3D打印,冷热不均



 

作为曾经与大数据、人工智能并驾齐驱的“风口行业”,3D打印概念在2015年迅速蹿红,两年来热点话题持续不断。不过,在经历最初的“爆炒”和“灌水”之后,3D打印市场发展如今已是“两极分化”——在医疗、设计、装备制造等领域,3D打印屡创佳绩,正在赢得越来越多的信任;而在曾被寄予厚望的个人用户市场,由于缺少“爆款”级应用及成熟商业模式,消费级3D打印服务正慢慢沦为“鸡肋”。如此“冷热不均”的现状,出乎大多数人当初的预料。

“加持”智能制造:3D打印备受重视,研发持续升温

从技术层面说,3D打印就是一种快速成型技术——以数字模型文件为基础,以塑料或粉末状金属等可粘合材料为原料,通过逐层打印的方式来构造物体。1986年,美国科学家查尔斯·胡恩发明了世界上第一台3D打印机,而他所成立的3D系统公司也成为全球3D打印行业的巨头。九年后,北京一家公司研发出了国内首台快速成型机。

当前,3D打印的商业价值主要体现在设备制造、医疗、航空航天、消费电子、建筑、工程机械等行业的专业应用上,尽管这些领域专业级和工业级的3D打印技术应用和市场成长速度还很缓慢。数据显示,2016年,全球3D打印市场尚未突破100亿美元,占制造业产值的千分之一还不到,距离成为主流生产方式仍有很长的路要走。

“行业机构对工业级3D打印市场预期,依旧不是十分明确。”3D打印市场咨询机构“QY研究”的高级分析师安布罗斯这样认为。受材料、技术、成本、知识产权和专业级、工业级应用技术欠缺等限制,3D打印行业尚未形成完整的产业体系,3D打印材料等关键核心技术基础薄弱,产业化进程也不明显。对此,中国3D打印技术产业联盟执行理事长罗军表示认同:“3D打印在各个行业仍处于‘模型’‘样板’或者应用的初级阶段。”罗军认为,目前高端的工业打印可以实现塑料、金属或者陶瓷打印,但其发展水平,依然无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料,规模化生产的条件也不具备,在材料、技术、市场等方面还面临着层层困难。

材料是3D打印技术发展的物质基础,也是当前制约3D打印产业化的最大瓶颈。随着3D打印需求的增加,3D打印材料种类得到了迅速拓展,主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料等三大类。但与传统材料相比,3D打印材料种类依然偏少,无法满足制造业哪怕是最基本的需求。“以汽车为例,目前欧洲的顶尖3D打印厂商,已经能够打印出100%还原的兰博基尼跑车车身和底盘,但不管它如何接近原厂制作,它还不是一部能上路的汽车——以现有的技术和材料,你无法打印发动机和变速箱。手机领域也一样,打印的模型可以无限接近原厂出品,但10年之内,3D打印机还是无法打出一部能通话的手机。”安布罗斯表示。

汽车行业咨询机构“JD动力”分析师桑苏·卡门贝特则认为,大规模制造并非3D打印技术的强项。在智能制造大潮中,3D打印未来能够为按需制造、个性化生产、消费者定制提供更出色的服务。他指出,3D打印综合应用了信息、新材料、数字制造等诸多新技术,适用于复杂构件制造、个性化、定制化制造,它在缩短研发周期、降低制造成本、优化零件结构上,有着无可比拟的优势。如果能把成本降下来,未来消费者可以根据自己的需求量身定制产品,人人都是创造的主体,从而改变以集约式、标准化为代表的传统大规模生产方式,使“社会化制造”及“分布式制造”成为可能。“在技术的帮助下,用户可以根据自己确切的具体信息进行定制个性化的产品;通过3D打印技术,创新公司将凭借与竞争对手的标准化产品相同的价格为用户提供定制化体验,以此获得竞争优势”。卡门贝特乐观表示。

▲世界上第一座永久性、通过3D打印方法建成的桥梁

试水消费市场:“虚火”已退,未来或将定位“小众玩具”

在2014年的上海工博会上,一家深圳创业公司展出的3D打印机引来许多观众的围观:按下启动键后,机器便一点点地吐出塑料,最后形成一个逼真的刺猬玩具,这就是曾经被誉为“神器”的桌面级家用3D打印机。

由于概念新颖,外形时尚,又可以“培养孩子动手能力”,家用3D打印机在上市之初,就迅速吸引了普通消费者的关注,引爆一波热潮。在京东、淘宝等电商平台上,最少花几千元,就能买到这类“桌面级”的3D打印机。许多人正是通过它们,第一次接触到3D打印,市面上也出现了不少以3D打印为卖点的体验馆。3D打印最热的那段时间,在北上广深,咖啡馆不放上一台3D打印机、一架大疆无人机供人“膜拜”体验,就不好意思称自己是在开咖啡馆。

曾经是IT工程师的阿杰(化名),就是在这个时间点进入3D打印江湖的。2015年3月,他筹集了50万元,在深圳南山区开了家3D打印体验馆。阿杰的体验馆里放了4台3D打印机,其中3台是“迷你型”桌面打印机,每台售价大约在1万元左右,主要供到店客人体验,同时也在网上承接打印各种“手办”的小生意;一台8万元左右的“专业级别”桌面机,阿杰想用它来接企业级的模具制作单子。

根据阿杰的描述,因为没有竞争对手,体验馆开张后人气不错,周末时店里更是挤满了家长和孩子,每个售价70到120元的打印玩具卖得飞快。“十几分钟出一个玩具,哪怕是颜色单一,孩子都觉着好玩”。不过,半年过后,孩子们的新鲜劲很快消退,来店里“尝鲜”的家长孩子日渐稀少,体验馆只能靠卖“手办”维持现金流。

“我们想了很多办法,建模师每天都在‘抄’网上的东西,什么‘鸟巢’‘东京塔’‘火影’等等。日本的‘手办’动辄几百上千,淘宝上的代购卖得依旧很火。我们的‘手办’也就卖200元左右。但不少人认为3D打印出来的手办是‘山寨’货,并没有品牌溢价和收藏价值。所以这个生意也很难做”。

3D打印创业公司“toC”之路很难走通,“toB”也一样不靠谱。阿杰曾经接洽过一家珠宝首饰公司,对方希望和阿杰合作,开发一些3D打印的首饰。拿到珠宝商的CAD文件,第一次打印他们就发现,成品精度不够。“店里8万元那台机器,对‘手办’来说精度已经绰绰有余,但要打出一个戒指来,由于喷嘴、耗材等原因,精度完全不符合要求”。情急之下,阿杰找到一家拥有工业级3D打印设备的模具厂,对方同意为它尝试打印一枚“戒指”,但开出的价格是2万元……“就算成品能够让对方满意,但谁会花2万元买一个3D打印戒指?”几番折腾下来,阿杰的体验馆如今只能靠卖“手办”或是一些定制的手机壳勉强维持,他表示一旦有人愿意接手店里这四台打印机,他愿意“免费赠送耗材”。

痛定思痛的阿杰承认,所谓“消费级3D打印市场”,现在看来就是个“坑”。这当中的原因有两个,第一,3D打印的技术门槛很高,它不像无人机,普通人练个几天,朋友圈里晒出来的航拍照片就很不错了。3D打印,即使只是打个茶杯,也需要做数据模型文件,而这些数据资料在网上还非常有限,根本无法满足玩家的个性化需求。如果玩家希望自己动手设计,对不起,还要学习专门的设计软件,这就不是一天两天的事情了。“许多心血来潮的朋友一听玩3D打印还得学编程,一般是扭头就走”。阿杰说道。

除此之外,打印所需的材料也是价格偏高。以3D打印用到的最基础级工程塑料为例,市场价一般在每公斤250元,金属耗材则是3000元一公斤起步。而且,目前普通的“桌面型”3D打印机只能用一种颜色的工程塑料打印,还停留在“造型”阶段,“造色”技术尚未成熟。成品出来后,用户还要自己一步一步上色……只有真正的玩家才有这份耐心。

对“阿杰们”的吐糟,也有人不以为然。在深圳经营一家设计工作室的王志成认为,现在打印机和耗材之类的硬件成本过高,这个确实没有办法。但数据模型文件设计的瓶颈,完全可以通过“众包”的形式完成。“今后这个行业或许会流行‘云制造’或‘众包’的模式——玩家把自己的需求发到网上,也许只是一张草图、一张照片,甚至一段文字描述;接着,设计师帮助你将这些创意具体化、可视化;然后,再由‘码农’写出3D打印需要的数据模型;最后一步,数据模型发到专业的3D打印作坊”。在他看来,眼下3D打印消费级市场“熄火”,主要还是缺少成熟可行的商业模式,导致消费者和制造者的沟通成本过高。一旦打通这个环节,3D打印会吸引到更多的普通人。“不过,它不会像有些人当年吹嘘的那样,成为‘人人都能上手的工具’。价格下降性能提升后,应该会吸引更多普通人、聚集一批忠实玩家,不过,最终大概也就这样了。毕竟这是个技术活”。

▲“QY研究”发布的《2017全球3D打印技术市场发展现状及未来趋势》(制图:杨天生)

专家预测:3D打印发展五个趋势

展望3D打印未来几年的走向,业内专业人士认为这一行业将呈现以下几个趋势特征:

一、工业级3D打印机将实现平台化、智能化、系统化。随着技术的进步,稳定性、精密度将不再困难,材料可以全面突破。一个激光头还是两个激光头将不再是困扰速度的主要因素。打印机的价格也将在3年后下降至少30%。

二、生物3D打印机(医用)的应用面将大大提高,不仅仅停留在打印牙齿、骨骼修复等方面,打印部分人体器官将成为常态。复杂的细胞组织和器官的打印,以及相关的技术难题也会逐步突破。

三、建筑3D打印机在框架结构建筑和个性化建筑使用面广泛应用,对于一些特殊环境下的建筑需求,将有逐步试行的可能。但是由于成本因素并不一定具有较大优势,未来的市场保持谨慎乐观。

四、材料问题将不再是困扰3D打印行业发展的难题,智能材料、功能材料将异军突起,甚至可以随着时间、温度等外部环境的改变而发生变化。

五、桌面级3D打印机将会像电脑一样方便携带,触屏功能、摄像功能、上网功能、自动修复功能一应俱全。价格大多控制在3000元以内。到这个时候,消费级3D打印市场有可能出现期待中的“爆发式增长”。

医疗服务

不久前,美国加利福尼亚州一家生物技术公司ISCO发布消息,称其已经开发出了一款新的生物3D技术,可以显著提高生物打印干细胞的质量和功能。ISCO执行副总裁兼首席科学家罗塞尔透露,这种新的技术打印出来的3D肝组织,可以替代人体的受损肝组织,帮助恢复肝功能。

此前,有研究机构宣布已经结合3D打印技术和多光子聚合技术,成功打印出了人造血管。该人造血管可以和人体组织之间实现“沟通”,从而不会产生器官的排斥,且可以生长出类似于肌肉的组织。

更加不可思议的是,来自瑞士苏黎世联邦理工大学的人造心脏团队目前宣布,成功用3D打印技术造出了一颗柔软的人工心脏。这颗心脏可以自然地跳动半个小时,然后物质就会开始分解。现在研究人员正在改进这一发明。

设备制造

2016年6月,全球第一架3D打印飞机Thor出现在柏林舍内费尔德机场的国际航空航天博览会空中客车展台。迷你飞机Thor在四周各式各样的巨型喷气式飞机当中显得特别矮小,它也是由空中客车公司出品的全球首架3D打印飞机。

目前3D打印技术已经被空中客车和波音公司所使用,这两家公司的巨型客机——空客A350和波音B787“梦想飞机”当中,均使用了部分3D打印零件。据称,打印零件的优势在于无需制作模具,而且制造极为迅速。同时,生产的金属零件也能比之前轻30%到50%,关键是,制造过程中几乎没有材料浪费和污染物产生。

服装设计

今年5月,阿迪达斯宣布正在用3D打印技术制作高性能的衬垫和鞋底,而耐克则宣布与惠普结成合作伙伴关系,深化在3D打印上的合作……

越来越多的鞋业零售商家正在试图利用3D技术为用户制作“量身订做”的鞋子,例如阿迪达斯研发的一款基于3D打印技术的概念鞋,根据用户在门店跑步机里留下的跑步数据,就可以为用户定制一双跑鞋。尽管售价高达2000美元一双,不过对于有着更高需求的专业运动员来说,钱或许不是问题。利用3D打印技术来定制一双独一无二的、个性化的鞋子,不但适合脚型,还符合自己的运动方式,让自己在场上有最出色的表现,才是他们最关心的

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