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除了深圳,“天生乙方”的3D打印还在哪里崛起了?

要论消费级3D打印机,拥有拓竹、创想三维等知名品牌、3D打印机出口额占全国八成的深圳是绕不开的城市。3D打印并不仅有桌面级数码产品一条赛道,3D打印产业链上也不只有深圳一座城市。

比如将金属材料通过3D打印的方式生产出来的零部件,可以直接装入国产大飞机;又比如将3D打印定制出来的钛合金骨关节植入患者体内,都是3D打印涉足的领域。

新一酱对这条横跨消费与工业的产业链产生了很大的兴趣,想知道究竟有哪些城市正在3D打印产业链上布局。

沿用之前的方式,我们继续在由全国数百万家高新技术企业、科技型中小企业、专精特新企业及上市公司构成的第一财经城市数据库产业子库中做筛选,一共得到了17603D打印企业,并为它们进一步建立了应用场景与技术路线标签。

3D打印产业链上有什么

3D打印”这个名字本身就已经很具象地描绘出它的核心技术路径——类似打印机的工作模式,输入端是一切可以被改变成粉末状的耗材,输出端是立体地堆积成某种需要的固体形态。

在工业制造领域,3D打印还有一种更技术化的表达:增材制造,也就是通过材料的逐层堆积完成构件成型。

相比于切削加工等传统减材制造,其优势在于无需模具即可加工复杂结构件、支持小批量定制,并能缩短产品的研发与交付周期。

但如果深入去看,3D打印的技术工艺又有很多具体的分层和赛道。

按实操层面的工艺技术来看,现在3D打印行业大致可分为七大工艺路线。其中目前商业化程度高、产值规模大的三种为材料挤出立体光固化粉末床熔融,其余的材料喷射粘接剂喷射定向能量沉积薄材叠层等由于成形效率低、设备成本高昂或工艺窗口过窄,目前规模化应用进展相对较缓。这些深奥的工艺名称具体对应了如何将输入材料加工成形态合适的原料,并且使它们实现堆积固定的方式。

更容易理解的分类是另外两种:用于3D打印的材料和3D打印可应用的产业场景。

材料端包括常见的塑料丝材、树脂、金属甚至陶瓷、砂粒等。听上去3D打印可以打印一切,也就因此改造了很多传统行业的生产流程和成品模式。

产业场景侧,消费级的3D打印桌面产品以数码产品的方式开始进入大众生活,也是最容易在生活中被接触到的。深圳在这个领域跑出了拓竹科技、创想三维、纵维立方、智能派“四小龙”,除了面向国内消费者,它们也依托出海能力占据了海外极客的桌面生态。

而工业领域的3D打印应用则出现在可以改进材料、工艺或者流程的环节,甚至是意想不到的领域。从义齿到飞机发动机,3D打印也在持续优化工业场景的底层逻辑。

航空航天领域,西安企业铂力特利用金属3D打印成型的工艺生产出了适用于C919国产大飞机的钛合金中央翼缘条与火箭发动机一体化喷管。

无锡飞而康是深耕能源动力领域的企业,它利用粉末床熔融技术,制造用于重型燃气轮机的复杂燃烧室。

在高端装备领域,湖南华曙高科通过高精度金属3D打印,将机器人灵巧手多个复杂指节组件一体成形提升产品可靠性。

位于长春的中国一汽增材制造创新中心配备43台工业级打印设备,构建起规模化打印矩阵,推动3D打印技术在汽车制造领域的创新应用与落地。

医疗应用领域3D打印技术应用最广泛的是齿科。杭州先临三维就是一家聚焦齿科三维扫描与打印的企业,它的产品能帮助隐形牙套产品实现规模化定制。

3D打印产业的全国格局

3D打印的价值并不在于取代所有传统制造,而是在复杂结构、小批量定制和敏捷供应链等场景中,做过去难做、成本过高或来不及做的事。

这也使得3D打印在中国城市的铺开与原有的制造业底子相关度颇高。

17603D打印企业的地域归属来看,数量最多的20座城市中,粤港澳大湾区和长三角地区占据了13城,构成中国3D打印产业两大集聚区,合计承载了全国一半以上的3D企业。

这一格局并不令人意外,但也不能简单归因于两地制造业企业多。

以深圳为绝对核心,3D打印在大湾区被视作缩短各类智能硬件、消费电子产品研发周期、降低试错成本的绝佳工具,因此这里的模具加工、电子制造和全球化渠道都被这项新的技术概念高效串联起来。

长三角的基础则来自于环杭州湾的化工新材料产业链。尤其是这片区域大量生产高溢价的树脂材料,是3D打印医疗领域应用拓展的核心——杭州的先临三维、上海正雅的嘉兴基地等都是数字化生产齿科隐形矫治器等头部企业。

同时,长三角的汽车制造、高端装备、新材料等领域也已经敞开大门,接纳3D打印接入到更广泛的工业生产与专业应用场景之中。

本地制造业最核心提供的是,既有产业场景中的真实需求。这也塑造了大湾区和长三角两地不同的3D打印产业面貌。

除了深圳,还有这些城市在做消费级3D打印

消费级3D打印机的销量正在快速爬坡,但它们并没有中占到3D打印产业链中的重头。17603D打印企业中,面向消费场景的企业共有250家,占到了14.2%。其中,深圳集聚35家,数量居全国首位。

深圳在这条赛道上的辨识度也不只是明星企业的故事。一台3D打印机连接着电机、主板、喷头、运动控制和耗材等供应体系,大多数零部件可在深圳“两小时产业配套圈”内配齐,支撑企业快速迭代。

武汉没有深圳那样密集的桌面级整机品牌,却凭借高校人才和交通枢纽优势,成为深圳消费级3D打印的研发、生产飞地。拓竹科技在武汉成立研发实体竹音科技,创想三维也在当地设立生产与供应链基地。

金华则借助跨境电商的先发优势,形成了自己的消费级3D打印企业梯队。闪铸成立于2011年,进入市场较早,产品涵盖了消费级和工业级的3D打印机;飞熊三维是后起品牌,今年开始进入多喷头打印领域。这两家企业都主攻海外市场,会在KickStarter上众筹新产品,在阿里速卖通、eBay和传统B2B外贸网络中也积累了买家资源。

考虑到消费级3D打印是更接近消费电子的一门生意,通过整机打开用户入口,耗材、配件和打印服务形成持续需求,因此更依赖密集供应链、产品化能力和跨境销售网络,在这些方面占有优势的城市有所聚集也十分合理。

“西安-渭南”是3D打印工业场景的代表区域

工业级3D打印是一门更接近跟着应用场景走的生意。面向工业场景的企业共有1510家,占比达到85.8%,构成了中国3D打印产业的主体。

工业级3D打印与消费端遵循不同的城市逻辑。沿着航空航天、汽车、能源、高端装备和医疗等既有产业需求和制造基础,不同城市形成了差异化分工。

新一酱这里再次引入“区位熵”的概念:

某城市3D打印赛道区位熵=

(本地该赛道企业数量/本地3D打印企业数量)/(全国该赛道企业数量/全国3D打印企业数量)

如果某城市在某个3D打印赛道的区位熵>1,就说明它在这一领域的布局有突出优势。

最显眼的仍然是长三角和大湾区城市。

长三角的苏州汽车制造领先,无锡在能源动力、航空航天、高端装备和汽车制造等多个场景均位居前列,上海的医疗应用表现出更高的集聚水平。

粤港澳大湾区内部同样存在分工,佛山偏向能源动力和高端装备,东莞在高端装备和汽车制造方面更突出,珠海则在医疗应用领域表现出较高的专业化水平。

而出乎意料的一座城市是渭南这座陕西的四线城市有243D打印企业,位列全国20强,其中服务工业场景类的企业有22家。

打开地图就不难理解了。渭南位于西安的东北部,其3D打印产业链路上的城市主要分布在紧邻西安的渭南高新区。西安同样也是3D打印企业高度聚集的一极,它集聚893D打印企业,规模位居全国前三。

看起来,一条西安-渭南形成的关中增材制造协作轴正在形成。

科研端,西安集聚了西北工业大学、西安交通大学、西北有色金属研究院等高校院所,以及行业内唯一的国家级增材制造创新中心,可以持续提供材料、设备、工艺和人才。

而西安优势的航空航天产业对复杂结构、轻量化和钛合金构件的真实需求,又让这些技术有机会进入生产体系。

渭南更像是西安任劳任怨的小兄弟。在最靠近两地边界的地方,渭南踏踏实实的打造3D打印产业培育基地,积极承接西安的产业外溢,形成了西安策源+渭南转化的区域协作模式。

从细分领域的区位熵结果来看,渭南的3D打印产业在航空航天、能源动力和高端装备三个方向上呈现出了与西安的高度一致性。

产学研联动是西安-渭南这一片区发展3D打印产业链的特色。

铂力特是理解这套产学研协作机制最典型的企业。它的前身来自西北工业大学凝固技术国家重点实验室科研团队。2007年,团队开始尝试把科研成果推向产业;2011年,西北工业大学、团队成员等股东共同出资成立公司;2019年,铂力特在科创板上市,成为西工大孵化的第一家上市公司。

铂力特(渭南)是两座城市协作关系中最直观的一环。铂力特把总部和研发体系设在西安,自2014年起开始在渭南布局,成立陕西增材制造研究院有限公司,2021年更名为铂力特(渭南)增材制造有限公司。

铂力特还牵头建设了陕西省航空航天金属增材制造创新联合体,将渭南增材制造产业创新聚集区内的上下游企业联动起来,并邀请西北工业大学黄卫东教授担任首席科学家。

把西工大的科研团队、西安的研发和总部功能、渭南的产业化空间,以及航空航天产业的真实订单连接在了一起,铂力特算得上是高校技术-创业团队-上市公司-区域制造基地这一产学研链条的具象化样本。

西安-渭南的路径,能被其他城市复制吗?

新一酱盘点了有一定3D打印企业积累的城市。其中,长沙株洲之间似乎已经隐约形成一条从实验室通向车间的路。

长沙这头,中南大学粉末冶金全国重点实验室和粉末冶金研究院研究粉体、材料与成形工艺,华曙高科把这些能力做成工业级3D打印设备和解决方案;到了株洲,中车株机、中车株洲所面对的,则是轻量化复杂构件、小批量备件和工装夹具等具体难题。

将课题、设备和应用验证放到同一张桌上,把实验室搬到车间去,长沙的技术可以在株洲的车间里找到订单,株洲遇到的问题也能更快回到实验室。

如果不考虑跨城的联动协作,烟台的发展也许也值得关注。在《2984家商业航天企业看:造火箭这件事,是怎么轮到小城市的》我们提到过烟台海阳已经投用的商业航天海上发射母港东方航天港,也集聚了东方空间、星河动力、九天行歌等商业航天企业,以及航天513所和中科院空天院海阳研究院。

火箭从这里出海发射,背后需要复杂构件、轻量化支架、试制件和发射保障工装,这些正是金属3D打印擅长解决的问题。当地的山东创瑞激光已经能提供金属3D打印设备、粉末和打印服务。

3D打印产业的特殊性也在这里,它天生是一个“乙方”,具备服务关联产业链的属性,而不是自己成为一条产业链。对烟台来说,搭台让航天企业把具体难题交出来,产学研多端合作攻坚,3D打印就会随着一枚枚火箭的升空嵌入到烟台的核心产业链中。

把科研能力、增材制造企业和真实工业需求接成一条链,这是3D打印产业拓展延伸最大的可复制路径。

数据、文/孔令杰

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