「先临三维」李涛:让3D打印走进亿万家庭 | 解码数字新浙商NO.23

国际金属加工网 2020年03月09日

3D打印是一个风向标,帮助我们看到了当前中国创新所处的阶段。中国确实是制造大国,但和其他制造强国相比,自主创新的企业所占比重仍偏低。

——本期嘉宾 李涛

从初生到成熟,3D打印行业走过了短短的三十年。

这项新兴技术曾刷爆朋友圈,时至今日人们对3D打印的认识却依旧停留在“盲人摸象”的阶段,众说纷纭,褒贬不一。由于入门级的桌面3D打印机率先在教育领域得到普及,更多人仍将3D打印和“玩具”联系到一起。

当我们走进位于杭州湘湖边「先临三维」的展厅内,桌面3D打印机却只是整个展厅的“冰山一角”。眼前大到比人高的金属打印机、用于航空航天的金属器,小到精密的手持扫描仪器、用于齿科矫正的材料……把我们带进了一个3D打印的真实世界。

作为国内3D打印行业营收“一哥”的先临三维,从单项技术发展到建立装备、数据、服务集成体系;从单个领域应用拓展到高端制造、精准医疗、创新教育、定制消费等多领域的深度应用,沉浸行业15年。

在工大学弟周青的牵线下,我们见到了几乎不曾接受公开采访的先临三维CEO李涛。这位毕业于浙大金融系的80后,低调和冷静背后,暗藏热切的呼喊:

“我希望大家能真正认识到3D打印不是噱头,不是玩具,而是一套从数字化的信息采集开始,到面向性能的数字设计,最后到柔性的数字制造业全链条的技术系统。掌握好这套工具,就能突破想象力的束缚,真正带来效率、性能和品质的提升。”

最终,李涛和先临三维想实现的,是让设计更加智能化、简单高效,让基于3D打印制造的个性化产品不再昂贵,能像家电一样走进亿万家庭。

「数字新浙商」访谈现场

消费行为正呈现出“个性化”的新趋势,制造模式也从过去的标准化、规模化向高性能、多品种小批量、个性化方向发展。3D打印行业的未来不是一家独大,一定会有很多企业形成整体生态,整个链条正在经历一轮设计和制造思路的变革。

个性化一定是建立在高水平的标准化、模块化和数字化应用的基础上,智能化也同理。

3D打印行业会成长为现代制造业生态中不可或缺的一个子系统。它会和当前主流的制造设计生态系统相互融合,并非简单取代。

有一本书叫《跨越鸿沟》,很多新技术在初期很吸引眼球,在初期创新市场向主流规模市场过渡时,中间会经历一段时间的沉寂,3D打印技术现在就在这个鸿沟里,跨越鸿沟,才会走向规模化和普及化应用。

——李涛

谈行业发展:
3D打印正经历设计和制造思路的变革

章丰:从全球市场看,目前中国的3D打印产业处于怎样的水平?

李涛:从数据来看,还是挺耐人寻味的。根据市场研究机构IDC预计,2019年全球3D打印的市场规模将达到138亿美元,中国预计将花费近20亿美元。从地域看,美国仍是全球最大市场,德国、英国、法国、意大利等国家紧随其后。

国内的3D打印市场起步晚于国际市场十几年,但大致上也会沿着国外市场发展的轨迹追赶,从规模上讲还很小,但从增长速度来看,国内市场会超越大部分国家。过去我们大量进口国际先进3D打印设备和技术,现在国内自主研发的设备、材料和软件也纷纷走向国际市场。

章丰:中国是制造大国,而且在大部分细分行业形成了全球领先的产业链,为什么3D打印的市场份额比较小?

李涛:目前3D打印的最大市场是在美国、欧洲等主要的经济发达区域。首先,从产品消费市场来看,经济发达的地方,消费水平会高一些,人工成本也高,对于产品制作效率、品质的要求更高,这助推了对设计和制造工具的高要求。比如在康复和医疗领域,3D数字设计和3D打印的应用在国外的用量明显比国内大,我们只有在解决常规手段或经验完全无法解决的疑难杂症时,医生才会不得已用到3D打印。原因是其中的结构太复杂,需要事先演练、验证,避免出现意外;同时,国内各地因为收费标准不明确,有些医生甚至自己掏腰包来承担这笔打印费用。

章丰:可以这么理解,3D打印行业的发展是由消费市场的成熟度决定的?

李涛:消费市场的成熟度是一方面,还包括认知度和必要性,对3D打印的认知到不到位、是否刚需以及消费水平,几个因素共同形成了消费市场的差异,这是最主要的原因。

在业内大家还有其他观点,一些制造业企业用户提出材料的种类不够丰富、性能不够好等原因。但是他们忽略了一点,近年来许多材料巨头把眼光转向了3D打印,纷纷推出专门的3D打印材料,可以说现有材料已经可以广泛应用于各领域,我们可以从设计上进行优化,充分发挥材料的性能。过去我们在制造中遇到高性能要求的时候,习惯从材料上想办法,能不能有更高强度、高耐用度的材料?3D打印提供了一种新的思路——将现有材料通过结构变化来实现目标性能,计算机仿真出物体在实际运行环境中的受力变形和散热状况,优化出最适宜的几何结构,最终得到一样的性能。

我个人认为,设计意识也是一个非常大的瓶颈。很多时候,工程师的思路受限于原有的加工工艺。以我们打印服务中心接到的订单为例,几乎99%以上都是面向开模、切削加工工艺来做设计的产品,只是想在加工前用3D打印来快速验证,缩短开发验证时间。验证迭代以后,产品量产还是用原有工艺,他们没有考虑面向3D打印的特点,做高性能的结构来解决问题。但从我们国外的订单来看,有些零件一看就是非3D打印不能制造,也就是说它是为了将来以3D打印方式来量产做准备。

这方面主要靠大公司推动,像航空航天和能源系统的公司。比如说发动机领域,劳斯莱斯、GE航空,包括spaceX开发的火箭推行系统,都在用3D打印开发新一代发动机。最典型的例子,2016年GE开发团队宣布把一款涡轮螺旋桨发动机的845个部件合并为只有11个3D打印部件。不仅成本大大削减,而且减少了复杂性,缩短了生产周期,并且新技术可以把发动机大修时间间隔延长30%以上。

章丰:刚才讲到的几点原因中,设计能力的制约占多大比重?

李涛:我认为设计的瓶颈远远超过材料和其他因素。3D打印是一个风向标,帮助我们看到了当前中国创新所处的阶段。中国确实是制造大国,但和其他制造强国相比,自主创新的企业所占比重仍偏低。在先临三维的用户分布上,国外从大公司、中型公司到小型公司,都在使用3D打印技术。但国内的客户群主要集中在超大型公司和超小型公司。为什么?大型企业在研发下一代新产品和新应用时追求高性能,使用3D打印技术来进行优化迭代。而超小型企业不具备一开始就制造量产的能力,先打印5个、10个,然后投放市场、验证反馈、快速迭代。

消费行为正呈现出“个性化”的新趋势,制造模式也从过去的标准化、规模化向高性能、多品种小批量、个性化方向发展。3D打印行业的未来不是一家独大,一定会有很多企业形成整体生态,整个链条正在经历一轮设计和制造思路的变革,所以整个思路都要重构。

谈个性化:
辩证看待 个性化也基于标准化之上

足部3D扫描仪

在个性化定制领域,先临三维也积极展开尝试,将3D数字化技术和3D打印技术应用于精准的个性化定制解决方案。比如在“鞋”这件小事上,公司自主研发了固定式足部3D扫描仪及手持式足部3D扫描仪,可以快速获取高精度脚型数据,结合3D打印技术,可应用于个性化定制鞋、医疗支具及矫形器定制等众多领域。

章丰:高性能、小规模、个性化也随之带来一个问题,成本造价会不会升高?

李涛:要辩证地看。我们作为制造业企业,习惯性考量某个零件单体制造成本,现在一些公司开发新产品时,不仅考量制造成本,还要联动前期的设计成本、时间成本,后期的维护成本、回收成本。如果以全周期来看,会发现成本和量产规模有关。国外曾有分析表明,某个零件的制造,相比开模,在制造数量低于某个临界点后是3D打印更划算。所以整个3D打印在国外的大型企业的应用,已经覆盖到了整个产品的周期,从前期的概念验证到制造过程中的工装、模具,再到部分产品的直接生产。

章丰:随着材料工艺、软件设计能力,包括计算机视觉智能化水平的提高,未来3D打印的成本曲线是否会呈现往下走的趋势?而传统的制造工艺已经成熟,它的成本曲线可能更趋向平滑。这两条曲线在未来的演变过程中,有没有可能在相当程度上实现交叉?

谈研发投入:
高薪高水平 胜过人海战术

2018年,先临三维的研发投入高达1.405亿,相对于4.12亿元的营收,占比达到34%,相当之高。财报显示,从2012年开始,公司每年投入研发的资金都维持在较高的水平,超过营收的20%。

章丰:多年来研发费用占比保持在20%以上,这在科技公司中也是一个很高的水平。

李涛:主要出于几点考虑。首先,公司的综合毛利相对可观,可以保证这部分研发费用。第二,因为我们所做的是图形图像领域软硬件结合的产品,对于人工智能领域的高端人才是刚需,所以待遇水平占了支出的很大一块。第三,尤其最近三年投入比重特别大,因为我们在做技术结构的调整,建立了一种梯度型的研发投入。

我们把研发分成三个层次:底层是面向未来的核心算法和软件技术储备。由我们的首席科学家带着研究院的教授及员工在开发,他们做的是探索性的工作。中间层叫基础研发。基础软件和基础硬件部门负责整个公司的软硬件平台的搭建,把那些可以在近期用到产品中的软件进行架构化和标准化,把研究院的成果做成更加稳健的软件模块和算法模块,供我们的产品部门调用,实现三维扫描跟3D打印共性的技术的平台和成熟组件的开发。最后就是产品层面的开发,各产品线的研发团队面向不同行业应用,面向客户需求的产品功能开发和用户体验优化。

我们坚持每年都会发布几款新产品,每年每个产品线都有新产品,现有的成熟产品,最慢两年内会更新一代。

章丰:这么高频?

李涛:随着行业发展,用户需求是越来越多样化的。比如有的是拿来做零件,有的用以维修,那么维修就要用到三维视觉,如何识别它维修部位,帮助用户精准地自动定位。再举金属打印的例子,早期我们的金属打印机只有一台。后来我们发现,金属打印机用在不同的领域,有不同的需求——有的侧重效率,有的侧重强度,有的侧重成本,那么就要对它做细致的分类,进行迭代。

另一方面,我们的用户结构也在发生变化。以前的设备主要提供给科研型的单位、高端制造业的工程师用,他们经过培训就可以按照流程使用。但是近几年,随之设备的普及,操作者可能是模具厂的工人,那么我们在软件上就要根据用户场景和使用需求做简化和一键式操作。

章丰:3D打印是一种跨学科的交叉技术,对团队人才的要求是复合型的,需要计算机、光学、机械制造、材料等等学科背景,而且很多技术处于行业演进的前端,这样的人好招吗?

李涛:很不好招,所以我们注重高薪高水平胜过人海战术,而且要人尽所长。我们的主管在行业里沉淀了多年的经验,以他们的架构能力,把需要的能力拆分成几种类型的,招相应专业的人才,进公司后还需要培训磨合。我们投入了很大一部分精力,把内部的软件架构做了模块化梳理。我认为,个性化一定是建立在非常高水平的标准化、模块化和数字化应用的基础上才能实现。

章丰:这个观点我很赞同,否则个性化很难走得远。

李涛:智能化也是同理。智能化如果不是建立在非常高水平的数字化,以及数字化下的高度的数据结构化的基础上,靠散乱的数据、垃圾数据拿去学习,就难以得到准确的结果,就像是我们常说的“Garbage in,Garbage out”(无用输入,无用输出)。

谈应用领域:
大众的想象真的太高了 打印器官肯定不行

目前3D打印技术已经广泛应用于工业及消费领域,但在风口来临之前,先临三维已经在行业内深耕了15年,为高端制造、精准医疗、定制消费、启智教育等领域用户提供 “3D数字化—智能设计—增材制造”智能制造解决方案。作为业务模块之一的3D打印服务,打造 C2M 和线上线下相结合的分布式服务模式,并在全国建立了布局了十几家线下服务中心。

章丰:这些3D打印服务中心分布在哪里?

李涛:一般在制造业相对较发达的地方,我们和地方政府合作,作为块状产业的配套。但这一块现阶段看,尝试并不太成功,原因是我们忽略了当前制造业用户所处的状态。原来我们认为在制造业发达的地方,用户需求会高,现在看需要同时满足设计、创新都发达的条件,而且这些企业的需求还不一定连贯,没有办法保证服务中心的高频运转。所以我们认为当前服务中心的模式还是集中优于分散,相应地我们做了一些调整,加强总部的服务能力,通过物流触达各地。

章丰:未来3D打印会在哪些领域形成较大规模的应用场景?

李涛:根据规模,依次是先进制造、医疗健康、教育文创几大领域。在接下来相当一段时间内,规模也会按照相类似的比重放大。在制造领域,目前主要是一些超大型企业和初创企业在使用,会逐渐形成辐射效应,加上设计软件门槛下降之后,越来越多的工程师可以基于这项技术做一些这种高性能的零件。

章丰:生物3D打印的应用,也是很多人关注的领域。按照你的估计,未来5年生物3D打印能达到什么样的水平?

李涛:我怕让大家失望。因为大众的想象真的太高了。打印器官肯定不行,但是在人体的一些局部个性化修复领域,比如骨骼、皮肤、血管,应该会越来越多。当然这方面也需要相关的制度供给。现有的医疗器械的管理里,3D打印植入体的认证,包括一些个性化的认证,还没有被纳入。国外的认证就会快一些,美国每周都会有相关的认证性产品发出来。如果在制度供给上能跟进的话,推进会更快。

谈行业图景:
3D打印是制造业生态不可或缺的系统

章丰:很多人对3D打印的整个行业没有一个整体认知,包括我,因为这里面有很多角色,能不能解读一下?

李涛:这个问题很好,我一直想讲的就是,我们公司虽然是3D打印的一员,但我们不能代表整个行业。因为这个行业未来会是一种新生态,里面会有设计、应用、材料、设备制造单位。光制造设备,根据材料和工艺种类的不同,应用方向的不同,可能都有成百上千家不同类型的专用设备的企业产生。所以3D打印行业以后会成长为现代制造业生态中不可或缺的一个子系统。它会和当前主流的制造设计的生态系统相互融合,并非简单取代,而是解决传统方式做不了的东西,相当于制造业的增量市场。

章丰:相对于你描述的理想生态,目前行业的发展处在哪个阶段?

李涛:有一本书叫《跨越鸿沟》,很多新技术在初期很吸引眼球,然后开始应用,在初期创新市场向主流规模市场过渡时,中间会经历一段时间的沉寂,就叫鸿沟,跨越鸿沟才会走向规模化和普及化应用,3D打印技术现在就在鸿沟里。

我个人认为,整个行业需要系统的推进,有几大因素可以助推:一是大企业的辐射效应。二是3D数字设计和制造工具会越来越简单,使用体验越来越好,学习成本会低。第三,我认为教育领域所能起到的作用非常大的。我们投入了很多经历和资金在教育上,因为我们希望让大家认识到,3D打印不只是打印制造本身,它实际上是一个从数字化的信息采集开始,到面向性能的数字设计,最后到柔性的数字制造业全链条的技术系统。这一套工具掌握好了之后,你能打破想象力的束缚,创造出很多很好的产品。而这些产品,因为它的复杂性,除了3D打印,没有其他手段能制造和生产。

谈行业图景:
3D打印是制造业生态不可或缺的系统

章丰:很多人对3D打印的整个行业没有一个整体认知,包括我,因为这里面有很多角色,能不能解读一下?

李涛:这个问题很好,我一直想讲的就是,我们公司虽然是3D打印的一员,但我们不能代表整个行业。因为这个行业未来会是一种新生态,里面会有设计、应用、材料、设备制造单位。光制造设备,根据材料和工艺种类的不同,应用方向的不同,可能都有成百上千家不同类型的专用设备的企业产生。所以3D打印行业以后会成长为现代制造业生态中不可或缺的一个子系统。它会和当前主流的制造设计的生态系统相互融合,并非简单取代,而是解决传统方式做不了的东西,相当于制造业的增量市场。

章丰:相对于你描述的理想生态,目前行业的发展处在哪个阶段?

李涛:有一本书叫《跨越鸿沟》,很多新技术在初期很吸引眼球,然后开始应用,在初期创新市场向主流规模市场过渡时,中间会经历一段时间的沉寂,就叫鸿沟,跨越鸿沟才会走向规模化和普及化应用,3D打印技术现在就在鸿沟里。

我个人认为,整个行业需要系统的推进,有几大因素可以助推:一是大企业的辐射效应。二是3D数字设计和制造工具会越来越简单,使用体验越来越好,学习成本会低。第三,我认为教育领域所能起到的作用非常大的。我们投入了很多经历和资金在教育上,因为我们希望让大家认识到,3D打印不只是打印制造本身,它实际上是一个从数字化的信息采集开始,到面向性能的数字设计,最后到柔性的数字制造业全链条的技术系统。这一套工具掌握好了之后,你能打破想象力的束缚,创造出很多很好的产品。而这些产品,因为它的复杂性,除了3D打印,没有其他手段能制造和生产。

(编辑 | 王小猛)

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