工業(yè)3D打印：一場(chǎng)仍處在初級(jí)階段的技術(shù)革命
http://www.debgrams.com 2019-04-01 17:45 來(lái)源：資本實(shí)驗(yàn)室 張珂
曾記否，幾年前當(dāng)我們?cè)趯?shí)體店看到3D打印機(jī)打印出的一個(gè)個(gè)小玩意時(shí)，那種油然而生的新鮮與神奇感？
然而，短短幾年，面對(duì)這種新事物，我們已經(jīng)見(jiàn)怪不怪。此外，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)并不像當(dāng)初許多人鼓吹的那樣，當(dāng)你想要一雙新鞋，就去打印一雙；當(dāng)你想要一件新衣服，就去打印一件；當(dāng)你想要一塊煎餅，一塊巧克力、一個(gè)新玩具，一個(gè)新扳手，通通可以去3D打印出來(lái)……。
其實(shí)，這只是3D打印在日常消費(fèi)領(lǐng)域的一種理想狀態(tài)。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，3D打印更多地在工業(yè)領(lǐng)域悄悄前進(jìn)，并在電氣、汽車(chē)、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮價(jià)值。
總體來(lái)看，在若干先進(jìn)制造領(lǐng)域中，3D打印仍然處于早期發(fā)展階段，并且還有很長(zhǎng)的路要走。與此同時(shí)，這一市場(chǎng)也在快速增長(zhǎng)，并結(jié)合在線3D打印、按需制造等新模式，不僅在改變產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程和方式，同時(shí)正在創(chuàng)造出一個(gè)新的數(shù)字制造生態(tài)系統(tǒng)。
1.體量小，增長(zhǎng)快的新興市場(chǎng)
在市場(chǎng)規(guī)模方面，對(duì)于3D打印的未來(lái)發(fā)展，眾多研究機(jī)構(gòu)都給出了自己的分析和預(yù)測(cè)，但預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)差異較大。
從Wohler's Associates、SmarTech、MarketsAndMarkets、ReportLinker、ResearchAndMarkets、IDC這六家研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)來(lái)看，2018年全球3D打印市場(chǎng)的年收入（包括3D打印系統(tǒng)、材料、軟件和服務(wù)的銷(xiāo)售）在93億美元到115億美元之間。
3D Hubs對(duì)這些預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均計(jì)算，估算出當(dāng)前相對(duì)準(zhǔn)確的一個(gè)市場(chǎng)規(guī)模：大約102億美元。
多年來(lái)，3D打印一直被譽(yù)為改變制造業(yè)游戲規(guī)則的新技術(shù)。但從目前情況來(lái)看，3D打印還遠(yuǎn)未達(dá)到人們的預(yù)期。
目前全球制造業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為12.7萬(wàn)億美元，這意味著3D打印占全球制造業(yè)的比例不到0.1％。
在未來(lái)，如果3D打印能占到制造業(yè)1％的市場(chǎng)份額（許多行業(yè)專(zhuān)家認(rèn)為可能會(huì)達(dá)到），即年收入達(dá)到1270億美元，將是未來(lái)5年最樂(lè)觀預(yù)測(cè)的五倍多。
那么，該行業(yè)的具體增長(zhǎng)趨勢(shì)如何？2013-2017年，全球3D打印市場(chǎng)平均每年以24.7％的速度增長(zhǎng)。未來(lái)五年，各機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)的復(fù)合年均增長(zhǎng)率在18.2-27.2％之間，平均為23.5％。這意味著全球3D打印市場(chǎng)的規(guī)模將大約每三年翻一番。
總體來(lái)看，雖然3D打印市場(chǎng)當(dāng)前體量較小，但也將也是一個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。
2.風(fēng)險(xiǎn)投資以企業(yè)資本為主角
盡管在20世紀(jì)90年代，3D打印技術(shù)就已出現(xiàn)，但直到近幾年，該領(lǐng)域，特別是工業(yè)3D打印領(lǐng)域的投資交易才開(kāi)始逐漸活躍起來(lái)。
據(jù)CB Insights數(shù)據(jù)顯示，2009-2018年間，工業(yè)3D打印領(lǐng)域投資總額為15.3億美元，與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人等其他先進(jìn)制造領(lǐng)域相比，這一數(shù)據(jù)仍然顯得有些小氣。
另一方面，在該領(lǐng)域的投資活動(dòng)中，企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)投資基金一直扮演著主要角色，而對(duì)其他風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)的吸引力相對(duì)較小。
2014-2018年，以GE、Autodesk為代表的傳統(tǒng)硬件與軟件企業(yè)累計(jì)向工業(yè)3D打印公司（包括打印機(jī)制造商，軟件提供商和原材料供應(yīng)商）提供了約10億美元的風(fēng)險(xiǎn)投資。其中，工業(yè)解決方案和應(yīng)用是重點(diǎn)投資領(lǐng)域。
投資數(shù)據(jù)還顯示，美國(guó)是目前工業(yè)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(shè)在美國(guó)。
其中，Carbon、Desktop Metal和Formlabs三家美國(guó)3D打印公司均為估值超過(guò)10億美元的獨(dú)角獸企業(yè)。
3.原型設(shè)計(jì)仍然是主要應(yīng)用領(lǐng)域
受制于各種因素，目前3D打印的應(yīng)用更多聚集在產(chǎn)品需求量較小的原型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，但原型設(shè)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小（估計(jì)為10億美元）。例如，2018年，3D Hubs在線制造平臺(tái)在美國(guó)打印了超過(guò)35萬(wàn)個(gè)零件，其中有20%的需求來(lái)自美國(guó)加州，主要是一些科技創(chuàng)業(yè)公司用于原型設(shè)計(jì)的需求。
3D Hubs的調(diào)研結(jié)果還顯示，90％的工程師不會(huì)考慮將3D打印用于超過(guò)100個(gè)零件的生產(chǎn)。
但值得期待的是，一些大型制造企業(yè)正在通過(guò)3D打印向小規(guī)模生產(chǎn)和大規(guī)模制造邁出第一步，這些市場(chǎng)的規(guī)模是原型設(shè)計(jì)市場(chǎng)的10-100倍，將為3D打印的未來(lái)增長(zhǎng)創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)。
4.在線3D打?。盒碌那把?/strong>
在3D打印市場(chǎng)的各領(lǐng)域中，在線3D打印正在成為整個(gè)行業(yè)的前沿領(lǐng)域。
· 在線3D打印市場(chǎng)規(guī)模
據(jù)Wohler's Associates的數(shù)據(jù)顯示，在線3D打印約占3D打印服務(wù)提供商總收入的37％。
3D Hub的用戶(hù)調(diào)研數(shù)據(jù)則顯示，在線3D打印當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模占服務(wù)提供商的35-45％，約13億到16億美元。
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歐美主導(dǎo)全球在線3D打印需求
3D Hubs平臺(tái)的交易數(shù)據(jù)顯示，2018年全球共訂購(gòu)了超過(guò)75萬(wàn)個(gè)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(lái)看，美國(guó)（49.4%）和歐洲（41%）占到全球總需求的90%，可以說(shuō)主導(dǎo)著全球在線3D打印需求。此外，亞太地區(qū)在線3D打印需求目前占比僅為9%。
另?yè)?jù)Google趨勢(shì)顯示，2018年，對(duì)于與商業(yè)和工業(yè)環(huán)境中3D打印主題相關(guān)的查詢(xún)，在亞太地區(qū)與歐洲、美國(guó)一樣受到歡迎。這也表明亞太市場(chǎng)在不久的將來(lái)會(huì)迎來(lái)3D打印行業(yè)的增長(zhǎng)。
· 工業(yè)與電氣：在線3D打印的主流行業(yè)
據(jù)3D Hubs提供的數(shù)據(jù)，在2018年全球在線3D打印的行業(yè)需求中，工業(yè)（31.1%）和電氣（20.8%）行業(yè)占據(jù)了五成的市場(chǎng)需求，其次是消費(fèi)品行業(yè)（14.1%）。
另一方面，航空航天和汽車(chē)行業(yè)的工程師并不太傾向于使用在線服務(wù)，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(guò)自己的3D打印設(shè)備或其他內(nèi)部渠道來(lái)進(jìn)行原型制作和生產(chǎn)。
5.按需制造：新商業(yè)模式的興起
我們生活在一個(gè)日益隨需而變的世界里，各種新技術(shù)正在推動(dòng)傳統(tǒng)制造向“制造+服務(wù)”的新模式轉(zhuǎn)變。“按需制造”的概念被越來(lái)越多的人以多種不同的方式提及，諸如在線3D打印服務(wù)、數(shù)字制造、制造即服務(wù)、合同制造等概念都屬于“按需制造”的范疇。
在傳統(tǒng)制造業(yè)，通常企業(yè)需要根據(jù)客戶(hù)需求確定工廠規(guī)模和生產(chǎn)線，還要考慮零部件交貨周期、庫(kù)存數(shù)量、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸成本等一系列生產(chǎn)因素，以及隨之增長(zhǎng)的土地、勞動(dòng)力、稅收的變化。所有這些都意味著大量的成本和風(fēng)險(xiǎn)，而基于3D打印的按需制造有望改變傳統(tǒng)制造的產(chǎn)品交付方式。
這種按需制造模式強(qiáng)調(diào)交付速度和在使用傳統(tǒng)方法（如CNC加工或注塑成型）更經(jīng)濟(jì)的情況下大規(guī)模生產(chǎn)零件的能力。與此同時(shí)，通過(guò)使用軟件（如預(yù)測(cè)分析）來(lái)提供即時(shí)的成本估算，對(duì)縮短客戶(hù)從詢(xún)價(jià)開(kāi)始，到零件產(chǎn)品送達(dá)客戶(hù)手中的交付周期至關(guān)重要。
在此背景下，3D打印正在創(chuàng)建一個(gè)全新的“數(shù)字制造生態(tài)系統(tǒng)”，利用“互聯(lián)網(wǎng)+軟件+硬件”的模式，使“在線報(bào)價(jià)+線下生產(chǎn)”成為未來(lái)的一種行業(yè)趨勢(shì)，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(shù)的發(fā)展。
目前，可實(shí)現(xiàn)快速周轉(zhuǎn)的按需制造服務(wù)正在悄然展開(kāi)，包括ProtoLabs、3D Hubs 、Pleuthora、Star Rapid、Xometry和3ERP等3D打印技術(shù)公司是這種模式的典型代表。
· 機(jī)械加工車(chē)間即服務(wù)Proto labs
美國(guó)公司Proto labs的實(shí)踐很好地詮釋了傳統(tǒng)制造業(yè)向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型的內(nèi)涵。公司成立于1999年，為用戶(hù)提供基于在線訂單的原型定制和小批量的零部件生產(chǎn)服務(wù)。
公司于2012年上市，當(dāng)前市值超過(guò)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(chēng)是“世界上最大、最快的數(shù)字制造商”，當(dāng)用戶(hù)上傳了產(chǎn)品3D模型后，在幾小時(shí)內(nèi)即可收到帶有設(shè)計(jì)反饋和定價(jià)信息的自動(dòng)報(bào)價(jià)。從預(yù)生產(chǎn)到制造，再到檢測(cè)和物流，通常在15天或更短的時(shí)間內(nèi)即可完成。
目前公司在全球擁有12個(gè)生產(chǎn)基地，每月制造390萬(wàn)個(gè)零部件，為60個(gè)國(guó)家的45000名產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員提供3D打印服務(wù)。
· 分布式3D打印服務(wù)平臺(tái)3D Hubs
荷蘭分布式3D打印服務(wù)平臺(tái)3D Hubs成立于2013年，在全球150個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有涵蓋6370個(gè)3D打印服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，據(jù)稱(chēng)可以讓超過(guò)10億人在距家10英里的范圍內(nèi)使用合作伙伴的3D打印系統(tǒng)。
公司為各種規(guī)模的工程公司和個(gè)人提供服務(wù)。通過(guò)該平臺(tái)，用戶(hù)可以獲得即時(shí)報(bào)價(jià)，訂單確認(rèn)后，在5分鐘以?xún)?nèi)即可開(kāi)始生產(chǎn)。公司稱(chēng)，用戶(hù)通過(guò)該平臺(tái)已經(jīng)生產(chǎn)了200多萬(wàn)個(gè)零部件，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間僅為兩天，其效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)制造流程。
2018年9月，該公司宣布將業(yè)務(wù)重心轉(zhuǎn)移到企業(yè)級(jí)服務(wù)，這在一定程度上印證了工業(yè)3D打印才是未來(lái)3D打印最重要的市場(chǎng)。
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