中国3D打印如何开启新纪元?

国际金属加工网 2020年03月10日

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。


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。

新的十年正式开启,国内3D打印市场将呈现怎样的发展格局?

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。

(控制工程网)

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