干貨——金屬3D打印帝國的崛起與紛爭

金屬3D打印正在快速的發(fā)展，而各個公司也在紛爭中成長、壯大著自己的領(lǐng)地。南極熊覺得，現(xiàn)在3d打印市場風(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合并。了解各個公司的實力，有助于從更高的平臺審視全局，幫助我們做出正確的抉擇。先來看看各家公司的戰(zhàn)斗力報表：

上市公司季度報表

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

1. Arcam前三季度銷售收入(4780萬美金)同比增加10%(2015年增速61%)，共交貨35臺電子束成形設(shè)備，接受新的訂單24臺。不過由于公司運營費用增加，實際虧損約50萬美金;第三季度訂單量略有下降。

2. SLM Solutions前三季度銷售收入(5130萬美金)同比增加51%，新增訂單84臺，其中多激光束設(shè)備銷量占設(shè)備銷量的67.9%(設(shè)備平均售價為500萬人民幣)。不過由于其高昂的運營費用，SLM Solutions也落得虧損。不過SLM Solutions自信第四季度銷量會大幅增加。分析SLM Solutions以往年度報表也發(fā)現(xiàn)，第四季度的銷量會突然增加，而他們的主要客戶在歐洲。(歐洲的朋友們來評價下，是不是歐洲實驗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)布收購消息后直接沖入云霄;在某股東哄抬股價導(dǎo)致決議未達到75%贊成時，又如過山車般跌回原位。10月24日，GE宣布放棄收購，當(dāng)真玩的就是心跳。

圖2 SLM Solutions股票走勢

3. Renishaw集團的市場銷售8年來首次下滑，不過鑒于3D打印業(yè)務(wù)只是集團給未來買的一個保險，而并非主營業(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的前三季度實現(xiàn)銷售收入(3320萬美金)，同比增長37%;而第三季度的設(shè)備銷量增長同比更是超過2倍，Exone認為其大型設(shè)備正在獲得市場的認可。由于Exone設(shè)備單價昂貴，以及設(shè)備銷量很小，所以謹憑此小樣本難以得出信服的結(jié)論。Exone前三季度依舊虧損1200萬美金(2015年同期虧損2460萬美金)。

5. Voxeljet前三季度實現(xiàn)銷售收入1710萬美金，同比增長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880萬美金，(2015年同期虧損約760萬美金)。

6. 3D Systems作為一個全能型選手，金屬3D打印市場占比應(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年的營收已經(jīng)達到3900萬美金，今年前三季度的營收可能在3000萬美金左右。畢竟3DS進入金屬領(lǐng)域比較晚，在2013年收購法國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，對其業(yè)務(wù)發(fā)展產(chǎn)生了一定負面的影響。

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

普通公司業(yè)績

普通公司不需要發(fā)布報表，所能獲取的信息相對很少，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)展至今仍為私營企業(yè)，2015年總銷售額度已達2.83億美金，其中金屬打印設(shè)備銷量為220臺。近期宣布與西門子結(jié)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，在多個領(lǐng)域穩(wěn)健的發(fā)展。很符合中國人說的悶聲發(fā)大財�？赡苁沁@些年來為數(shù)不多的有正現(xiàn)金流的金屬3D打印公司。在中國，鉑力特也成為了EOS多種產(chǎn)品的總代理商，加速其發(fā)掘中國市場。

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

3. Concept Laser財報顯示2016年上半年同比增長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)，鉑力特(中國)，華曙高科(中國)，SLMSolutions(德國)，Concept Laser(德國)，Matsuura(日本)，Realizer(英國)。

圖3 Arcam粉床燒結(jié)成形工藝

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

圖5 DMG粉末熔覆成形

4. 超聲冷焊，其特點為可以實現(xiàn)低溫金屬冷焊接，實現(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)。

圖6 Fabrisonic成形過程

5. 原型鑄造，其特點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)，Voxeljet(德國)，峰華卓立(中國)。

圖7 Exone砂型制造過程

新技術(shù)看點

1. XJet的納米材料噴印低溫?zé)�結(jié)技術(shù)
XJet以強大的宣傳攻勢，獲得資本市場和媒體平臺的青睞，然而其能夠展示的器件依然非常的簡單(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高;同時納米材料的成本高昂，也抑制其使用的經(jīng)濟性。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)，只是采用低廉的機械平臺替代了激光振鏡系統(tǒng)，在繼2015年5月從GE拿到575萬美金的投資后，就銷聲匿跡了。以機械的方式實現(xiàn)粉床的掃描，從而會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廉的金屬成形設(shè)備中間隔了一個太平洋。

地緣分布
歐洲在金屬3D打印市場占據(jù)著重要的地位，特別是德國的公司在金屬3D打印市場占據(jù)了半壁江山;美國企業(yè)在粉床技術(shù)上起步相對較晚，主要業(yè)務(wù)在熔覆成形和粘結(jié)劑領(lǐng)域;近年來中國科研院所的技術(shù)在積淀多年后，也孵化出一批優(yōu)秀的企業(yè)進入了金屬打印市場;日韓企業(yè)金屬3D打印系統(tǒng)設(shè)備商數(shù)量相對較少。
發(fā)展趨勢
隨著市場的發(fā)展，用戶對于設(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)域驗證過3D金屬打印設(shè)備，對操作具有一定的經(jīng)驗，加大尺寸能夠提高其效率，進一步降低制造成本;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，降低價格會顯著增加對這一群體的吸引力。

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主要驅(qū)動來自大型工業(yè)級別設(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驅(qū)動來自于多激光束成形設(shè)備的銷售。

注：這些多激光束設(shè)備是在同一個腔體內(nèi)使用了多束激光，但是并沒有明確的表明多個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)同工作完成一個大型器件。(可以協(xié)同工作顯然是個加分項，沒有公司明確指出，可以推測，這些設(shè)備中多個激光槍是無法協(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“桌面級”SLM50設(shè)備進軍牙科市場。Exone2016年初推出其科研設(shè)備Innovent。

圖9 Exone Innovent 和Realizer SLM50

競爭分析
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，營收即將扭虧為盈，部分較大規(guī)模的收購也為行業(yè)注入更多的信心;然而競爭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，而且由于工藝被認為相對簡單，更多的初創(chuàng)公司也選擇了該技術(shù)領(lǐng)域而進入市場。

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

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

對于初創(chuàng)公司而言，與桌面級別設(shè)備初創(chuàng)公司所面臨的情況完全不一樣。在桌面機領(lǐng)域，采用低價還會吸引部分新的用戶，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)量達到準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)才會被市場接受，畢竟這是幾百萬人民幣的買賣(用戶的心理就是，能夠花得起幾百萬的公司，就不在乎再多花幾百萬買質(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。如果一定要進入，一定明確自己的細分市場;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。

(僅僅在今年11月，就有20個跟3D打印相關(guān)的項目在Kickstarter進行眾籌，而諸多公司依然打著低價的招牌，真心心疼投資人的錢;看來有時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)控和實時反饋。

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)計學(xué)上的一個分布。降低成形中粉末的差異性，就會為金屬打印領(lǐng)域降低諸多的不確定性。

總結(jié)
金屬3D打印帝國正在迎來它的輝煌，而各路“諸侯”也在紛爭中發(fā)展、壯大自己的領(lǐng)地。各個公司的營收在增加，然而大部分公司依然在虧損，只是降低了虧損額度;市場在發(fā)展中逐漸成熟，也驅(qū)動著生產(chǎn)設(shè)備在應(yīng)用上細化，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)展勢頭的誘惑下，已經(jīng)建立的公司在擴大業(yè)務(wù)，而初創(chuàng)公司也在大量進入市場，開辟、守住自己的優(yōu)勢領(lǐng)地，才能在競爭中存活下來;有時候圍魏救趙或許是更高明的手段。

來源：靖哥3D打印
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