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“工业4.0”给3D打印制造商带来巨大机遇

2019-06-10 11:29 出处:未知 人气: 评论(

  最近,随着工业4.0概念股第一波的大幅拉升,二级市场上对4.0的聚焦浪潮也浩浩荡荡的展开。本周末正好手头有一个@603学研社-3D打印技术组的作业,那就就此浅谈一下在4.0工业革命的实现中的一个不可或缺构件:3D打印设备。给合两个任务标的在3D打印设备业务方向上的最新进展及未来可能的产业布局,做一次思考和探索!

  一、4.0工业革命实现中3D打印机的应用背景:

  3D打印机掀起的变革不仅仅停留在制造现场。从价值链上游的策划、营销到开发、制造。以及下游的销售、售后服务,3D打印机的出现让每一个环节都存在良机与危机。

  激发自由创意

  在汽车开发领域,随着业务专业领域的细化,设计师逐渐脱离了制造一线,本田汽车对此一直感到担忧。为了激发员工的创意,该公司开辟了可以自由使用3D打印机的空间。在这里,设计师们可以制作与业务无关的物品。通过自由的创作活动,以期开发出竞争对手没有的新商品和新技术。

  3D打印机还能够掀起其他变革。首先可以想到是削减库存。只要拥有CAD数据和3D打印机,就可以当场打印零件。如果能够按照需求,为每一位患者量身订制关节,就不需要再保留库存。

  售后服务也可以提高效率。在推出商品后,为了防范故障的发生,企业必须长年保管维修零件。而如果能够使用数位资料当场进行制作的话,就无需再继续保管零件以及制作零件的模具。

  零物流

  同样有可能受到影响的还有物流。现在已经有企业在筹划实施零物流的开发。其代表就是以塑胶成型制品为主要业务,最近开始大力发展家电业务的爱丽思欧雅玛。

  该公司的开发基地位于宫城县角田市,最大的生产基地在大连。过去,在设计、开发商品的时候,为了确认生产现场的情况,也就是工厂的生产流程,每次试制,试制品都要在日本与中国之间转上一圈。但现如今,该公司准备于2014年内在大连工厂内设置3D打印机,取消开发中的物流环节。

  大致的家电设计概念首先在日本敲定,在经由网际网路收到数据后,大连的技术人员按照生产现场的情况,绘制详细蓝图。日本和大连的两个基地分别使用3D打印机进行试制,通过电视会议讨论改进。

  这样做不仅可以省去试制品往返两国之间的物流成本,还能节省时间。减少海关导致的运输滞留风险。从而缩短开发期,比竞争对手更快地为消费者送上新商品。

  当然,物流不可能完全消失。在经济全球化的大潮中,大量货物穿梭于世界各地的时代还将继续。对于那些虽然数量少,但交货时间紧迫的试制品,物流业通过加快运输速度,提高运输的附加值构筑起来了高效物流业务,今后这部分利润较高的业务则有可能减少。

  规模经济模式走向终结

  福特汽车的创始人亨利.福特留给世界最大的功绩,是名为福特系统的大量生产方式。距今整整100年前的1914年,通过采用输送带流水作业方式,汽车实现了大量生产。通过只生产黑色一个款式,量产效果大幅降低了成本,引发了购买热潮。

  引导全球进入多品种时代过渡期的,是日本的制造业。丰田为了使生产多品种的效率与生产单一款式相当,开发出了最大限度减少零件库存的看板管理方式,将美国制造业挤下了领导者宝座。日本建立在自给自足、与关联企业紧密关系基础上的磨合型产业结构非常适合这种模式运行。

  现在,为了在多品种的程度上更进一步,第一时间掌握量身订制的经济模式,世界各大先进企业纷纷展开了行动。量身订制能够通过提供符合个人偏好和体形的唯一产品,最大限度提升附加值。创造出这种新模式的武器便是3D打印机。

  这不仅意味着生产的产品将以1为单位,还意味着整个生态系统的改变。掌握3D打印机这一制造工具的个人已经开始拥有了亲手创造附加值的能力。在美国硅谷,新创立的硬件企业正如雨后春笋般涌现。

  因此,现有企业需要在自己的业务模式中,大胆融入这些大众智慧。美国亚马逊推出3DPrintingStore的目的,就是为了通过提供连接创造者和消费者的平台,掌握新的商流。

  德国也提出了工业4.0概念,其宗旨是利用网际网路和感测器,在最佳的时间点生产最佳的产品。德国咨询公司罗兰贝格的合伙人菊地泰敏说:该项目的目的,是使专家的隐性知识显性化,从而提高整个国家的技术水准。在此过程中,能够单独制作产品的3D打印机将发挥重要作用。

  二、3D打印机

  3D打印机又称三维打印机,是一种累积制造技术,即快速成形技术的一种机器,它是一种数字模型文件为基础,运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中,机器会按照程序把产品一层层造出来。

  3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的墨水是实实在在的原材料,堆叠薄层的形式有多种多样,可用于打印的介质种类多样,从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质,令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。

  1、有些3D打印机使用喷墨的方式。即使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上,此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离,以供下一层堆叠上来。

  2、还有的使用一种叫做熔积成型的技术,整个流程是在喷头内熔化塑料,然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。

  3、还有一些系统使用一种叫做激光烧结的技术,以粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层,熔铸成指定形状,然后由喷出的液态粘合剂进行固化。

  4、有的则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒,当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时,介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸,最后只需用水或气流冲洗掉支撑物便可形成孔隙。

  三、3D打印设备商标的之一:大族激光

  1、背景资料

  大族激光是世界主要的激光加工设备生产厂商之一,2012年公司销售收入超过43亿元人民币,位居世界激光企业前三位,国内激光设备占有率第一位。

  大族激光为国内外客户提供一整套激光加工解决方案及相关配套设施,主要产品包括:激光打标机系列、激光焊接机系列、激光切割机系列、高功率激光切割及焊接设备、激光演示系列、PCB钻孔机系列、直线电机、LED设备等多个系列二百余种工业激光设备及其配套产品。公司产品涉及电子电路、集成电路、仪器仪表、航空航天、计算机制造、手机通讯、汽车配件、精密器械、建筑建材、服装服饰、城市灯光、金银首饰、工艺礼品等多种行业。

  大族激光研发实力雄厚,上千人的研发团队,拥有国内外专利280多项;计算机软件著作权106项,多项核心技术处于国际领先水平,是世界上仅有的几家拥有紫外激光专利的公司之一。公司与著名大学-北京航空航天大学、中山大学、哈尔滨工业大学、华南师范大学等建立了战略合作关系,联合成立了相关实验室及人才培养基地等项目。目前拥有20多万平米现代化生产厂房,员工总数超过7千人,配备德国、日本先进加工机床设备。

  1996年12月18日,高云峰创办深圳市大族实业有限公司,申请注册han`s商标,公司产品冠名hanslaser。

  1998年1月,由高云峰起草的《YAG激光打标(雕刻)机产品企业标准》正式备案,同年公司产品通过各项质量检测。

  2001年4月,深圳市高新技术产业投资服务有限公司公开挂牌转让大族激光46%的股权,高云峰以2470万元竞得。

  2002年10月,中国第一台PCB激光钻孔机在大族激光问世。

  2004年6月25日,大族激光股票在深交所上市,股票简称:大族激光,股票代码:002008。

  2010年大族激光全球生产基地及大族科技中心大厦投入使用。

  2012年大族激光设计制造的国内首条全自动化切割生产线成功交付徐工集团并全面投产。

  2012年自主研发的DRACO系列激光器、激光控制器、双工位紫外激光打标(雕刻)机等通过科技成果项目鉴定。

  2013年深圳市大族激光科技股份有限公司制定的首个国家标准诞生。

  2014年11月24日,公司注册名称变改为:大族激光科技产业集团股份有限公司,英文名称变更为:HansLaserTechnologyIndustryGroupCo.,Ltd.。

  2、3D打印业务加入

  2013年9月23日,大族激光在投资者关系互动平台上表示,公司的蓝宝石研磨设备目前处于测试阶段,3D打印项目预计今年底完成样机制作。

  2013年12月,公司以624万美元收购以色列激光测量公司NextecTechnologiesLtd80%的股权。Nextec公司2001年成立于以色列硅谷海法,是一家擅长高精度、高速度激光扫描、量测及几何检验的高科技公司,拥有独特的3D激光扫描测量技术专利,致力于为汽车、航空航天行业提供快速、精确和可靠的检测系统,目前已为全球汽车和航空航天领域客户安装了200多套激光三坐标测量设备。

  公司董事长高云峰表示,公司持续关注3D打印领域的发展趋势。他详细介绍说,激光技术是3D打印设备的其中一个关键点,大族激光有激光应用的设备,只是由于3D打印在社会上目前成熟的应用还不多,所以公司的3D设备目前用来做3D曲面的表面标记,并在2012年就批量销售。因此,公司将继续关注这一技术的发展趋势。

  大族激光暂时没有生产出3D打印的整机设备,但其在三维模型建立及激光熔覆等一系列3D打印的基础技术上拥有较强的技术储备,同时结合强大的技术研发实力与市场敏锐度,只要需求开启,大族激光获得3D打印业务收益的概率将非常大。

  2014年大族激光10月21日在深交所互动易平台表示,国内3D展会较多,公司有统一的参展计划。目前公司3D打印项目进展顺利,计划年底完成样机制作,如时机成熟将推向市场。

  大族激光主营激光加工设备的研发、制造及销售。今年,该公司今年成立了3D打印事业部,目前有近20多人。据该公司产品部相关人士透露,公司主要目标市场在金属打印领域,公司将侧重于相关领域的应用和材料等空间更大的市场。

  今年九月份,大族激光在投资者关系互动平台上表示,公司的蓝宝石研磨设备目前处于测试阶段,3D打印项目预计今年底完成样机制作。

  2014年11月24日在互动易平台回复投资者提问时表示,目前,公司3D打印设备的研发工作已经进入最后阶段,公司力争推出尽可能稳定、成熟及完善的设备。再次表态其3D打印项目进展顺利,年底推样机,看来已是板上钉钉。

  3、公司3D打印业务的主要目标市场在金属打印领域

  3D打印业务是公司作为专业激光公司所一直探寻的方向。未来公司将以工业用3D打印为主,以激光方式的3D打印为主要探索方向。在这一领域外延式扩张将是未来的一大趋势。

  公司今年成立了3D打印事业部,目前有近20多人,预计今年会完成样机制作。主要目标市场在金属打印领域,公司将侧重于相关领域的应用和材料等空间更大的市场。

  3D打印业务由公司激光光源事业部负责筹划,公司将根据市场的需求并结合自身的优势,侧重于金属加工设备这一方向,预计今年会完成样机制作。

  估计大族激光从树脂设备开始做起,以后将重点侧重3D金属打印业务,树脂和金属打印本身没有太大区别,都是由激光头、控制器等组成,但金属3D打印在现阶段仍然会遇到一定的技术难题。因为金属的熔点相对较高,所以在成品制造的过程中会有多种物理过程(如金属固液形态的转变),热传导和表面扩散等。为了解决这一系列问题,需要多种制造参数配合。

  据了解,相较于PVC、陶瓷等材料,金属3D打印所制造出来的产品可以在更多的领域得到应用,如航天航空、汽车制造、军工等。

  现阶段的工业级3D定制金属打印技术已经储备,但现在下游市场情况不明,需等待合适时机进入市场,未来公司3D金属打印技术肯定会向工业级产品领域拓展应用。

  4、目前我国在3D打印钛合金方面已走在世界前列,该技术已广泛应用于飞机制造。一方面是广阔的应用前景,一方面却又是成本高、市场不明确及高风险的现实,这或许也是大族激光对于3D打印产业一直观望的原因。

  5、产业动作

  随着21家上市公司子公司登陆或拟登陆新三板,上市公司子公司到新三板挂牌已经不是什么新鲜事。但在这些上市公司当中,有一家却显得比较特殊。大族激光(002008.SZ)从1月24日推动其第一家子公司挂牌股转系统之后,又在短短半年时间里推动了其另外两家。

  元亨光电(430382)是大族激光旗下第一家挂牌新三板的子公司,大族控股在元亨光电中持股比例为51%,彼时挂牌时间正是253家企业同一天挂牌的1月24日,因此淹没在众多的企业当中,并没有被特别注意到。

  而随着大族冠华(830820)以及大族能源(831018)相继登陆新三板之后,这家上市公司利用多层次资本市场的蓝图就此显现。

  四、3D打印设备商标的之二:金运激光

  1、背影资料

  武汉金运激光股份有限公司,是专业集研发、生产和销售于一体的中小功率激光切割加工解决方案提供商,2005年成立2011年上市,企业股票代码:300220。

  金运激光在纺织服装应用领域更是第一品牌,金运激光切割机成熟地应用在布料裁切、片材开袋、毛领切割下料、定制服装的单裁单剪、成卷面料高速雕花打孔、无纺布切割下料、织唛商标全自动切割、绣花贴布绣高精准套切等。

  在毛绒玩具行业,更是有非常强的优势,从自动送料、排版省料、双头互移、对称镜象、单数排版补偿、自动计数等功能到自动收料一气呵成。

  在皮革的雕花、切割和打孔工艺上,更是普遍应用在鞋材鞋料和箱包行业上,也是从送料、排版、下料到收料一应具全。

  金运激光切割机(光纤激光切割机)在金属加工领域,推出了多种高效实用的解决方案,并己广泛应用。

  在固性材料及广告工艺品等行业,金运激光推出了多种高效实用的产品和解决方案,特别是在亚克力、木板、塑料板、模型材料、工艺玩具、广告字和LED灯箱等项目上,金运激光雕刻切割机已被广泛应用。

  还有地毯脚垫、汽车座垫、工业面料、电子印刷、家纺等行业,全套的解决方案已广泛实践在各加工行业。

  2、3D打印产业商业化的积极探索者

  凭借意造网、自主3D打印机、代理3D扫描仪、巧克力3D打印机、3D人像打印,构筑一个丰富的、立体式的3D打印商业系统。

  金运激光致力于激光与3D数字化技术应用,并构建了金运+激光3D数字化技术应用创新平台,旨在通过合作、引进与培育各种类型激光及3D相关企业,延伸应用产业链,为下游激光及3D应用行业提供全面、创新、领先的数字化解决方案。

  金运+平台涵盖激光和3D两大核心子平台,目前已聚集生产、营销、金融、设计、软件、投资、互联网以及配套服务类互补型经营实体50余个,其中包含10个子公司、12个事业部、16家销售服务商以及20多个3D打印服务连锁店。平台现已建有武汉、上海、深圳、沈阳、绍兴、东莞、印度等12个生产及研发基地、拥有软件着作权等200多项,多项应用技术处于行业领先水平,平台激光、3D应用系列产品及服务远销全球100多个国家和地区。

  金运在3D领域的拓展有目共睹,3D打印事业部、精易迅科技、武汉落地创意、3D记梦馆、意造网都在各自领域占据一线市场。

  在2013CISMA展会上,我们就推出了应用于纺织服装行业的3D扫描仪设备。如三维激光脚型扫描系统就是专为鞋业的高端定制而生,该系统可利用光学的方法对人体脚型及鞋楦进行测量、通过数字化多方位非接触测量,可以快速地获取脚部的高密度点云数据,并可以自动识别脚型特征,提取足部特征参数,为量脚制鞋提供了有力手段。另外,我们还开发了拍照式三维扫描仪,它是机器视觉与结构光测量技术结合的典范,可以在短时间内实现对人体的无缝测量,并且测量精度极高,通过测量,获取人体主要特征部位数据,服装设计师可以根据这些数据量体裁衣,这一技术为服装设计、服装定制行业提供了全新、快捷的解决方案。此外,它还可胜任玩具、模型等行业的三维数字化抄版,为客户降低设计成本,提高效率,并可应用到快速成型技术中。

  金运激光3D打印桌面级设备已上市,打印尺寸为140mm*140mm*140mm,打印层厚0.1-0.4mm。

  公司自主研发成功的首款桌面级3D打印机样机,批量生产后将定位于民用市场,打印材料采用成本相对低廉的ABS、PLA,该产品应用领域极为广泛,主要包括工业品设计、模具制造、模型设计、玩具、3D人像、DIY制作等方面,适合家用以及学校、工业设计、建筑师、机械设计、文化创意等从业人员使用。

  3、产业动作

  金运激光预计明年初上线B2B2C模式的3D打印云平台,主要为传统产业产品打造个性化解决方案。

  B2B2C模式是与传统产业合作,利用3D打印等数字化手段对其改造融合,创造批量个性化产品,金运激光10月与武汉大学、中山市古镇镇政府在灯饰行业构筑的产学研体系即将发力这种模式;C2B2C模式是利用设计师的创意设计开发创意个性产品。这两种模式的终端都是个人。

  意造网是金运激光今年6月上线的一个C2B2C模式3D打印平台,定位于文化消费领域的应用,内容涉及创意设计、礼品饰品定制等。自上线以来,云平台销售额逐月增长,目前已超过100万元。

  B2B2C未来市场前景甚至超过C2B2C,这也成为公司将推出B2B2C模式的云平台的原因。传统产业一般都是大批量生产方式,没有个性化,创新乏力,附加值也低,这也造成了传统产业的恶性竞争和停滞不前,而3D打印技术的逐渐深入,也为传统产业的个性化定制提供了理想的解决方案。

  B2B2C模式的云平台是金运激光拟构筑的金运3D+平台体系的一部分。金运3D+平台体系将围绕创造个性生活,打造金运3D+设计师俱乐部、金运3D+云平台(B2B2C平台和C2B2C平台)、金运3D+数字化云工厂、金运3D+潮流科技体验街等4大模块,从而形成基于O2O的完整的3D打印应用服务体系。

  3D记梦馆目前已经在北京、上海、武汉等地拥有20余家连锁门店,公司相关人士透露年内保守估计新开设30至40家新门店,未来将扩大布局至百城千店。

  首创瞬光动态3D扫描技术的创新点在于配备千万像素级别捕捉仪器,由几十台扩充至上千台仪器,形成网状光影阵列阵势,成像捕获角度高达普通阵列系统的四到五倍,捕获影像的时间快达0.005秒。现已专门应用于记录动态、儿童造像及成人的衣着识别,对外轮廓识别具有优势性。

  金运激光3D记梦馆以私人定制为主要特色,面向市场提供高质量3D人像打印写真产品及结合贵金属镶嵌工艺的3D打印产品,拥有3D人像打印写真产品,包括大尺寸的全彩真人雕塑、3D纯银人像雕塑、3D打印巧克力等六大系列产品。

  公司在3D打印的桌面级打印机、3D打印云工厂和意造网云平台以及3D记梦馆的业务均按照预期的目标顺利实施,市场布局和商业运营也按照预定的方式进行。3D打印人像业务每日的平均加盟咨询电话为120-180起,意造网虽然刚刚推出,相关的推广组织架构尚待完善,但每日的用户点击量已达1.9-2.5万次。单月成交金额由零快速增长到三十几万元,而且增长趋势良好,落地创意上半年已实现销售收入320万,同比增长226%。

  正在武汉总部建设3D打印设计师俱乐部,力图通过营造五星级的设计中心,提供免费工作设计室,并将于两至三年内完成3D打印生态圈的初步框架。3D打印生态圈内的单个环节也许容易模仿,但一个完整的生态圈是很难复制的。

  4、产业推进上的阻力

  去年9月,金运激光宣布建立3D打印云工厂计划,并出资1500万元收购武汉3D记梦馆、3D意造网的部分股权。

  3D意造网以线上为主,出售各种3D打印创意产品以及在线定制,该平台已于今年6月份正式上线。从该平台上看到,出售的各类创意礼品价格从上百元到几千元不等,最高也有4250元。此外,还有入驻的设计师为客户设计3D打印模型。

  3D记梦馆则以线下体验馆为主,目前已在全国开了约40家门店,以合营和加盟为主,主要提供全彩3D打印婚纱套系、3D打印真人真像等多种体验服务。

  目前生意挺好,一般门店几月内便会有营收,集中布局在商业密集地段,以长沙的3D打印体验馆面积最大,达到两百多平米,加盟费成本一般在十几万到上百万之间,合营店成本最少也要几百万。

  此外,3D意造网目前已有百万营收,不过因武汉的3D打印工厂后期投入成本大,目前仍未能实现盈利,至少要几个亿投入,机器以及材料非常贵,基本上都要采购。

  5、3D业务的业绩状况

  公司的3D打印业务也在逐步推进中,今年三季报显示,金运激光前三季的3D打印业务营收顺利突破千万。不过,金运激光在财报坦言,3D打印相关产业链生态圈处于开发和投入期,虽突破千万,但仍未实现该板块的整体盈利。

  短期扭亏为盈尚需时日,3D打印业务或将成为金运激光重点发展业务之一,带来利润不可小觑,但公司并不会降低其他业务的重视程度,短期内营收比重不会有大的浮动,但长期来看,3D打印业务或会侵占其他业务营收比重。

  五、后记

  大族激光在目前产业布局上对3D打印的态度:

  3D打印的核心是材料界,激光加工是其次的。大族激光很多年前就开始研究3D打印了,但是大族激光并没有在任何场合去炒作3D打印,因为没有任何一个企业能够把它做成一个很大的产业。陈燚说,3D打印其实是一个忽悠的项目,它引起了一些人的疯狂。虽然3D打印是一项新的技术,但是把它说成引发第三次工业革命的技术是过高的看待这个行业。主要是因为3D打印是定制的,效率太低,不能用于标准化、批量化的产品生产,导致成本高。不能批量化就不能工业化,不能工业化就不能大规模推广。就目前的技术和市场来看,除非说过几年之后这项技术获得更大的突破,否则3D打印也仅能停留在实验室做样板而已。

  金运激光在目前产业布局上对3D打印的态度:

  成立专门的产业投资基金;明年初上线B2B2C模式的3D打印云平台:是金运激光拟构筑的金运3D+平台体系的一部分。金运3D+平台体系将围绕创造个性生活,打造金运3D+设计师俱乐部、金运3D+云平台(B2B2C平台和C2B2C平台)、金运3D+数字化云工厂、金运3D+潮流科技体验街等4大模块,从而形成基于O2O的完整的3D打印应用服务体系。可见大刀阔斧的在民用级市场对其进行布局。

  六、结论

  鲁迅先生曾称赞:第一个吃螃蟹的人是很令人佩服的,不是勇士谁敢去吃它呢?

  为什么人们能够记住第一个吃螃蟹的人,却记不住第二个,因为第一个是尝试,而第二个和第N个就没有了本质区别,只是尝尝了。

  没有尝试就没有创新,但目前的中国最缺的就是创新,所以全世界都有中国制造,却很少有中国创造。

  所以,也就有了在二级市场上大族激光和金运激光的拉升幅度的差异了!

  TIPS:因为本篇旨在讨论3D打印设备方面的问题,故对两家公司的其它方面研究并未罗列,但从大族激光的深层次产业资本延伸和汇集来看,很确切其志在机器人领域!而我在同花顺中看,并未将它列入机器人概念。二级市场上近几个月受高管集中减持和并购未果影响,股价不振,但人家减持可绝不是冲着改善生活去了所以个人列为机器人隐形概念。

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