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中國3D打印如何開啟新紀元?

03-10 09:02:12

 有人說,3D打印是19世紀的構想,20世紀的基礎,21世紀的市場。隨著多年的發展,3D打印產業已形成較為成熟的基礎技術和不斷創新的技術體系,逐漸成為航空航天、汽車、消費電子、醫療等領域的熱門技術。

 

 

 中國3D打印起步較美國晚了十年。UNIZ的創始人李厚民曾對億歐表示,國內3D打印市場仍處于技術儲備期,尚不能實現批量化生產。且關于3D打印對制造業的賦能價值,目前仍是仁者見仁智者見智,這也導致資本市場的投資熱情并不高。

  新的十年正式開啟,國內3D打印市場將呈現怎樣的發展格局?

  金屬3D打印更有發展前景

  3D打印,也可以稱為增材制造,是以計算機三維設計模型為藍本,通過軟件分層離散和數控成型系統,將三維實體變成若干個二維平面,利用激光束、熱熔噴嘴等方式,將粉末、樹脂等特殊材料進行逐層堆積熟結,最終疊加成形制造出實體產品。

 

 

 自1986年3D打印技術誕生至今,經過30多年的技術積累,目前已經形成了金屬3D打印和非金屬3D打印兩種技術流派,國內相關3D打印廠商多選擇SLM和SLA兩種技術路徑。從理論上來講,3D打印突破了傳統等材制造和減材制造的限制,不依賴傳統工業基礎設施,可直接由二維數字打印制造成任意結構、尺寸的三維實體,是制造業的變革型創新。

  對比兩種技術流派,筆者認為,金屬3D打印更具市場發展前景。

  首先,從3D打印材料類型來看,金屬3D打印材料的發展潛力更大。據IDC統計,2018年中國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3D打印公司Sculpteo對全球1000多家3D打印公司的調研來看,2018年塑料的運用率為65%,但相比2017年下降了23個百分點,唯一增長的材料是金屬,運用率從28%增長到36%。

  非金屬材料運用率的下降,很大程度上受制于材料性能和制造成本。雖然3D打印具有對設計的復雜性不敏感的特質,但目前非金屬3D打印主要應用于樣品和模具的生產,精細化程度也較低,質量和價格無法與模具化生產對比。而金屬3D打印能完成部分傳統工藝無法制造的高復雜性零部件,更具有發展潛力。

  其次,從3D打印產業鏈來看,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,但根據國際成本估算和分析協會于2015年發布的研究來看,按重量計算,增材制造材料的成本比傳統制造材料高8倍,單價普遍較高,故研發新型金屬材料也成為一部分3D打印廠商降低成本的重要手段。

  當然,對于非金屬3D打印來說,也并非意味著沒有市場增長點。此次疫情期間,Raise3D為多家醫院提供口罩佩戴連接器,滿足了實際需求,同時也在探索3D打印護目鏡的小批量生產。在長期發展上,Raise3D方面表示,更注重搭建基于硬件和軟件的生態系統,從而為更多企業客戶實現小規模批量化生產。

  工業級3D打印將成市場主流方向

  據羿戓設計所了解,麥肯錫曾預測,3D打印在應用端的影響力深遠,預計到2025年,3D打印對經濟的直接影響是5500億美元的規模,其中包括消費類應用、模具與夾具、醫療植入物及牙科產品、航空航天零件、汽車及其他工業領域。

  從目前來看,非金屬3D打印尚不能實現所謂的“定制化”生產。若應用于標準件的批量生產,從成本和制造速度來看均不占優勢,略顯“大材小用”。且消費類應用(如手辦、珠寶)的市場規模較小,牙科的大規模應用尚未在國內普及,消費級3D打印的增長潛力較小。

  對于金屬3D打印而言,其特性決定了它的應用將是傳統制造工藝的重要補充,而非完全替代,有望實現傳統制造行業的轉型升級。

  以航空航天產業為例,金屬3D打印能滿足其對于結構設計、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量,同時還能有效縮短零部件的制造流程。以西安鉑力特為例,其招股書上顯示,2018年鉑力特在航空航天領域的營收占到總營收的62.21%,其前五大客戶均來自于航空航天領域。

  不過,IDC的統計數據也顯示,目前工業級3D打印的主要應用仍為手板,即產品和產品設計在定型前少量制造的驗證樣件生產,占比高達84.1%;用于成品生產的占比僅為10.1%,其余5.8%為生產輔助設備生產,這意味著3D打印在工業生產上擁有較大的發展潛力。

  從商業模式來看,掌握3D打印設備制造能力的廠商將有望在市場中占據主導地位。據IDC《中國3D打印機市場半年度追蹤報告》顯示,自2015年起,中國工業級3D打印機(25K美金及以上設備)的出貨量及銷售額均持續增長,2019年上半年出貨量同比增長5.1%,銷售額同比增長9.3%。美國國家標準與技術研究院的統計數據顯示,增材制造初始精密設備成本占總成本的45%-74%。

  國內市場中,鉑力特、先臨三維等企業均在進行設備銷售,且應用領域的涵蓋面比較廣。盡管他們可為客戶提供定制化產品服務,但設備的定制化程度較低,故公司多選擇代理經銷模式來培育和拓寬市場。盡管代理業務的凈利潤低于直銷,但通過代理業務有助于搭售產品服務,從而綁定部分客戶并拓展客戶群,進而促進長期合作。

  總體來看,相較于國外公司30余年的發展歷史,國內3D打印設備起步較晚,雖然在短時間內取得較快進步,但在設備運行的穩定性、產品質量等方面需要進一步提升,距離國產替代進口、代理走向自銷的目標仍有一段距離。但伴隨著下游應用領域的不斷拓展,國內廠商有望在細分領域實現突破。

 

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產品設計定位 國際消費電子博覽會 國際消費電子展
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