4月21日，北方工業(yè)大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院副教授胡福文在CIO時(shí)代APP微講座欄目作了題為《3D打印格局的大視野認(rèn)知》的主題分享，詳細(xì)介紹了3D打印產(chǎn)業(yè)的概念和發(fā)展。

目前，格局二字比較流行。個(gè)人認(rèn)為，所謂的“格”是認(rèn)知的分辨率，“局”是不同的認(rèn)知維度，認(rèn)知的分辨率加上認(rèn)知的維度便構(gòu)成了認(rèn)知的格局。所謂的大視野認(rèn)知是從大尺度、大范圍來(lái)認(rèn)知。

一、3D打印的產(chǎn)業(yè)鏈

所謂的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侵府a(chǎn)業(yè)中不同企業(yè)間的供給與需求關(guān)系，它們形成了一個(gè)鏈條。3D打印的產(chǎn)業(yè)鏈向上游延伸便進(jìn)入到基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)和技術(shù)研發(fā)環(huán)節(jié)，主要包括基礎(chǔ)材料、打印原材料的研制供應(yīng)，3D打印設(shè)備的研制和供應(yīng)，包括相關(guān)軟件、數(shù)字化設(shè)計(jì)的專門機(jī)構(gòu)，這便是3D打印的上游。

3D打印產(chǎn)業(yè)鏈向下游延伸便進(jìn)入到市場(chǎng)拓展環(huán)節(jié)，主要是與具體的行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，如民用消費(fèi)領(lǐng)域、工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域、航空航天軍工領(lǐng)域、服裝設(shè)計(jì)、汽車工業(yè)、傳播、醫(yī)療、飲食等等。下游主要是各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用。

在產(chǎn)業(yè)鏈中不同環(huán)節(jié)的利潤(rùn)率是不同的，這對(duì)從事3D打印行業(yè)的人而言特別重要。打印設(shè)備的利潤(rùn)率一般在30%左右，打印材料的利潤(rùn)率一般在60%以上，而應(yīng)用服務(wù)的利潤(rùn)率達(dá)到40%左右，通過這些可以看出，打印材料是3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，具有高技術(shù)、高附加值的特點(diǎn)。

目前3D打印的耗材主要壟斷在美國(guó)的3DSystems、德國(guó)的EOS等大公司手中，我們國(guó)家涉及3D打印材料的企業(yè)，尤其是高端基礎(chǔ)材料的企業(yè)相對(duì)而言還比較少。因此，3D打印耗材已成為制約我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心瓶頸之一。

二、3D打印的市場(chǎng)成長(zhǎng)

上圖為2015年Wohlers公司發(fā)布的一個(gè)報(bào)告，它在2015年時(shí)，統(tǒng)計(jì)的2014年全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模是41億美元，當(dāng)時(shí)的2014年也被稱為3D打印元年，年增長(zhǎng)率超過了35%。2014年的統(tǒng)計(jì)值是2015年發(fā)布的，2015年預(yù)測(cè)2016年的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)達(dá)到70億美元。根據(jù)2017年4月份Wholers發(fā)布的最新報(bào)告，2016年全球的3D打印市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了60.63億美元，比預(yù)期的70億美元略低。

3D打印巨頭3Dsystems2016年總收入6.33億美元，比2015年的6.41億美元略有下降。我國(guó)市場(chǎng)規(guī)模最大的3D打印企業(yè)先臨三維2016年達(dá)到3億元，利潤(rùn)最多3300萬(wàn)元。根據(jù)我國(guó)海爾電器發(fā)布的2016年業(yè)績(jī)，收入約人民幣638.55億元。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，3D打印仍然是一個(gè)剛出生的嬰兒。

上圖為2015年全球主要的3D打印公司的市場(chǎng)份額分布情況，可以看出，美國(guó)的Stratasys占41.1%，3Dsystems占15%，德國(guó)的Envisiontec占10%，愛爾蘭Mcor占5.6%，德國(guó)的EOS占2.9%，其余公司占25.1%。美國(guó)的Stratasys和3Dsystems占據(jù)了全球?qū)⒔话氲氖袌?chǎng)份額，這是有歷史原因的。其中3Dsystems公司成立于1986年，它是由發(fā)明家Charles·Hull創(chuàng)立的，是世界上第一家3D打印公司，其核心技術(shù)是SLA光固化成型技術(shù)。Stratasys是1988年由Scott·Crump創(chuàng)立的，其核心技術(shù)是FDM熔融沉積成型技術(shù)。

上圖為全世界3D打印機(jī)的保有量分布，從1988年一直統(tǒng)計(jì)到2015年?？梢钥闯觯澜缟?D打印機(jī)的保有量仍主要集中于美國(guó)，占了將近40%，中國(guó)大陸占9.5%，是發(fā)展中國(guó)家最高的，也基本上反映了我國(guó)3D打印在全球的位置。

上圖為3D打印耗材的份額，是截止到2015年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，光敏樹脂占比最高，占了45%；樹脂粉末占了24.9%；消費(fèi)級(jí)用到的纖維占了15.1%；金屬粉末占了11%；其他材料占了3.1%。耗材的分布也反映了不同3D打印技術(shù)原理的市場(chǎng)分類情況。常見的FDM技術(shù)耗材占到了15%。金屬粉末近幾年在快速上漲。

上圖為3D打印的應(yīng)用情況，可以看出，3D打印的30%用于功能性零件，具有一定的功能，其占比最高。用于配合設(shè)計(jì)的占16.2%，用于復(fù)雜的裝配；可視化輔助占了8.5%，主要是設(shè)計(jì)師、工程師用于和客戶間進(jìn)行交流，包括醫(yī)學(xué)上的輔助化治療；教育研究占了10.1%，包括創(chuàng)客教育、一些科研實(shí)驗(yàn)。

三、3D打印的技術(shù)發(fā)展

上圖是根據(jù)文獻(xiàn)計(jì)量分析得到的圖，可以直觀看出SLM（選擇性激光燒結(jié)技術(shù)）是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，是和傳統(tǒng)制造進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的最后堡壘。

3D打印在各領(lǐng)域無(wú)邊界的創(chuàng)新應(yīng)用、顛覆性應(yīng)用、奇特應(yīng)用、混合應(yīng)用也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，這說明3D打印技術(shù)正在向各領(lǐng)域快速滲透，但還在研究層面，這是3D打印未來(lái)發(fā)展的一個(gè)成長(zhǎng)性空間。

另外，從上圖中可以看出，3D打印在一些醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用全面開花，包括3D生物打印、人體植入、組織工程、手術(shù)規(guī)劃導(dǎo)板等都是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，可以說，3D打印在醫(yī)療醫(yī)學(xué)領(lǐng)域全面開花，有一定的引領(lǐng)特征。

四、總結(jié)

通過上述分析，可以得到以下三點(diǎn)基本認(rèn)知：

1.3D打印產(chǎn)業(yè)與家電、汽車等其他成熟產(chǎn)業(yè)相比，仍然是一個(gè)剛剛出生的嬰兒，市場(chǎng)規(guī)模還非常弱小，屬于朝陽(yáng)性的上升期產(chǎn)業(yè)。

2.不論是3D打印技術(shù)，還是產(chǎn)業(yè)，美國(guó)仍居于絕對(duì)的領(lǐng)頭羊地位，具有一定的壟斷地位。通過3D打印設(shè)備的保有量、3D打印市場(chǎng)份額的占有量、技術(shù)的發(fā)展史可以看出，美國(guó)在整個(gè)3D打印行業(yè)具有壟斷性地位，而中國(guó)的3D打印企業(yè)與美國(guó)、德國(guó)、愛爾蘭、日本相比，還未表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.3D打印技術(shù)本身與行業(yè)應(yīng)用本身在快速地發(fā)展，正在向各行業(yè)快速地滲透，包括教育研究行業(yè)，教育研究行業(yè)可為我們提供一大批具有3D打印思維的人才，他們的成長(zhǎng)可將3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)淋漓盡致地發(fā)揮。