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3D打印人才需求調(diào)研報告3D打印人才需求調(diào)研報告3D打印人才需求調(diào)研報告xxx公司3D打印人才需求調(diào)研報告文件編號:文件日期:修訂次數(shù):第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計,管理制度3D打印人才需求調(diào)研報告

一3D打印背景調(diào)查分析

當(dāng)前,新一輪世界科技革命正在孕育,以增材制造技術(shù)為重要代表的第三次工業(yè)革命初見端倪。我國正處于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期,增材制造技術(shù)的發(fā)展,對我國既是重大機遇,又帶來了挑戰(zhàn)。加快推進(jìn)增材制造技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,對于提升我國制造業(yè)的整體創(chuàng)新能力,取得在數(shù)字化制造、智能制造方面發(fā)展的主動權(quán),搶占先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展制高點,加快工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有重要意義。

打印全球升溫

3D打?。?Dprinting)是快速成型技術(shù)的一種,是以(軟件)數(shù)字建模為基礎(chǔ),運用塑料、金屬、陶瓷、橡膠、玻璃、色砂等多種可粘合材料,通過逐層增加材料“打印”出三維實物產(chǎn)品。

飛速發(fā)展的3D打印技術(shù)為第三次工業(yè)革命拉開序幕。3D打印技術(shù)不斷地被應(yīng)用在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車、航天航空、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程和等領(lǐng)域。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)、納米技術(shù)和新材料、新能源等科技的迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用,人工智能、數(shù)字制造、工業(yè)機器人使得3D打印現(xiàn)代制造技術(shù)不斷突破,發(fā)展3D打印技術(shù)、興起3D打印產(chǎn)業(yè)金屬耗材由于技術(shù)瓶頸最為稀缺,需求和利潤空間巨大,2015年市場規(guī)模有望達(dá)到7000萬美元。2009~2012年,3D打印金屬耗材銷售收入年均增速%,2012年達(dá)到2500美元的產(chǎn)值規(guī)模,同比增速%。

我們認(rèn)為,金屬耗材仍具有巨大的發(fā)展空間。從需求量上看,3D打印應(yīng)用金屬材料囿于技術(shù)瓶頸一直拖累其產(chǎn)業(yè)化,航空航天、汽車高端復(fù)雜部件及其輕量化等方面都急需金屬材料(甚至是混合金屬材料),特別是3D打印可以通過一次性凈成型解決傳統(tǒng)金屬加工中廢料率高的問題,大大節(jié)省原料成本,提高其性價比。一旦技術(shù)瓶頸能夠克服,價格能有所下降,將開啟巨大的應(yīng)用空間,我們預(yù)計,3D打印金屬耗材的市場規(guī)模增速將穩(wěn)步上升,2015年有望達(dá)到7000萬美元以上。

從金屬種類上看,金屬材料的應(yīng)用范圍正在逐步拓寬。目前主要的金屬材料包括工具鋼、不銹鋼、商用純鈦、鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合金、金、銀等,未來將向性質(zhì)更為多元化的混合材料擴展。

從利潤率上看,由于加工難度和性能要求非常高,3D打印人才需求調(diào)研報告

一3D打印背景調(diào)查分析

當(dāng)前,新一輪世界科技革命正在孕育,以增材制造技術(shù)為重要代表的第三次工業(yè)革命初見端倪。我國正處于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期,增材制造技術(shù)的發(fā)展,對我國既是重大機遇,又帶來了挑戰(zhàn)。加快推進(jìn)增材制造技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,對于提升我國制造業(yè)的整體創(chuàng)新能力,取得在數(shù)字化制造、智能制造方面發(fā)展的主動權(quán),搶占先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展制高點,加快工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有重要意義。

打印全球升溫

3D打?。?Dprinting)是快速成型技術(shù)的一種,是以(軟件)數(shù)字建模為基礎(chǔ),運用塑料、金屬、陶瓷、橡膠、玻璃、色砂等多種可粘合材料,通過逐層增加材料“打印”出三維實物產(chǎn)品。

飛速發(fā)展的3D打印技術(shù)為第三次工業(yè)革命拉開序幕。3D打印技術(shù)不斷地被應(yīng)用在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車、航天航空、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程和等領(lǐng)域。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)、納米技術(shù)和新材料、新能源等科技的迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用,人工智能、數(shù)字制造、工業(yè)機器人使得3D打印現(xiàn)代制造技術(shù)不斷突破,發(fā)展3D打印技術(shù)、興起3D打印產(chǎn)業(yè)制定相關(guān)工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并在航空航天產(chǎn)品研制零部件制造中進(jìn)行應(yīng)用。

(2)面向復(fù)雜零部件模具制造的大型激光燒結(jié)成型裝備研制及應(yīng)用(國撥經(jīng)費控制額不超過1000萬元,前沿技術(shù)研究類)

針對復(fù)雜零部件模具快速制造的需求,研制適合制造蠟?zāi)?、蠟型、砂型制造,以及尼龍等塑料零件制造的大型激光燒結(jié)成型裝備,臺面2米×2米,制件精度控制在±%以內(nèi),堆積效率達(dá)1000cm3/h以上。制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并在汽車、模具等行業(yè)產(chǎn)品研制中得到應(yīng)用。

(3)面向材料結(jié)構(gòu)一體化復(fù)雜零部件高溫高壓擴散連接設(shè)備研制與應(yīng)用(國撥經(jīng)費控制額不超過1000萬元,前沿技術(shù)類)

針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能要求高、連接難度大等復(fù)雜零部件加工的需求,研制材料結(jié)構(gòu)一體化復(fù)雜零件高溫高壓擴散連接設(shè)備和工藝,工作加熱區(qū)域尺寸Φ1000mm×1000mm以上,并在航空航天產(chǎn)品的研制中開展應(yīng)用。

(4)基于3D打印制造技術(shù)的家電行業(yè)個性化定制關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范(國撥經(jīng)費控制額不超過1000萬元、企業(yè)牽頭申報,應(yīng)用開發(fā)與集成示范類)

針對家電行業(yè)個性化定制迫切需求,結(jié)合以3D打印制造技術(shù)為核心的數(shù)字制造技術(shù)帶來的制造變革,研究3D打印個性化零件設(shè)計技術(shù)、個性化定制模式、定制業(yè)務(wù)協(xié)同引擎、交互門戶、運行平臺等技術(shù),開發(fā)個性化定制管理平臺,并基于3D打印制造裝備為終端用戶提供個性化定制服務(wù),在應(yīng)用示范期內(nèi)銷售經(jīng)濟收入不少于3000萬元對構(gòu)件強度、抗疲勞度、斷裂韌性要求非常高,且目前掌握加工技術(shù)的制造商鳳毛麟角,所以即使價格將隨技術(shù)進(jìn)步有所下降,但利潤空間仍是巨大的。

三.企業(yè)對3D打印人才的需求調(diào)研

3D打印的開展離不開人才,國內(nèi)對3D運用人才的培育還僅僅在萌發(fā)狀況,更別提即插即用的高級人才,依據(jù)國家制作業(yè)信息化培訓(xùn)中心3D辦主任魯君尚表明,當(dāng)前中國對3D運用人才需要十分巨大,缺口約為800萬人。在他看來,中國在3D技術(shù)培訓(xùn)、推行方面做得不行,高校有關(guān)3D課程與如今全球最前沿的3D技術(shù)有距離,高校3D教學(xué)與公司運用需要有距離,很多人對3D知道還處于十分粗淺的初級階段?!捌鋵崳袊⒉蝗鄙偌夹g(shù),但真實把技術(shù)與構(gòu)思相結(jié)兼并運用到工業(yè)中的人卻少之又少?!濒斁姓f。

2、政府支持創(chuàng)立3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的建立,3D打印技術(shù)的科研機構(gòu)和企業(yè)將改變單打獨斗的不利局面。有利于推動我國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、市場化進(jìn)程,加快與國際間的對話交流,促進(jìn)3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的有機結(jié)合;有利于盡快建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),集中展示我國3D打印技術(shù)的良好形象,也便于加強與政府間或國際間的廣泛交流。

(1)深圳市3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

2013年6月,為了抓住3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先機,深圳市市長許勤表示,深圳將積極組建包括大學(xué)、科研機構(gòu)、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,打造涵蓋原始創(chuàng)新、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品制造、內(nèi)容產(chǎn)業(yè)到推廣應(yīng)用等全鏈條的3D顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈。

(2)西部3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟

2013年6月,西部地區(qū)首個3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在成都成立。該聯(lián)盟將以成都市的制造企業(yè)為主體,由高等院校、材料研發(fā)企業(yè)和機構(gòu)、工業(yè)設(shè)計企業(yè)、科研院所、3D打印服務(wù)應(yīng)用提供商等“抱團”聯(lián)動,先期從材料制造、航空應(yīng)用、軍工制造等產(chǎn)業(yè)鏈高端環(huán)節(jié)率先突破。

(3)

陜西3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟

“陜西省3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”2014年1月22日在西安宣告成立,陜西省委書記趙正永為其揭牌。5)中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

2012年10月,在工信部的支持下,亞洲制造業(yè)協(xié)會、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、湖南華曙高科有限公司、武漢濱湖機電科技有限公司、無錫飛而康快速制造有限公司等10多家主要的科研單位的專家學(xué)者和企業(yè)共同發(fā)起成立了中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,這是世界上首個3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。

3、國家建立3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心

為促進(jìn)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,將首批選擇10個工業(yè)城市集中建設(shè)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心。計劃投資2000萬元,地方政府按照1:1配套扶持。2013年3月,3D產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)與南京等城市簽署中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)總部基地和中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心合作協(xié)議。創(chuàng)新中心包含3D打印技術(shù)的產(chǎn)品展示中心、科普和教育中心、加工和服務(wù)中心、研發(fā)中心。

(二)3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)環(huán)境與技術(shù)趨勢分析

1、中國3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國近年才引入3D打印技術(shù),與國外相比差距非常大,主要體現(xiàn)在技術(shù)和市場應(yīng)用方面,研發(fā)水平不高,與市場銜接度較低,目前還未產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。與美國已經(jīng)出現(xiàn)3DSystems和Stratasys兩大3D打印機上市公司不同,我國的3D打印技術(shù)起源于西安交大、華中科大和清華大學(xué)等高校,相關(guān)的技術(shù)轉(zhuǎn)化集中在校辦企業(yè)。

2、中國3D打印產(chǎn)業(yè)專利申請數(shù)分析

從圖中可以看出,我國3D打印技術(shù)申請數(shù)量主要集中在2013年,占2005-2013年申請數(shù)量的%。專利公開數(shù)量同樣也主要集中在2013年,占全部公開數(shù)量的%。

圖表:2005-2013年6月3D打印相關(guān)專利申請數(shù)量變化圖(單位:個前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

3.技術(shù)趨勢

3D打印技術(shù)的發(fā)展,實際上是成型工藝、原材料和設(shè)計程序這三大要素螺旋式創(chuàng)新的過程。從三要素的發(fā)展歷史看,以上三者互為支撐,彼此勾連,其中一個要素的突破往往能為另外兩大要素提供技術(shù)支持,從而為3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用打開更廣闊的空間,改善其在各個細(xì)分市場上的性價比。從3D打印發(fā)展階段看,目前我們正處于控制物體形狀的初級水平,未來將向著控制物質(zhì)構(gòu)成的方向發(fā)展。也就是說,不僅僅塑造外部幾何形狀,而且要實現(xiàn)多元材料、多元結(jié)構(gòu)的同時打印,從而創(chuàng)造特定形狀、特定功能的全新材料。

從更加長遠(yuǎn)的愿景看,未來的3D打印,將超越對物體形狀、結(jié)構(gòu)的控制,將會把程序編寫進(jìn)材料,使其具備我們所需要的功能。我們不再打印被動的零部件和材料,而是打印能夠感知、反應(yīng)、計算和行動的智能系統(tǒng)。

成型工藝方面,提高打印精度、速度,多材料同時打印、降低成本是成型工藝當(dāng)前的發(fā)展趨勢。目前主要有選擇性沉積、選擇性黏合以及分層超聲波焊接三大主流技術(shù)路線,美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)目前給出的6種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分類也可大體歸入這三條技術(shù)路線。從成型工藝的發(fā)展歷史看,在20世紀(jì)80、90年代,三大技術(shù)路線都已經(jīng)出現(xiàn),并逐漸成熟;21世紀(jì)初以來,革命性的工藝已鮮有問世,技術(shù)進(jìn)展主要體現(xiàn)在已有的三大技術(shù)路線的精益求精上。

當(dāng)前主要的發(fā)展趨勢有三個:一是提高打印精度和速度,但二者性能的提升似乎又是個悖論,打印精細(xì)程度的上升往往意味著加工速度的減慢,如何將二者兼顧有賴于技術(shù)進(jìn)步;二是研發(fā)能支持更多打印原材料的設(shè)備,比如最近十年發(fā)展最快的金屬材料,而未來,多元材料同時打印將是3D打印成型工藝發(fā)展的核心。三是為了3D打印更為廣泛的應(yīng)用,降低打印設(shè)備的成本,尤其是降低其中諸如激光發(fā)射器等核心部件的成本是未來重要的發(fā)展方向。事實上,開源3D打印機系統(tǒng)已使得簡易的民用級3D打印機的成本大幅下降,自行設(shè)計3D打印機已成為可能。

原材料方面,材料種類更多元、性能更好以及成本更低是未來的發(fā)展趨勢??晒┐蛴〉牟牧嫌?00多種,按照實現(xiàn)3D打印應(yīng)用的順序看,塑料、尼龍、樹脂、橡膠等高分子材料最先進(jìn)入應(yīng)用,也是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的,但是由于其強度、耐用性差、不耐高溫、有毒、不環(huán)保等缺陷,應(yīng)用范圍受限;陶瓷、混凝土、玻璃、紙、蠟等也只能應(yīng)用在特定細(xì)分領(lǐng)域。

金屬粉末是目前發(fā)展最快的領(lǐng)域,但是由于其加工難度大,如果液化打印則難以成型,采用粉末冶金方式,除高溫還需要高壓,且還要面對金屬應(yīng)力離散的問題,即材料在受到激光照射時,溫度可達(dá)2000多度,移開激光后便驟降到200度以下,材料經(jīng)受不住這么大的溫差,會出現(xiàn)開裂或變形。這些問題均導(dǎo)致其成本高昂,普及程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,國內(nèi)更是罕有公司涉及。這某種程度上已構(gòu)成當(dāng)前3D打印技術(shù)向工業(yè)級應(yīng)用滲透推廣的最大瓶頸。

以色列的Objet(已被Stratasys收購)是目前掌握最多打印材料的公司,它已經(jīng)可以使用14種基本材料,并在此基礎(chǔ)上混搭出107種材料,兩種材料的混搭使用、上色也已經(jīng)成為現(xiàn)實。但是,這些材料種類與人們生活的大千世界里的材料相比,還相差甚遠(yuǎn),同時,價格也一直居高不下。很明顯,使3D打印材料多元化(尤其是實現(xiàn)復(fù)合材料同時打?。⑿阅芨靡约俺杀靖蛯⑹俏磥淼陌l(fā)展趨勢。

設(shè)計程序其實是經(jīng)常被人忽視的領(lǐng)域,但事實上,它的設(shè)計精度以及目前軟件對成型工藝的支持程度遠(yuǎn)未達(dá)到理想狀態(tài)。它大致可以分為3D建模設(shè)計和3D打印機固件程序兩部分。在3D建模軟件方面,目前已從簡單的實體建模提升到曲面建模(廣泛用于動畫CG制作)以及光學(xué)掃描(如三維掃描、點云等)的階段,但缺陷在于無法實現(xiàn)對模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)刻畫,同時,分辨率的提升也面臨計算機處理能力的瓶頸。固件程序語言方面,目前最廣泛應(yīng)用的是3D打印機發(fā)明人Charles

Hull在1987年發(fā)明的STL語言,但這種語言是和當(dāng)時的成型工藝相配合的一種因陋就簡的語言,對于當(dāng)前更高的精度、多元材料的成分控制均已力不從心。

基于此,未來的設(shè)計程序的發(fā)展趨勢有三個,一是在3D建模方面實現(xiàn)對物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的刻畫,二是實現(xiàn)對多元材料同時打印的控制,三是革新STL語言,使3D打印機固件能夠讀取更為復(fù)雜、海量的3D模型數(shù)據(jù),事實上,2010年已出現(xiàn)了一種更完善的AMF語言格式,正在逐漸取代STL的傳統(tǒng)領(lǐng)地。

(三)3D打印產(chǎn)業(yè)市場趨勢分析

民用級打印機、工業(yè)級應(yīng)用以及耗材領(lǐng)域大有可為。

3D打印市場規(guī)模增長較穩(wěn),從1993年至2012年的19年間,年均增速為%。3D打印產(chǎn)業(yè)包括上游的打印材料、中游的打印設(shè)備、相關(guān)外設(shè)及其設(shè)計軟件,以及下游的打印終端產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)計服務(wù)等。Wohlers

Associates的數(shù)據(jù)顯示,2012年,全球3D打印產(chǎn)業(yè)的銷售收入規(guī)模已達(dá)億美元,比去年增長%,如果從1993年算起,年均復(fù)合增速為%。成本高昂是阻礙3D打印市場增長的最大桎梏。實際上,3D打印市場規(guī)模增速基本維持在40%以下,很難用爆發(fā)性增長來形容。其中,高昂的成本是3D打印推廣的最大桎梏。3D打印的直接制造成本主要分為設(shè)備折舊、原材料、設(shè)計成本和后處理成本,其中設(shè)備折舊(固定成本)和原材料(變動成本)占絕大多數(shù)。其中,設(shè)備折舊主要取決于3D打印機的購臵成本和工件處理量對購臵成本的分?jǐn)偅牧蟿t主要取決于其制備和加工難度。顯然,成本的下降只能依靠加工技術(shù)的不斷進(jìn)步以及生產(chǎn)3D打印機和原材料廠商的規(guī)模經(jīng)濟和同業(yè)競爭。對于3D打印市場規(guī)模的遠(yuǎn)景預(yù)測,我們較為樂觀。根據(jù)Wohlers

Associates的預(yù)測,到2021年3D打印產(chǎn)值可達(dá)到108億美元,年均增速%,但這可能低估了3D打印的能量。我們認(rèn)為,整個市場隨著性價比的改善、應(yīng)用的推廣以及中國市場的逐漸滲透,行業(yè)產(chǎn)值每年至少會保持28%以上的增速水平,2015年預(yù)計達(dá)到億美元,2021年有望提高到241億美元的規(guī)模。

另據(jù)Wohlers

Associates在2011年做過的調(diào)查問卷結(jié)果,參加調(diào)查的21名業(yè)內(nèi)專家對于3D打印產(chǎn)業(yè)的滲透率的一致預(yù)期為8%,按照2011年億美元的產(chǎn)值,整個3D打印產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值空間應(yīng)在億美元。更為樂觀地看,按照全球70萬億的GDP規(guī)模,制造業(yè)大概占其中的15%,規(guī)模約萬億,如果3D打印的滲透率能夠達(dá)到1%,那就是1050億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模1)3D打印設(shè)備:工業(yè)級穩(wěn)步增長,民用級迅猛推廣

工業(yè)級打印機穩(wěn)步增長,過去24年間年均復(fù)合增速%。Wohlers

Associates把高于5000美元的3D打印機定義為工業(yè)級,低于5000美元定義為民用級。依此口徑,工業(yè)級打印機銷量自1988年剛發(fā)明時的34臺,已發(fā)展至2012年7771臺的規(guī)模,24年間年均復(fù)合增速達(dá)%,產(chǎn)值達(dá)億美元,目前保持穩(wěn)步增長的態(tài)勢。

我們認(rèn)為,性價比的提升和下游需求的拓展將繼續(xù)推動工業(yè)級3D打印機的穩(wěn)步增長。首先,在前述的三大技術(shù)要素的螺旋創(chuàng)新過程中,工業(yè)級3D打印機從打印精度、速度、可用材料范圍方面得到很大提升;其次,隨著技術(shù)進(jìn)步和3D打印設(shè)備生產(chǎn)商的競爭,打印機均價已從2001年接近12萬美元降至8萬美元,降幅約1/3,而2010年以來的價格上升則是由于金屬材料的應(yīng)用興起使得對設(shè)備的性能要求提升所致。在此背景下,性價比的逐步改善使下游應(yīng)用的經(jīng)濟性越來越高,應(yīng)用領(lǐng)域和需求數(shù)量將會越來越多。

我們預(yù)計,未來三年工業(yè)級打印機仍將保持20%的增速,同時均價會隨著金屬材料打印機的增加小幅上漲,2015年工業(yè)級打印機市場規(guī)模有望達(dá)到億美元,年均增速為21%。

我們尤其看好民用級打印機的迅猛增長。民用級打印機銷量從2007年的66臺猛增到2012的萬臺,出現(xiàn)了井噴式增長。雖然2012年的增速回落至46%,但我們認(rèn)為,這主要和初期嘗鮮的需求暫時滿足有關(guān),民用級打印機未來仍有巨大的增長潛力。

驅(qū)動增長的力量主要有三個,一是民用級打印在技術(shù)層面的門檻已經(jīng)大大降低,設(shè)計程序、成型工藝和原材料這三要素在民用市場已經(jīng)相當(dāng)成熟;二是民用打印設(shè)備和耗材的價格已出現(xiàn)了很大程度的降低,據(jù)統(tǒng)計,全球民用級打印機均價2012年已降至1030美元。根據(jù)目前京東商城的網(wǎng)上報價,3DSystem出品的Cube打印機約萬元/臺,相配套的ABS塑料耗材為700元/套,這對開展3D消費類打印服務(wù)的商家或休閑娛樂的個人來說并非高不可攀。

第三,性價比改善將開啟民用3D打印的巨大市場空間。由于民用3D打印主要是為了滿足個人個性化的定制需求,并不存在嚴(yán)格的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,所以更容易推廣。未來的民用3D打印市場不僅來自個人休閑娛樂,還來自教育、科研、藝術(shù)創(chuàng)作甚至3D打印食品等更為廣闊的領(lǐng)域。我們預(yù)計,未來三年民用級打印機仍能保持50%-60%之間的增速,同時,價格水平會小幅下降,2015年總體市場規(guī)模有望達(dá)到億美元,年均增速46%。

(2)3D打印終端應(yīng)用:工業(yè)級應(yīng)用發(fā)展空間廣闊

終端產(chǎn)品方面,我們更看好3D打印的工業(yè)級應(yīng)用。在3D打印的民用消費方面,由于個性化定制的屬性非常強,終端產(chǎn)品很大程度上將由分散的3D打印機用戶來生產(chǎn),對于企業(yè)商業(yè)模式的進(jìn)化階段看,在目前3D打印的社區(qū)化“云制造”尚未成型的背景下,提供民用3D打印機遠(yuǎn)比提供民用的終端產(chǎn)品更為務(wù)實。

我們認(rèn)為,在工業(yè)級應(yīng)用方面,有兩個明顯的趨勢值得關(guān)注。一是從終端產(chǎn)品的的消費占比上看,汽車、電子消費品、醫(yī)療、航空航天的占比穩(wěn)步走高。二是從3D打印的下游應(yīng)用市場占比上看,目前絕大多數(shù)的3D打印產(chǎn)品還是應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計,比如模具制造、功能型設(shè)計、展示模型、成像輔助設(shè)計等方面,但是直接部件制造的占比正在逐年上升。

我們認(rèn)為,3D打印的先天優(yōu)勢將使其在汽車、3C、航空航天和醫(yī)療等領(lǐng)域,獲得越來越多的應(yīng)用。首先,在產(chǎn)品設(shè)計和加工模具階段,3D打印可以大大提升產(chǎn)品設(shè)計的自由度和樣品性能,快速地進(jìn)行功能測試和模具制作,縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,迅速滿足市場需求。第二,在直接部件制造階段,對于定制化的部件,可以省卻模具制造的大筆投入,通過“凈成型”提高原材料利用率,降低材料成本,并且可以在多個產(chǎn)品之間任意轉(zhuǎn)換。第三,由于是一次成型,可以省卻傳統(tǒng)制造中各種零件的設(shè)計、制造、組裝、物流等環(huán)節(jié),以及生產(chǎn)各種零配件的設(shè)備、廠房投資,從而大大節(jié)省資本投入,縮短供應(yīng)鏈長度,減少存貨,提高周轉(zhuǎn)速度,降本增效。

同時,3D打印用于直接打印部件的應(yīng)用正在快速推廣。Wohlers

Associates的數(shù)據(jù)顯示,近年來,樣本企業(yè)直接打印部件銷售增速要系統(tǒng)性地略高于用于模具加工、工業(yè)設(shè)計方面的銷售增速。2001-2011年的十年間,直接打印部件在3D打印終端產(chǎn)品中的占比從幾乎為零升至19%左右,可見,3D打印在終端制造中“既省、又快、又好”的優(yōu)勢將體現(xiàn)得越來越明顯。

我們預(yù)計,未來三年工業(yè)級應(yīng)用將保持30%左右的增速較快增長,2015年市場規(guī)模有望由2012年約億美元增至2015年億美元。(3)3D打印耗材:塑料耗材快速推廣,金屬材料尤為稀缺

3D打印原材料市場規(guī)模正快速增長??春?D打印市場,意味著看好其耗材市場。2001~2012年,3D打印耗材銷售收入年均增速18%,且最近幾年增速逐年上行,2012年實現(xiàn)了%的同比增速,塑料耗材提供商創(chuàng)造廣泛機會。從量上看,塑料為代表第一代3D打印耗材已經(jīng)相當(dāng)成熟且應(yīng)用廣泛,幾乎可以應(yīng)用在所有的主流工藝上,目前銷售收入占比一直在六七成左右,隨著3D打印市場需求的快速激活,特別是目前民用級打印機幾乎都采用塑料作為耗材,這將為其開啟廣闊需求空間。從價上看,廠家多采用與3D打印設(shè)備捆綁銷售的策略,使得其對3D打印設(shè)備的專屬性很強,即使直接成本降低,但銷售價格仍可以很高,具有較高的毛利率。從種類上看,塑料耗材包括ABS、PVC、尼龍、環(huán)氧樹脂等非常多的門類,這將為各類塑料耗材提供商創(chuàng)造廣泛機會。

我們預(yù)計,光敏高分子聚合材料作為塑料耗材的主力,未來三年仍將保持增速逐年提升的態(tài)勢,2015年市場規(guī)模有望達(dá)到億美元,年均復(fù)合增速%。金屬耗材由于技術(shù)瓶頸最為稀缺,需求和利潤空間巨大,2015年市場規(guī)模有望達(dá)到7000萬美元。2009~2012年,3D打印金屬耗材銷售收入年均增速%,2012年達(dá)到2500美元的產(chǎn)值規(guī)模,同比增速%。

我們認(rèn)為,金屬耗材仍具有巨大的發(fā)展空間。從需求量上看,3D打印應(yīng)用金屬材料囿于技術(shù)瓶頸一直拖累其產(chǎn)業(yè)化,航空航天、汽車高端復(fù)雜部件及其輕量化等方面都急需金屬材料(甚至是混合金屬材料),特別是3D打印可以通過一次性凈成型解決傳統(tǒng)金屬加工中廢料率高的問題,大大節(jié)省原料成本,提高其性價比。一旦技術(shù)瓶頸能夠克服,價格能有所下降,將開啟巨大的應(yīng)用空間,我們預(yù)計,3D打印金屬耗材的市場規(guī)模增速將穩(wěn)步上升,2015年有望達(dá)到7000萬美元以上。

從金屬種類上看,金屬材料的應(yīng)用范圍正在逐步拓寬。目前主要的金屬材料包括工具鋼、不銹鋼、商用純鈦、鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合金、金、銀等,未來將向性質(zhì)更為多元化的混合材料擴展。

從利潤率上看,由于加工難度和性能要求非常高,對構(gòu)件強度、抗疲勞度、斷裂韌性要求非常高,且目前掌握加工技術(shù)的制造商鳳毛麟角,所以即使價格將隨技術(shù)進(jìn)步有所下降,但利潤空間仍是巨大的。三.企業(yè)對3D打印人才的需求調(diào)研

3D打印的開展離不開人才,國內(nèi)對3D運用人才的培育還僅僅在萌發(fā)狀況,更別提即插即用的高級人才,依據(jù)國家制作業(yè)信息化培訓(xùn)中心3D辦主任魯君尚表明,當(dāng)前中國對3D運用人才需要十分巨大,缺口約為800萬人。在他看來,中國在3D技術(shù)培訓(xùn)、推行方面做得不行,高校有關(guān)3D課程與如今全球最前沿的3D技術(shù)有距離,高校3D教學(xué)與公司運用需要有距離,很多人對3D知道還處于十分粗淺的初級階段。“其實,中國并不缺少技術(shù),但真實把技術(shù)與構(gòu)思相結(jié)兼并運用到工業(yè)中的人卻少之又少?!濒斁姓f。1.調(diào)研基本情況

對西安的部分相關(guān)企業(yè)的3D打印人才需求情況進(jìn)了調(diào)查研究,其中包括西安非凡士機器人科技有限公司,西安交大恒通智能機器人有限公司等,調(diào)查主要內(nèi)容有現(xiàn)有打印設(shè)備,3D打印人才現(xiàn)狀,當(dāng)前及未來3D人才結(jié)構(gòu)。調(diào)查方式主要采取現(xiàn)場考察,與企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)交流,問卷調(diào)查,開座談會和個別訪談方式進(jìn)行。

調(diào)研的主要情況及分析

(1)企業(yè)現(xiàn)

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