正是因?yàn)樵霾募庸ゎI(lǐng)域已經(jīng)到達(dá)了制造級(jí)別的成熟度，羅蘭貝格希望能夠展望該領(lǐng)域未來5到15年的發(fā)展，這也正是該報(bào)告被命名為“增材制造-下一代”的原因。
3D打印產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展，日新月異，新機(jī)器、新技術(shù)、新材料、新應(yīng)用程序不斷推陳出新?？v觀3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，不難看出其發(fā)展速度之快，桌面級(jí)和工業(yè)級(jí)的3D打印技術(shù)都得到快速突破。被市場(chǎng)密切關(guān)注的3D打印產(chǎn)業(yè)鏈布局以及發(fā)展形勢(shì)究竟如何，本文將帶你一覽全局。
據(jù)《2016-2021 年中國(guó) 3D 打印產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求與投資潛力分析報(bào)告》指出，2014 年我國(guó) 3D 打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模上升至 40 億元，在市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)沃勒斯發(fā)布的 3D 打印產(chǎn)業(yè)報(bào)告顯示，2015年全球 3D 打印市場(chǎng)增長(zhǎng)率為 25.9%，而中國(guó)3D打印市場(chǎng)在未來的5年預(yù)計(jì)復(fù)合增長(zhǎng)率或?qū)⒏哌_(dá)35%，將遠(yuǎn)超世界平均水平， 表明中國(guó)的3D打印市場(chǎng)會(huì)在世界上占有越來越重要的地位。
產(chǎn)業(yè)大鏈條
在“增材制造三部曲(上)”我們分析過全球龍頭企業(yè)正在通過并購(gòu)不斷壯大，而透過下面這張國(guó)內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)鏈全景圖，可識(shí)別該產(chǎn)業(yè)眾多資源和要素的空間分布，將產(chǎn)業(yè)鏈中紛繁復(fù)雜的信息通過簡(jiǎn)潔的形式表現(xiàn)出來，深入了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r。
圖1 3D打印產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
信息來源：北京思創(chuàng)星源科技
透過圖2的產(chǎn)業(yè)鏈全景圖，我們可以梳理出3D打印產(chǎn)業(yè)鏈中的價(jià)值鏈條：
上游：專業(yè)材料供應(yīng)商、軟件開發(fā)商、耗材提供商等、基礎(chǔ)配件供應(yīng)商等
中游：3D打印設(shè)備制造商，3D打印服務(wù)平臺(tái)，軟件提供商等
下游：民用消費(fèi)、和航天軍工、服裝公司、汽車公司、船舶公司、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用
圖2 3D打印價(jià)值鏈分析示意圖
信息來源：網(wǎng)絡(luò)公開信息，南山工業(yè)書院整理
透過產(chǎn)業(yè)分析，我們將圍繞材料供應(yīng)、軟件開發(fā)、設(shè)備制造、公共服務(wù)平臺(tái)幾個(gè)部分來解讀3D打印產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，這幾個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，為最終用戶創(chuàng)造獨(dú)特價(jià)值，缺一不可，政府扶持3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也必須從全產(chǎn)業(yè)鏈入手，只有全產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮壯大，3D打印產(chǎn)業(yè)才真正在中國(guó)落地生根。
不動(dòng)聲色的材料隱者
3D打印行業(yè)的成型技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用材料的發(fā)展可以追溯到1987年，首臺(tái)商用3D打印設(shè)備問世，直到近些年3D打印逐漸走入人們視野，這是一個(gè)相對(duì)比較漫長(zhǎng)的過程，我們先做一個(gè)簡(jiǎn)單的歷史回顧(如圖3所示)。
圖3 3D成型技術(shù)與應(yīng)用材料的歷史與發(fā)展
信息來源：華曙高科增材制造的現(xiàn)狀與未來報(bào)告
現(xiàn)如今，可將3D打印原材料做一個(gè)基本的分類，如下圖所示，后面的“代表公司”為技術(shù)代表公司并非材料生產(chǎn)公司，盡管目前塑料3D打印材料占據(jù)了整個(gè)市場(chǎng)的50%份額，但是在未來幾年里最大的供應(yīng)商將主要來自金屬粉末領(lǐng)域。
圖4 3D原材料的分類介紹
信息來源：網(wǎng)絡(luò)公開信息，南山工業(yè)書院整理
如果考慮材料供應(yīng)商的話，可以參考科技研究公司Technavio在2016年發(fā)布的一份到2020年全球3D打印材料市場(chǎng)的研究報(bào)告，該報(bào)告預(yù)測(cè)這5年里全球3D打印材料市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率超過25%，并列出了在這一市場(chǎng)中的前五大供應(yīng)商：
1、Arcam公司
該公司提供一系列的3D打印技術(shù)和 3D打印解決方案，并擁有其專利的金屬3D打印技術(shù)EBM。該公司目前銷售的EBM硬件、EBM構(gòu)建材料、金屬粉末和粉末處理設(shè)備等，其客戶主要來自航空航天、植入物。
不過，已被GE收購(gòu)。
2、EOS公司
總部設(shè)在德國(guó)的EOS是全球DMLS(直接金屬激光燒結(jié))市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。該公司主要提供金屬制造材料、系統(tǒng)和設(shè)備等，也提供鋁、鈷/鉻合金和鋼等3D打印材料。
3、Hoganas公司
來自瑞典的Hoganas公司是世界領(lǐng)先的鐵和金屬粉末制造商，主要為化工、零部件制造、焊接和冶金等行業(yè)的客戶開發(fā)產(chǎn)品。其金屬粉末可用于3D打印、等離子焊、壓制和燒結(jié)部件、激光表面熔覆等。
4、Sandvik公司
該公司主要使用的材料是特殊合金和先進(jìn)的不銹鋼。該公司旗下的Sandvik Materials Technology主要從事3D打印業(yè)務(wù)。該公司還為醫(yī)學(xué)、航天以及快速模具部門生產(chǎn)用于3D打印應(yīng)用的氣體霧化金屬粉末。
5、Solvay公司
該公司通過其旗下的Sinterline Technyl來提供3D打印解決方案。其3D打印粉末主要用于汽車運(yùn)輸、體育用品、建筑、管道電氣等領(lǐng)域。
除了上述五家主要的3D打印材料供應(yīng)商之外，總部位于賓夕法尼亞的3D打印機(jī)制造商ExOne則是報(bào)告中提到的美國(guó)3D打印材料供應(yīng)商，而在國(guó)內(nèi)比較突出的汕頭美森科技(深圳七號(hào)科技旗下公司)，則是專注3D打印材料自主研發(fā)生產(chǎn)并推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的代表型企業(yè)。
設(shè)備制造風(fēng)云圖
3D打印的設(shè)備制造商發(fā)展迅猛，并不斷向上游拓展延伸業(yè)務(wù)，將耗材開發(fā)、軟件發(fā)開技能逐步收入囊中。Stratesys通過吞并以色列objet公司獲得polyjet產(chǎn)品線，并與自主開發(fā)的特殊材料進(jìn)行整合，形成獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，便是縱向整合產(chǎn)業(yè)鏈的典型代表。
圖5 Stratasys和3D Systems
信息來源：南山工業(yè)書院整理
在全球3D打印市場(chǎng)中，最大的兩家公司是3D Systems和Stratasys，兩者均成立于20世紀(jì)80年代。1986年， CharlesW.Hull開發(fā)出光固化技術(shù)(SLA)，并成立了3D Systems公司。1989年， Scott Crump開發(fā)出熔融沉積成型(FDM)技術(shù)，并依此設(shè)立了Stratasys公司。此后，兩家公司又分別通過并購(gòu)和研發(fā)獲得了一些新型技術(shù)專利，逐步成為3D打印產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)。
兩家公司在全球3D打印市場(chǎng)中的統(tǒng)治地位主要體現(xiàn)在工業(yè)3D打印機(jī)領(lǐng)域，兩者合計(jì)占據(jù)了2010年全球?qū)I(yè)打印機(jī)銷量的74%，其中Stratasys占56%，3DSystems占18%。此外，3D Systems還是個(gè)人打印機(jī)市場(chǎng)的龍頭企業(yè)，2010年出貨量達(dá)到2500臺(tái)(占個(gè)人打印機(jī)全球銷量的42%)。而Stratasys則更加專注于專業(yè)打印機(jī)的生產(chǎn)銷售，沒有涉及個(gè)人打印機(jī)。
Stratasys和3DSystems在發(fā)展模式上也有所不同。3D Systems業(yè)務(wù)較廣，涉及3D打印材料，打印機(jī)系統(tǒng)以及3D打印服務(wù)三個(gè)業(yè)務(wù)范圍，且三項(xiàng)業(yè)務(wù)基本上平分秋色。而Stratasys在業(yè)務(wù)上則更加專注于打印機(jī)系統(tǒng)的銷售，3D打印服務(wù)涉及較少。此外，在公司擴(kuò)張策略上，3D Systems采取了強(qiáng)力并購(gòu)的發(fā)展模式，通過并購(gòu)獲取其它技術(shù)專利，并將自己的業(yè)務(wù)范圍從專業(yè)打印機(jī)領(lǐng)域擴(kuò)展到個(gè)人打印機(jī)領(lǐng)域(如收購(gòu)BfB等)，加強(qiáng)自己服務(wù)業(yè)務(wù)(如收購(gòu)Shapeway等)。而Stratasys并購(gòu)行為則較少，業(yè)務(wù)也一直專注于專業(yè)打印機(jī)，并輔以少量服務(wù)。
國(guó)內(nèi)的3D打印技術(shù)研究起步早，從90年代起，核心技術(shù)具有先進(jìn)一面，其處于領(lǐng)先地位科研機(jī)構(gòu)主要為一些高校以及高校相應(yīng)的企業(yè)化單位，這些單位生產(chǎn)的3D打印設(shè)備一般為工業(yè)級(jí)設(shè)備.
處于領(lǐng)軍級(jí)的科研院所主要有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)與北京航空航天大學(xué)，以這些院校為技術(shù)依托分別成立的企業(yè)分別為北京殷華激光快速成型與模型技術(shù)有限公司、武漢濱湖機(jī)電產(chǎn)業(yè)有限公司、陜西恒通智能機(jī)器有限公司、中航激光成型制造有限公司。其中，北京殷華、武漢濱湖、陜西恒通以自主研發(fā)的3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，研制了工業(yè)級(jí)的快速成型機(jī)，主要以提供模具與原件制造服務(wù)、協(xié)助用戶進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)服務(wù)作為商業(yè)模式。北京殷華也進(jìn)行專用打印耗材的研制與銷售；中航激光主要研究飛機(jī)大型整體鈦合金主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成形及裝機(jī)應(yīng)用技術(shù)，在世界范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了激光成形鈦合金構(gòu)件在民用客機(jī)研制上的應(yīng)用。
以高校為依托的研究機(jī)構(gòu)主要以研制工業(yè)級(jí)打印機(jī)為主，而另有一些企業(yè)在進(jìn)行工業(yè)級(jí)打印機(jī)研制的同時(shí)，把重點(diǎn)目光投向了更具市場(chǎng)推力的桌面級(jí)打印機(jī)的開發(fā)與銷售上，并嘗試將技術(shù)研究、3D打印機(jī)研發(fā)銷售與3D打印服務(wù)整合在一起，以建立更完善的產(chǎn)業(yè)模式。
圖6 高校與骨干企業(yè)分布示意圖
信息來源：網(wǎng)絡(luò)公開信息，南山工業(yè)書院整理
與國(guó)際3D打印市場(chǎng)相比，盡管國(guó)內(nèi)3D打印市場(chǎng)還處在起步與發(fā)展階段，但是也涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的企業(yè)，比如說在90年代最具代表力北京隆源(三帝科技控股子公司)，自1994年研制成功第一臺(tái)激光快速成型機(jī)始，便傾力開發(fā)金屬、非金屬激光成套裝備及激光綜合制造平臺(tái)(SLM/LMD/SLS)，無論技術(shù)、產(chǎn)值還是綜合實(shí)力都在行業(yè)內(nèi)具備極強(qiáng)影響力。而華曙高科則正成“中國(guó)智造”輸出海外一張名片，海外銷量占據(jù)其40%的銷售額，僅次于德國(guó)EOS等領(lǐng)先企業(yè)。華曙收購(gòu)了德國(guó)具備20年3D打印行業(yè)歷史的公司LSS，并正在籌建美國(guó)的分公司，4月份即將成立，可以說其技術(shù)優(yōu)勢(shì)已經(jīng)趕超略顯頹勢(shì)的3D system。廣義的3D打印技術(shù)如FDM、LENS、SLA、LOM 有很多種，但是粉材平鋪激光熔融和激光燒結(jié)技術(shù)(SLS/SLM)正是當(dāng)下主流3D打印技術(shù)代表，而華曙正在推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化。隨著科技的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的快速增長(zhǎng)，越來越多的公司會(huì)進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)。
工業(yè)服務(wù)提前入場(chǎng)
3D打印的工業(yè)服務(wù)，其實(shí)就是方案提供商與服務(wù)平臺(tái)，前文所提及的Materials、Shapeway，以及萬物打印網(wǎng)(C2M)、杭州銘展網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，都屬于服務(wù)平臺(tái)提供商。他們不生產(chǎn)3D打印機(jī)，只面對(duì)應(yīng)用用戶提供整體解決方案。
Shapeways成立至今已有8年時(shí)間，其前身曾是荷蘭電子巨頭飛利浦公司的一項(xiàng)分支業(yè)務(wù)。Shapeways的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式是這樣的(如下圖)：客戶在Shapeways網(wǎng)站上搜索感興趣的設(shè)計(jì)作品(即3D模型)。找到后再選擇打印材料，系統(tǒng)將訂單請(qǐng)求發(fā)送給Shapeways工廠的工作人員，由他們確定是否可行。然后將用3D打印機(jī)將其打印出來。
圖7 Shapeways市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式圖
信息來源：南山工業(yè)書院整理
結(jié)語
正是因?yàn)樵霾募庸ゎI(lǐng)域已經(jīng)到達(dá)了制造級(jí)別的成熟度，羅蘭貝格希望能夠展望該領(lǐng)域未來5到15年的發(fā)展，這也正是該報(bào)告被命名為“增材制造-下一代”("Additive Manufacturing – next generation (AMnx)")的原因。而從目前來看，當(dāng)前還沒有任何一家公司能夠覆蓋增材制造軟件的全流程。這一切意味著，誰搶先在這一領(lǐng)域探索出成熟模式，誰就能分到萬億產(chǎn)值和資本市場(chǎng)高市值的最大一杯羹。
