金屬3D列印巨頭的崛起與紛爭

據南極熊最新統計，金屬3D列印，無論是企業數量還是營收金額，2016年都得到大幅增長（詳見南極熊發布的《2016年中國3D印表機銷量排行榜》）。

下文是 靖哥3D列印 寫的 《金屬3D列印帝國的崛起與紛爭》 ，讀了之後有著盪氣迴腸的感覺。

金屬3D列印正在快速的發展，而各個公司也在紛爭中成長、壯大著自己的領地。現在3d列印市場風起雲湧，一些巨頭都在調整自己的公司戰略，一些大型公司開始收購合併。了解各個公司的實力，有助於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鬥力報表：

上市公司季度報表

圖1 2016前三季度上市公司金屬3D列印銷售收入(*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臺電子束成形設備，接受新的訂單24臺。不過由於公司運營費用增加，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，其中多雷射束設備銷量佔設備銷量的67.9%(設備平均售價為500萬人民幣)。不過由於其高昂的運營費用，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以往年度報表也發現，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發布收購消息後直接衝入雲霄;在某股東哄抬股價導致決議未達到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，不過鑑於3D列印業務只是集團給未來買的一個保險，而並非主營業務，並不能說明任何問題。3D列印業務所以只是用總部的錢先養著而已。

4. Exone的前三季度實現銷售收入(3320萬美金)，同比增長37%;而第三季度的設備銷量增長同比更是超過2倍，Exone認為其大型設備正在獲得市場的認可。由於Exone設備單價昂貴，以及設備銷量很小，所以謹憑此小樣本難以得出信服的結論。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前三季度實現銷售收入1710萬美金，同比增長1.8%，其中設備銷售收入增加47%，服務收入降低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列印市場佔比應該不到10%(通過其CEO VJ答記者問判斷)，不過由於其體量大，在2014年的營收已經達到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進入金屬領域比較晚，在2013年收購法國Phenix Systems後才開始金屬業務。然而似乎並沒有很好的消化技術。其DMLS的技術爆出了在尼龍和金屬方面的質量問題，對其業務發展產生了一定負面的影響。

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

普通公司業績

普通公司不需要發布報表，所能獲取的信息相對很少，不過根據所獲取的信息可以看到端倪。

1. EOS依然是目前為止，金屬3D列印領域最有資歷的大哥。公司建立與1989年，發展至今仍為私營企業，2015年總銷售額度已達2.83億美金，其中金屬列印設備銷量為220臺。近期宣布與西門子結成戰略合作關係，在多個領域穩健的發展。很符合中國人說的悶聲發大財。可能是這些年來為數不多的有正現金流的金屬3D列印公司。在中國，鉑力特也成為了EOS多種產品的總代理商，加速其發掘中國市場。

2. Realizer財報顯示2016第一季度同比增長66%，後續沒有新的數據發布。

3. Concept Laser財報顯示2016年上半年同比增長88%，後續沒有新的數據發布。

4. Optomec在2015年的銷售收入增長70%，後續沒有新的數據發布。

5. Sciaky，Fabrisonic等公司的設備銷量並沒有穩定銷售的數據。

目前3D列印製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，其特點是製造接近於100%密度的金屬器件，包括電子/雷射束選區燒結。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粉床燒結成形工藝

2. 粘結燒結，其特點為可以製造大型器件，直接燒結的產品有較大的孔隙率，可以通過後處理滲透提高密度。粘結劑成形後燒結處理。代表公司有Exone(美國)，Hoganas(瑞典)。

圖4 Exone粉末粘結燒結技術(列印過程與滲透過程)

3. 熔覆成形，其特點為可以在曲面成形，實現多功能梯度材料，成形大尺寸器件，並且能夠進行零件的修復。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，其特點為可以實現低溫金屬冷焊接，實現功能性梯度材料和複合材料，並且可以嵌入傳感器等。金屬薄片冷焊成形。代表公司有，Fabrisonic(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，能夠與傳統鑄造結合使用。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砂型製造過程

新技術看點

1. XJet的納米材料噴印低溫燒結技術
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」在列印完成後具有更大的收縮率，製造大尺寸的器件失敗率會高;同時納米材料的成本高昂，也抑制其使用的經濟性。根據該公司管理層人員Ziv所述，目前該公司的研發集中在材料方面。

2. Matter Fab的機械式雷射掃描粉床技術
Matter Fab採用粉床燒結技術，只是採用低廉的機械平臺替代了雷射振鏡系統，在繼2015年5月從GE拿到575萬美金的投資後，就銷聲匿跡了。以機械的方式實現粉床的掃描，從而會造成更大程度的熱應力集中。製造小器件也許可行，但是距離其宣稱的物美價廉的金屬成形設備中間隔了一個太平洋。

地緣分布
歐洲在金屬3D列印市場佔據著重要的地位，特別是德國的公司在金屬3D列印市場佔據了半壁江山;美國企業在粉床技術上起步相對較晚，主要業務在熔覆成形和粘結劑領域;近年來中國科研院所的技術在積澱多年後，也孵化出一批優秀的企業進入了金屬列印市場;日韓企業金屬3D列印系統設備商數量相對較少。

發展趨勢
隨著市場的發展，用戶對於設備規模的需求逐漸向兩極分化。大型尺寸的設備面向的客戶在其應用領域驗證過3D金屬列印設備，對操作具有一定的經驗，加大尺寸能夠提高其效率，進一步降低製造成本;小型尺寸的設備面向的客戶更多為3D金屬列印設備的新工業用戶和科研領域(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、粘結燒結技術背景的公司表示其銷售增長主要驅動來自大型工業級別設備。EOS, SLM Solutions, Concept Laser這些雷射燒結技術背景的公司同樣表示其快速增長驅動來自於多雷射束成形設備的銷售。

註：這些多雷射束設備是在同一個腔體內使用了多束雷射，但是並沒有明確的表明多個雷射束可以共同工作以成形更大尺寸的器件;EOS更是在其設備介紹中明確的表示，多束雷射只是提高工作效率，並不能協同工作完成一個大型器件。(可以協同工作顯然是個加分項，沒有公司明確指出，可以推測，這些設備中多個雷射槍是無法協同工作的)。因而多束雷射束的作用是1+1=2的效果，當然公用真空室會大幅度降低成本。

圖8 EOS M400-4多雷射束成形工藝

更小
EOS在2015年底推出了M100小型設備，Realizer 推動「桌面級」SLM50設備進軍牙科市場。Exone2016年初推出其科研設備Innovent。

圖9 Exone Innovent 和Realizer SLM50

競爭分析
金屬3D列印在一定程度上正在重現3D Systems和Stratasys在快速原型領域走過的輝煌，公司銷售收入大幅增加，營收即將扭虧為盈，部分較大規模的收購也為行業注入更多的信心;然而競爭也在更大的範圍的展開。以雷射熔融粉床技術為背景的各個公司的業務領域高度重合，區分度低，而且由於工藝被認為相對簡單，更多的初創公司也選擇了該技術領域而進入市場。

而在更大的範疇，是3D金屬列印與傳統製造工藝的競爭，因而要明確自己專屬的細分市場，符合金屬3D列印應用的領域一般具有以下特徵：列印器件價值很高;差異性強的小批量器件;形狀非常複雜。

從目前來看，與傳統生產線的融合會拓寬更大的應用領域。另一方面，在3D列印領域內部，目睹輕量級選手桌面3D列印經歷了和經歷著野蠻的價格戰，金屬3D列印設備商也將迎來了更多初創公司的進入，面臨著更大的利潤壓力。

對於初創公司而言，與桌面級別設備初創公司所面臨的情況完全不一樣。在桌面機領域，採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列印的公司也不一樣，大家還都在同一起跑線;今天只有產品質量達到準入標準才會被市場接受，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量靠譜的)。

因此，沒有深厚的技術背景、沒有雄厚的資金支持、沒有強大的銷售網絡的初創公司，做金屬3D列印的硬體並非明智之舉。如果一定要進入，一定明確自己的細分市場;另外可能的話優選開發尺寸較小的設備，降低客戶和自己的風險。

(僅僅在今年11月，就有20個跟3D列印相關的項目在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，但是為其服務做牛仔褲的Levi's卻可能做成品牌。在科研和工程領域，也有很多問題亟待解決，為3D金屬列印設備更好地服務。

1. 過程監控和實時反饋。

2. 通過控制成形參數控制微觀結構。

3. 粉末生產、回收研究等。僅就粉末而言，工業領域現在所加工的材料，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計學上的一個分布。降低成形中粉末的差異性，就會為金屬列印領域降低諸多的不確定性。

總結
金屬3D列印帝國正在迎來它的輝煌，而各路「諸侯」也在紛爭中發展、壯大自己的領地。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;市場在發展中逐漸成熟，也驅動著生產設備在應用上細化，在尺寸上逐漸兩極分化，趨向更大和更小;南極熊覺得，在快速發展勢頭的誘惑下，已經建立的公司在擴大業務，而初創公司也在大量進入市場，開闢、守住自己的優勢領地，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。作者：靖哥3D列印

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