3D打印技术经济性分析

就技术的经济性而言,被市场质疑较多的还在于3D打印较高的直接制造成本。从现阶段,3D打印制造的成本构成来看,设备和材料占据主体部分。但二者在随着技术的发展和市场规模的扩大,都存在较大的下降空间;有望在未来带动直接制造成本的下降。
以主流激光烧结技术为例,基于图1的假设条件,可以估算出打印的成本构成,如图2所示:
图1:3D打印制造成本核算的参数假设


图2:3D打印直接成本结构


设备折旧生产的单位产品的制造成本主要取决于两个方面:1)设备本身的购置成本;2)设备的制造速度。从历史数据来看,商用3D打印设备的销售价格呈现不断下降的趋势。同时,主要的3D打印设备供应商,打印机的销售毛利率仍然保持稳定。我们判断,这是由于技术进步导致制造成本下降,从而引发价格下降。具有较强的稳定性和持续性。
图3:3D打印设备价格长期呈现下降趋势


图4:主要设备供应商毛利率保持稳定


就制造速度而言,以激光烧结为例,最初的加工速度大致是6ccm/h,现阶段平均制造速度在11-12ccm/h。而基于超声波焊接(UAM)工艺的3D打印速度可以达到492ccm/h,制造速度的提高带来单位部件制造成本的降低。
此外,另一个直接制造成本的重要组成部分来源于打印材料。现阶段,3D打印材料的主要类型是塑料,液态树脂和金属粉末。3D systems和Stratasys公司主要供应的前两种材料。从公司材料的销售毛利率来看,近些年,来基本保持在50%以上,就利润空间而言,还有较大的下降空间。
就金属材料而言,以3D打印领域使用最为广泛的钛、铝和不锈钢为例。如图5所示,普通金属材料与用于3D打印的金属材料相比存在着巨大的价格差距。而这类3D打印材料的制造成本构成中,比例最大的部分还是普通的基础材料。因此,利润空间巨大。长期来看,价格也存在较大的下降空间。
图5:3D打印使用的树脂和塑料材料利润空间较大


图6:用于3D打印的金属材料价格远超普通金属