5000+文字,精华总结2018年3D打印行业态势与透视逻辑

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全球趋势观察家Naisbitt夫妇在《掌控大趋势》一书中提到“变革正在路上,你不能阻止它,但你有能力选择融入其中或者游离于边缘之外。”如果你能预见新的变革和正在发展的力量核心,那么你就能提前规划自己的发展之路,未雨绸缪的做好商业计划。

我想,这段描述同样适用于3D打印正在带来的变化与趋势,同样适用于正在选择融入其中的这些人群,这些人有很多是我们的谷友。欢迎您来到《3D科学谷.思想会》,希望借助每年年末的宝贵时光,来共同回顾走过的路,一起感受这一年有关3D打印应用的发展与变化。

一场关于3D打印进化的加速时

block 回顾技术的跳跃性发展

我们先从技术发展的角度来回顾2018年,在我发布的去年的思想会文章中,一个直观的感悟就是包括GE, 惠普这些巨头的涌入,并不是争夺当前的市场份额,而是要颠覆当前的市场游戏规则。这一点在2018年体现的逐渐明显,在2018年11月德国法兰克福的formnext展会上,3D科学谷的联合创始人Korinna Penndorf 女士对行业中具有代表性的设备、材料、解决方案商进行了一对一的采访。

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这些行业专家贡献了非常有价值的见解。

包括来自UL的“良好的应用必须由材料驱动”;

来自沙特基础化学的“不存在以不变应万变的良方,随着增材制造应用的深入,新的应用领域不断出现,需要尽快开发出正确的材料以满足不同应用的需求。”;

来自GE的“与制造业用户的深入合作,将3D打印技术从研究探索阶段推动至生产阶段是非常关键的,也是3D打印企业未来几年所面临的挑战。我们需要做的不仅是帮助他们制造现有的零件,还需要帮助他们重新设计零件”;

来自雷尼绍的“限制行业发展的主要障碍是传统设计思维方式的制约作用,用户需要思考如何设计出能够充分利用3D打印优势的产品,但是目前还没有足够的公司能够真正把握住这一点。”;

来自voxeljet的“由于更严格的(环境)法规,欧洲的许多铸造厂被迫转向其他材料系统,从这个角度来说,voxeljet在砂模方面的3D打印技术确实是面向铸造未来的技术。”

来自EOS的“目前正在使用3D打印技术的客户中,有一部分用户正在通过3D打印技术实现量产。这些用户通常是具有明确产品组合的大型OEM,有的甚至一天生产5万件3D打印的产品。再过3到5年,他们会开发出更多适合3D打印的产品来,并且规模做的更大。”

的确,2018年发生了太多的变化,除了对进入到规模生产领域做了多方面准备的GE,惠普,Desktop Metal, Carbon等公司,老牌的3D打印企业呈现了清晰的加速趋势,EOS 推出了LaserProFusion技术(具体商业化时间在2020/21年),借助LaserProFusion技术来实现最高生产率的创新,这项新技术使用多达一百万个二极管,而不是使用单个CO2激光器对构建区域进行激光烧结。而另外一家老牌的3D打印企业,专注于塑料领域的Stratasys也将要正式推出其创新型的“层状粉末冶金”(Layered Powder Metallurgy,即LPM)金属3D打印技术。可以说原来以金属为主的EOS在发力塑料领域的3D打印市场,而原来以塑料为主的Stratasys在布局金属领域的高效生产市场。这样的变化或许是我们在2018年年初的时候所不曾预料到的。

block 围绕应用价值的核心原力

从应用的方面,2018年3月,作为TCT亚洲展的原点讲堂(TCT Fundamentals)的一部分,我在本届峰会上发布了《中国3D打印应用市场白皮书2018》。此外,11月,我有幸参加了包括FICMES铸造学会与voxeljet-维捷合作举办的中国铸造活动周期间的3D打印论坛,并发布了《3D打印在铸造领域的价值与应用趋势》白皮书。在铸造的论坛上,我看到了3D打印所用的新型粘结剂材料(水玻璃)(虽然还有一定的局限性,但是这种材料对满足铸镁、铸铝来说很友善)在符合环保要求方面可以说是一种趋势所向的制造技术。我还感受到了包括来自高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室(沈阳铸造研究所)在国产化3D打印材料方面的卓越努力与贡献,他们在3D打印用砂和粘结剂材料方面从二氧化硅的含量到颗粒度的要求,再到砂子和粘结剂如何影响铸造结果,粘结剂的各种性能指标都做了深度的研究与开发工作,这确实是利国利民的好事。

随后我有幸参加了商务部和中国机械工程学会在江西南昌举办的第二届中德汽车大会,作为汽车智能制造中的智能工厂建设对话环节的主持人,我有幸了解了万丰锦源控股集团在金属3D打印方面的进展和想法,还领略了北汽股份、江铃汽车、华晨宝马、吉利汽车、一汽启明等企业在无人驾驶和智能化工厂方面的布局,也感受到了汽车企业的开放心态与进取精神。能够感知的是在新能源汽车的制造趋势下,3D打印技术与汽车制造的结合将迎来一波持续性的波澜壮阔的历史机遇

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此外,还有幸参加了Materialise的以3D打印核心技术开发新应用,创造新商机-2018 玛瑞斯大会;AMCC 2018 杭州大会;以及上海增材制造协会的SAMA论坛。

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在应用细分领域我们还将要发布关于散热器、液压领域的3D打印白皮书。2019年,很期待在散热器和液压控制器领域,国内也出现更多商业化的应用案例。在这个领域,国内的确需要突破传统思维对设计思路的局限,以功能实现为导向进行正向创新。

教育方面,10月,我还有幸参加了由教育部学校规划建设发展中心主办,安世亚太科技股份有限公司承办的“先进设计与增材制造智慧学习工场(2020)”项目研讨会,根据教育部发布的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》,目前我国3D打印行业的专业人才缺口超过千万,制造行业对3D应用人才需求最大,缺口约为800万人,且需求还在不断攀升。不管是国际上还是国内,3D打印人才的缺乏已经成为限制行业发展的最主要因素。正如研讨会上王华明院士指出的,面对变革,人们需要转变观念,而转变观念是很难的事情,需要教育端的输入及社会的重视。安世亚太提出了重视正向设计的意义,以DFF(design for function)和DfAM(design foradditive manufacturing)为代表性的设计理念将在教育领域展开一场富有哲学性的方法与系统实践,增材制造是新一轮科技革命和产业革命的重要引擎和颠覆性技术体系,除了要求工艺融合的自适应制造模式,对于设计模式,设计手段也提出了与制造模式协同进化的要求。

block 不断变化的边界

在《规模》(Scale)这本书中,作者尝试运用规模法则让复杂的世界变得可量化、可预测、清晰明了且极度统一。这本书用数学分析的方法展示了自然界、城市、公司的成长和规模规律。

或许对于增材制造来说,我们都还需要时间来思考一个重要的问题:应用的边界在哪里?拿助听器的应用来说,3D打印技术在100天之内改变了这个行业,所有的助听器外壳的生产厂商都切换到了3D打印生产技术。3D打印和三维扫描这样的数字化技术为助听器制造行业带来了精准、高效的批量定制化生产解决方案,《福布斯》杂志曾经评论到: 3D打印技术颠覆了助听器行业。然而,助听器全球的市场仅仅在100亿美元左右,其核心技术是声学部件,3D打印外壳仅仅占了非常小的比重。也就是说助听器外壳这个市场的边界对于3D打印来说即便是100%,那也是很小的一个市场,更何况这个市场主要垄断在全球20家左右的品牌商手中。

那么我们看看牙科吧,拿3D打印金属牙冠来说,一年内3D打印技术使得金属牙冠的价格从120块钱一颗跌到了十几元一颗,也就是说在应用的数量的边界急速扩大的同时,产品单价的边界在急剧下降。为什么会出现这样的态势?其实道理并不复杂,金属牙冠的设计并没有因为3D打印的技术特点而发生变化,设计还是原来的设计,传统制造的环节反而使得价格竞争并不透明化,而3D打印数字化的制造特点使得这些并不复杂的产品在制造过程中变得透明化,价格也只能迅速下跌,企业要生存,只能通过降低3D打印设备的价格,增加设备台数,靠提高产量来抵消价格下降带来的损失。

而就牙科的正畸应用来说,每天的产量大约320,000个的Invisalign牙齿矫正器在进一步证明3D打印是一种生产技术。那么这个市场的边界又在哪里呢?是不是将来所谓的“钢牙妹”这样的传统正畸技术会从市场上消失呢?而对于Invisalign这样的大型生产企业来说,其市场份额会不会被更加灵活和分散的社区化牙套打印便利店所蚕食?这些都是变化中的边界,而创新正在驱动变化的发生,不仅仅是技术的创新,还包括商业模式的创新。

另外一个正在获得推广的应用是随形冷却模具的3D打印,虽然模具制造在中国是一个千亿的市场,但是让我们看一下这个产品的附加值。其实我们知道模具的附加值并不高,因为它是一种间接的产品,也就是说模具是在产品制造环节中的“上游”,那么3D打印目前在这个市场中可以被接受的应用边界就局限在高附加值复杂模具的范围内。当然随着3D打印设备价格和材料价格的走低,这个边界会下降,具体降到怎样的一个维度,我们还不清楚。不过有一点是清晰的,这个市场对价格十分敏感,这就使得在3D打印设备的打印速度方面需要有一个跳跃性的进步,并且打印工艺的稳定性达到高度的可控才会有突破性的市场边界变化。

如果考虑到边界和变化,我们可以用同样的逻辑去思考眼镜的3D打印市场,去思考无人机的3D打印市场,去思考康复辅具,植入物,散热器,液压零件,微型发动机…等不同应用的市场边界和变化发展逻辑

对于3D打印来说,每一个应用都有着自身的特点和“规模法则”。很多企业在应用3D打印技术的时候,主要是发挥了3D打印不需要模具的特点,而3D打印最大的潜力是用于制造复杂的产品,这个技术产生的制造成本对产品的复杂性不敏感,在3D科学谷看来,如果在3D打印中,越是能够发挥制造复杂的产品,那么创造的附加值就有可能越大,而在我看来,这个附加值创造的环节是3D打印在应用领域产业化空间规模法则重要的一个变量。

在与业界和应用端的接触的过程中,一个深刻的体会就是同样的一件事情,不同的人看待事物的眼光和格局以及态度相差很大,有的人天生善于用资源和变化的角度来看待事物,有的人以片面和静止的眼光来判断局面,这种差别促成了机遇只垂青于极少数人的结果。

变化的眼光,终身学习的态度,这或许是最值得修炼的。而3D科学谷的应用类白皮书系列将持续以变化和探索产业化边界的主线来不断升级新版本,为业界提供全局观与战略维度

block 相互滋养的智慧体系

3D科学谷自从2014年创立以来,当时的一个初心是打造连接3D打印技术发展与制造业的信息与市场洞察的“桥梁”。由此出发,我们有了中文和英文网站(www.51shape.com),我们有了涵盖今日头条、微信、新浪、搜狐、腾讯等手机端订阅号,我们推出了针对每个有产业化潜力的细分应用的白皮书,我们打造了针对从优化到创造的AME系列卓越论坛,我们还出版和正在出版专业书籍。

今年6月,在中国3D打印文化博物馆的支持下,我们合作举办了AME 3D打印卓越论坛之聚焦电动汽车,并与工业和信息部工业文化发展中心的领导一起对将要出版的新书《3D打印与工业制造》做了预发布。9月,我们还支持了来自美国硅谷的3DHEALS创始人Dr. Jenny Chen (陈慧洁),在中国3D打印博物馆举办了3DHEALS沙龙论坛,一起揭示中国医疗行业3D打印生态系统。12月,在上海交通大学医学3D打印创新研究中心的支持下,我们合作举办了AME 3D打印卓越论坛之聚焦骨科植入物制造的转型。希望在这些积淀的基础上,2019年,我们跟更多的合作方合作,在更多的细分领域共同举办AME卓越论坛。在此,特别感谢中国3D打印文化博物馆对3D科学谷的支持与厚爱。

另一方面,3D科学谷精心打造的一个闭环的相互滋养的智慧体系正在显现,拿AME论坛来说,通过卓越论坛上的深度探讨与交流,我们更新我们的应用类白皮书系列,而通过白皮书系列概括的行业洞见,我们会进一步强化《3D打印与工业制造》这本书下一个新版本的内容深度,由此环环相扣,互相强化,一步一步打造具有国际影响力的专业咨询机构。

正如马云曾提到的“未来的制造将不分made in China, 或者是made in America,而是made in internet”。3D打印以一场数字化的工业革命的新型态,结合互联网技术将深刻的改变我们身处的制造与生活,并对商业模式与供应链发生深刻影响。这本书从限制3D打印发展的一大主要障碍:思维的局限来入手,剖析了3D打印的颠覆潜力与价值所在,从而系统且本质性的解读了3 D打印与应用端的结合点与发展趋势。期待这本书成为制造业和理工科大学生的必备工具

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2018年的下半年,国内的经济情况变得很严峻,银行对信贷的收缩让很多发展中的企业尤其是民营企业遇到非常大的挑战,正如Naisbitt夫妇在《掌控大趋势》一书中提到“解决当前的危机是需要时间的,世界发展的脚步不会停下来等待我们,但也无法阻止我们思考自己的观点并发现属于自己的机会。”在此,祝愿3D科学谷的谷友能够从负面的现实环境中逃离出来,重新思考并找出解决方案。

的确,不仅是外围的环境,3D打印行业内有很多不如人意的地方,这是个发展还很初步的行业,但是这个行业又足够的立体丰富,能够增长远见与智慧,能够摸到行业跳动的脉搏,看到变化,是选择融入其中还是游离于边缘之外?3D科学谷已经选择融入3D打印行业5年了,2019年愿我们保持同行。

block 更值得期待的2019

展望2019年以及将来,我相信设备会出现跳跃性的技术进步,材料的选择会更多且更适合真材制造的研发与生产需要,制造软件会在过程控制中发挥更多智能化的作用,管理软件会更大层面上提供无缝衔接的作用,而应用端会诞生更多的创新,产品的设计更加集成,外观更加结构一体化,创成式设计将发挥重要的作用,而材料组合更加复杂。

德马吉森精机-DMGMORI总裁Dr.Mori(森雅彦博士)表示他相信2020年以后将成为增材制造的十年。到2025年,他预计,如果机加工车间有10台机床进行减材制造的工作,那么还应该至少有1或2台工业增材制造系统,而预计到2030年,使用增材制造将达到20%的产量

2017年,工业和信息化部等十二部门印发的《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》,明确提出到2020年,我国增材制造产业年销售收入超过200亿元。一日千里的竞争对中国这个制造业大国是有利的,因为中国人吃苦且善于钻研,当验证了一个具有突出的应用和产业化优势的应用点的时候,将走向由点到面,从1到n扩散开来的发展方向。可以想像不久的将来,拿隐形牙套这样的产品来说,或许我们在街门口的“微型制造便利店”扫描、打印、获得一副隐形牙套就像去星巴克买一杯咖啡一样的快捷简单。

当然,作为年度总结,您或许觉得没有出现行业数据是不是少了点什么,欢迎关注2019年2月我在TCT亚洲展会期间原点讲堂中的演讲,在那里,我会分享我们的合作伙伴Context统计的全球3D打印行业的概况,以及3D科学谷统计的行业应用发展情况。同时欢迎参加TCT亚洲展会期间我将主持的“创成式设计与增材制造为电动汽车提速”的AME卓越论坛(2月21日)。

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3D科学谷从来没有去羡慕和追求过爆发式的成功模式,在此,我想对那些对3D科学谷保持耐心和持续的热忱与信赖,以及那些一直默默的提供帮助与支持的业界朋友表达最诚挚的感谢,很荣幸认识您,祝愿您的事业在2019年更上一层楼。同时感谢我的联合创始伙伴以及3D科学谷的成员,我知道这个工作让人备受煎熬,但我们的使命感支持我们执着前行,感谢这样的努力与坚持。

积极心理学有句话叫做“Be the change you want to see in the world”,指的是人看到或期待世界应该发生的变化的时候,不妨自己先做变化中的一员。让我们积极看待变化和拥抱变化,祝愿大家新年快乐!2019大吉大利!

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