進行了整理，得出在打印鈦合金零部件時單個激光打印效率為每小時打印20-240g，本文選取中間值120g作為參數(shù)預(yù)測。因此每小時2激光設(shè)備的能打印19.5、6.3、16.7個。

三、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的費用：

粉末費用：鈦合金3D 打印材料售價大約在800 元/KG，折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼對應(yīng)于材料端的需求大約為12.3g/37.99g/14.4g，假設(shè)過程中粉末利用率為50%，因此測算單個手機中框的打印粉末成本大約為19.68/60.78/23元。

人工成本：根據(jù)鉑力特2022年年報披露3D打印產(chǎn)品服務(wù)成本占比可以看出，人工成本占總成本的1/10，即占其他成本的1/9左右，因此單個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼的人工成本為6.6/20.3/7.7元。

制造費用：根據(jù)鉑力特2022年年報3D打印產(chǎn)品服務(wù)的成本占比可以看出，粉末原材料：人工成本：制造費用的比例關(guān)系為3：1：6，因此單個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼的制造費用約為39.4/121.6/46.1元。其中：

設(shè)備折舊費用：設(shè)備10年折舊， 3D 打印設(shè)備售價假設(shè)為245萬元（鉑力特均價，為雙激光設(shè)備），1 年按照4050 小時計算，一年可以生產(chǎn)79024/25584/67500個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼，單個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼折舊成本約為3.1/9.6/3.6元。

電費：參考鉑力特S400設(shè)備的功率可以計算出每小時的耗電量為11度電，假設(shè)工業(yè)用電價格為0.8元/度，則每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼的電費成本為0.45/1.4/0.53元。

稀有氣體：3D 打印加工過程中需要消耗稀有氣體，氬氣成本較高，鉑力特BLT-S450對應(yīng)使用的氣體為氬氣，市場價格約0.02元/L，根據(jù)華曙高科FS350M-4 配備“高效”惰性氣體系統(tǒng)成熟，打印過程前需要11分鐘凈化，打印過程中惰性氣體的消耗量取4L/min，即每小時成本氣體成本為4.8元。可得每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼的氣體成本為0.25/0.76/0.29元。

其他費用：即為剩下的其他成本費用每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼共計34.6/109.84/41.68元。

3D打印與原材料成本：加工每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼毛胚件在3D打印端的成本共66/203/77元。

四、后處理市場環(huán)節(jié)：

后處理成本：由于3D打印出來的折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼毛胚件還需要經(jīng)過熱處理、精加工、打磨、拋光等環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)假設(shè)成本分別為100/350/110元/個。

3D打印總成本：生產(chǎn)每個折疊屏鉸鏈軸蓋/智能手機中框/手表表殼成品的成本為166/556/187元。

此外，報告中還從技術(shù)發(fā)展角度進行了分析，得出結(jié)論：多方向加速產(chǎn)業(yè)鏈降本，3D打印規(guī)模應(yīng)用未來可期。1）工藝降本：金屬粘結(jié)劑噴射（BJAM）工藝與區(qū)域打印技術(shù)為目前潛在能實現(xiàn)大規(guī)模低成本生產(chǎn)的技術(shù)。2）技術(shù)降本：目前市場通過添加激光數(shù)量、增加粉層厚度或使用多激光搭接技術(shù)、先進掃描技術(shù)、雙向撲粉技術(shù)、自動嫁接技術(shù)等實現(xiàn)效率提升和降本。3）材料降本：國內(nèi)下游需求提升，粉末制作廠商規(guī)?；a(chǎn)為降低粉末生產(chǎn)成本主要方式。4）零部件降本：設(shè)備端的降本核心在于激光器與振鏡，國產(chǎn)替代可降低該部件60-70%的價格。目前國內(nèi)零部件逐漸進行測試與驗證，未來算法彌補或許會成為采用國產(chǎn)激光振鏡系統(tǒng)的方式之一。

最后，報告還指出3D打印為生產(chǎn)純鈦材質(zhì)零部件的潛在工藝，但是目前在3C行業(yè)中，鈦鋁復(fù)合材料是主流的鈦材料形式。例如，蘋果手機的鈦金屬邊框是通過一種稱為固態(tài)擴散的技術(shù)與鋁金屬內(nèi)框焊接在一起的。而小米的手機邊框外層是鈦材質(zhì)以增加外觀質(zhì)感和可靠性，內(nèi)層是鋁，以降低成本。這兩種材料是在高溫高壓下通過熱軋復(fù)合工藝結(jié)合在一起。

然而，根據(jù)3D打印的原理，目前這種鈦鋁復(fù)合材料還無法通過3D打印技術(shù)生產(chǎn)。但是，隨著手機制造商逐漸轉(zhuǎn)向使用純鈦材料，3D打印的優(yōu)勢將得到充分釋放。到那時，3D打印行業(yè)又有了一個全新的應(yīng)用落腳點。