工業3D打印：一場仍處在初級階段的技術革命
http://www.debgrams.com 2019-04-01 17:45 來源：資本實驗室 張珂
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。
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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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