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2017/3/3
产业链解读-增材制造三部曲(中)


  3D打印产业正在蓬勃发展,日新月异,新机器、新技术、新材料、新应用程序不断推陈出新。纵观3D打印产业的发展历程,不难看出其发展速度之快,桌面级和工业级的3D打印技术都得到快速突破。被市场密切关注的3D打印产业链布局以及发展形势究竟如何,本文将带你一览全局。
据《2016-2021 年中国 3D 打印产业市场需求与投资潜力分析报告》指出,2014 年我国 3D 打印产业规模上升至 40 亿元,在市场研究机构沃勒斯发布的 3D 打印产业报告显示,2015年全球 3D 打印市场增长率为 25.9%,而中国3D打印市场在未来的5年预计复合增长率或将高达35%,将远超世界平均水平, 表明中国的3D打印市场会在世界上占有越来越重要的地位。

产业大链条

  在“增材制造三部曲(上)”我们分析过全球龙头企业正在通过并购不断壮大,而透过下面这张国内3D打印产业链全景图,可识别该产业众多资源和要素的空间分布,将产业链中纷繁复杂的信息通过简洁的形式表现出来,深入了解产业发展状况

 
图1 3D打印产业链全景图
信息来源:北京思创星源科技
透过图2的产业链全景图,我们可以梳理出3D打印产业链中的价值链条:
上游:专业材料供应商、软件开发商、耗材提供商等、基础配件供应商等
中游:3D打印设备制造商,3D打印服务平台,软件提供商等
下游:民用消费、和航天军工、服装公司、汽车公司、船舶公司、医学等领域的应用
 
图2 3D打印价值链分析示意图
信息来源:网络公开信息,南山工业书院整理

  透过产业分析,我们将围绕材料供应、软件开发、设备制造、公共服务平台几个部分来解读3D打印产业价值链,这几个环节环环相扣,为最终用户创造独特价值,缺一不可,政府扶持3D打印产业的发展,也必须从全产业链入手,只有全产业链的繁荣壮大,3D打印产业才真正在中国落地生根。

不动声色的材料隐者

  3D打印行业的成型技术的发展与应用材料的发展可以追溯到1987年,首台商用3D打印设备问世,直到近些年3D打印逐渐走入人们视野,这是一个相对比较漫长的过程,我们先做一个简单的历史回顾(如图3所示)。
 
图3 3D成型技术与应用材料的历史与发展
信息来源:华曙高科增材制造的现状与未来报告

  现如今,可将3D打印原材料做一个基本的分类,如下图所示,后面的“代表公司”为技术代表公司并非材料生产公司,尽管目前塑料3D打印材料占据了整个市场的50%份额,但是在未来几年里最大的供应商将主要来自金属粉末领域。

图4 3D原材料的分类介绍
信息来源:网络公开信息,南山工业书院整理

  如果考虑材料供应商的话,可以参考科技研究公司Technavio在2016年发布的一份到2020年全球3D打印材料市场的研究报告,该报告预测这5年里全球3D打印材料市场的年复合增长率超过25%,并列出了在这一市场中的前五大供应商:
1、Arcam公司
  该公司提供一系列的3D打印技术和 3D打印解决方案,并拥有其专利的金属3D打印技术EBM。该公司目前销售的EBM硬件、EBM构建材料、金属粉末和粉末处理设备等,其客户主要来自航空航天、植入物。不过,已被GE收购。
2、EOS公司
  总部设在德国的EOS是全球DMLS(直接金属激光烧结)市场的领导者。该公司主要提供金属制造材料、系统和设备等,也提供铝、钴/铬合金和钢等3D打印材料。
3、Hoganas公司
  来自瑞典的Hoganas公司是世界领先的铁和金属粉末制造商,主要为化工、零部件制造、焊接和冶金等行业的客户开发产品。其金属粉末可用于3D打印、等离子焊、压制和烧结部件、激光表面熔覆等。
4、Sandvik公司
  该公司主要使用的材料是特殊合金和先进的不锈钢。该公司旗下的Sandvik Materials Technology主要从事3D打印业务。该公司还为医学、航天以及快速模具部门生产用于3D打印应用的气体雾化金属粉末。
5、Solvay公司
  该公司通过其旗下的Sinterline Technyl来提供3D打印解决方案。其3D打印粉末主要用于汽车运输、体育用品、建筑、管道电气等领域。
除了上述五家主要的3D打印材料供应商之外,总部位于宾夕法尼亚的3D打印机制造商ExOne则是报告中提到的美国3D打印材料供应商,而在国内比较突出的汕头美森科技(深圳七号科技旗下公司),则是专注3D打印材料自主研发生产并推动产业化应用的代表型企业。

设备制造风云图

  3D打印的设备制造商发展迅猛,并不断向上游拓展延伸业务,将耗材开发、软件发开技能逐步收入囊中。Stratesys通过吞并以色列objet公司获得polyjet产品线,并与自主开发的特殊材料进行整合,形成独特的竞争优势,便是纵向整合产业链的典型代表。
 
图5 Stratasys和3D Systems
信息来源:南山工业书院整理

  在全球3D打印市场中,最大的两家公司是3D Systems和Stratasys,两者均成立于20世纪80年代。1986年, CharlesW.Hull开发出光固化技术(SLA),并成立了3D Systems公司。1989年, Scott Crump开发出熔融沉积成型(FDM)技术,并依此设立了Stratasys公司。此后,两家公司又分别通过并购和研发获得了一些新型技术专利,逐步成为3D打印产业的龙头企业。
  两家公司在全球3D打印市场中的统治地位主要体现在工业3D打印机领域,两者合计占据了2010年全球专业打印机销量的74%,其中Stratasys占56%,3DSystems占18%。此外,3D Systems还是个人打印机市场的龙头企业,2010年出货量达到2500台(占个人打印机全球销量的42%)。而Stratasys则更加专注于专业打印机的生产销售,没有涉及个人打印机。
  Stratasys和3DSystems在发展模式上也有所不同。3D Systems业务较广,涉及3D打印材料,打印机系统以及3D打印服务三个业务范围,且三项业务基本上平分秋色。而Stratasys在业务上则更加专注于打印机系统的销售,3D打印服务涉及较少。此外,在公司扩张策略上,3D Systems采取了强力并购的发展模式,通过并购获取其它技术专利,并将自己的业务范围从专业打印机领域扩展到个人打印机领域(如收购BfB等),加强自己服务业务(如收购Shapeway等)。而Stratasys并购行为则较少,业务也一直专注于专业打印机,并辅以少量服务。
  国内的3D打印技术研究起步早,从90年代起,核心技术具有先进一面,其处于领先地位科研机构主要为一些高校以及高校相应的企业化单位,这些单位生产的3D打印设备一般为工业级设备。

  处于领军级的科研院所主要有清华大学、华中科技大学、西安交通大学与北京航空航天大学,以这些院校为技术依托分别成立的企业分别为北京殷华激光快速成型与模型技术有限公司、武汉滨湖机电产业有限公司、陕西恒通智能机器有限公司、中航激光成型制造有限公司。其中,北京殷华、武汉滨湖、陕西恒通以自主研发的3D打印技术为基础,研制了工业级的快速成型机,主要以提供模具与原件制造服务、协助用户进行产品开发设计服务作为商业模式。北京殷华也进行专用打印耗材的研制与销售;中航激光主要研究飞机大型整体钛合金主承力结构件激光快速成形及装机应用技术,在世界范围内首次实现了激光成形钛合金构件在民用客机研制上的应用。

  以高校为依托的研究机构主要以研制工业级打印机为主,而另有一些企业在进行工业级打印机研制的同时,把重点目光投向了更具市场推力的桌面级打印机的开发与销售上,并尝试将技术研究、3D打印机研发销售与3D打印服务整合在一起,以建立更完善的产业模式。
 
 图6 高校与骨干企业分布示意图
信息来源:网络公开信息,南山工业书院整理

  与国际3D打印市场相比,尽管国内3D打印市场还处在起步与发展阶段,但是也涌现出一批优秀的企业,比如说在90年代最具代表力北京隆源(三帝科技控股子公司),自1994年研制成功第一台激光快速成型机始,便倾力开发金属、非金属激光成套装备及激光综合制造平台(SLM/LMD/SLS),无论技术、产值还是综合实力都在行业内具备极强影响力。而华曙高科则正成“中国智造”输出海外一张名片,海外销量占据其40%的销售额,仅次于德国EOS等领先企业。华曙收购了德国具备20年3D打印行业历史的公司LSS,并正在筹建美国的分公司,4月份即将成立,可以说其技术优势已经赶超略显颓势的3D system。广义的3D打印技术如FDM、LENS、SLA、LOM 有很多种,但是粉材平铺激光熔融和激光烧结技术(SLS/SLM)正是当下主流3D打印技术代表,而华曙正在推动其产业化。随着科技的进步和市场需求的快速增长,越来越多的公司会进入这个市场。

工业服务提前入场

  3D打印的工业服务,其实就是方案提供商与服务平台,前文所提及的Materials、Shapeway,以及万物打印网(C2M)、杭州铭展网络科技有限公司,都属于服务平台提供商。他们不生产3D打印机,只面对应用用户提供整体解决方案。

  Shapeways成立至今已有8年时间,其前身曾是荷兰电子巨头飞利浦公司的一项分支业务。Shapeways的市场运营模式是这样的(如下图):客户在Shapeways网站上搜索感兴趣的设计作品(即3D模型)。找到后再选择打印材料,系统将订单请求发送给Shapeways工厂的工作人员,由他们确定是否可行。然后将用3D打印机将其打印出来。
 
图7 Shapeways市场运营模式图
信息来源:南山工业书院整理

结语
  正是因为增材加工领域已经到达了制造级别的成熟度,罗兰贝格希望能够展望该领域未来5到15年的发展,这也正是该报告被命名为“增材制造-下一代”("Additive Manufacturing – next generation (AMnx)")的原因。而从目前来看,当前还没有任何一家公司能够覆盖增材制造软件的全流程。这一切意味着,谁抢先在这一领域探索出成熟模式,谁就能分到万亿产值和资本市场高市值的最大一杯羹。

作者简介
王天宇,沈阳机床i5智能化产品经理,南山工业书院研究组
黄昌夏,西门子数字化工厂高级战略分析师兼市场研究经理,南山工业书院研究组
编审:林雪萍,南山工业书院发起人,北京联讯动力咨询有限公司

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