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中国3D打印如何开启新纪元
来源： 发布时间：2020-02-27 点击量：2359
有人说，3D打印是19世纪的构想，20世纪的基础，21世纪的市场。随着多年的发展，3D打印产业已形成较为成熟的基础技术和不断创新的技术体系，逐渐成为航空航天、汽车、消费电子、医疗等领域的热门技术。
金属3D打印更有发展前景
3D打印，也可以称为增材制造，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，将三维实体变成若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方式，将粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积熟结，最终叠加成形制造出实体产品。
自1986年3D打印技术诞生至今，经过30多年的技术积累，目前已经形成了金属3D打印和非金属3D打印两种技术流派，国内相关3D打印厂商多选择SLM和SLA两种技术路径。从理论上来讲，3D打印突破了传统等材制造和减材制造的限制，不依赖传统工业基础设施，可直接由二维数字打印制造成任意结构、尺寸的三维实体，是制造业的变革型创新。
对比两种技术流派，笔者认为，金属3D打印更具市场发展前景。
首先，从3D打印材料类型来看，金属3D打印材料的发展潜力更大。据IDC统计，2018年中国3D打印材料中，金属耗材占比39.4%，低于塑料的46.5%。但从法国3D打印公司Sculpteo对全球1000多家3D打印公司的调研来看，2018年塑料的运用率为65%，但相比2017年下降了23个百分点，唯一增长的材料是金属，运用率从28%增长到36%。
非金属材料运用率的下降，很大程度上受制于材料性能和制造成本。虽然3D打印具有对设计的复杂性不敏感的特质，但目前非金属3D打印主要应用于样品和模具的生产，精细化程度也较低，质量和价格无法与模具化生产对比。而金属3D打印能完成部分传统工艺无法制造的高复杂性零部件，更具有发展潜力。
其次，从3D打印产业链来看，材料成本的占比普遍更高。虽然增材制造的原材料利用率明显高于减材制造，但根据国际成本估算和分析协会于2015年发布的研究来看，按重量计算，增材制造材料的成本比传统制造材料高8倍，单价普遍较高，故研发新型金属材料也成为一部分3D打印厂商降低成本的重要手段。
当然，对于非金属3D打印来说，也并非意味着没有市场增长点。此次疫情期间，Raise3D为多家医院提供口罩佩戴连接器，满足了实际需求，同时也在探索3D打印护目镜的小批量生产。在长期发展上，Raise3D方面表示，更注重搭建基于硬件和软件的生态系统，从而为更多企业客户实现小规模批量化生产。
工业级3D打印将成市场主流方向
麦肯锡曾预测，3D打印在应用端的影响力深远，预计到2025年，3D打印对经济的直接影响是5500亿美元的规模，其中包括消费类应用、模具与夹具、医疗植入物及牙科产品、航空航天零件、汽车及其他工业领域。
从目前来看，非金属3D打印尚不能实现所谓的“定制化”生产。若应用于标准件的批量生产，从成本和制造速度来看均不占优势，略显“大材小用”。且消费类应用（如手办、珠宝）的市场规模较小，牙科的大规模应用尚未在国内普及，消费级3D打印的增长潜力较小。
对于金属3D打印而言，其特性决定了它的应用将是传统制造工艺的重要补充，而非完全替代，有望实现传统制造行业的转型升级。
以航空航天产业为例，金属3D打印能满足其对于结构设计、材料和制造工艺的需求，在保证性能的前提下能大幅减轻零部件质量，同时还能有效缩短零部件的制造流程。以西安铂力特为例，其招股书上显示，2018年铂力特在航空航天领域的营收占到总营收的62.21%，其前五大客户均来自于航空航天领域。
不过，IDC的统计数据也显示，目前工业级3D打印的主要应用仍为手板，即产品在定型前少量制造的验证样件生产，占比高达84.1%；用于成品生产的占比仅为10.1%，其余5.8%为生产辅助设备生产，这意味着3D打印在工业生产上拥有较大的发展潜力。
从商业模式来看，掌握3D打印设备制造能力的厂商将有望在市场中占据主导地位。据IDC《中国3D打印机市场半年度追踪报告》显示，自2015年起，中国工业级3D打印机（25K美金及以上设备）的出货量及销售额均持续增长，2019年上半年出货量同比增长5.1%，销售额同比增长9.3%。美国国家标准与技术研究院的统计数据显示，增材制造初始精密设备成本占总成本的45%-74%。
国内市场中，铂力特、先临三维等企业均在进行设备销售，且应用领域的涵盖面比较广。尽管他们可为客户提供定制化产品服务，但设备的定制化程度较低，故公司多选择代理经销模式来培育和拓宽市场。尽管代理业务的净利润低于直销，但通过代理业务有助于搭售产品服务，从而绑定部分客户并拓展客户群，进而促进长期合作。
总体来看，相较于国外公司30余年的发展历史，国内3D打印设备起步较晚，虽然在短时间内取得较快进步，但在设备运行的稳定性、产品质量等方面需要进一步提升，距离国产替代进口、代理走向自销的目标仍有一段距离。但伴随着下游应用领域的不断拓展，国内厂商有望在细分领域实现突破。
中国3D打印起步较美国晚了十年。UNIZ的创始人李厚民曾对亿欧表示，国内3D打印市场仍处于技术储备期，尚不能实现批量化生产。且关于3D打印对制造业的赋能价值，目前仍是仁者见仁智者见智，这也导致资本市场的投资热情并不高。
金属3D打印更有发展前景
3D打印，也可以称为增材制造，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，将三维实体变成若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方式，将粉末、树脂等特殊材料进行逐层堆积熟结，最终叠加成形制造出实体产品。
自1986年3D打印技术诞生至今，经过30多年的技术积累，目前已经形成了金属3D打印和非金属3D打印两种技术流派，国内相关3D打印厂商多选择SLM和SLA两种技术路径。从理论上来讲，3D打印突破了传统等材制造和减材制造的限制，不依赖传统工业基础设施，可直接由二维数字打印制造成任意结构、尺寸的三维实体，是制造业的变革型创新。
对比两种技术流派，笔者认为，金属3D打印更具市场发展前景。
首先，从3D打印材料类型来看，金属3D打印材料的发展潜力更大。据IDC统计，2018年中国3D打印材料中，金属耗材占比39.4%，低于塑料的46.5%。但从法国3D打印公司Sculpteo对全球1000多家3D打印公司的调研来看，2018年塑料的运用率为65%，但相比2017年下降了23个百分点，唯一增长的材料是金属，运用率从28%增长到36%。
非金属材料运用率的下降，很大程度上受制于材料性能和制造成本。虽然3D打印具有对设计的复杂性不敏感的特质，但目前非金属3D打印主要应用于样品和模具的生产，精细化程度也较低，质量和价格无法与模具化生产对比。而金属3D打印能完成部分传统工艺无法制造的高复杂性零部件，更具有发展潜力。
其次，从3D打印产业链来看，材料成本的占比普遍更高。虽然增材制造的原材料利用率明显高于减材制造，但根据国际成本估算和分析协会于2015年发布的研究来看，按重量计算，增材制造材料的成本比传统制造材料高8倍，单价普遍较高，故研发新型金属材料也成为一部分3D打印厂商降低成本的重要手段。
当然，对于非金属3D打印来说，也并非意味着没有市场增长点。此次疫情期间，Raise3D为多家医院提供口罩佩戴连接器，满足了实际需求，同时也在探索3D打印护目镜的小批量生产。在长期发展上，Raise3D方面表示，更注重搭建基于硬件和软件的生态系统，从而为更多企业客户实现小规模批量化生产。
工业级3D打印将成市场主流方向
麦肯锡曾预测，3D打印在应用端的影响力深远，预计到2025年，3D打印对经济的直接影响是5500亿美元的规模，其中包括消费类应用、模具与夹具、医疗植入物及牙科产品、航空航天零件、汽车及其他工业领域。
从目前来看，非金属3D打印尚不能实现所谓的“定制化”生产。若应用于标准件的批量生产，从成本和制造速度来看均不占优势，略显“大材小用”。且消费类应用（如手办、珠宝）的市场规模较小，牙科的大规模应用尚未在国内普及，消费级3D打印的增长潜力较小。
对于金属3D打印而言，其特性决定了它的应用将是传统制造工艺的重要补充，而非完全替代，有望实现传统制造行业的转型升级。
以航空航天产业为例，金属3D打印能满足其对于结构设计、材料和制造工艺的需求，在保证性能的前提下能大幅减轻零部件质量，同时还能有效缩短零部件的制造流程。以西安铂力特为例，其招股书上显示，2018年铂力特在航空航天领域的营收占到总营收的62.21%，其前五大客户均来自于航空航天领域。
不过，IDC的统计数据也显示，目前工业级3D打印的主要应用仍为手板，即产品在定型前少量制造的验证样件生产，占比高达84.1%；用于成品生产的占比仅为10.1%，其余5.8%为生产辅助设备生产，这意味着3D打印在工业生产上拥有较大的发展潜力。
从商业模式来看，掌握3D打印设备制造能力的厂商将有望在市场中占据主导地位。据IDC《中国3D打印机市场半年度追踪报告》显示，自2015年起，中国工业级3D打印机（25K美金及以上设备）的出货量及销售额均持续增长，2019年上半年出货量同比增长5.1%，销售额同比增长9.3%。美国国家标准与技术研究院的统计数据显示，增材制造初始精密设备成本占总成本的45%-74%。
国内市场中，铂力特、先临三维等企业均在进行设备销售，且应用领域的涵盖面比较广。尽管他们可为客户提供定制化产品服务，但设备的定制化程度较低，故公司多选择代理经销模式来培育和拓宽市场。尽管代理业务的净利润低于直销，但通过代理业务有助于搭售产品服务，从而绑定部分客户并拓展客户群，进而促进长期合作。
总体来看，相较于国外公司30余年的发展历史，国内3D打印设备起步较晚，虽然在短时间内取得较快进步，但在设备运行的稳定性、产品质量等方面需要进一步提升，距离国产替代进口、代理走向自销的目标仍有一段距离。但伴随着下游应用领域的不断拓展，国内厂商有望在细分领域实现突破。
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