惠普MJF加速开拓市场,3D打印行业格局发生深刻变化

作者简介:张磊,国内3D打印销售领域资深人士。2011开始从事进口工业级3D打印设备销售,2015~2018年任某外资3D打印品牌大客户经理,现任惠普3D打印首批合作伙伴亿维晟三维公司销售总监。长期在一线从事3D打印技术推广,对客户应用、技术发展、行业态势有深入理解。

2016年5月,惠普凭借其革命性的10倍速射流熔融(MJF)3D打印技术强势杀入3D打印界,给业内造成了轰动性的影响,短短一年时间,惠普尼龙打印机销量已经跃居全球细分市场第一。同时因MJF技术打印效率的大幅提升,3D打印有望突破过去主要用于打印手板原型的瓶颈,制造企业采用3D打印进行小批量按需生产正加速成为现实。MJF的出现,正使得3D打印市场格局、行业应用发生深刻变化(本文主要分析非金属类3D打印市场情况)。

行业变化一:打印效率大幅提升,行业应用从快速原型向终端批量制造加速转变

业内通常将3D打印应用分为三个领域:快速原型(包括概念模型与功能原型)、生产辅助工具以及终端零件制造。自1988年第一台3D打印机SLA-250上市,3D打印刚好走过了30年。国内2012-2014年持续热炒时期,3D打印一度被宣扬成一种”近乎无所不能的革命性技术”, 但懂行的人都清楚一个事实,即3D打印的作用具有相当的局限性。3D打印(塑胶类)主要被当做一种快速打样的工具,也就是我们制造业通常讲的手板,而在打印终端用途零部件方面应用非常有限。一项发展了30年且被寄予厚望的技术,如打印的产品”只能看,能试而不能用”,其应用价值就会大打折扣,原因何在?这需要从传统的3D打印技术类别说起。

2016年以前应用最广的三种3D打印工艺是:光固化成型、FDM热熔成型以及SLS激光烧结成型。光固化成型技术虽然可以打印表面平滑、细节好的零件,但材料机械性能差,只能被用于打印产品研发早期的外观原型件,无法用来直接生产产品。工业级的FDM 打印机可使用ABS、PC等工程塑料,但因打印速度慢、表面粗糙,以及打印件在水平和垂直方向的力学性能不一致的问题,始终只停留在打印少量的快速原型以及生产工装夹具领域,无法向终端批量生产再迈进。

在惠普发布MJF以前,SLS激光烧结是最接近能够进行小批量生产的3D打印工艺。使用尼龙粉末成型的SLS打印件具备良好的机械性能(好于FDM),并且在多件打印时效率高过FDM。但因采用激光束烧结的点式成型方式,SLS依然效率低下,且相比传统制造方式成本高昂。SLS最早诞生于1989年,虽然经过了30年的发展和应用推广,但实际在终端产品批量制造领域的应用走的非常缓慢。

行业转折点出现在2016年,如果我们5年后回看3D打印行业发展,会发现2016年5月惠普发布的MJF射流熔融3D打印技术成为行业的里程碑式事件。MJF的直接表现是打印效率相比FDM提升了十倍以上,相比SLS提升五到十倍,耗材成本降低了66%,同时采用尼龙粉末成型的MJF打印件机械强度接近注塑尼龙,可以达到作为终端产品使用的要求。因打印效率的大幅提升,MJF使得3D打印应用向前迈进了一大步:即企业采用3D打印进行小批量生产已经成为可能,传统制造企业将3D打印纳入生产流程进行小批量直接制造将加速。

行业变化二:新老巨头交替,行业洗牌加速

业内对3D打印行业有一个比喻:传统的3D打印市场就像一个池塘,SSYS和DDD是这个池塘里的大鱼。池塘的旁边是一片海洋,HP、GE是海洋里的鲸鱼。现在分隔池塘和海洋的堤坝消失了,鲸鱼涌进了池塘,想吃掉大鱼的同时在尝试将池塘撑大。

在3D打印的头20年,全球3D打印市场格局基本是双雄争霸的局面:美国的SSYS和DDD。但从2014年之后,这两家老牌巨头的情况可谓江河日下。SSYS的股价在2014年顶点时高达120美金,到今天已经跌至20美金,DDD现在是11美金。伴随着股价的下跌,是市场份额的快速丢失。在2017年3季度全球工业级3D打印市场排行中,DDD已经跌至第五。SSYS虽然仍保持着行业第一的地位,但其份额已经不能同2015年时的近50%相比。如果我们来分析SSYS和DDD为何这么快速的跌下神坛,不难发现其原因仍然在于技术。

SSYS是FDM技术的发明者,同时拥有Polyjet技术,至今FDM仍然是全球应用最广的技术。但我们前面已分析过,FDM因为其打印速度难以提升、材料机械性能不足等原因,只能用于打印快速原型以及生产辅助工具,无法适应批量生产的要求。而Polyjet,只是一项打印手板原型的技术,虽然J750仍是当前最炫的彩色打印机,但其应用面仅限于工业设计原型、医疗模型等少数领域,并且J750在国内也面临着模仿者珠海塞纳的竞争。SSYS在2016年收购了SLS厂商TPM盈普,但收购后未见到销售有效增长。当前3D打印应用逐步由原型制造向终端批量生产转变,事实上SSYS拿不出太好的技术来应对这种趋势。同时随着惠普MJF加快市场推广、行业新星Markforged对SSYS FDM的直接冲击,接下来几年如果SSYS没有太好的应对策略,其市场会愈发艰难。

我们再看DDD,情况可能更糟。DDD是SLA技术的发明者,同时拥有3DP彩色粉末粘接、SLS尼龙烧结、MJP树脂喷射成型、CJP蜡型机以及金属机等。技术虽全面,但实际在每个部分都有强大的竞争对手。例如SLA,在国内市场联泰和中瑞占了SLA 80%以上的份额;3DP,除了2012~2014年国内炒作3D打印照相馆时期热了一阵,现在已经基本不见踪影。SLS部分,EOS、华曙等和他竞争。MJP,和SSYS的Polyjet直接竞争。金属机,在主要排名榜单上只见过EOS、Concept Leaser、SLM Solution、雷尼绍等,我本人似乎没见过DDD的金属机上榜。同样,随着惠普MJF加入战圈以及惠普发布小型办公室用3D打印系统,DDD 的SLS尼龙机和MJP光固化机将受到冲击。

图4: 2015/2016年全球工业级3D打印市场各品牌市场份额

从2016年5月惠普发布MJF到2017年11月,在亚太市场还未开始推广的情况下,惠普已经取得了超过350套的销售成绩,在尼龙机细分市场已然把老牌的EOS、3D SYSTEMS甩在了身后,其进展不可谓不快。这说明市场对于惠普MJF技术的反馈良好,以及在传统大规模制造向小批量高效定制转变的大背景之下,市场对更高效、更可靠、成本更低的3D打印工艺的强烈期待。我们看光固化、看FDM、看SLS已经看了30年,在传统的这些工艺没有太大进步的情况下,市场期待更先进的技术出现。同时笔者预判,随着惠普推广MJF技术的力度加大,市场对MJF的了解越来越多,工业级FDM、SLS尼龙烧结设备可能被逐步边缘化。

行业变化三:惠普小型办公3D打印系统上市,3D打印成为普遍的办公设备将成为现实

3D打印从业人员的目标之一,是将其推广为一种普遍的办公设备,正如过去的打印机/复印机一样,可以在办公室内由工程设计人员自由使用。过去SSYS、DDD都在向这一目标努力,例如将系统变得更小型化、更清洁、流程更简单。2013年SSYS和传统办公巨头震旦集团合作,授予震旦灵感系列小型3D打印机总代理,相信也是为了借助震旦的渠道资源,将3D打印推广到企业研发办公室的举措之一。但经过多年的推广,3D打印办公化的实现情况似乎并不理想。

笔者本人一直从事进口品牌3D打印设备销售,当然也跟踪用户购买设备后的使用情况。从2012年国内3D打印概念走热之后,不少企业的研发部门开始采购3D打印设备,这其中份额最大的是SSYS公司的Polyjet系列机器,工业级FDM机器以及DDD公司的MJP系列机器,价格从数十万到数百万不等(SLS因粉尘原因,SLA因树脂挥发原因不适合用在办公环境)。虽然从数据上看设备采购量持续增长,但实际用户使用3D打印设备的情况并不理想。

图6:惠普发布的小型办公用3D打印系统,预计2018年3季度国内上市

以笔者本人售出的3D打印设备为例,10套中有7套被闲置或者利用率非常低下,时有购买过设备的客户找回来要求将设备转手。为何企业花费高价采购的3D打印系统出现大量闲置呢?原因主要有以下几方面。

首先是市场的夸大宣传造成用户对3D打印的期望值过高,采购前认为该技术似乎“无所不能”,采购后才发现其用处也仅限于打样;

其次是打印效率慢,自有设备打印的时间优势相对于外发加工并不明显。例如Polyjet/MJP/FDM技术,打印一件尺寸10*10cm的样件时间通常在数小时,如打印多件则需要数天,而在国内外发加工一批样件的响应时间也只需要数天;

第三是耗材成本高昂,目前Polyjet/MJP/FDM使用的主要耗材成本仍然在2000~3000元/公斤,企业采购3D打印设备自己打印的成本反而高于外发加工;

第四在于应用面窄,例如使用光固化成型技术的Polyjet/MJP,材料强度较差,通常仅用于产品外观原型手板打印;而FDM因打印表面纹路明显,一般也仅用在少数功能原型打样。

过去在向用户介绍3D打印技术时,通常会询问用户是关注外观还是关注功能,如关注外观则向用户推荐光固化类技术,如关注功能则推荐FDM,二者不可兼得。

我们基于多年的市场经验,以及仔细研究惠普MJF技术4个月后预判:过去SSYS、DDD没有做成的3D打印办公化,极有可能在惠普手中实现。原因仍在于,惠普的MJF技术相比FDM、光固化类技术实现了显著的进步,并且惠普的小型3D打印系统,解决了粉末溢出的问题,同时其定价已处于和SSYS/DDD主要系列产品相同的水平甚至更低(5-12万美元)。在打印效率方面,MJF多件打印时相对于FDM/光固化速度提升平均在10倍,企业自有设备打印相比外发加工已有显著时间优势;其次耗材成本大幅降低,MJF平均打印每克零件的成本降低至0.8元左右,企业长期使用成本不再高昂;第三是MJF的应用面显著扩大,MJF使用的尼龙材料机械性能显著超过光固化树脂类材料以及FDM使用的ABS类材料。最后,在打印件表面平滑度及细节上,MJF接近光固化但显著好于FDM,这意味着企业使用MJF,不仅仅能够打印外观手板,也能够打印功能手板甚至直接进行产品试产,因MJF的尼龙材料力学性能经验证已符合终端使用要求,3D打印价值的显著提升会促使用户重新考虑对3D打印进行投资。

结语:

过去的一年3D打印行业异常精彩,惠普凭借MJF技术强势进入3D打印行业,在逐步抢占原有3D打印手板原型、生产工具市场的同时,也集结了大批盟友(如材料领域的赢创、巴斯夫、汉高,咨询领域的德勤等),加速向终端制造领域渗透。吴晓波老师说:工业4.0的核心是实现高效率的订制化,而3D打印正是实现高效率订制化的重要一环。MJF的出现,必然加快传统制造企业采用3D打印的进度。传统制造业市场正如一块12万亿美元的大蛋糕,当前的3D打印只是这块蛋糕中的一颗小芝麻,惠普及其盟友们能把这颗芝麻变得多大,让我们拭目以待。