3D打印是个“伪命题” 揭开3D打印的不能承受之重

作者: admin 分类: 新闻 发布时间: 2019-07-03 09:11

  3D打印概念是一把虚火,在二级市场上被炒得过分火热。尽管3D打印技术一直被鼓吹为将会引发第三次工业革命,但就其目前的表现来看,还是很逊色的,脆弱的3D打印技术还难以承受起如此高的追捧。

  目前3D打印主要为设计院或者生产公司提供样品,这具有一定的存在意义,但是不能被用于规模生产,因此并不会给工业带来变革。上海景林投资有限公司副总经理王晓东坦言,3D打印本身是一个伪命题,不可能替代工业化生产。任何一种产品都有结构、强度以及多种材料组合,而3D打印无法做到。

  投产缓慢

  这两年,3D打印被炒得很火热,3D概念股也一路高涨。但实际上,目前大部分上市公司的3D打印项目还没有投产,仍处于研发阶段,并且具体投产时间也不确定。

  南风股份于去年8月份发布公告,将投资1.68亿元建设重型金属构件电熔精密成型技术项目,即3D打印机项目。2013年8月份,记者致电南风股份,其证券部坦言,目前公司3D打印项目处于研发阶段,还没有正式投产。由于各种不确定性,公司暂时无法预计什么时候正式投产。

  同样未投产的公司,还有大族激光、金运激光等上市公司。大族激光去年投资于3D打印,目前有两个部门负责3D打印业务。公司的3D打印样机已经研发出来,不过还没有开始向市场推广。

  负责该市场的部门总经理尹建刚坦言,目前3D打印市场需求还不成量,现在推广的效果并不好,公司希望推出一些技术含量更高的设备。

  在这些3D打印概念股中间,也有公司已经正式投产,不过这一项目的推广并不顺畅,营业收入也非常少。新松机器人3D打印机产值有数千万元,然而2013年上半年销量仅为6台。其副院长坦言,目前3D打印主要用于汽车领域,打印一些金属加工、模具开发等产品,不过公司正在研发新的3D打印设备。

  上海申银万国证券研究有限公司一位分析师表示,因为现在3D打印市场还没有成规模化,技术和应用路线都比较多,大公司一般都是以尝试心态去做3D打印。

  事实上,一些中小型企业的3D打印机,市场推广速度反而更快。记者调研数十家3D打印企业发现,大部分企业于今年年初或去年年底成立,有些做设备或设备代理,有些则做工业外包服务,更多的是成立3D打印店。

  智垒电子科技(武汉)有限公司成立于2012年底,其塑料型桌面打印机2013年上半年销量为100台左右,单价7999元,总销售额在79万元左右。智垒电子今年还将在宁波、上海、深圳三个地方建立办公点或者分公司。

  近两年在全国各个城市出现的小型3D打印公司,它们的成立初衷是做3D打印机,基本上拥有一两款产品就开始向市场大力推广。当一项公开的新技术出现时,往往会如雨后春笋般地涌现出大批中小型企业,中小型企业船小好调头,但能将之量产并真正形成产业的却又常是那些大型企业。王宁远表示。

  应用遇堵

  3D打印的应用前景被夸大了。虽然从需求端来看,未来几年航天军工、民用消费、工业模具设计等三驾马车将驱动3D 打印需求超越式增长。然而目前这三个领域的市场应用及其增长空间,并不明确。

  航天军工领域主要采用3D打印金属零部件。但由于航空领域对金属3D打印要求非常高,国内3D打印的技术水平还难以达到。机器人公司虽然发布了与航天公司签订3D打印协议的合作公告,但是记者从其内部高层内人士获得消息,目前该合作项目仍处于谈洽阶段,最终结果仍未落实。

  北京航天所王毅亮也持同样观点:就目前我所了解的军事航空领域,很少有使用3D打印零部件的。这个市场其实很窄,成本高且技术含量也高,国内大部分企业难以企及。

  在工业领域,3D打印被外界传扬能够引起第三次工业革命。事实上,3D打印的工业应用十分受限。因为材料成本高、种类少、打印技术不成熟以及精度不够,3D打印只能用来打印模型和样品,并不适合用于生产。

  从事该行业的吴先生委婉地建议,3D打印主要是为设计院、模型公司等打印模型,或者为制造业打印小尺寸样品。目前3D打印机不能用作生产,只能用于设计,如果生产的话,不建议使用3D打印。

  相比而言,小尺寸及塑料硅胶材料的样品模型,打印成本比模具低,市场应用速度较快。而金属类的模型或样品,成本很高,精确度也不够,因此并没有推广开来。

  据了解,用3D技术打印一个手指大、金属制的人体模型,价格为3000元左右;而同样的模型,采用手工打造,价格不会超过1000元。

  应用于民用消费的3D打印,主要是桌面3D打印机,也以打印模型为主。虽然价格比较便宜,但是这一市场对于消费者的准入门槛相对较高。3D打印要输入一套数据(参数),那么意味着用户还要自己设计模型和3D数据,这对于用户而言是一项较费劲的事。民用3D打印,我们用得上的概率很低。 业内人士邹道宏表示,如果使用便捷、材料方便、速度快,那么3D打印推广到民用市场便会相对容易。

  对于上述工业和民用市场遇堵的状况,邹道宏表示,这与国内企业的生产结构有关。美国3D打印推广很火热的原因在于,美国是一个靠设计为主的国家,以硅谷为主的创新型企业,其新产品设计速度非常频繁,因此对3D打印的使用频率非常高。而国内产业发展的情况是制造业、仿制生产类企业居多,国内的设计类企业比较欠缺,创新能力弱。

  从本质上看,两国的工业结构不同,在美国很受用的3D打印可能在国内应用并不会那么顺畅。应用于打印样品模型的3D打印机目前在国内并不能实现本土化。可能10-20年之后,3D或4D打印会比较流行。

  商业模式待考

  目前从事3D打印的主要有三类企业:一是设备生产商或代理商,二是耗材供应商,三是设备租赁商或3D打印服务商。然而现实却是,最不为投资商所看好的3D打印外包服务业务发展最好,也是眼下3D打印业务盈利最好的方式。

  一些生产3D打印设备或者代理3D打印机的企业,在销售设备的同时,也在做3D打印服务业务。而令记者惊奇的是,这些企业的盈利模式不是来自于设备销售,而是来自于其兼职的3D打印服务业务。

  苏州3D中瑞科技有限公司成立于今年年初,不过其在前几年已经涉足于3D打印业务。目前公司的销售额主要来自3D打印服务业务,每年服务销售额就达到几千万元,而其3D设备销售情况并没有这么好。

  对于兼职业务赚钱、主营业务不振的情况,公司负责人张某坦言,我们做3D打印设备,是为了提前市场布局。3D打印产业要发展,首先必须要用到设备和材料。未来3D打印设备的市场空间一定非常大。

  然而依靠外包服务业务来推动一个产业的发展,只能是最初的权宜之计。3D打印并没有形成一个很好的盈利模式,所以整个产业并不能很快转动起来。

  北京有一家3D打印公司,已经成立十余年,是国内最早做3D打印服务的企业。虽然该公司的业务能够维持公司的正常运营,但是却无法让公司做大做强。

  上海景林投资管理有限公司副总经理陈晓东直接了当地表示,成立3D外包服务公司没有多大的意义,也不会有太大的成长空间,当订单比较大的时候,企业就会自己购买设备了。

  有业内专家认为,就3D打印设备本身而言,技术门槛并不是非常之高,造一台3D打印设备,对不少企业来说都可以做到,但这是不是一个很大的市场,有没有一个成熟的盈利模式,还值得探讨。

  金运激光董事长梁伟曾表示,公司意识到了上述问题的存在,因此在产品研发的同时,同时也在思考和尝试解决这些问题的路径。他表示,如果形不成成熟的商业模式,形不成规模化的产品市场,即使是产品研制出来了,也未必能给公司带来很大效益。

  这项技术已经有数十年的历史,但现在才具备了一个生态系统(包括我自己的公司在内),使其能够突破生产商的局限,进入主流平台。因此,我经常被要求站在一个业内人士的角度,阐述3D打印的热度与现实,以及它的发展前景。

  3D打印不会取代其他生产技术

  3D打印确实是一项重要的制造工艺,因为无论外观多么复杂,它总是能制造出来。其他制造工艺,就算已经实现工业化数十年,经常在复杂的几何形体面前束手无策,但3D打印机可以用同样的便捷,打印出最精细的外观和最简单的形状。

  过去我们从未有过这样一项技术,能够随心所欲地将自己的想法转化为实际物体,几乎无需考虑现有设备或技术。然而,就像微波炉无法取代其他烹饪工具一样,3D打印也不会取代其他生产技术,更不用提取代工业级的生产技术。它只能作为一个补充工具。

  事实上,3D打印仍然是一项极不成熟的技术。我们给3D打印赋予了一个神奇的光环,就像科幻小说一样,但只要使用3D打印机一段时间,你就会立即感受到自己需要更快速的制造时间、更高质量的打印、更大的原型产品、更好和更便宜的材料等。

  3D打印领域需要一则类似于摩尔定律的定律

  尽管3D打印描绘了无限复制的前景,包括复制丢失的零件、鞋、身体器官、乐器,甚至是枪支,但还有一个关键的事实:3D打印虽然不受复杂性限制,但它受制于体积大小。这就出现了三次方定律。

  随着体积的增加,成本、打印时间、材料数量都会成倍增长。因此,如果我们想要打印两倍体积的物体,我们需要花费8倍的时间和8倍的成本。如果想要打印三倍体积的物体,那么需要花费27倍的成本和时间。以此类推。

  3D打印生态系统正在发生变化

  3D 打印的三次方定律带来的限制,以及不受复杂性限制导致的体积增加,应当成为任何3D打印发展讨论的考虑因素。不过任何介于这两个恒量之间的因素都在持续发生变化,这其中包括3D打印的质量和速度,另外越来越多的个人和公司正努力克服当前的限制,扩大这项技术的使用范围。

  当前最常见的3D打印方式是用比面包盒还小的打印机,打印塑料机器,设备既包括RepRap等开源打印机,也包括3D Systems推出的Cube(这也是史泰博销售的3D打印机)等现货供应的打印机。另外还有MakerBot等低成本的商用打印机,以及 Stratasys和EOS等公司推出的更加昂贵的工业级打印机。

  不过这个生态系统里不只有打印机。3D打印只是不断加快的软件控制生产趋势的组成部分,这个趋势不仅令3D打印机,还有激光切割机、车床、刳刨机,工业机器人等越来越强大,越来越便宜,越来越实用,因此普通用户也越来越易于使用。软件令这个领域更加民主,就像PC令计算领域更加民主一样。

  3D打印需要更好的商业模式

  随着当前塑料材料不断改进,3D打印材料和产量也不断增加。现在的大型工业打印机可以打印金属、橡胶、陶制品,甚至是塑料。然而,很多评论者过于着重关注打印材料限制,因此忽略了更加重要的一点:成本。

  一般来说,一台3D打印机在其一生的使用时间里,会使用长达数英里的材料(实际上就是塑料卷轴)。因此,很多生产商采用了剃须刀和剃须刀片的商业模式:也就是说,3D打印的墨盒商业模式。这使得3D打印机与常用打印机在采用材料方面几乎没有任何区别,但是消费者的成本却增加了百倍。因此,我认为这个领域应当出现一种全新的商业模式,有助于扩展3D打印技术的使用范围,并提升市场活力。

  以下这些是重要的研究方向:

  最近关于3D打印的每一则消息都能引起轰动,因此很难说出哪些寻常普通,哪些值得关注。3D打印的每个领域都在时刻发生更新,尤其是可打印的物体,无论是替换部件或是全新设计,无机或是有机材料,从微小物体到一座房子,从地球到太空。

  我认为,需要着重关注的两个领域是:打印电子产品(即不仅仅是物体,还要具备逻辑和功能),以及处于萌芽状态的生物打印。后者是3D打印机最令人兴奋的前景之一。例如,维克森林大学的安东尼阿塔拉(Anthony Atala)博士已经率先实施了一项工作,成功打印并移植了人体尿道。圣迭戈的Organovo公司打印出了具备机能的人体组织,可以应用于医疗研究和临床应用。另外Craig Venters和Cambrian Genomics(我对这家公司进行了小规模投资)等公司甚至在打印人类DNA序列组。

  3D 打印领域的另外一个重要方向是关于建筑规模的3D打印,例如加州大学伯克利分校的罗恩拉尔(Ron Rael)正在研究新型低成本有机材料,南加州大学的鲍里斯贝罗克科什尼维斯(Boris Behrokh Khoshnevis)正在试验3D打印完整规模的建筑物。

  欧洲空间局和知名建筑与设计公司Foster + Partners已经开展合作,共同设计和3D打印一个月球基地,不过这个理念的最美之处在于它计划完全使用月球上的土壤作为打印材料。这一点很重要,因为这有助于摆脱材料限制,将3D打印原料从供应转变为寻找。另外也有人通过黑客手段使一台3D打印机完全使用废弃材料,使3D完全实现循环利用和再利用。

  下一个转折是从原型转化为限量生产

  3D打印和软件控制生产领域的其他技术趋势从根本上改写了大规模生产的规则。我们不必再为了降低成本和提高质量而大规模生产某个产品,我们能够以合理的成本,较小的产量获得高质量的产品。

  有这样一个趋势正逐步显现:3D打印不仅仅是快速打印小型塑料部件的原型,还可以应用于小批量生产。不过我认为3D打印并不会取代低成本的生产方法。

  想想美国在线打印公司Kinko的模式,它并没有取代桌面打印机或者印刷厂,但仍然在打印领域扮演重要角色。通过3D打印,Shapeways等公司扩大了打印机硬件和软件控制生产的生态系统,提供了3D打印和设计服务。另外还有一些设计智库,例如Thingiverse和Instructables(为 Autodesk所有)进入了这一领域。

  虽然基于收费、高成本、耗时耗材料的商业模式很容易打破,但这毕竟就像是在赛马比赛里只有一匹小马,难以保证胜利。在这个领域,最早出手者并不一定会拿到优势,还需要有一个真正丰富和繁荣的社区,这才是在竞争激烈的领域里脱颖而出的关键。

  我认为,3D打印不能像大规模生产一样用同样方式生产所有商品,而应当从限量生产高价值产品开始,例如修复类设备,或者珠宝等需要预订的商品。大多数3D打印都将是个人和定制商品,这类似于我们当前对墨盒打印机的使用方式。就像选择、编辑、烧录成为数字音乐的主题模式一样,未来我们会看到现实世界出现类似的事情:拍照、编辑、打印(或者下载、编辑、打印),只需使用手机摄像头就可以让计算机运行。

  3D打印无法将生产业务带回美国

  那么,这种能力会不会将生产业务带回美国和其他发达国家呢?会,也不会。它有助于推动国内生产,但并不是以同样的方式,也不会将过去失去的就业岗位带回美国。未来的产品公司将会把设计、工程和生产更加紧密地结合起来,快速生产原型产品和小规模投产的能力对公司成功至关重要。这意味着,未来的就业岗位仍然需要高技术人才,而这些人才同样需要数字能力。

  或许要想真正理解计算机在下一代生产中发挥的作用,唯一的方法就是忽略它。融资平台Kickstarter上有一款令人感到愉悦的3D打印设备,名为3Doodler,它无需连接计算机,目前已经融资超过200万美元。你可以将它握在手里,在空气里画画,实际上就是在它上面堆积可融塑料。这就像是在空气里用湿沙子堆积城堡。因此,虽然这项革命看似以硬件为中心,实际上微处理器和软件是不可或缺的。

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