資本實驗室·今日創新觀察

聚焦前沿科技創新與傳統產業升級

張珂

曾記否，幾年前當我們在實體店看到3D打印機打印出的一個個小玩意時，那種油然而生的新鮮與神奇感？

然而，短短几年，面對這種新事物，我們已經見怪不怪。此外，我們發現現實並不像當初許多人鼓吹的那樣，當你想要一雙新鞋，就去打印一雙；當你想要一件新衣服，就去打印一件；當你想要一塊煎餅，一塊巧克力、一個新玩具，一個新扳手，通通可以去3D打印出來……。

其實，這只是3D打印在日常消費領域的一種理想狀態。經過幾年的發展，3D打印更多地在工業領域悄悄前進，並在電氣、汽車、航空航天、醫療等領域發揮價值。

總體來看，在若干先進製造領域中，3D打印仍然處於早期發展階段，並且還有很長的路要走。與此同時，這一市場也在快速增長，並結合在線3D打印、按需製造等新模式，不僅在改變產品生產的過程和方式，同時正在創造出一個新的數字製造生態系統。

1.體量小，增長快的新興市場

在市場規模方面，對於3D打印的未來發展，衆多研究機構都給出了自己的分析和預測，但預測數據差異較大。

從Wohler's Associates、SmarTech、MarketsAndMarkets、ReportLinker、ResearchAndMarkets、IDC這六家研究機構發佈的數據來看，2018年全球3D打印市場的年收入（包括3D打印系統、材料、軟件和服務的銷售）在93億美元到115億美元之間。

3D Hubs對這些預測數據進行平均計算，估算出當前相對準確的一個市場規模：大約102億美元。

多年來，3D打印一直被譽爲改變製造業遊戲規則的新技術。但從目前情況來看，3D打印還遠未達到人們的預期。

目前全球製造業市場規模約爲12.7萬億美元，這意味着3D打印佔全球製造業的比例不到0.1％。

在未來，如果3D打印能佔到製造業1％的市場份額（許多行業專家認爲可能會達到），即年收入達到1270億美元，將是未來5年最樂觀預測的五倍多。

那麼，該行業的具體增長趨勢如何？2013-2017年，全球3D打印市場平均每年以24.7％的速度增長。未來五年，各機構預測的複合年均增長率在18.2-27.2％之間，平均爲23.5％。這意味着全球3D打印市場的規模將大約每三年翻一番。

總體來看，雖然3D打印市場當前體量較小，但也將也是一個快速增長的市場。

2.風險投資以企業資本爲主角

儘管在20世紀90年代，3D打印技術就已出現，但直到近幾年，該領域，特別是工業3D打印領域的投資交易纔開始逐漸活躍起來。

據CB Insights數據顯示，2009-2018年間，工業3D打印領域投資總額爲15.3億美元，與工業物聯網、工業機器人等其他先進製造領域相比，這一數據仍然顯得有些小氣。

另一方面，在該領域的投資活動中，企業風險投資基金一直扮演着主要角色，而對其他風險投資機構的吸引力相對較小。

2014-2018年，以GE、Autodesk爲代表的傳統硬件與軟件企業累計向工業3D打印公司（包括打印機製造商，軟件提供商和原材料供應商）提供了約10億美元的風險投資。其中，工業解決方案和應用是重點投資領域。

投資數據還顯示，美國是目前工業3D打印公司的主要集中地，80%獲得投資的3D打印公司的總部都設在美國。

其中，Carbon、Desktop Metal和Formlabs三家美國3D打印公司均爲估值超過10億美元的獨角獸企業。

3.原型設計仍然是主要應用領域

受制於各種因素，目前3D打印的應用更多聚集在產品需求量較小的原型設計環節，但原型設計市場規模相對較小（估計爲10億美元）。例如，2018年，3D Hubs在線製造平臺在美國打印了超過35萬個零件，其中有20%的需求來自美國加州，主要是一些科技創業公司用於原型設計的需求。

3D Hubs的調研結果還顯示，90％的工程師不會考慮將3D打印用於超過100個零件的生產。

但值得期待的是，一些大型製造企業正在通過3D打印向小規模生產和大規模製造邁出第一步，這些市場的規模是原型設計市場的10-100倍，將爲3D打印的未來增長創造新的機會。

4.在線3D打印：新的前沿

在3D打印市場的各領域中，在線3D打印正在成爲整個行業的前沿領域。

• 在線3D打印市場規模

據Wohler's Associates的數據顯示，在線3D打印約佔3D打印服務提供商總收入的37％。

3D Hub的用戶調研數據則顯示，在線3D打印當前市場規模佔服務提供商的35-45％，約13億到16億美元。

• 歐美主導全球在線3D打印需求

3D Hubs平臺的交易數據顯示，2018年全球共訂購了超過75萬個3D打印的零部件。從這些在線3D打印需求在全球的地理分佈來看，美國（49.4%）和歐洲（41%）佔到全球總需求的90%，可以說主導着全球在線3D打印需求。此外，亞太地區在線3D打印需求目前佔比僅爲9%。

另據Google趨勢顯示，2018年，對於與商業和工業環境中3D打印主題相關的查詢，在亞太地區與歐洲、美國一樣受到歡迎。這也表明亞太市場在不久的將來會迎來3D打印行業的增長。

• 工業與電氣：在線3D打印的主流行業

據3D Hubs提供的數據，在2018年全球在線3D打印的行業需求中，工業（31.1%）和電氣（20.8%）行業佔據了五成的市場需求，其次是消費品行業（14.1%）。

另一方面，航空航天和汽車行業的工程師並不太傾向於使用在線服務，兩者只佔總需求的10%。這些早期的增材製造採用者更傾向於通過自己的3D打印設備或其他內部渠道來進行原型製作和生產。

5.按需製造：新商業模式的興起

我們生活在一個日益隨需而變的世界裏，各種新技術正在推動傳統制造向“製造+服務”的新模式轉變。“按需製造”的概念被越來越多的人以多種不同的方式提及，諸如在線3D打印服務、數字製造、製造即服務、合同製造等概念都屬於“按需製造”的範疇。

在傳統製造業，通常企業需要根據客戶需求確定工廠規模和生產線，還要考慮零部件交貨週期、庫存數量、倉儲、運輸成本等一系列生產因素，以及隨之增長的土地、勞動力、稅收的變化。所有這些都意味着大量的成本和風險，而基於3D打印的按需製造有望改變傳統制造的產品交付方式。

這種按需製造模式強調交付速度和在使用傳統方法（如CNC加工或注塑成型）更經濟的情況下大規模生產零件的能力。與此同時，通過使用軟件（如預測分析）來提供即時的成本估算，對縮短客戶從詢價開始，到零件產品送達客戶手中的交付週期至關重要。

在此背景下，3D打印正在創建一個全新的“數字製造生態系統”，利用“互聯網+軟件+硬件”的模式，使“在線報價+線下生產”成爲未來的一種行業趨勢，而這在很大程度上得益於3D打印成本的下降以及新材料技術的發展。

目前，可實現快速週轉的按需製造服務正在悄然展開，包括ProtoLabs、3D Hubs 、Pleuthora、Star Rapid、Xometry和3ERP等3D打印技術公司是這種模式的典型代表。

• 機械加工車間即服務Proto labs

美國公司Proto labs的實踐很好地詮釋了傳統製造業向服務業轉型的內涵。公司成立於1999年，爲用戶提供基於在線訂單的原型定製和小批量的零部件生產服務。

公司於2012年上市，當前市值超過28億美元，比Stratasys、3D Systems和ExOne三家3D打印公司的市值總和還要大。

公司自稱是“世界上最大、最快的數字製造商”，當用戶上傳了產品3D模型後，在幾小時內即可收到帶有設計反饋和定價信息的自動報價。從預生產到製造，再到檢測和物流，通常在15天或更短的時間內即可完成。

目前公司在全球擁有12個生產基地，每月製造390萬個零部件，爲60個國家的45000名產品開發人員提供3D打印服務。

• 分佈式3D打印服務平臺3D Hubs

荷蘭分佈式3D打印服務平臺3D Hubs成立於2013年，在全球150個國家和地區擁有涵蓋6370個3D打印服務的網絡，據稱可以讓超過10億人在距家10英里的範圍內使用合作伙伴的3D打印系統。

公司爲各種規模的工程公司和個人提供服務。通過該平臺，用戶可以獲得即時報價，訂單確認後，在5分鐘以內即可開始生產。公司稱，用戶通過該平臺已經生產了200多萬個零部件，平均週轉時間僅爲兩天，其效率遠超傳統制造流程。

2018年9月，該公司宣佈將業務重心轉移到企業級服務，這在一定程度上印證了工業3D打印纔是未來3D打印最重要的市場。