增材制造技術，或稱3D打印技術，根據(jù)電腦設計模型、采用材料逐層累加的方法制造產(chǎn)品，被寄予全面革新制造業(yè)的厚望。然而，盡管獲得媒體的廣泛報道，增材制造尚未在實際生產(chǎn)實踐中得到大規(guī)模應用。
理論上，增材制造技術可以制造更好的產(chǎn)品，包括更多的產(chǎn)品種類、更優(yōu)的產(chǎn)品表現(xiàn)、更長的使用壽命和更輕的單位重量。同時，該技術還將帶來生產(chǎn)工藝和流程的簡化，例如，交貨時間由于生產(chǎn)周期的縮短大大加快，生產(chǎn)地點的選擇更加靈活，生產(chǎn)工具得以簡化，生產(chǎn)廢料較傳統(tǒng)工藝相比大大減少。
盡管總體市場規(guī)模較小，增材制造行業(yè)正在快速發(fā)展，增速強勁。目前，全球增材制造市場規(guī)模約為70億美元，預計未來6年年復合增長率將高達24%，2021年市場規(guī)模約為265億美元。
增材制造市場一般以光聚合物和熱塑材料為主，金屬材料只占其中很小一部分，但近年來，金屬打印這一細分市場高速發(fā)展，為工業(yè)品領域的零部件加工帶來全新的可能。
金屬打印能否在生產(chǎn)效率、質(zhì)量穩(wěn)定性和成本控制上滿足汽車等行業(yè)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的需求，目前仍是未知數(shù)。但有理由相信，金屬打印一旦得到大規(guī)模應用，必將為當前工業(yè)化生產(chǎn)帶來變革。
增材制造行業(yè)價值鏈
過去幾年中，增材制造行業(yè)內(nèi)的企業(yè)經(jīng)歷多輪的創(chuàng)業(yè)和整合，頭部廠商確立行業(yè)領先地位。Autodesk和Materialise是最主要的增材制造軟件供應商，部分公司業(yè)務涉及行業(yè)價值鏈的多個環(huán)節(jié)，例如Stratasys生產(chǎn)3D打印機和打印后續(xù)處理。部分3D打印機生產(chǎn)商也自行生產(chǎn)金屬粉末，但隨著行業(yè)分工的成熟化，他們開始向?qū)ｉT金屬粉末廠商采購。
預計行業(yè)價值鏈未來將繼續(xù)快速演變，隨著材料成本的下降和生產(chǎn)工藝的簡化，增材制造的單位生產(chǎn)效率將大大提高，并最終帶來重大行業(yè)變革。價值鏈的中間環(huán)節(jié)將得以簡化，尤其在生產(chǎn)和生產(chǎn)后續(xù)處理環(huán)節(jié)。
生產(chǎn)流程將被重塑和重整，發(fā)展出一個無縫鏈接的端到端價值鏈。整合可以通過企業(yè)內(nèi)部價值鏈延伸或企業(yè)之間的戰(zhàn)略合作來達成，OEM廠商尤其需要增強對價值鏈各環(huán)節(jié)的深入了解。其中，知識產(chǎn)權保護、軟件研發(fā)和設計能力尤為重要。
生產(chǎn)效率的提高、增材制造技術帶來的新產(chǎn)品和產(chǎn)品質(zhì)量改善，將進一步刺激需求端的增長，企業(yè)把握和利用好發(fā)展時機，而其中，備件生產(chǎn)和翻新將是兩個最重要的近期機會。
金屬打印先驅(qū)：Siemens和GE
2017年2月，Siemens推出金屬打印技術生產(chǎn)的燃氣渦輪葉片，預示著從前期設計到生產(chǎn)后處理的全線金屬打印技術將帶來的重大變革。
Siemens首先研發(fā)出基于金屬打印技術的燃氣渦輪葉片樣品，并對樣品進行抗高壓能力測試（包括物理加壓、高溫和高離心力），在將該樣品安裝到渦輪機并成功測試后，Siemens開始量產(chǎn)金屬打印的渦輪葉片，發(fā)展渦輪機的零部件后市場。
通過金屬打印技術的應用和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的內(nèi)部整合，Siemens主要獲益如下：
便于不斷改進設計，優(yōu)化渦輪葉片產(chǎn)品表現(xiàn)：全面掌握核心知識產(chǎn)權；省去傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中的鑄造和打孔等多個復雜環(huán)節(jié)；省去供應商環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品利潤率；通過應用金屬打印技術，Siemens的整個生產(chǎn)周期僅為18個月，與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，生產(chǎn)周期大大縮短。此外，零部件金屬打印技術也可反哺其他產(chǎn)品的工程設計，為Siemens未來金屬打印技術的產(chǎn)品種類拓展做好準備。
此外，Siemens還將金屬打印技術成功應用于渦輪機噴頭的維修。此前，噴頭的維修需要替換掉大部分噴頭，在用傳統(tǒng)方法重新安裝新的噴頭。如今，通過金屬打印技術的應用，只需要替換掉一小部分噴頭，再用金屬打印零件填充即可。維修周期從44周縮短到4周，大大提高顧客供貨效率、減少維修成本。
GE是另一家將金屬打印技術應用于全線生產(chǎn)的先驅(qū)。它在金屬打印技術發(fā)展上共計投資15億美元，其中5千萬美元用于投資一家位于阿拉巴馬州的工廠，主要生產(chǎn)金屬打印LEAP飛機引擎燃油噴嘴（預計2020年噴嘴產(chǎn)量達到35,000個）。跟由20個零部件組成的傳統(tǒng)燃油噴嘴相比，使用金屬打印技術生產(chǎn)出來的燃油噴嘴為一個整體零件，重量減少25%，使用壽命延長5倍。噴嘴重量的減輕，為航空業(yè)客戶帶來燃油成本的顯著下降。
創(chuàng)新推動金屬打印技術的應用
盡管金屬打印市場仍處于萌芽狀態(tài)，GE、Siemens和Michelin/ Fives' AddUp等企業(yè)金屬打印技術創(chuàng)新的成功并非個例。多類金屬被廣泛應用于航空航天、汽車、航海、醫(yī)藥和牙科等諸多行業(yè)。
然而，金屬打印技術目前大多應用于中小型的復雜高值零部件，而這些零部件本身不需要大規(guī)模的產(chǎn)量，GE和Siemens的案例便是如此。
其中一大原因在于，粉末床熔合技術（Powder Bed Fusion）仍是主流，通過熱能選擇性地熔化金屬粉末層區(qū)域。市面上大多數(shù)（約80%）金屬打印機所使用的都是這項技術。
然后，一項新興的金屬打印技術，即定向能量沉積技術（Directed Energy Deposition），正在興起。該技術與傳統(tǒng)粉末床熔合技術相比，生產(chǎn)效率更高，能以更低的單位成本生產(chǎn)更大、更為復雜的零部件，將進一步推動金屬打印技術領域的創(chuàng)新。
短期內(nèi)，金屬打印技術用于大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)金屬部件也許不大現(xiàn)實，也不大可能全面替代傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，但技術的發(fā)展正在開拓更多的行業(yè)機會。未來，傳統(tǒng)生產(chǎn)技術下的諸多環(huán)節(jié)將進一步減少和整合，帶來整個行業(yè)價值鏈的精簡。
對于OEM廠商來說，擁有一套高成熟度的軟件，對于產(chǎn)品設計和生產(chǎn)流程的優(yōu)化很重要。擁有橫跨整條價值鏈的全面能力也尤為重要，可以通過企業(yè)間的戰(zhàn)略合作來完成。
這將是一個漸進式發(fā)展的行業(yè)，需要廠商重新審視自己的商業(yè)模式，識別成功應用3D打印技術所需的核心競爭力。