世界智能制造装备产业发展动态

2015-03-15 10:02:53 江苏省企业技术改造协会 12

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一、世界智能制造装备产业总体发展态势 

(一)工业机器人和3D打印产业强劲增长 

(二)数控机床和工程机械产业经历快速增长后走势趋缓 

(三)智能制造装备和技术使制造业从传统制造迈向智能制造 

(四)各国政府高度关注智能制造装备产业发展,积极部署发展战略 

二、重点行业领域发展动态 

(一)工业机器人

(二)数控机床 

(三)工程机械 

(四)3D打印设备 



世界智能制造装备产业发展动态

2014)

 

 

智能制造装备是《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》和《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确的高端装备制造业领域中的重点方向。

由于国际上没有“智能制造装备产业”这一提法,无法获取该产业的直接数据,所以难以描绘该产业发展的全貌。本报告通过对与之概念相关的核心行业如工业机器人、数控机床、工程机械和3D打印设备等行业解读分析世界智能制造装备产业的发展动态。

一、世界智能制造装备产业总体发展态势

(一)工业机器人和3D打印产业强劲增长

近年来,随着人工智能技术、数字化制造技术与移动互联网之间创新融合步伐的不断加快,全球机器人产业的发展正呈现出新的态势。据国际机器人协会(IFR)统计,2002-2013年,全球新装工业机器人年均增速达9%。2013年,全球工业机器人销量达17.9万台,再创历史新高。

近年来,全球3D打印产业保持快速增长态势。2013年全球3D打印产业产值为30.7亿美元,比2012年增长34.9%,创近17年来最高增幅。在过去的26年里,全球3D打印产业的复合年均增长率约为27.0%,其中,2011-2013年复合年均增长率约为32.3%。

(二)数控机床和工程机械产业经历快速增长后走势趋缓

经过2010和2011年两年大幅增长后,2013年世界数控机床产值和消费继续延续2012年以来的萎缩态势。据美国Gardner公司最新公布的数据,2013年世界27个主要机床生产国(和地区)的机床产值约为685.6亿美元,较上年下降9%,和2012年1.8%的跌幅相比呈现大幅萎缩态势。2013年世界27个主要机床生产国(和地区)的机床消费额约为544.1亿美元,较2012年下降8.5%(2012年跌幅为6.1%)。

经过前几年持续快速发展,近两年世界工程机械市场发展呈现放缓趋势,虽然2012年市场规模创历史新高,但增速较前些年已显著放缓,2013年更是出现了规模下降的态势。2013年全球最大的50家工程机械制造商的销售额降至1630亿美元,比2012年下降了10%。

(三)智能制造装备和技术使制造业从传统制造迈向智能制造

随着生产制造由劳动密集型向现代化制造转型,在工业生产向自动化生产转型的道路上,大力引进工业机器人变得不可或缺。金融危机以后,以美国为代表的发达国家为实现制造业回流,工业机器人需求快速复苏。目前,全球处于组织形式变革期、第三次工业革命酝酿期,在这个关键时刻,很多新兴产业都会成为市场关注的热点,工业机器人就是其中之一,并且有望成为“主力军”。

3D打印技术作为制造业智能化革命的一项重大突破,已经进入工业化和实用化的初级阶段,在促进新兴产业快速发展的同时,也带来了生产方式、商业模式和组织结构的深刻变革。3D打印技术正在成为发达国家实现制造业回流、提升产业竞争力的重要载体。

可以说,新一轮的全球制造业竞争,极有可能是3D打印与机器人等高端智能制造装备的竞争。以工业机器人和3D打印为代表的数字化、智能化制造技术将成为引领未来制造业变革的重要技术之一,使制造业从传统迈向智能化时代。

(四)各国政府高度关注智能制造装备产业发展,积极部署发展战略

后金融危机时代,美国、英国等发达国家的“再工业化”,重新回归重视发展高技术的制造业;德国、日本竭力保持在智能制造装备领域的优势和垄断地位;韩国也力求跻身世界制造强国之列。智能制造装备的发展将成为世界各国竞争的焦点,发达工业化国家和地区纷纷做出战略部署,抢占智能制造装备产业发展制高点。

例如,美国于2011年和2012年分别提出了“先进制造业伙伴计划”和“先进制造业国家战略计划”,这两大计划中均有涉及3D打印和机器人方面的内容。欧盟通过“第七框架计划”投入6亿美元用于机器人的研发,并拟在“2020地平线”项目中投入9亿美元用于机器人制造。2011年8月,欧盟通过了一份发展制造业计划,提出新工业革命概念,以机器人和信息技术为支撑,实现制造模式的变革。2014年6月,欧盟决定计划到2020年将投资28亿欧元研发民用机器人。日本制定了机器人技术长期发展战略,2004年5月发布将机器人产业作为“新产业发展战略”中七大重点扶持的产业之一。近2年日本又开始重新审视机器人产业政策。2014年6月,日本政府公布了“机器人战略”,旨在领先世界普及价格低廉、使用方便的机器人。韩国也将机器人产业作为未来核心产业进行重点扶持。韩国政府2008年3月制定了《智能机器人促进法》,2009年4月公布了《智能机器人基本计划》,2010年12月发布《服务型机器人产业发展战略》,2012年10月又发布了“机器人未来战略展望2022”。

二、重点行业领域发展动态

(一)工业机器人

1.世界工业机器人销量创历史新高

据国际机器人联合会(IFR)于2014年6月在德国慕尼黑发布的数据显示,2013年世界工业机器人销量约为17.9万台,比2012年增长12%,销量创有史以来的最高纪录。由于2014年前4个月各行业对工业机器人的需求上升,订单明显增加,IFR预计2014年世界工业机器人销量将继续以2013年的增速增长(图1)。

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2.世界各地区工业机器人销量均呈增长态势

2013年世界各大地区工业机器人销量均呈增长态势。亚洲地区(包括澳大利亚)、美洲地区和非洲地区销量均创历史新高。其中,2013年亚洲地区(包括澳大利亚)工业机器人销量约达到10万台,较2012年增长18%;亚洲地区工业机器人销量的大幅增长主要归功于中国、韩国和亚洲新兴市场对工业机器人的大量需求。由于北美自动化工业的发展带动美洲地区工业机器人销量的持续增长,2013年增幅约为8%,达到3万台。2013年非洲地区工业机器人销量大幅增长,超过700台,增幅高达87%。2013年第4季度欧元区经济恢复带动了工业机器人需求增长,欧洲地区2013年工业机器人销量也较2012年增长了5%,超达4.3万台(图2)。

 

 

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随着亚洲地区制造业的发展,各行业对于工业机器人的需求量增加,使得工业机器人市场需求逐渐由欧美地区转移到亚洲地区。其中,得益于以中国为代表的发展中国家需求的快速增长,亚洲地区成为全球最大的需求市场。据统计,2008-2013年,亚洲地区工业机器人销量复合年均增长率达20%,中国达36%。

3.中国是全球工业机器人最大市场,美日德韩四国市场份额之和占全球的一半

2013年中国工业机器人销量约为3.7万台(约占全球20%市场份额),超过日本成为全球工业机器人最大市场。另据中国机器人产业联盟调查数据显示,中国本土机器人供应商销量约为9000台,几乎比2012年增加了3倍还多,外国机器人供应商销量较2012年增加了20%。2013年世界上每5台工业机器人,就有1台安装于中国。

日本是全球第二大工业机器人市场。2013年日本工业机器人销量较2012年下降了9%,约为2.6万台,销量下降主要是由于汽车和电子工业投资减少导致对工业机器人需求下降。尽量销量下降,但是2013年日本工业机器人出口仍呈增长态势,目前日本是全球工业机器人主要生产国,全球约有一半以上的工业机器人产自日本。而且,日本在运行的工业机器人数量居世界第一位,约为30万台,可以说日本是全球自动化最发达的国家。

2013年美国工业机器人销量约为2.4万台,较2012年增长6%,创历史最高。2008-2013年美国工业机器人销量复合年均增长率约为12%。增长的动力主要来自美国自动化工业的发展以及美国“再工业化”和制造业回流。

2013年韩国工业机器人销量约为2.1万台,较上年增长10%,增长的动力主要来自韩国加大汽车工业的投资。虽然电子工业也是韩国工业机器人需求的主要用户,但2013年该行业对工业机器人需求较2012年有所下降。

2013年德国工业机器人销量约为1.8万台,较上年增长4%,汽车工业成为带动德国工业机器人需求增长的主要动力。2008-2013年德国工业机器人销量复合年均增长率约为4%。

总体来看,2013年美国、日本、德国和韩国工业机器人市场份额之和约占全球的一半(图3)。

 

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除了以上五大工业机器人市场外,2013年亚洲地区的中国台湾地区、印度和印度尼西亚的机器人销量也有大幅增长。中东欧国家和墨西哥、加拿大的机器人市场持续增长。此外,欧洲地区的意大利和西班牙机器人市场也开始恢复。但是,巴西市场则低于预期。

4.汽车制造业对工业机器人需求最大,非汽车制造业对工业机器人需求强劲增长

2013年,汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求依然最大,但增幅和上年相比,变化不大,约为5%左右。2010-2013年汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求复合年均增长率约为22%。其中,中国、德国和美国汽车工业对工业机器人销量增长的贡献最大。

与此同时,非汽车制造业对工业机器人需求量强劲增长,总体增幅约为31%,其中,2013年对工业机器人需求量增幅最高的行业是生命科学、制药业、生物医学行业,增幅高达142%;其次是食品和饮料工业,增幅为61%;金属和机械加工工业排名第3,增幅为17%;电子电气工业对工业机器人需求在2011年达到峰值,2013年在2012年大幅下降的基础上有所恢复,较2012年增长9%;橡胶及塑料工业和2012年基本持平(图4)。

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5.四大巨头工业机器人市场份额占世界的一半以上

在世界工业机器人本体市场,2012年ABB、发那科、安川电机和相库卡机器人四大龙头企业收入占比超过50%,是这一领域的绝对强者。

在机器人系统集成方面,除了机器人本体企业的集成业务,知名独立系统集成商还包括杜尔(德国)、徕斯(德国)和柯马(意大利)等。

近年来,随着服务机器人产业化趋势显现,在服务机器人领域也有一系列企业涌现出来。这些企业包括研制达芬奇机器人的直觉外科机器人公司和生产吸尘器机器人的IROBOT等(图5)。

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6.发达工业化国家和地区纷纷做出战略部署,抢占机器人产业发展制高点

随着人工智能技术、数字化制造技术与移动互联网之间创新融合步伐的不断加快,发达国家纷纷做出战略部署,抢占机器人产业制高点。

美国2011年开始推行的“先进制造业伙伴计划”中明确要求,通过发展工业机器人重振美国制造业,并凭借信息网络技术的优势,投资28亿美元开发基于移动互联技术的新一代智能机器人。2013年3月美国发布了《机器人技术路线图:从互联网到机器人》,强调机器人技术在卫生保健服务领域的重要作用及其在创造新市场、新就业岗位和改善人们生活等服务领域的潜力。同时,美国政府也支援民间机器人开发工作,2013年6月18日在白宫举办的发明展览活动上,奥巴马亲自了解了最新的研究成果,并强调这次革命将会在今后数十年间不断创造就业和新的产业。

日本可以称得上是“机器人大国”。日本制定了机器人技术长期发展战略,2004年5月发布将机器人产业作为“新产业发展战略”中七大重点扶持的产业之一,仅在类人机器人领域,就计划10年其投资3.5亿美元。近两年日本又开始重新审视机器人产业政策。日本于2013年在神奈川县、茨城县建立“机器人特区”,投资10亿日元,推动看护机器人、救灾机器人等服务机器人的研发及应用。

2014年6月,日本政府公布了“机器人战略”,旨在领先世界普及价格低廉、使用方便的机器人。日本政府大力普及机器人,致力于帮助解决日本由于人手不足和老龄化等带来的一系列问题,其中重点支援领域包括看护、农业、基础设施检查及灾害救援和工厂等4个领域。日本政府希望通过发放补助金等手段,在全球竞争日益激烈的机器人领域把握主导权。

欧盟十分重视机器人产业发展。欧盟通过“第七框架计划”投入6亿美元用于机器人的研发,并拟在“2020地平线”项目中投入9亿美元用于机器人制造。2011年8月,欧盟通过了一份发展制造业计划,提出新工业革命概念,以机器人和信息技术为支撑,实现制造模式的变革。2014年6月,欧盟决定计划到2020年将投资28亿欧元研发民用机器人,有200多家公司、1.2万研发人员参与该计划,堪称全球最大的民用机器人研发项目。该计划研发内容非常广泛,机器人在制造业、农业、医疗、交通运输、安全等各领域的应用都被纳入。欧盟委员会为此联合180家企业与研究机构创立了一家名为SPARC的组织。这个组织旨在提升欧洲在全球机器人市场中的地位;同时,该组织期望欧洲机器人产业能在2020年创造约为600亿欧元的产值,为欧洲创造24万个就业岗位。欧盟委员会认为,SPARC将开发农业、医疗、运输、民事安全、制造业和家政等领域的应用型机器人,并以将欧洲在全球机器人市场上的市场份额提升至42%、年度产值达到40亿欧元为目标。SPARC将在欧洲机器人联盟的监管下运行。欧洲机器人联盟将在这个刺激机器人产业发展的项目上投资21亿欧元,欧盟委员会也将在本项目上投资7亿欧元。

韩国也将机器人产业作为未来核心产业进行重点扶持。韩国政府曾在2008年3月制定了《智能机器人促进法》。2009年4月公布了《智能机器人基本计划》,该计划认为,通过这一系列积极的培养政策和技术研发上的努力,如今韩国国内机器人产业竞争力已得到逐步提升。但目前世界机器人市场的中心正在从制造型机器人向服务型机器人转变,广大政府机构必须尽快确立新的培养战略。2010年12月,韩国发布《服务型机器人产业发展战略》,积极培育服务型机器人产业,希望通过开创新市场来缩小与发达国家2.5年的差距,提出到2018年加强机器人产业全球竞争力的方案,引领发达国家机器人产业发展。计划通过该战略让2009年仅为10%的世界机器人市场占有率到2018年提升至20%。2012年10月韩国发布了“机器人未来战略展望2022”,将政策焦点放在了扩大韩国机器人产业并支持国内机器人企业进军海外市场方面。

(二)数控机床

1.世界机床产值和消费连续两年呈现萎缩状态

经过2010和2011年两年大幅增长后,2013年世界机床产值和消费继续维持萎缩态势。据美国Gardner公司公布的数据,2013年世界27个主要机床生产国(和地区)的机床产值约为685.6亿美元,较上年下降9%,和2012年1.8%的跌幅相比呈现大幅萎缩态势。2013年世界27个主要机床生产国(和地区)的机床消费额约为544.1亿美元,较2012年下降8.5%(2012年跌幅为6.1%)(图6)。

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2.世界主要地区和国家机床产值和消费排名变化分析

近几年,亚洲地区机床市场快速发展,世界机床生产和消费集中向亚洲地区转移。2013年由于亚洲地区机床产值和消费大幅下降,从而带动了世界机床产值和消费的大幅萎缩。与此同时,美洲地区和欧洲地区的机床产值和消费则相对较平稳。亚洲地区机床产值和消费大幅下降则主要归因于中国和日本机床工业的疲软(图7和图8)。

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就机床生产国排名看,和2012年一样,2013年前5位国家依然是德国、日本、中国、意大利和韩国。但是除了中国继续保持世界第三名位次不变外,其余4个国家排名位次均有变化。2011年日本机床产值达到创纪录的184.8亿美元的峰值后,2012年和2013年连续两年下滑,2013年更是较2012年大幅下滑33%,产值仅为123.3亿美元,因此,日本排名在连续3年保持世界第一位后,于2013年跌至世界第二位。得益于2013年的良好增长态势,德国2013年排名再次重返世界第一位,这是德国自2009年以来的首次重返世界第一位。2013年德国机床产值达146.9亿美元,较2012年增长5%。2013年意大利超过韩国,排名世界第四,韩国则由2012年的世界第四位降至2013年的第五位(图9)。

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就机床消费排名看,和2012年一样,2013年前5位国家依然是中国、美国、德国、日本和韩国,但是排名位次略有变化(图10)。虽然中国机床消费连续两年出现萎缩,但是2013年中国机床消费仍达到113.6亿美元,继续排名第一。美国继续保持世界第二的位次。2009年美国机床消费和中国旗鼓相当,2010年美国和中国差距拉大,但是经过2011年和2012年两年的大幅发展,美国逐步缩小和中国的差距。2010年美国机床消费额仅为中国的45.9%,Gardner公司预计2014年美国机床消费额有望较2013隼增长15%,而2014年中国机床消费则继续保持平稳状态,因此2014年美国机床消费额将有望达到中国的81.4 %。

除了中国和美国排名位次不变外,前5名中的后3名位次均有变化。2013年由于德国机床消费额较2012年增长了8.4%,因而德国排名由2012年的第四位上升至2013年的第三位。Gardner公司预计2014年德国机床消费额有望较2013年增长12%,因此2014年德国有望继续保持世界第三的名次。

尽管2013年韩国机床消费额和2012年基本持平,但是2013年的排名仍较2012年上升了1位,排名世界第四位。Gardner公司预计2014年韩国机床消费额有望较2013年增长13%。由于德国和韩国排名上升,2013年日本排名降至世界第五位;2011年日本是世界机床消费第二大国,但是由于2012年和2013年的大幅下滑,2013年日本机床消费额还不足50亿美元,仅为2011年的55%左右,这是日本自2003年以来第二次机床消费额低于50亿美元。但是Gardner公司预计2014年日本机床消费有望增长6%,有可能达到世界平均增幅水平。

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3.机床行业转型智能化引入工业机器人技术成新趋势

制造业在向数字化和智能化转型过程中,对设备组成部件的性能提出更高的要求,包括精密性、表面质量等。尤其是在一些高新技术产业领域,如航天、通信等。下游市场技术需求的转变,对数控机床行业的发展提出了新的挑战。

工业机器人关键应用在于运动控制,而运动控制则是保证机床精度的一个重要因素。从这个角度来说,机床制造与机器人制造技术关联度非常大。因此,近年来机床企业介入工业机器人制造的热情愈发高涨。

不仅是数控系统制造企业,机床整机企业对机器人领域也是非常青睐。不论是引进国外机器人还是开发国内工业机器人,国内一流企业已瞄准了它与机床行业融合的广阔前景。国内机床销售额第一的沈阳机床集团拥有研制飞阳数控系统的经验,正准备切入工业机器人制造领域,开发工业机器人产品。

(三)工程机械

1.世界工程机械市场规模趋缓,出现下滑态势

经过前几年持续快速发展,近两年世界工程机械市场发展呈现放缓趋势,虽然2012年市场规模创历史新高,但增速较前些年已显著放缓,2013年更是出现了规模下降的态势。据《国际建设》(Intemational Construction)杂志2014年4月发布的2014年全球工程机械制造商排名表(Yellow Table)数据,受中国市场的减速、全球采矿业的下滑,以及日元的贬值等因素影响,全球最大的50家工程机械制造商的销售额降至1630亿美元,比2012年下降了10%。

2.行业生产集中度高

全球工程机械制造业生产集中度很高。从区域分布来看,2013年亚洲地区工程机械市场占全球市场份额的比重最大,为41.9%;其次是北美地区,占比31.5%;欧洲地区占比26.0%。就国家来看,全球工程机械制造业主要集中在美国、日本和中国3个国家,三者市场份额之和占全球的比例高达67.9%,其中,美国占比31.2 %;日本,22.3%;中国,14.4%(图11)。

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2013年前十强工程机械制造商的销售额达1026亿美元,占前50强总销售额的62.8%;排名全球第一的卡特彼勒,2013年公司销售收入为310.6亿美元,占前50强总销售额的比例更是高达19%。

3.2013年全球工程机械前50强企业排名分析

从国家分布来看,2013年全球工程机械前50强企业分布于日本、中国、美国、德国、瑞典、法国、韩国等15个国家,其中,日本11家、中国9家、美国7家、德国5家、瑞典和法国各3家、韩国、意大利和芬兰各2家,其余(英国、瑞士、奥地利、加拿大、南非和土耳其)各1家(表1)。

从销售额占比来看,美国企业在全球工程机械50强企业中,销售额所占比例最大,由2012年的34.8%降至2013年的31.2%;日本紧随其后,但占比由2012年的23.1%降至22.3%;中国位列第三,占比由2012年的15%降至14.4%。

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从前十强排名位次来看,美国卡特彼勒、日本小松长年稳居行业前两名,其他如沃尔沃、日立建机、特雷克斯等则各有沉浮。在本次榜单中,美国最为抢眼,前10强席位中,占据3席,卡特彼勒多年排名全球第一,特雷克斯和约翰迪尔分别排名第六和第九;日本有两家企业入榜,分别是排名第二的小松和第四的日立建机;两家中国企业中联重科和三一重工均入围榜单前十,但排名有所下降,其中,中联重科排名第七,排名下降一位,三一重工排名第八,下降三位;瑞典沃尔沃建筑设备排名全球第三位;德国利勃海尔排名全球第五位;韩国斗山重工排名全球第十位。

作为工程机械行业的后起之秀,中国工程机械制造企业,尤其是大型企业近年来表现抢眼,2003年,YellowTable排行榜首次发布时,中国企业在全球50强中占据的销售额比例仅为1.6%,经过近10年的发展,中国大型工程机械企业在全球50强中的销售额比例上升了近10倍,中国力量的快速崛起已赢得世界瞩目,中国已经成为全球举足轻重的工程机械制造国家。整体来看,此次中国上榜企业虽然达到9家,和上年变化不大,但是2013年中国受到国内工程机械市场下滑的影响,上榜企业中只有徐工、柳工、山河智能与山推(其中山推是唯一排名上升的中国公司)稳住了阵脚,没有退步,中联、三一、龙工、厦工、成工等的排名均有下降。

4.产品生产高度集聚

(表2)反映了2013年全球前10名工程机械制造商的产品分布情况。前10家公司产品都比较多样化,常用工程机械设备基本上均有涉及。而排名后40位的工程机械制造商的产品分布则较分散,部分公司的产品较单一。这表明全球工程机械制造商大公司的产品生产呈现高度集聚现象。

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(四)3D打印设备

1.3D打印产业市场规模继续保持快速增长态势

根据美国专门从事添加制造技术的技术咨询服务公司——沃勒斯(Wohlers Associates) 2014年5月1日发布的2014年度报告显示,近年来全球3D打印产业持续保持快速增长态势,2013年全球产值为30.7亿美元,比2012年增长34.9%,创近17年来最高增幅。在过去的26年里,全球3D打印产业的复合年均增长率约为27.0%,其中,2011-2013年复合年均增长率约为32.3%。

Wohlers Associates认为,3D打印产业规模达到10亿美元,经历了20年,而规模翻番(20亿美元)只花了5年时间,预计2017年该产业市场规模将达60亿美元,到2021年,市场规模将达到110亿美元(图12)。

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2.个人3D打印设备高速增长

近年来,3D打印市场高速发展,个人3D打印市场也已开启。根据Wohlers Associates发布的2013年度报告显示,个人3D打印设备(售价低于5000美元,主要使用对象是手工拼装爱好者、工程专业学生等)市场从2008年到2011年经历了每年346%的高速增长,从2008年的335台增加到2011年的24265台。2012年达35508台,虽然增幅放缓至46%,但仍大幅超过工业用3D打印设备增速(图13)。

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3.美日德中是拥有3D打印设备最多的国家

目前,美国、日本、德国、中国是拥有3D打印设备最多的国家。据Wohlers Associates发布的2013年度报告显示,美国、日本、德国和中国拥有的3D打印设备占全球3D打印设备的比例分别为38%、9.7%、9.4%和8.7%(图14),以上4个国家拥有3D打印设备之和占世界总份额的比重约达65.8%。其中,生产和销售专业级工业添加制造系统的公司:欧洲有16家,中国有7家,美国有5家,日本有2家。

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4.3D打印技术应用领域不断延伸

3D打印技术在消费电子产品、汽车、航空航天、医疗、军工、地理信息、艺术设计等多个领域都得到了应用。其中,消费品和电子产品领域是3D打印技术应用最多的领域,占比超过20%,达到21.8%。2013年3D打印技术应用较为广泛的领域还有:交通设备,18.6%;医疗,16.4%;工业设备,13.4%;航天航空,10.2%(图15)。

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根据美国3D打印技术路线图,未来10—12年,3D打印技术将对航空航天、汽车、医疗和消费电子产品等核心产业的革新产生巨大推动,而军事、牙科、建筑、家具、家居饰品、珠宝、收藏品、玩具、教育等行业,也将受益于3D打印技术的发展(图16)。

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5.领先公司发展动向

目前,欧美等西方发达国家在3D打印技术应用方面总体居于领先地位。在3D打印设备制造领域,美国3D Systems和Stratasys通过大量收购已成为两大寡头。Stratasys通过并购以色列Object公司,收购美国MakerBot公司,分别获得Polyjet Matrix技术和桌面级产品技术;而3D Systems通过近年的多次收购,已将公司打造成了涵盖全产业的3D打印专业化公司。

除了以上两家寡头之外,独立的3D制造商还包括美国ExOne,瑞典Arcam公司,以色列Solido公司,德国EnvisionTEC公司,德国EOS公司,比利时Materialise公司等。

(1) 3D systems

位于美国南卡罗来纳州罗克希尔的3D systems成立于1986年,是一家提供3D打印综合解决方案的跨国企业,在设计——制造方案上具有中心地位。公司专注于提供3D打印机、打印材料、基于云端的专业和消费者定制服务,以及3D成像和定制软件。3D Systems率先发明了光固化成型解决方案,产品线包括SLA图片关键词光固化成型系列、SLS图片关键词可选激光烧结系列、MJM图片关键词多喷头模型系列、Accura图片关键词固体打即材料等,支持光敏聚合物、金属、尼龙纤维、工程塑料和热塑性塑料等多种材料的打印。公司在近年进行了30多项收购活动,将公司覆盖增量制造的全产业链。

2012年1月,3D Systems公司花费1.355亿美元从瑞典Ratos AB的子公司Contex手中收购了Z Corp和Vidar两家公司。Z Corp是麻省理工学院的技术专家为持有的3D打印专利技术推向市场而于1997年成立的公司,是多色喷墨3D打印技术的领导者。Vidar公司专门服务于医疗和牙科成像市场,是医用胶片数字化仪的引领者和供应商。通过这次收购,将Z Corp、Vidar产品与众多的3D Systems产品组合,完善了3D Systems的产品能力范围。2013年11月,3D Systems公司完成对法国Phenix Systems公司的收购,Phenix Systems公司专注于激光烧结技术,生产百余台金属及陶瓷打印机,用户包括米其林、通用电气、劳力士、卡迪亚等。目前,3D Systems公司打印设备及打印材料已覆盖塑料、金属全产业链。

2013年3D Systems公司营业收入为5.13亿美元,相比于2012年的3.54亿美元增长了45.2%。其中,2013年打印机及其他产品的销售收入增长明显,为2.27亿美元,占总销售收入的44.3%,而2012年这个比例是35.9%,2011年为28.9%。这说明公司打印机市场接受度大幅提高。除此之外,2013年3D Systems公司软件收入和服务收入也快速增长。

(2) Stratasys

Stratasys公司于1989年成立,2002年推出基于熔融沉积成型(FDM)技术的Dimension 3D打印机,是全球最大的3D设备制造商,凭借在熔融沉积成型技术上的优势,Dimension 3D打印机在汽车、家电、电动工具、机械加工、精密铸造以及工艺品制造等领域得到广泛应用。目前公司拥有技术专利超过500项,全球8000多家客户,其中亚太地区2500多家。可打印材料一直是公司的核心竞争力,超过130种。公司通过广泛收购,以期维持其3D打印行业寡头地位,并应对来自3D Systems及其他创新型竞争者的挑战。

Stratasys公司于2011年5月收购Solidscape,以取得在蜡模和铸件制作方面的先进技术;2012年4月,Stratasys与以色列Objet公司合并,合并后取得在亚太市场的巨大空间,并获得PolyjetMatrix技术;2013年,收购MakerBot公司,并取得3D打印网站Thingiverse及相关的扫描设备和MakerBot Replicator 2桌面级与实验室级的产品。2014年,Stratasys分别收购了Solid Concept、HarvestTechnologies以及Interfacial Solutions。Solid Concept位于美国加州,成立于1991年,是北美最大的独立增材制造服务公司,同时也是Stratasys公司现有数字化制造服务——红眼(RedEye)快速增长的合作伙伴。Interfacial Solutions位于威斯康星州River Falls附近,拥有超过50项技术专利,其主要业务是为塑料行业提供热塑性塑料的研发和生产服务,一直是Stratasys公司FDM 3D打印产品线的生产合作伙伴,同时也是Stratasys 一些热塑性材料的供应商。

目前,Stratasys公司已成长为美国最大的3D打印机生产企业,2011年拥有41.5%的市场份额。近几年Stratasys公司营业收入稳步上升,2013年营业收入达到4.84亿美元,是2012年2.15亿美元的2.25倍,是2010年的1.56亿美元的3.1倍。

(3) Objet公司

成立于1998年的Objet公司与美国Stratasys公司合并,成为以色列国家最大的商业科技公司。它以超薄层厚度、高分辨率3D打印系统和提供多种打印材料成为国际3D打印技术研发、制造方面酌领导者。Objet产品包括有桌面型3D打印机、专业快速3D打印机及多材料3D打印机,使用户能够从机械特性、热特性和物理特性各不相同的各种材料中进行选择,灵活运用包括刚性材料、橡胶材料、清晰透明材料、ABS级工程塑料在内的超过100种Objet打印材料。Objet的解决方案可使制造商和工业设计师们降低产品开发成本,并大大缩短新产品的上市时间,被汽车、电子、玩具、消费品以及鞋类等许多行业的世界领先企业所广泛采用,美国伯顿滑雪板公司、美国Radio flyer骑乘玩具公司,以及知名运动品牌耐克和新百伦等都是Objet的典型客户。

2011年,Objet营业额为1.21亿美元,同比增长38%;净利润达1500万美元,同比增长42%;3D打印机的发货量增长63%。2012年,Objet通过与美国Statasys公司合并而获得新Stratasys公司45%的股份,市值赢得巨大增长,一举成为以色列国家最大的商业科技公司之一。

(4) ExOne

ExOne专注于与工业客户携手,致力于从传统制造向增材制造的转变。目前公司在美国、德国和日本设有7个产品服务中心,并希望通过在新兴市场设立更多产品服务中心,以捉高并巩固其在3D打印和工业生产领域的地位。ExOne公司连续增加研发的投入,从2012年的193万美元提高到2013年的512.7万美元。公司客户主要集中在航空航天、汽车、重型装备、能源/石油/天然气行业。

公司2013年营业收入大幅增加,实现3948万美元,比2012年的2816万增加了37.8 %。公司于2014年3月进行了两次并购,先是ExOne Americas收购了Machin-A-Mation,该公司是一家专业机械商店,可以帮助销售其临近的分公司生产的3D打印的航天飞机和造船产品。另一起是ExOne GmbH德国分公司收购MWT-Gesellschaft fiir Industrielle Mikrowellentechnik mbH,该公司是工业级微波的先驱,具有领先的设计和制造经验。

(5) Arcam

Arcam公司成立于1997年,是一家在瑞典斯德哥尔摩证券交易所的上市公司,并在骨科植入物和航空航天方面具有创新性技术实力,为高端客户提供增量制造系统。Arcam公司是唯一使用电子光束溶解法( EBM)技术的增量制造公司,该技术也被评为未来3D打印三大发展方向之一。目前Arcam公司已在中国、美国、英国、意大利等国设立服务中心。

Arcam公司的主体目标是为市场提供EBM的完整生产链,系统服务和金属粉末销售是公司业务的关键。Arcam公司2014年与美国DiSanto技术公司合作,致力于骨科植入物(Orthopedic Implants,OI)市场。OI产业可分为3部分:重构、外伤手术和脊柱手术。据OrthoWorld市场统计,前两部分在2012年已形成了144亿美元的市场规模。

Arcam公司与3D Systems、Stratasys、ExOne在产品上存在差异。3D Systems和Stratasys主要集中在塑料制造领域,属于3D打印概念,而Arcam则是金属的增量制造。目前,Arcam公司上市的打印机有Arcam A2X、Arcam Q10、Arcam Q20,Arcam A2X主要是应用于航空航天领域,应用材料是钛和铝化钛;Arcam Q10则是针对于OI市场,而Arcam Q20则是在前者基础上,加大制造空间以适应在航空航天上的应用,两者均具备电子枪、eLayerQamIM系统。

Arcam公司净销售额近年来连续增长,且呈现加速增长的趋势。2013年达到1.99亿瑞典克朗,相对于2012年的1.39亿瑞典克朗增加了43%,而2012年和2011年的增长率分别是29%和19%。

(6) EOS

德国EOS公司于1989午成立,是选择性激光烧结SLS技术3D打印全球领导厂商。公司专注于航空航天、医疗和汽车行业高端精密零部件的制造。其客户涵盖了空客、波音、通用电气、惠普公司、日本航空电子、法国斯奈克玛等航空企业,也包括了宝马、保时捷、大众、奥迪、捷豹、丰田、沃尔沃等汽车业巨头,同时还在人造骨骼、细胞清洗系统等生物应用领域开发应用其产品。

(7) EnvisionTEC

EnvisionTEC于2002年成立于德国马尔,是快速成型和快速制造设备的世界性领导品牌。目前,公司在德国总部负责Perfactory系列和Bioplotter系列产品的研发和制造,并在美国密歇根州佛恩代尔市和加利佛尼亚的托兰斯市建立了分公司,在英国和美国均建有销售服务中心和培训中心。自2004年起,公司在中国设立销售办公室。

EnvisionTEC拥有一个由光学、机械和电气工程方面专家组成的技术团队,他们成功开发了基于选择性光学控制成型这一核心技术的DLP快速成型系统,这是当今世界最可靠、最受欢迎的快速成型系统,使得EnvisionTEC的Perfactory系列设备在全世界助听器定制领域成功占据60%以上的装机量,以及珠宝首饰市场50%以上的装机量。

(8) Solido

Solido是一家以色列3D打印机制造企业,其研发的全球首款“台式”3D立体打印机,开创了3D打印领域的新纪元。公司是模型制造领域的领先企业,目前市场上销售的SD300 Pro是桌面级3D打印机,可以支持CAD数据为基础的网络打印。在美国、中国、意大利等国均设有分支机构。

(9) Materialise

比利时Materialise是Wilfried Vancraen于1990年成立的快速打印公司,目前已经是一家具有全球影响力的3D打印公司。公司专注于数据向增量制造机械的转变和发展,其开发的Magics能够将CAD数据向STL模型的转变。



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