干貨——金屬3D打印帝國(guó)的崛起與紛爭(zhēng)

金屬3D打印正在快速的發(fā)展，而各個(gè)公司也在紛爭(zhēng)中成長(zhǎng)、壯大著自己的領(lǐng)地。南極熊覺得，現(xiàn)在3d打印市場(chǎng)風(fēng)起云涌，一些巨頭都在調(diào)整自己的公司戰(zhàn)略，一些大型公司開始收購(gòu)合并。了解各個(gè)公司的實(shí)力，有助于從更高的平臺(tái)審視全局，幫助我們做出正確的抉擇。先來(lái)看看各家公司的戰(zhàn)斗力報(bào)表：

上市公司季度報(bào)表

圖1 2016前三季度上市公司金屬3D打印銷售收入(*3D Systems為推測(cè)值)

1. Arcam前三季度銷售收入(4780萬(wàn)美金)同比增加10%(2015年增速61%)，共交貨35臺(tái)電子束成形設(shè)備，接受新的訂單24臺(tái)。不過由于公司運(yùn)營(yíng)費(fèi)用增加，實(shí)際虧損約50萬(wàn)美金;第三季度訂單量略有下降。

2. SLM Solutions前三季度銷售收入(5130萬(wàn)美金)同比增加51%，新增訂單84臺(tái)，其中多激光束設(shè)備銷量占設(shè)備銷量的67.9%(設(shè)備平均售價(jià)為500萬(wàn)人民幣)。不過由于其高昂的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，SLM Solutions也落得虧損。不過SLM Solutions自信第四季度銷量會(huì)大幅增加。分析SLM Solutions以往年度報(bào)表也發(fā)現(xiàn)，第四季度的銷量會(huì)突然增加，而他們的主要客戶在歐洲。(歐洲的朋友們來(lái)評(píng)價(jià)下，是不是歐洲實(shí)驗(yàn)室也有年底突擊花錢的愛好?)

SLM Solutions的股票也玩的是心跳。在GE發(fā)布收購(gòu)消息后直接沖入云霄;在某股東哄抬股價(jià)導(dǎo)致決議未達(dá)到75%贊成時(shí)，又如過山車般跌回原位。10月24日，GE宣布放棄收購(gòu)，當(dāng)真玩的就是心跳。

圖2 SLM Solutions股票走勢(shì)

3. Renishaw集團(tuán)的市場(chǎng)銷售8年來(lái)首次下滑，不過鑒于3D打印業(yè)務(wù)只是集團(tuán)給未來(lái)買的一個(gè)保險(xiǎn)，而并非主營(yíng)業(yè)務(wù)，并不能說明任何問題。3D打印業(yè)務(wù)所以只是用總部的錢先養(yǎng)著而已。

4. Exone的前三季度實(shí)現(xiàn)銷售收入(3320萬(wàn)美金)，同比增長(zhǎng)37%;而第三季度的設(shè)備銷量增長(zhǎng)同比更是超過2倍，Exone認(rèn)為其大型設(shè)備正在獲得市場(chǎng)的認(rèn)可。由于Exone設(shè)備單價(jià)昂貴，以及設(shè)備銷量很小，所以謹(jǐn)憑此小樣本難以得出信服的結(jié)論。Exone前三季度依舊虧損1200萬(wàn)美金(2015年同期虧損2460萬(wàn)美金)。

5. Voxeljet前三季度實(shí)現(xiàn)銷售收入1710萬(wàn)美金，同比增長(zhǎng)1.8%，其中設(shè)備銷售收入增加47%，服務(wù)收入降低31%，前三季度虧損約880萬(wàn)美金，(2015年同期虧損約760萬(wàn)美金)。

6. 3D Systems作為一個(gè)全能型選手，金屬3D打印市場(chǎng)占比應(yīng)該不到10%(通過其CEO VJ答記者問判斷)，不過由于其體量大，在2014年的營(yíng)收已經(jīng)達(dá)到3900萬(wàn)美金，今年前三季度的營(yíng)收可能在3000萬(wàn)美金左右。畢竟3DS進(jìn)入金屬領(lǐng)域比較晚，在2013年收購(gòu)法國(guó)Phenix Systems后才開始金屬業(yè)務(wù)。然而似乎并沒有很好的消化技術(shù)。其DMLS的技術(shù)爆出了在尼龍和金屬方面的質(zhì)量問題，對(duì)其業(yè)務(wù)發(fā)展產(chǎn)生了一定負(fù)面的影響。

也就是說在明確發(fā)布的年度報(bào)表中，金屬3D打印公司在前三季度的運(yùn)營(yíng)均為虧損狀態(tài)，大多數(shù)虧損幅度在降低。

普通公司業(yè)績(jī)

普通公司不需要發(fā)布報(bào)表，所能獲取的信息相對(duì)很少，不過根據(jù)所獲取的信息可以看到端倪。

1. EOS依然是目前為止，金屬3D打印領(lǐng)域最有資歷的大哥。公司建立與1989年，發(fā)展至今仍為私營(yíng)企業(yè)，2015年總銷售額度已達(dá)2.83億美金，其中金屬打印設(shè)備銷量為220臺(tái)。近期宣布與西門子結(jié)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，在多個(gè)領(lǐng)域穩(wěn)健的發(fā)展。很符合中國(guó)人說的悶聲發(fā)大財(cái)�？赡苁沁@些年來(lái)為數(shù)不多的有正現(xiàn)金流的金屬3D打印公司。在中國(guó)，鉑力特也成為了EOS多種產(chǎn)品的總代理商，加速其發(fā)掘中國(guó)市場(chǎng)。

2. Realizer財(cái)報(bào)顯示2016第一季度同比增長(zhǎng)66%，后續(xù)沒有新的數(shù)據(jù)發(fā)布。

3. Concept Laser財(cái)報(bào)顯示2016年上半年同比增長(zhǎng)88%，后續(xù)沒有新的數(shù)據(jù)發(fā)布。

4. Optomec在2015年的銷售收入增長(zhǎng)70%，后續(xù)沒有新的數(shù)據(jù)發(fā)布。

5. Sciaky，F(xiàn)abrisonic等公司的設(shè)備銷量并沒有穩(wěn)定銷售的數(shù)據(jù)。

目前3D打印制造金屬器件的工藝路線主要可以分為以下5種：

1. 粉床燒結(jié)，其特點(diǎn)是制造接近于100%密度的金屬器件，包括電子/激光束選區(qū)燒結(jié)。代表公司有，Arcam(瑞典)，清研智束(天津);EOS(德國(guó))，鉑力特(中國(guó))，華曙高科(中國(guó))，SLMSolutions(德國(guó))，Concept Laser(德國(guó))，Matsuura(日本)，Realizer(英國(guó))。

圖3 Arcam粉床燒結(jié)成形工藝

2. 粘結(jié)燒結(jié)，其特點(diǎn)為可以制造大型器件，直接燒結(jié)的產(chǎn)品有較大的孔隙率，可以通過后處理滲透提高密度。粘結(jié)劑成形后燒結(jié)處理。代表公司有Exone(美國(guó))，Hoganas(瑞典)。

圖4 Exone粉末粘結(jié)燒結(jié)技術(shù)(打印過程與滲透過程)

3. 熔覆成形，其特點(diǎn)為可以在曲面成形，實(shí)現(xiàn)多功能梯度材料，成形大尺寸器件，并且能夠進(jìn)行零件的修復(fù)。包括粉末/焊絲熔覆成形。代表公司有，Optomec(美國(guó))，BeAM(法國(guó))，DMG(德國(guó)),InssTek, Inc(韓國(guó));Sciaky(美國(guó))。

圖5 DMG粉末熔覆成形

4. 超聲冷焊，其特點(diǎn)為可以實(shí)現(xiàn)低溫金屬冷焊接，實(shí)現(xiàn)功能性梯度材料和復(fù)合材料，并且可以嵌入傳感器等。金屬薄片冷焊成形。代表公司有，F(xiàn)abrisonic(美國(guó))。

圖6 Fabrisonic成形過程

5. 原型鑄造，其特點(diǎn)為可以成形大型器件，生成效率高，能夠與傳統(tǒng)鑄造結(jié)合使用。包括砂型/失臘鑄造。代表公司有Exone(美國(guó))，Voxeljet(德國(guó))，峰華卓立(中國(guó))。

圖7 Exone砂型制造過程

新技術(shù)看點(diǎn)

1. XJet的納米材料噴印低溫?zé)�結(jié)技術(shù)
XJet以強(qiáng)大的宣傳攻勢(shì)，獲得資本市場(chǎng)和媒體平臺(tái)的青睞，然而其能夠展示的器件依然非常的簡(jiǎn)單(2.5維)，尺寸很小(~50mm)。因其所使用的納米 “溶液”在打印完成后具有更大的收縮率，制造大尺寸的器件失敗率會(huì)高;同時(shí)納米材料的成本高昂，也抑制其使用的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)該公司管理層人員Ziv所述，目前該公司的研發(fā)集中在材料方面。2. Matter Fab的機(jī)械式激光掃描粉床技術(shù)
Matter Fab采用粉床燒結(jié)技術(shù)，只是采用低廉的機(jī)械平臺(tái)替代了激光振鏡系統(tǒng)，在繼2015年5月從GE拿到575萬(wàn)美金的投資后，就銷聲匿跡了。以機(jī)械的方式實(shí)現(xiàn)粉床的掃描，從而會(huì)造成更大程度的熱應(yīng)力集中。制造小器件也許可行，但是距離其宣稱的物美價(jià)廉的金屬成形設(shè)備中間隔了一個(gè)太平洋。

地緣分布
歐洲在金屬3D打印市場(chǎng)占據(jù)著重要的地位，特別是德國(guó)的公司在金屬3D打印市場(chǎng)占據(jù)了半壁江山;美國(guó)企業(yè)在粉床技術(shù)上起步相對(duì)較晚，主要業(yè)務(wù)在熔覆成形和粘結(jié)劑領(lǐng)域;近年來(lái)中國(guó)科研院所的技術(shù)在積淀多年后，也孵化出一批優(yōu)秀的企業(yè)進(jìn)入了金屬打印市場(chǎng);日韓企業(yè)金屬3D打印系統(tǒng)設(shè)備商數(shù)量相對(duì)較少。
發(fā)展趨勢(shì)
隨著市場(chǎng)的發(fā)展，用戶對(duì)于設(shè)備規(guī)模的需求逐漸向兩極分化。大型尺寸的設(shè)備面向的客戶在其應(yīng)用領(lǐng)域驗(yàn)證過3D金屬打印設(shè)備，對(duì)操作具有一定的經(jīng)驗(yàn)，加大尺寸能夠提高其效率，進(jìn)一步降低制造成本;小型尺寸的設(shè)備面向的客戶更多為3D金屬打印設(shè)備的新工業(yè)用戶和科研領(lǐng)域(如新型粉末材料)的用戶，降低價(jià)格會(huì)顯著增加對(duì)這一群體的吸引力。

更大
Exone、Voxeljet這些砂型、粘結(jié)燒結(jié)技術(shù)背景的公司表示其銷售增長(zhǎng)主要驅(qū)動(dòng)來(lái)自大型工業(yè)級(jí)別設(shè)備。EOS, SLM Solutions, Concept Laser這些激光燒結(jié)技術(shù)背景的公司同樣表示其快速增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)來(lái)自于多激光束成形設(shè)備的銷售。

注：這些多激光束設(shè)備是在同一個(gè)腔體內(nèi)使用了多束激光，但是并沒有明確的表明多個(gè)激光束可以共同工作以成形更大尺寸的器件;EOS更是在其設(shè)備介紹中明確的表示，多束激光只是提高工作效率，并不能協(xié)同工作完成一個(gè)大型器件。(可以協(xié)同工作顯然是個(gè)加分項(xiàng)，沒有公司明確指出，可以推測(cè)，這些設(shè)備中多個(gè)激光槍是無(wú)法協(xié)同工作的)。因而多束激光束的作用是1+1=2的效果，當(dāng)然公用真空室會(huì)大幅度降低成本。

圖8 EOS M400-4多激光束成形工藝

更小
EOS在2015年底推出了M100小型設(shè)備，Realizer 推動(dòng)“桌面級(jí)”SLM50設(shè)備進(jìn)軍牙科市場(chǎng)。Exone2016年初推出其科研設(shè)備Innovent。

圖9 Exone Innovent 和Realizer SLM50

競(jìng)爭(zhēng)分析
金屬3D打印在一定程度上正在重現(xiàn)3D Systems和Stratasys在快速原型領(lǐng)域走過的輝煌，公司銷售收入大幅增加，營(yíng)收即將扭虧為盈，部分較大規(guī)模的收購(gòu)也為行業(yè)注入更多的信心;然而競(jìng)爭(zhēng)也在更大的范圍的展開。以激光熔融粉床技術(shù)為背景的各個(gè)公司的業(yè)務(wù)領(lǐng)域高度重合，區(qū)分度低，而且由于工藝被認(rèn)為相對(duì)簡(jiǎn)單，更多的初創(chuàng)公司也選擇了該技術(shù)領(lǐng)域而進(jìn)入市場(chǎng)。

而在更大的范疇，是3D金屬打印與傳統(tǒng)制造工藝的競(jìng)爭(zhēng)，因而要明確自己專屬的細(xì)分市場(chǎng)，符合金屬3D打印應(yīng)用的領(lǐng)域一般具有以下特征：打印器件價(jià)值很高;差異性強(qiáng)的小批量器件;形狀非常復(fù)雜。

從目前來(lái)看，與傳統(tǒng)生產(chǎn)線的融合會(huì)拓寬更大的應(yīng)用領(lǐng)域。另一方面，在3D打印領(lǐng)域內(nèi)部，目睹輕量級(jí)選手桌面3D打印經(jīng)歷了和經(jīng)歷著野蠻的價(jià)格戰(zhàn)，金屬3D打印設(shè)備商也將迎來(lái)了更多初創(chuàng)公司的進(jìn)入，面臨著更大的利潤(rùn)壓力。

對(duì)于初創(chuàng)公司而言，與桌面級(jí)別設(shè)備初創(chuàng)公司所面臨的情況完全不一樣。在桌面機(jī)領(lǐng)域，采用低價(jià)還會(huì)吸引部分新的用戶，畢竟也就是幾百塊錢;與20年前開始做金屬3D打印的公司也不一樣，大家還都在同一起跑線;今天只有產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)才會(huì)被市場(chǎng)接受，畢竟這是幾百萬(wàn)人民幣的買賣(用戶的心理就是，能夠花得起幾百萬(wàn)的公司，就不在乎再多花幾百萬(wàn)買質(zhì)量靠譜的)。

因此，沒有深厚的技術(shù)背景、沒有雄厚的資金支持、沒有強(qiáng)大的銷售網(wǎng)絡(luò)的初創(chuàng)公司，做金屬3D打印的硬件并非明智之舉。如果一定要進(jìn)入，一定明確自己的細(xì)分市場(chǎng);另外可能的話優(yōu)選開發(fā)尺寸較小的設(shè)備，降低客戶和自己的風(fēng)險(xiǎn)。

(僅僅在今年11月，就有20個(gè)跟3D打印相關(guān)的項(xiàng)目在Kickstarter進(jìn)行眾籌，而諸多公司依然打著低價(jià)的招牌，真心心疼投資人的錢;看來(lái)有時(shí)候最好的投資就是不投資。)

需要解決的問題
就像加州淘金熱一樣，挖金礦的不一定會(huì)成為富翁，但是為其服務(wù)做牛仔褲的Levi's卻可能做成品牌。在科研和工程領(lǐng)域，也有很多問題亟待解決，為3D金屬打印設(shè)備更好地服務(wù)。

1. 過程監(jiān)控和實(shí)時(shí)反饋。

2. 通過控制成形參數(shù)控制微觀結(jié)構(gòu)。

3. 粉末生產(chǎn)、回收研究等。僅就粉末而言，工業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)在所加工的材料，液體、固體，所共有的特性都是材料的均一性。而粉末材料能夠提供的僅僅是統(tǒng)計(jì)學(xué)上的一個(gè)分布。降低成形中粉末的差異性，就會(huì)為金屬打印領(lǐng)域降低諸多的不確定性。

總結(jié)
金屬3D打印帝國(guó)正在迎來(lái)它的輝煌，而各路“諸侯”也在紛爭(zhēng)中發(fā)展、壯大自己的領(lǐng)地。各個(gè)公司的營(yíng)收在增加，然而大部分公司依然在虧損，只是降低了虧損額度;市場(chǎng)在發(fā)展中逐漸成熟，也驅(qū)動(dòng)著生產(chǎn)設(shè)備在應(yīng)用上細(xì)化，在尺寸上逐漸兩極分化，趨向更大和更小;南極熊覺得，在快速發(fā)展勢(shì)頭的誘惑下，已經(jīng)建立的公司在擴(kuò)大業(yè)務(wù)，而初創(chuàng)公司也在大量進(jìn)入市場(chǎng)，開辟、守住自己的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)地，才能在競(jìng)爭(zhēng)中存活下來(lái);有時(shí)候圍魏救趙或許是更高明的手段。

來(lái)源：靖哥3D打印
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