募资2.8亿!湖北超卓航空科技冲刺“喷涂增材制造第一股”

3D打印投融资
2021
06/09
10:55
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南极熊导读:金属再制造工艺是一种将金属沉淀在基材表面形成各种类型涂层的工艺,随着科技的发展,传统的电镀等高污染低强度的表面处理工艺逐渐被金属再制造工艺所替代,后者具有涂层结合强度高,孔隙率底,耐磨,耐高温,耐盐碱腐蚀等主要特点。目前在航空航天,石油,芯片,电力等行业已经逐渐普及。喷涂增材制造技术应用已经具有相当规模。

南极熊注意到,2021年5月14日,湖北超卓航空科技股份有限公司披露招股说明书(申报稿),本次拟公开发行股票不超过约2240万股,不低于发行后总股本的25%。 2.jpg
本次募集资金用于项目及拟投入的募资金额为:增材制造生产基地,募集资金投资额约2.19亿元。钛合金粉末的冷喷涂工艺开发项目,募集资金投资额3068.09万元。高性能靶材研发中心建设项目,募集资金投资额2964.49万元。本次股票发行后拟在上交所科创板上市。

湖北超卓航空科技冲刺“喷涂增材制造第一股”

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根据报告显示,2018 年度、 2019 年度和 2020 年度,湖北超卓航空科技分别实现营业收入 4111.15 万元、 5123.06 万元、 12249.23 万元,最近三年年均复合增长率为 72.61%,呈现出较快的增长态势。

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与此同时,由于公司冷喷涂增材制造能力在国内市场具有稀缺性,超卓航科报告期内主营业务毛利率也呈上升趋势,分别为54.11%、52.41%和68.80%,其中定制化增材制造业务则一直保持超高毛利水平,分别高达75.19%、75.22%和82.48%。

但值得投资者注意的是,超卓航科业绩较为依赖前五大客户。报告期内,超卓航科来自前五大客户(合并口径)的销售金额分别为2987.76万元、3593.30万元和8814.99万元,占各期营业收入比例分别为72.67%、70.14%和71.96%,占比较高。超卓航科对此坦言,如果公司与主要客户合作关系发生重大不利变化,或者主要客户需求发生变化,以及因自身经营状况恶化或受国家政策、宏观经济、国际贸易政策等外部因素影响而出现需求大幅下降,可能对公司经营构成不利影响。

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超卓航科报告期内累计研发投入近3000万元,占营业收入比例高达14%。经过多年的研发投入和技术积累,截至目前超卓航科已拥有9项主要核心技术,取得已授权专利14项,其中发明专利5项。其中,以低压冷喷涂增材制造技术为基础的航空零部件损伤再制造技术,实现了冷喷涂增材制造技术在航空器上的工程化应用;高强铝合金高压冷喷涂增材制造技术实现了冷喷涂增材制造技术从零部件腐蚀损伤再制造向结构件疲劳裂纹修复再制造的跨越;可移动增材制造平台设计及制造技术,为航空结构件原位维修及战时抢修设备的技术革新打下了坚实的基础……

受益于研发、突破、熟练运用相关喷涂技术,超卓航科依靠核心技术开展生产经营所产生收入的占比不断提升。数据显示,报告期内,超卓航科依靠核心技术开展生产经营所产生的主营业务收入分别为3318.63万元、4155.10万元以及9743.82万元,占主营业务收入的比例分别为81.53%、82.18%和87.54%。

湖北超卓航空科技冲刺“喷涂增材制造第一股”

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主营业务
公司是国内少数掌握冷喷涂增材制造技术并产业化运用在航空器维修再制造领域的企业之一,主要从事定制化增材制造和机载设备维修业务。自设立以来,公司专注于航空机载设备维修,主要从事军用及民用航空器气动附件、液压附件、燃油附件和电气附件的维修业务。与此同时,公司经过多年研发创新,通过产线定制化设计、原材料供应链与原材料质量检测体系的构建、金属粉末的配制和改性、冷喷涂工艺参数的研发以及基体材质的适配性研究,实现了多种金属材料的高强度沉积,建立了公司冷喷涂增材制造技术体系,并将该技术成功应用于机体结构再制造领域。

基于对冷喷涂等增材制造技术的成熟运用,公司不断开发和拓展增材制造技术的应用场景和下游市场,在报告期内研发出适用于电子器件领域的靶材和适用于航空高温、高压环境的航空紧固件产品。

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△超音速火焰喷涂是20世纪80年代初在普通火焰喷涂的基础上发展起来的一种新型热喷涂技术,超音速火焰喷涂枪与普通火焰喷涂枪的不同之处是它有一个供氧与燃料(可用燃料包括丙烯,乙炔,丙烷,氨气,煤油等)进行燃烧的高温高压燃烧室,燃烧产物通过一个压缩-膨胀喷嘴喷射出去。这种结构设计目的是为了在喷枪的出口处获得超音速喷涂燃流,以便将通过送粉气送进燃流的粉末加速到超音速,从而高速撞击在基体表面上沉淀形成涂层

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△冷气体动力喷涂作为一种21世纪新型表面工程与加工工艺,因能在较低的温度下实现金属,合金以及复合涂层的沉淀,且在此过程中对粉末粒子几乎无热影响,所以在航空工业领域内有着很好的应用发展前景

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等离子喷涂具有焰流温度高(几乎可以熔化所有材料),工艺稳定等特点,制备涂层性能好。该技术在民用航空器零部件表面强化的生产和维修中也得到了应用,如燃气涡轮发动机叶片根部和舵等部位

公司深耕航空领域十余年,已获得了中国民用航空局(CAAC)、美国联邦航空管理局(FAA)等全球主流适航标准制定主体颁发的维修许可资质,同时取得了军品业务相关资质,具备民用与军用航空器维修许可资质。

公司系高新技术企业,被认定为国家企业技术中心。公司利用冷喷涂增材制造技术实现了对多型号战斗机起落架大梁疲劳裂纹的修复再制造,修复效果通过了由空军装备部、实战部队、我国航空航天高等院校及科研院所以及基地级大修厂的专家组成的技术评审团的状态鉴定,是中国空军装备部下属 A、B 基地级大修厂多型军机起落架大梁疲劳裂纹修复再制造的唯一供应商,为我国军方单位增加了数十万飞行小时的飞行资源,创造了显著的军事效益和经济效益,行业地位突出。

募集资金用途

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未来发展战略
公司自成立以来,坚持“超越自我,追求卓越” 的创业精神,秉持“以目标为导向来强化细节管理、以创新来推动企业的进步和发展” 的目标管理理念,坚持“质量第一、信誉至上、缺陷为零、确保安全” 的质量方针,以行业内领先的金属冷喷涂增材制造技术,服务于国防科技工业和国家战略产业。

未来,公司将围绕自身核心技术优势,结合军用航空器修复再制造和高性能靶材的市场需求情况,不断提升研发和生产能力、优化产品结构、拓宽应用领域,实现可持续发展,努力实现成为“成为中国增材制造技术多场景应用专家” 的愿景

增材制造技术在航空器及航空器部件维修再制造中的应用情况
随着航空等领域的快速发展,航空器构造也逐步向高性能、复杂结构方向迈进,对配套的机载设备、机体结构维修再制造技术提出了更高要求。多年来,机体结构、机载设备的损伤维修主要通过焊接、铆接加强块、复合材料胶接等传统技术来完成,由于该类技术对飞机复杂机体结构的可达性差,修复铝镁合金等易氧化、低熔点的材料时,极易产生焊接裂纹,其较大的热应力也会对基体造成变形和热损伤,修复后的抗疲劳性能、结合强度也不能满足关键主承力结构的载荷要求。因此,传统维修技术无法满足战机核心结构件的维修需求。与传统维修技术相比,被修复的结构件在冷喷涂增材制造过程中全程处于低温状态,无氧化烧损、无打孔破坏,避免了焊接高温等方式对基体材料的热损伤、铆接加强块、打止裂孔等方式对基体造成的附加损伤,比复合材料胶接等方式具有更强的涂层强度。冷喷涂增材制造技术在修复过程中不产生火花、高温,可适应多种修复场景。

增材制造技术主要包括冷喷涂成形、热喷涂成形、高能束流(激光束与电子束)增材制造、气相沉积等技术路线。公司主要通过冷喷涂增材制造技术进行航空机体结构损伤修复、加工靶材,通过热喷涂技术制造航空紧固件。

湖北超卓航空科技冲刺“喷涂增材制造第一股”

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冷喷涂增材制造技术
冷喷涂增材制造技术以高速气体作为加速介质,将喷涂粉末经送粉气体送入喷枪,经特殊设计的喷嘴加速后,形成气、固两相超音速射流,喷向基体表面,射流中金属粒子在固态下碰撞基体,动能在撞击瞬间转化为颗粒高速应变的内能,产生剧烈塑性变形,与界面上基体粗糙表面进行耦合作用,形成机械咬合、物理结合和冶金结合,最终形成沉积涂层。

冷喷涂技术在航空机体复杂结构件中的修复中具有领先的技术优势和广泛的应用前景,主要基于以下显著技术特点:
  • 安全无损修复:冷喷涂增材制造技术通过低温固态沉积方式对起落架大梁疲劳裂纹进行修复,无需进行钻孔、铆接,不会对起落架大梁造成热损伤或二次破坏,也不存在高温环境导致油箱爆炸的隐患,实现安全无损修复;
  • 原位修复能力:冷喷涂增材制造技术实现了铝合金涂层的逐层堆叠,在疲劳裂纹处原位生长出合金体,可在不拆卸主结构件的情况下,以原位修复的方式对起落架大梁疲劳裂纹完成修复;
  • 涂层强度提升:冷喷涂增材制造技术可在裂纹部位原位制造出高致密性和原金属材料力学性能相适配的合金体,分担裂纹部位载荷、消除疲劳裂纹尖端张开应力,阻断裂纹扩展,实现机体结构强度恢复和可靠性、寿命的提升。

近年来,冷喷涂增材制造技术在欧美等发达国家已得到专业化运用。美国科珀斯克里斯蒂市陆军基地使用冷喷涂增材制造技术修复了 UH-60“黑鹰”、 AH-64“阿帕奇” 及西科斯基 H-53 等军用飞机,使用冷喷涂增材制造技术对铝铸件及检修面板进行维修,延长了美国空军 F-18 战斗机和 B1-B 轰炸机等飞机的使用寿命;欧洲运用冷喷涂工艺进行狂风战斗机的修复,欧洲航天局也资助爱尔兰都柏林三一学院进行冷喷涂应用于金属零部件的增材制造研究;澳大利亚 ASC 造船厂亦计划与国防材料研究中心以及联邦科学与工业研究组织合作采用冷喷涂增材制造技术维修“柯林斯” 级潜艇。

湖北超卓航空科技冲刺“喷涂增材制造第一股”

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热喷涂技术
热喷涂技术是使基体或零件表面强化和防护的一门技术,它是利用热源将喷涂材料加热熔化或软化,使之在热源或外加的高速气流的作用下雾化,形成熔滴,并以一定速度喷射到预处理过的基体表面,形成具有一定结合强度涂层的工艺方法。

目前,热喷涂技术已广泛应用于航空航天、机械制造、石油化工等领域,作为可显著提升零部件表面性能的有效技术,具有较高的经济效益。热喷涂技术的需求及应用端呈现快速扩展态势,为其市场规模的持续增长提供了坚实的基础。

主要经营模式
1、采购模式
公司在保证业务服务能力的前提下,主要采用“以产定购” 的采购模式,材料及设备采购统一由采购部门执行。公司建立了合格供应商名录,并制定了《供应商管理制度》等内部控制制度, 对原材料及资金实施控制,从而对采购过程进行有效管理,确保采购工作的正常、有序进行。公司采购的原材料主要包括:工业气体、增材用金属粉末、航材备件(机械维修附件、电子电器)等。

2、生产模式
公司主要采取“以销定产” 的生产模式,根据客户定制化增材制造业务需求或送修产品订单以及相应技术实施标准、 交付时间需求等安排生产计划并组织生产。 公司建立了严格的《生产管理制度》、《技术管理制度》、《超卓航科程序文件》、《金属再制造生产管理流程》、《质量手册》、《CCAR-145 维修管理手册》、《CCAR-145 工作程序手册》等质量控制文件,保障公司生产交付的产品符合质量管控要求。

(1)定制化增材制造
1)机体结构再制造
公司机体结构再制造生产模式主要为外场再制造,按照客户的定制化需求进行生产。战斗机起落架大梁因无法拆卸及保密原因,无法运输到公司维修车间,因此,公司根据客户要求,使用移动冷喷涂增材制造平台在指定地点对故障件进行修复。

起落架大梁紧邻飞机油箱,仅能通过机械臂探入上壁板圆形口盖进行维修,操作空间狭小且内部结构复杂,部分维修部位无法直接观察到,维修操作难度极高。为避免冷喷涂维修对飞机内部造成金属粉尘污染,维修过程的防护要求极为严格。由于起落架大梁冷喷涂维修为飞机大修或检修的中间工序, 大修厂有权根据飞机修理周期进度对发行人的机体结构再制造工作进行排产,以满足飞机上下工序的正常流转。 为满足客户整体进度要求,公司可利用的作业时长较短。为克服以上困难,公司开发了高度自动化的移动冷喷涂增材制造平台,通过模块化设计,利用有限空间集成高压气体动力系统、高精度冷喷涂送粉系统、高速射流系统、自动喷涂系统、粉末散逸防护系统、喷涂过程监控系统,配合严格且完备的质量管理体系,在规定周期内高质量完成全制造过程。由于起落架大梁位置特殊、且无法拆卸,疲劳裂纹修复完成后无法进行直接检测。为确认维修质量,需在每个批次的起落架大梁维修前和维修后,以完全一致的工艺加工试验件,试验件均通过中国航空工业集团 A 飞机设计研究所检测合格后,方可认定该批次起落架大梁维修合格,并由大修厂出具验收单。

2)零部件生产制造
公司零部件生产制造业务主要采取“以销定产” 的模式,由生产部门根据销售部门提供的订单提出领料申请并组织生产。公司主要原材料由公司自行采购并投入生产,部分产品的基材由客户提供。针对下游客户对卡箍、靶材等不同产品的定制化需求,公司进行技术方案设计并试制,经客户检验符合要求后,进行批量化生产。

(2)机载设备维修业务
公司机载设备维修业务主要为“以销定产” 模式。公司收到客户送达的故障设备后,利用检测仪器对机载设备进行检测,确认故障情况,对机载设备进行分解、清洗、更换故障器件、打磨、研修、焊接等修复工作,然后将修复后的产品进行装配。公司对机载设备维修均建立了维修记录,机载设备完成维修,经测试各项参数符合要求后,放行返还客户。除自行生产外,基于经济性因素的考虑,公司将少量拆解、清洗、焊接和诊断等工序委托给外部供应商完成。对于委外工序,公司建立了完整的全流程管控体系,对其进行严格的质量管控,以保证加工质量。

3、销售模式
公司以“直销” 模式开展销售业务。公司需通过军品业务相关资质认证或取得中国民用航空局(CAAC)或美国联邦航空管理局(FAA)颁发的维修许可证后才能正式向客户提供产品或维修服务。公司根据不同产品客户的需求,建立了完善的市场销售体系。

(1)定制化增材制造
1)机体结构再制造
公司机体结构再制造业务主要服务于军方下属飞机大修厂。公司取得了军用航空维修资质,并进入军用航空单位的审核批准目录。公司与军方大修厂签订维修协议,约定预计维修数量和价格。双方按照实际提供服务数量进行结算。

2)零部件生产制造
公司零部件生产制造业务主要包括航空紧固件和靶材两类。航空紧固件生产制造业务的客户为军方下属大修厂。公司须先取得军品业务相关资质,并通过客户的文件资质审核、样品试制审核等程序。军工企业对公司产品的技术、工艺、性能、质量进行评审,评审通过并获得产品型号审定书后,与客户签订合同并进行批量生产。公司靶材业务主要提供生产加工服务及技术咨询服务。公司与客户直接签订合同或订单,根据客户要求进行生产加工或提供技术咨询服务。

(2)机载设备维修
1)军用机载设备维修
公司军用机载设备维修主要服务于军方及军方下属大修厂。公司取得军用航空维修资质以及不同机型、不同项目的维修能力并成为军用航空单位合格供应商后,方具备向军方提供军用机载设备维修服务的条件。当军方机载设备达到维修时寿、发生故障或军方下属大修厂需要机载设备维修服务时,军方或军方下属大修厂根据其合格供应商目录,选取拥有相关维修能力的维修供应商,结合其历史维修周期、退修率、质保率等因素,最终决定送修企业。军方将故障件发往公司,由公司完成修理、检测合格后,返还客户。根据军品定价相关规定,国家对军品价格实行统一管理、国家定价。国内军方审价的一般流程为:生产单位编制并向国内军方提交定价成本等报价资料;国内军方组织审价、批复审定的价格并抄送军方订货部门。一般而言,军方单位通常在上、下半年组织一次集中审价。基于此,为保障军方客户损伤机载设备得到及时修复,公司部分军机机载设备维修业务存在先提供维修服务、后签订业务合同的情形。

2)民航机载设备维修
公司民航机载设备维修主要服务于南方航空、中国国航等国内主要航空公司
及其子公司。公司在取得客户订单前,需取得民用航空维修资质,并针对不同机型的不同设备维修需求,取得相应的修理能力。公司与航空公司签订维修框架协议后,当航空公司有故障件维修需求时,航空公司从送修管理系统中筛选出具备维修该故障件能力的数家维修单位,并结合其维修周期、承诺飞行小时数、历史维修质量、历史修理价格等因素,确定送修单位。少数不通过送修管理系统选择维修厂家的航空公司,主要根据维修单位的维修能力,向维修单位提供产品询价单,航空公司根据维修单位反馈的报价单中维修周期、维修费用等信息,选取维修单位。

4、采用目前经营模式原因及变化趋势
公司主要从事定制化增材制造和机载设备维修业务,主要服务于军方及其下属飞机大修厂、军工集团下属单位以及民用航空运营企业等客户。为符合国家及行业的法律法规和政策,结合公司所属行业的上下游特征,公司建立了目前的经营管理模式。由于公司的产品服务主要用于国防军工领域,受军工行业的特征影响较大。因此,影响公司经营模式的关键因素主要为产业链上下游情况、客户产品需求情况、技术工艺、双方合作方式等。报告期内,影响上述经营模式的关键因素未发生重大变化, 预计未来一定期间内,公司的经营模式不会发生重大变化。

(三)设立以来主营业务、主要产品或服务、主要经营模式的演变情况公司自成立以来,深耕航空机载设备维修十余载。 通过多年技术积淀与工艺创新,公司服务的产品种类不断丰富,业务结构不断完善。 2015 年以来,公司以冷喷涂增材制造技术作为核心攻克目标,逐渐切入机体结构再制造、零部件生产制造业务。

公司主要业务、技术和产品的演变过程情况如下:

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1、基础业务成型阶段(2006 年至 2014 年)
公司于 2006 年设立,专注于航空机载设备维修领域,聚集了一批在航空机载设备维修领域具有丰富经验的技术人员,形成了较强的技术保障与客户服务能力。通过在航空机载设备维修领域的持续科研创新,公司积累了过硬的航空机载设备维修技术。凭借公司卓越的维修能力和技术保障水平,公司取得了中国CAAC 颁发的维修许可资质,并获得了军品业务相关资质,具备民用与军用航空器维修许可资质。
在此阶段,公司业务聚焦于扩大公司可维修的机型,提升公司维修能力及服务规模。 2013 年,公司搬迁至现厂区,生产作业环境得到有效改善,服务能力和业务保障能力持续提升。
截至 2014 年末,公司拥有了涵盖现役多型号军用及民用航空器的气动附件、液压附件、燃油附件及电气附件等航空机载设备维修能力,积累了军方单位及包括中国国航、南方航空等国内主要民用航空公司等核心客户。

2、技术创新与新产品开发阶段(2015 年至 2018 年)
随着航空等领域的快速发展,航空器构造逐步向高性能、复杂结构发展,对机载设备、机体结构的维修再制造技术提出了更高要求。机体结构、机载设备的传统维修主要采用熔焊、钎焊、铆接加强块、复合材料胶接等技术完成。由于熔焊、钎焊技术在修复铝镁合金等易氧化、熔点低的材料时,易使产生焊接裂纹,其较大的热应力也会对基体造成变形或热损伤;铆接加强块方式会对结构件基体造成额外损伤和变形;复合材料胶接方式虽然对结构的增重较小,但其修复后的抗疲劳性能、涂层强度等仍不能完全满足关键主承力结构的载荷要求,因此,前述传统维修技术无法满足战机部分主体结构件的维修需求。21 世纪以来,冷喷涂增材制造技术在美国、欧洲等发达国家逐步应用于军机发动机、潜艇等军事装备维修领域。公司基于对冷喷涂增材制造技术未来发展方向的前瞻性研判,并结合公司长期从事航空机载设备维修中遇到的传统维修技术在铝镁合金等材料零部件修复中存在的局限性,启动了公司冷喷涂增材制造领域的产业化、工程化技术研发。

在此阶段,公司构建了一支以李羿含为首的具备国际视野的航空技术解决方案研发团队,在冷喷涂增材制造领域进行了技术攻坚。 凭借公司在航空机载设备维修领域的长期经验积累和公司核心技术人员对冷喷涂增材制造技术方向的把控,公司通过多年研发创新,进行了产线定制化设计、生产设备改造升级、原材料供应链与原材料质量检测体系的构建、特种金属粉末的配制和改性、冷喷涂工艺参数的研发以及基体材质的适配性研究,在冷喷涂增材制造领域取得技术突破。公司建立了冷喷涂增材制造技术体系和质量控制体系,包括颗粒撞击速度、颗粒撞击温度在内的冷喷涂过程参数体系、关于颗粒尺寸、形貌、粒度的粉末原材料理化表征参数体系、喷涂体微观结构表征体系以及基体硬度、温度、粗糙度等参数的基体力学性能体系;工程应用方面,公司建立了航空装备冷喷涂增材制造性能评价方法,包括承力梁缺口试样静强度评价和循环加载疲劳寿命评价方法,承力结构涂层结合强度评价方法。

基于公司具有冷喷涂增材制造实施技术,且具有一定的工程应用潜力, 2017年,公司作为起落架大梁裂纹修复技术攻关的主要技术实施单位,参与了我国某飞机再延寿项目的部件修复研制工作,形成了冷喷涂试修能力。公司通过上述技术体系的建立和工艺环节的突破,解决了先进冷喷涂增材制造技术工程化、商业化的关键瓶颈,实现了公司增材制造技术在航空机体结构再制造业务的突破。与此同时,公司研发并掌握了超韧超硬碳化钨涂层技术,为公司高温高压航空紧固件的生产制造打下坚实基础。

3、冷喷涂增材制造技术的进一步提升及应用范围的进一步拓展阶段( 2019年至今)
为拓展冷喷涂增材制造技术的应用范围,公司针对飞机各部位、不同结构的差异化修复需求,分别开发了对应的冷喷涂增材制造技术,包括损伤部位探测成像、非损伤部位防护、损伤部位创面清理、数控建模、喷涂增材路径设置等,形成了冷喷涂增材制造技术体系的完整构建。该阶段,公司冷喷涂增材制造技术制备的铝合金涂层更致密,涂层强度可达 400MPa,较 2017 年公司冷喷涂技术实现的涂层强度 120MPa 有了显著提升,极大提升了公司喷涂块可承受的应力范围,使得公司修复的大梁结构试验件飞行起落次数超过该机型设定寿命指标的 3倍,实现了冷喷涂增材制造技术的跨越。

2020 年,公司以冷喷涂增材制造技术对多型号战斗机起落架大梁疲劳裂纹实施修复再制造的修复效果得到了由空军装备部、实战部队、我国航空航天高等院校及科研院所以及基地级大修厂的专家组成的技术评审团的状态鉴定,实现了冷喷涂增材制造技术在飞机关键主承力结构原位修复的工业级应用。在此阶段,公司也将冷喷涂增材制造技术应用于靶材制造,解决了传统热压粉末冶金制品存在较多孔隙、内氧化、夹杂等性能缺陷,实现了粉末无模具低温成形的技术成果。随着公司增材制造技术的逐步成熟,公司开始在军方客户及民用客户进行技术路演推介,特别是冷喷涂增材制造业务的推广,为公司进一步开发新客户、进入新领域提供保障。







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