北方工業大學胡福文分享3D打印格局的大視野認知
4月21日，北方工業大學機械與材料工程學院副教授胡福文作了題為《3D打印格局的大視野認知》的主題分享，詳細介紹了3D打印產業的概念和發展。
目前，格局二字比較流行。個人認為，所謂的“格”是認知的分辨率，“局”是不同的認知維度，認知的分辨率加上認知的維度便構成了認知的格局。所謂的大視野認知是從大尺度、大范圍來認知。
一、3D打印的產業鏈
所謂的產業鏈是指產業中不同企業間的供給與需求關系，它們形成了一個鏈條。3D打印的產業鏈向上游延伸便進入到基礎產業環節和技術研發環節，主要包括基礎材料、打印原材料的研制供應，3D打印設備的研制和供應，包括相關軟件、數字化設計的專門機構，這便是3D打印的上游。
3D打印產業鏈向下游延伸便進入到市場拓展環節，主要是與具體的行業應用相結合，如民用消費領域、工業設計領域、航空航天軍工領域、服裝設計、汽車工業、傳播、醫療、飲食等等。下游主要是各個行業的具體應用。
在產業鏈中不同環節的利潤率是不同的，這對從事3D打印行業的人而言特別重要。打印設備的利潤率一般在30%左右，打印材料的利潤率一般在60%以上，而應用服務的利潤率達到40%左右，通過這些可以看出，打印材料是3D打印產業鏈的核心環節，具有高技術、高附加值的特點。
目前3D打印的耗材主要壟斷在美國的3DSystems、德國的EOS等大公司手中，我們國家涉及3D打印材料的企業，尤其是高端基礎材料的企業相對而言還比較少。因此，3D打印耗材已成為制約我國3D打印產業發展的核心瓶頸之一。
二、3D打印的市場成長
上圖為2015年Wohlers公司發布的一個報告，它在2015年時，統計的2014年全球3D打印市場規模是41億美元，當時的2014年也被稱為3D打印元年，年增長率超過了35%。2014年的統計值是2015年發布的，2015年預測2016年的市場規模會達到70億美元。根據2017年4月份Wholers發布的最新報告，2016年全球的3D打印市場規模達到了60.63億美元，比預期的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。我國市場規模最大的3D打印企業先臨三維2016年達到3億元，利潤最多3300萬元。根據我國海爾電器發布的2016年業績，收入約人民幣638.55億元。通過對比發現，3D打印仍然是一個剛出生的嬰兒。
上圖為2015年全球主要的3D打印公司的市場份額分布情況，可以看出，美國的Stratasys占41.1%，3Dsystems占15%，德國的Envisiontec占10%，愛爾蘭Mcor占5.6%，德國的EOS占2.9%，其余公司占25.1%。美國的Stratasys和3Dsystems占據了全球將近一半的市場份額，這是有歷史原因的。其中3Dsystems公司成立于1986年，它是由發明家CharlesHull創立的，是世界上第一家3D打印公司，其核心技術是SLA光固化成型技術。Stratasys是1988年由？Scott?Crump創立的，其核心技術是FDM熔融沉積成型技術。
上圖為全世界3D打印機的保有量分布，從1988年一直統計到2015年。可以看出，世界上3D打印機的保有量仍主要集中于美國，占了將近40%，中國大陸占9.5%，是發展中國家最高的，也基本上反映了我國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年的統計數據。可以看出，光敏樹脂占比最高，占了45%；樹脂粉末占了24.9%；消費級用到的纖維占了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打印技術原理的市場分類情況。常見的FDM技術耗材占到了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。用于配合設計的占16.2%，用于復雜的裝配；可視化輔助占了8.5%，主要是設計師、工程師用于和客戶間進行交流，包括醫學上的輔助化治療；教育研究占了10.1%，包括創客教育、一些科研實驗。
三、3D打印的技術發展
上圖是根據文獻計量分析得到的圖，可以直觀看出SLM（選擇性激光燒結技術）是當前研究的熱點，是和傳統制造進行競爭的最后堡壘。
3D打印在各領域無邊界的創新應用、顛覆性應用、奇特應用、混合應用也是當前的研究熱點，這說明3D打印技術正在向各領域快速滲透，但還在研究層面，這是3D打印未來發展的一個成長性空間。
另外，從上圖中可以看出，3D打印在一些醫療領域應用全面開花，包括3D生物打印、人體植入、組織工程、手術規劃導板等都是當前的研究熱點，可以說，3D打印在醫療醫學領域全面開花，有一定的引領特征。
四、總結
通過上述分析，可以得到以下三點基本認知：
1.3D打印產業與家電、汽車等其他成熟產業相比，仍然是一個剛剛出生的嬰兒，市場規模還非常弱小，屬于朝陽性的上升期產業。
2.不論是3D打印技術，還是產業，美國仍居于絕對的領頭羊地位，具有一定的壟斷地位。通過3D打印設備的保有量、3D打印市場份額的占有量、技術的發展史可以看出，美國在整個3D打印行業具有壟斷性地位，而中國的3D打印企業與美國、德國、愛爾蘭、日本相比，還未表現出明顯的優勢。
3.3D打印技術本身與行業應用本身在快速地發展，正在向各行業快速地滲透，包括教育研究行業，教育研究行業可為我們提供一大批具有3D打印思維的人才，他們的成長可將3D打印技術的優勢淋漓盡致地發揮。
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