WohlersAssociates将售价低于5000美元的3D打印机定义为个人级3D打印机,用于区别售价高昂的工业级3D打印机。根据WohlersAssociates不完全统计,2013年全球个人级3D打印机销量超过7万台,同比增长104%,而在2008年的销量还不到400台,个人级3D打印机销量在2010年至2013年之间复合增长率达到了130%。在销售额上,2013年个人级3D打印机达到8760万美元,同比增长116.7%,占所有的3D打印机销售额比重从2012年的6.5%提升到9%。
图1:个人级3D打印机爆发式增长

个人级3D打印机的普及对于产业的发展意义重大。除了个人爱好者DIY用户外,个人级3D打印机最大的销售对象是学校,用于教育领域。个人级3D打印机的用户教育作用显著,这将对未来的设计师和工程技术人员、企业管理人员的产品设计思维产生深远影响(事实上,老一辈的工程技术人员和企业管理人员由于传统思维的限制,对于3D打印技术的接纳程度较低)。
3D打印最早主要用于产品原型的制造,受材料等限制3D打印用于直接制造产品的比例非常小,而近年来随着技术突破直接用于产品制造的比例持续上升。采用3D打印直接制造产品在全球3D打印和相关服务中的比例从2003年的3.9%增长到2013年的34.7%。
图2:近十年3D打印直接制造比例快速上升

WohlersAssociates预计3D打印生产成品将会大大超过3D打印的产品原型的应用。这是因为产品原型与产品本身的比例大约保持在1:1000以上。直接制造产品的市场远远大于制造产品原型,在解决材料和技术问题后显然直接制造产品的商业价值远远大于制造产品原型。3D打印用于直接制造的竞争优势在持续提高,目前已经进入很多利基市场。
在航空航天领域,波音公司、通用电气、BAE系统等公司开始将3D打印技术的应用于直接制造领域,波音公司率先使用3D打印技术直接生产零部件,大量的通过激光烧结制造的零部件装配于8种型号的商用飞机和8种型号的军用飞机。
而在医疗牙科,已经有大规模使用3D打印技术直接生产高度个性化的器械产品。在日常用品领域,美国的Shapeways公司通过互联网直接向消费者提供个性化的3D打印产品,主要有珠宝、艺术品、日常用品等。
图3:3D打印直接制造产品快速增长

图4:3D打印用于非直接制造产品增长较慢

直接制造产品市场的增长远远快于3D打印产业整体,2013年直接制造产品的市场规模在10.65亿美元,同比增长65%,过去十年直接制造产品市场的复合增长率达到了48%,增长率远远高于非直接制造市场的增长(十年复合增长率15%),近十年直接制造产品市场即使在最差的2009年也有11%的同比增长。
2012年以来,全球迅速形成了3D打印技术热潮。2012年4月,英国《经济学人》刊登了一篇名为《第三次工业革命》的封面文章,认为3D打印将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”,并称这是“制造业未来的趋势”。《经济学人》指出,尽管仍有待完善,但3D打印技术市场潜力巨大,势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。同时,美国《时代》(TIME)周刊也将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”。此后,包括《纽约时报》在内的多家美国媒体持续就3D打印技术的新进展及应用进行报道,以详实的案例为佐证。
对于培育3D打印的应用市场具有极大的促进作用。对于工业级应用,提高厂商对3D打印的重视程度;对于民用领域,促进作用更为明显,很多目标客户群体本来根本不知道有3D打印的存在,知名度的提升对于民用领域市场的开拓至关重要。而在供给端,媒体及市场关注度提升带动了更多的创业者和厂商进入3D打印领域。
相较于传统生产方式,3D打印技术是制造思想层次的重大变革,但目前打印材料仍然有限、制造成本仍然较高,很难实现传统制造方式的大批量、低成本制造,这决定了3D打印与传统制造之间的替代关系较弱。目前3D打印技术在复杂构件、新产品开发、实现创意方面有比较优势,最理想的应用是在个性化或者定制化的领域,而这些领域普遍是传统大规模制造的薄弱环节。因此,3D打印与传统大规模制造之间互补关系多于替代关系。
传统大规模制造的发展方向是以工业机器人为核心的智能化制造,传统制造在大批量重复性的产品制造上仍然优势突出,而3D打印在小批量个性化产品上具有相对优势。3D打印与工业机器人代表的传统先进制造互补性极强,我们认为3D打印和工业机器人两者都是未来先进制造的发展方向。
图5:2013年工业级3D打印机厂商市销量份额
