淺談中國(guó)3D打印的歷史與未來(lái)的交匯

有人說(shuō)，3D打印是19世紀(jì)的構(gòu)想，20世紀(jì)的基礎(chǔ)，21世紀(jì)的市場(chǎng)。隨著多年的發(fā)展，3D打印產(chǎn)業(yè)已形成較為成熟的基礎(chǔ)技術(shù)和不斷創(chuàng)新的技術(shù)體系，逐漸成為航空航天、汽車(chē)、消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)。

中國(guó)3D打印起步較美國(guó)晚了十年。UNIZ的創(chuàng)始人李厚民曾對(duì)億歐表示，國(guó)內(nèi)3D打印市場(chǎng)仍處于技術(shù)儲(chǔ)備期，尚不能實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。且關(guān)于3D打印對(duì)制造業(yè)的賦能價(jià)值，目前仍是仁者見(jiàn)仁智者見(jiàn)智，這也導(dǎo)致資本市場(chǎng)的投資熱情并不高。?

新的十年正式開(kāi)啟，國(guó)內(nèi)3D打印市場(chǎng)將呈現(xiàn)怎樣的發(fā)展格局？

金屬3D打印更有發(fā)展前景

3D打印，也可以稱(chēng)為增材制造，是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，將三維實(shí)體變成若干個(gè)二維平面，利用激光束、熱熔噴嘴等方式，將粉末、樹(shù)脂等特殊材料進(jìn)行逐層堆積熟結(jié)，最終疊加成形制造出實(shí)體產(chǎn)品。

自1986年3D打印技術(shù)誕生至今，經(jīng)過(guò)30多年的技術(shù)積累，目前已經(jīng)形成了金屬3D打印和非金屬3D打印兩種技術(shù)流派，國(guó)內(nèi)相關(guān)3D打印廠(chǎng)商多選擇SLM和SLA兩種技術(shù)路徑。從理論上來(lái)講，3D打印突破了傳統(tǒng)等材制造和減材制造的限制，不依賴(lài)傳統(tǒng)工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，可直接由二維數(shù)字打印制造成任意結(jié)構(gòu)、尺寸的三維實(shí)體，是制造業(yè)的變革型創(chuàng)新。

對(duì)比兩種技術(shù)流派，筆者認(rèn)為，金屬3D打印更具市場(chǎng)發(fā)展前景。

首先，從3D打印材料類(lèi)型來(lái)看，金屬3D打印材料的發(fā)展?jié)摿Ω?。?jù)IDC統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)3D打印材料中，金屬耗材占比39.4%，低于塑料的46.5%。但從法國(guó)3D打印公司Sculpteo對(duì)全球1000多家3D打印公司的調(diào)研來(lái)看，2018年塑料的運(yùn)用率為65%，但相比2017年下降了23個(gè)百分點(diǎn)，唯一增長(zhǎng)的材料是金屬，運(yùn)用率從28%增長(zhǎng)到36%。

非金屬材料運(yùn)用率的下降，很大程度上受制于材料性能和制造成本。雖然3D打印具有對(duì)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性不敏感的特質(zhì)，但目前非金屬3D打印主要應(yīng)用于樣品和模具的生產(chǎn)，精細(xì)化程度也較低，質(zhì)量和價(jià)格無(wú)法與模具化生產(chǎn)對(duì)比。而金屬3D打印能完成部分傳統(tǒng)工藝無(wú)法制造的高復(fù)雜性零部件，更具有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

其次，從3D打印產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，材料成本的占比普遍更高。雖然增材制造的原材料利用率明顯高于減材制造，但根據(jù)國(guó)際成本估算和分析協(xié)會(huì)于2015年發(fā)布的研究來(lái)看，按重量計(jì)算，增材制造材料的成本比傳統(tǒng)制造材料高8倍，單價(jià)普遍較高，故研發(fā)新型金屬材料也成為一部分3D打印廠(chǎng)商降低成本的重要手段。

當(dāng)然，對(duì)于非金屬3D打印來(lái)說(shuō)，也并非意味著沒(méi)有市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。此次疫情期間，Raise3D為多家醫(yī)院提供口罩佩戴連接器，滿(mǎn)足了實(shí)際需求，同時(shí)也在探索3D打印護(hù)目鏡的小批量生產(chǎn)。在長(zhǎng)期發(fā)展上，Raise3D方面表示，更注重搭建基于硬件和軟件的生態(tài)系統(tǒng)，從而為更多企業(yè)客戶(hù)實(shí)現(xiàn)小規(guī)模批量化生產(chǎn)。

工業(yè)級(jí)3D打印將成市場(chǎng)主流方向

麥肯錫曾預(yù)測(cè)，3D打印在應(yīng)用端的影響力深遠(yuǎn)，預(yù)計(jì)到2025年，3D打印對(duì)經(jīng)濟(jì)的直接影響是5500億美元的規(guī)模，其中包括消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用、模具與夾具、醫(yī)療植入物及牙科產(chǎn)品、航空航天零件、汽車(chē)及其他工業(yè)領(lǐng)域。

從目前來(lái)看，非金屬3D打印尚不能實(shí)現(xiàn)所謂的“定制化”生產(chǎn)。若應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)件的批量生產(chǎn)，從成本和制造速度來(lái)看均不占優(yōu)勢(shì)，略顯“大材小用”。且消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用（如手辦、珠寶）的市場(chǎng)規(guī)模較小，牙科的大規(guī)模應(yīng)用尚未在國(guó)內(nèi)普及，消費(fèi)級(jí)3D打印的增長(zhǎng)潛力較小。

對(duì)于金屬3D打印而言，其特性決定了它的應(yīng)用將是傳統(tǒng)制造工藝的重要補(bǔ)充，而非完全替代，有望實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

以航空航天產(chǎn)業(yè)為例，金屬3D打印能滿(mǎn)足其對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和制造工藝的需求，在保證性能的前提下能大幅減輕零部件質(zhì)量，同時(shí)還能有效縮短零部件的制造流程。以西安鉑力特為例，其招股書(shū)上顯示，2018年鉑力特在航空航天領(lǐng)域的營(yíng)收占到總營(yíng)收的62.21%，其前五大客戶(hù)均來(lái)自于航空航天領(lǐng)域。

不過(guò)，IDC的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也顯示，目前工業(yè)級(jí)3D打印的主要應(yīng)用仍為手板，即產(chǎn)品在定型前少量制造的驗(yàn)證樣件生產(chǎn)，占比高達(dá)84.1%；用于成品生產(chǎn)的占比僅為10.1%，其余5.8%為生產(chǎn)輔助設(shè)備生產(chǎn)，這意味著3D打印在工業(yè)生產(chǎn)上擁有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

從商業(yè)模式來(lái)看，掌握3D打印設(shè)備制造能力的廠(chǎng)商將有望在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)IDC《中國(guó)3D打印機(jī)市場(chǎng)半年度追蹤報(bào)告》顯示，自2015年起，中國(guó)工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)（25K美金及以上設(shè)備）的出貨量及銷(xiāo)售額均持續(xù)增長(zhǎng)，2019年上半年出貨量同比增長(zhǎng)5.1%，銷(xiāo)售額同比增長(zhǎng)9.3%。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，增材制造初始精密設(shè)備成本占總成本的45%-74%。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，鉑力特、先臨三維等企業(yè)均在進(jìn)行設(shè)備銷(xiāo)售，且應(yīng)用領(lǐng)域的涵蓋面比較廣。盡管他們可為客戶(hù)提供定制化產(chǎn)品服務(wù)，但設(shè)備的定制化程度較低，故公司多選擇代理經(jīng)銷(xiāo)模式來(lái)培育和拓寬市場(chǎng)。盡管代理業(yè)務(wù)的凈利潤(rùn)低于直銷(xiāo)，但通過(guò)代理業(yè)務(wù)有助于搭售產(chǎn)品服務(wù)，從而綁定部分客戶(hù)并拓展客戶(hù)群，進(jìn)而促進(jìn)長(zhǎng)期合作。

總體來(lái)看，相較于國(guó)外公司30余年的發(fā)展歷史，國(guó)內(nèi)3D打印設(shè)備起步較晚，雖然在短時(shí)間內(nèi)取得較快進(jìn)步，但在設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量等方面需要進(jìn)一步提升，距離國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)口、代理走向自銷(xiāo)的目標(biāo)仍有一段距離。但伴隨著下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商有望在細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。