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工業3D打印:一場仍處在初級階段的技術革命

我們生活在一個日益隨需而變的世界里,各種新技術正在推動傳統制造向“制造+服務”的新模式轉變。

曾記否,幾年前當我們在實體店看到3D打印機打印出的一個個小玩意時,那種油然而生的新鮮與神奇感?

然而,短短幾年,面對這種新事物,我們已經見怪不怪。此外,我們發現現實并不像當初許多人鼓吹的那樣,當你想要一雙新鞋,就去打印一雙;當你想要一件新衣服,就去打印一件;當你想要一塊煎餅,一塊巧克力、一個新玩具,一個新扳手,通通可以去3D打印出來……。

其實,這只是3D打印在日常消費領域的一種理想狀態。經過幾年的發展,3D打印更多地在工業領域悄悄前進,并在電氣、汽車、航空航天、醫療等領域發揮價值。

總體來看,在若干先進制造領域中,3D打印仍然處于早期發展階段,并且還有很長的路要走。與此同時,這一市場也在快速增長,并結合在線3D打印、按需制造等新模式,不僅在改變產品生產的過程和方式,同時正在創造出一個新的數字制造生態系統

1.體量小,增長快的新興市場

在市場規模方面,對于3D打印的未來發展,眾多研究機構都給出了自己的分析和預測,但預測數據差異較大。

從Wohler's Associates、SmarTech、MarketsAndMarkets、ReportLinker、ResearchAndMarkets、IDC這六家研究機構發布的數據來看,2018年全球3D打印市場的年收入(包括3D打印系統、材料、軟件和服務的銷售)在93億美元到115億美元之間。

3D Hubs對這些預測數據進行平均計算,估算出當前相對準確的一個市場規模:大約102億美元。

多年來,3D打印一直被譽為改變制造業游戲規則的新技術。但從目前情況來看,3D打印還遠未達到人們的預期。

目前全球制造業市場規模約為12.7萬億美元,這意味著3D打印占全球制造業的比例不到0.1%。

在未來,如果3D打印能占到制造業1%的市場份額(許多行業專家認為可能會達到),即年收入達到1270億美元,將是未來5年最樂觀預測的五倍多。

那么,該行業的具體增長趨勢如何?2013-2017年,全球3D打印市場平均每年以24.7%的速度增長。未來五年,各機構預測的復合年均增長率在18.2-27.2%之間,平均為23.5%。這意味著全球3D打印市場的規模將大約每三年翻一番。

總體來看,雖然3D打印市場當前體量較小,但也將也是一個快速增長的市場。

2.風險投資以企業資本為主角

盡管在20世紀90年代,3D打印技術就已出現,但直到近幾年,該領域,特別是工業3D打印領域的投資交易才開始逐漸活躍起來。

據CB Insights數據顯示,2009-2018年間,工業3D打印領域投資總額為15.3億美元,與工業物聯網、工業機器人等其他先進制造領域相比,這一數據仍然顯得有些小氣。

另一方面,在該領域的投資活動中,企業風險投資基金一直扮演著主要角色,而對其他風險投資機構的吸引力相對較小。

2014-2018年,以GE、Autodesk為代表的傳統硬件與軟件企業累計向工業3D打印公司(包括打印機制造商,軟件提供商和原材料供應商)提供了約10億美元的風險投資。其中,工業解決方案和應用是重點投資領域。

投資數據還顯示,美國是目前工業3D打印公司的主要集中地,80%獲得投資的3D打印公司的總部都設在美國。

其中,Carbon、Desktop Metal和Formlabs三家美國3D打印公司均為估值超過10億美元的獨角獸企業。

3.原型設計仍然是主要應用領域

受制于各種因素,目前3D打印的應用更多聚集在產品需求量較小的原型設計環節,但原型設計市場規模相對較小(估計為10億美元)。例如,2018年,3D Hubs在線制造平臺在美國打印了超過35萬個零件,其中有20%的需求來自美國加州,主要是一些科技創業公司用于原型設計的需求。

3D Hubs的調研結果還顯示,90%的工程師不會考慮將3D打印用于超過100個零件的生產。

但值得期待的是,一些大型制造企業正在通過3D打印向小規模生產和大規模制造邁出第一步,這些市場的規模是原型設計市場的10-100倍,將為3D打印的未來增長創造新的機會。

4.在線3D打印:新的前沿

在3D打印市場的各領域中,在線3D打印正在成為整個行業的前沿領域。

· 在線3D打印市場規模

據Wohler's Associates的數據顯示,在線3D打印約占3D打印服務提供商總收入的37%。

3D Hub的用戶調研數據則顯示,在線3D打印當前市場規模占服務提供商的35-45%,約13億到16億美元。 

  • 歐美主導全球在線3D打印需求

3D Hubs平臺的交易數據顯示,2018年全球共訂購了超過75萬個3D打印的零部件。從這些在線3D打印需求在全球的地理分布來看,美國(49.4%)和歐洲(41%)占到全球總需求的90%,可以說主導著全球在線3D打印需求。此外,亞太地區在線3D打印需求目前占比僅為9%。

另據Google趨勢顯示,2018年,對于與商業和工業環境中3D打印主題相關的查詢,在亞太地區與歐洲、美國一樣受到歡迎。這也表明亞太市場在不久的將來會迎來3D打印行業的增長。

· 工業與電氣:在線3D打印的主流行業

據3D Hubs提供的數據,在2018年全球在線3D打印的行業需求中,工業(31.1%)和電氣(20.8%)行業占據了五成的市場需求,其次是消費品行業(14.1%)。

另一方面,航空航天和汽車行業的工程師并不太傾向于使用在線服務,兩者只占總需求的10%。這些早期的增材制造采用者更傾向于通過自己的3D打印設備或其他內部渠道來進行原型制作和生產。

5.按需制造:新商業模式的興起

我們生活在一個日益隨需而變的世界里,各種新技術正在推動傳統制造向“制造+服務”的新模式轉變。“按需制造”的概念被越來越多的人以多種不同的方式提及,諸如在線3D打印服務、數字制造、制造即服務、合同制造等概念都屬于“按需制造”的范疇。

在傳統制造業,通常企業需要根據客戶需求確定工廠規模和生產線,還要考慮零部件交貨周期、庫存數量、倉儲、運輸成本等一系列生產因素,以及隨之增長的土地、勞動力、稅收的變化。所有這些都意味著大量的成本和風險,而基于3D打印的按需制造有望改變傳統制造的產品交付方式。

這種按需制造模式強調交付速度和在使用傳統方法(如CNC加工或注塑成型)更經濟的情況下大規模生產零件的能力。與此同時,通過使用軟件(如預測分析)來提供即時的成本估算,對縮短客戶從詢價開始,到零件產品送達客戶手中的交付周期至關重要。

在此背景下,3D打印正在創建一個全新的“數字制造生態系統”,利用“互聯網+軟件+硬件”的模式,使“在線報價+線下生產”成為未來的一種行業趨勢,而這在很大程度上得益于3D打印成本的下降以及新材料技術的發展。

目前,可實現快速周轉的按需制造服務正在悄然展開,包括ProtoLabs、3D Hubs 、Pleuthora、Star Rapid、Xometry和3ERP等3D打印技術公司是這種模式的典型代表。

· 機械加工車間即服務Proto labs

美國公司Proto labs的實踐很好地詮釋了傳統制造業向服務業轉型的內涵。公司成立于1999年,為用戶提供基于在線訂單的原型定制和小批量的零部件生產服務。

公司于2012年上市,當前市值超過28億美元,比Stratasys、3D Systems和ExOne三家3D打印公司的市值總和還要大。

公司自稱是“世界上最大、最快的數字制造商”,當用戶上傳了產品3D模型后,在幾小時內即可收到帶有設計反饋和定價信息的自動報價。從預生產到制造,再到檢測和物流,通常在15天或更短的時間內即可完成。

目前公司在全球擁有12個生產基地,每月制造390萬個零部件,為60個國家的45000名產品開發人員提供3D打印服務。

· 分布式3D打印服務平臺3D Hubs

荷蘭分布式3D打印服務平臺3D Hubs成立于2013年,在全球150個國家和地區擁有涵蓋6370個3D打印服務的網絡,據稱可以讓超過10億人在距家10英里的范圍內使用合作伙伴的3D打印系統。

公司為各種規模的工程公司和個人提供服務。通過該平臺,用戶可以獲得即時報價,訂單確認后,在5分鐘以內即可開始生產。公司稱,用戶通過該平臺已經生產了200多萬個零部件,平均周轉時間僅為兩天,其效率遠超傳統制造流程。

2018年9月,該公司宣布將業務重心轉移到企業級服務,這在一定程度上印證了工業3D打印才是未來3D打印最重要的市場。

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