在国内的3D打印进入到价格下行的通道，从设备到材料，价格不断合理化的同时，国外的增材制造圈有一种担忧的声音，因为在国际范围内，增材制造仍然是一项昂贵的科学实验。业界像豪华汽车一样制造和销售工业3D打印机，金属粉末价格在金条的范围内，使用增材制造的服务成本过高，国际上工业 3D 打印、增材制造 (AM) 已跌至 Gartner 炒作周期的底部。许多人都放弃了它会卷土重来的希望。它是被夸大了吗？增材制造只是小众应用的工具吗？这些是否是工业3D打印正陷入自我毁灭的漩涡的迹象？还是黎明前的黑暗时刻？
结合LIN KAYSER在TCT杂志上的《The economics of additive manufacturing are broken — here’s how to fix it》的洞见，本期，3D科学谷与谷友共同领略国际视野上增材制造的何去何从。
▲ 增材制造的优势
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3D打印企业在全世界范围普遍来说并没有实现很好的盈利，一个关键点是从应用的产业化角度来看，可以实现盈利的制造模式应该是具有经济效益的数字驱动的端到端的制造工艺链为核心，而当前3D打印陷入在一个两难的境地，往往是当规模扩大的时候，随之而来的生产成本以级数级别的增加，这反过来使得要实现盈利成为非常具有挑战的事情。增材制造将朝着软件和数据驱动的自进化智造技术方向发展，人工智能的应用将使得硬件拥有更“聪明的大脑“，更”灵敏的神经“以及”更准确的双手“，让加工变得更高效。
ACAM德国亚琛增材制造中心
潜力与束缚
工业3D打印具有巨大的潜力，增材制造将深刻改变我们的物理世界。但它需要成长。它必须摆脱仅仅用于精品制造和原型设计的小众范畴。实际上，只有两个挑战-价格与自动化程度阻碍了增材制造的发展。两者都很复杂——两者都是可以解决的。
AM-增材制造是当今最昂贵的制造工艺之一，这是合理的吗？
为什么 AM 很贵？
▲ 面向未来的增材制造
© 3D科学谷白皮书
洞悉
增材制造设备昂贵的原因包括以下几点：
技术研发成本：增材制造技术的研发需要大量的资金投入，包括新材料的开发、新工艺的探索以及设备的创新设计。这些研发成本最终会转嫁到设备价格上210。
材料成本：增材制造使用的原材料，如金属粉末、高性能塑料等，往往价格较高。特别是一些特殊材料，由于生产难度大、产量低，导致成本增加2。
设备制造成本：增材制造设备通常包含高精度的机械部件、光学系统、控制系统等，这些部件的制造成本较高，且需要精密装配和调试26。
市场规模：相对于传统的减材制造，增材制造的市场规模较小，这导致设备生产批量小，难以实现规模经济，从而单价较高7。
软件和知识产权：增材制造设备通常需要配备专业的设计和控制软件，这些软件的开发和维护成本较高。此外，专利技术的使用也可能增加设备成本29。
后期服务与支持：增材制造设备的用户通常需要专业的技术支持和售后服务，这些服务的成本通常部分性的会计入设备价格中6。
市场定位：部分增材制造设备针对高端市场，如航空航天、医疗领域等，这些领域的产品往往要求更高的精度和性能，因此设备价格相对较高2。
技术成熟度：由于增材制造技术相对于传统制造技术来说还比较新，技术成熟度和稳定性仍在不断提升过程中，这也影响了设备的成本和价格7。
这些因素共同作用，导致了增材制造设备的价格相对较高。随着技术的成熟和市场的扩大，未来增材制造设备的成本有可能逐渐降低。
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洞悉
增材制造金属粉末价格昂贵的原因可以从以下几个方面进行分析：
技术难度和研发成本：增材制造金属粉末的生产技术要求高，涉及到粉末的粒度控制、球形度、纯净度等多个技术指标。这些技术的研发和优化需要大量的资金和时间投入310。
生产成本：金属粉末的生产过程包括高纯净度的熔炼、雾化、筛分等多个步骤，这些步骤需要高精度的设备和严格的工艺控制，从而导致生产成本较高3。
材料特性：增材制造使用的金属粉末需要具备特定的物理和化学特性，如良好的流动性和高球形度，这些特性的实现增加了材料的生产难度和成本9。
市场需求：随着航空航天、医疗、汽车等行业对高性能金属零部件的需求增加，对增材制造金属粉末的市场需求也在不断扩大，而目前市场上供应量相对有限，供需关系也会影响价格678。
专利和技术壁垒：一些先进的金属粉末制备技术受到专利保护，形成了技术壁垒，限制了其他企业的进入，减少了市场竞争，从而维持了较高的价格水平4。
可持续性考虑：部分企业注重粉末生产的可持续性，采用废旧材料进行再利用和生产，这在一定程度上增加了成本，但也提高了材料的环境友好性4。
供应链和物流：金属粉末的供应链和物流成本也可能影响其价格，特别是对于需要特殊处理和运输的高价值材料4。
品质保证和认证：为了确保粉末的质量满足增材制造的严格要求，企业需要进行严格的质量控制和认证，这也会增加成本10。
这些因素共同作用，导致了增材制造金属粉末价格的昂贵。随着技术的进步和规模化生产，未来成本有可能会逐渐降低。
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5：增材制造用金属粉末研究进展
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7：优化用于增材制造的金属粉末 | Malvern Panalytical
8：增材制造金属粉末市场（主要地区、市场参与者、规模和份额 …
9：2029 年金属粉末增材制造市场研究报告
10：用于增材制造的金属粉末 – Kennametal
3D打印的不平衡经济性
流程更加标准化，零件更少，组装所需的人工更少。从这个角度来看，3D 打印更贵的说法是荒谬的。增材制造的颠覆潜力是显而易见的：同一台机器可以生产各种产品，而且由于3D打印能够创建复杂的形状，用户可以构建功能集成的零件，人们可以跳过许多费力的组装步骤。通过使用 AM，我们应该能够显著降低工厂的复杂性。
直觉会说：使用标准化的 3D 打印系统来构建更接近最终产品的物体（因为是预先组装的），应该比使用只能生产一种东西的专用机器更便宜，那种专用机器通常还需要额外的人力来组装最终产品。直观地说，增材制造工厂可以更快地建造，并且通常可以极大的压缩供应链，这是显而易见的。
增材制造设备的折旧期通常设定为5年，这比其他行业常见的 10-12 年或更短得多。仅此一项就为每项3D打印工作增加了数百甚至数千美元，因为按照这种核算方式，每年需要收回五分之一的资本投资。
为了支付维护和监督机器所需的大量人工费用、购买小批量材料、更换粉末、清洁3D打印机所花费的时间以及其他人类需要手动完成的后处理其他工作，整个的制造成本就变得难以置信。
标准化增材制造生产单元可以取代定制装配线的大部分，因此应该会取得巨大的经济成功。
▲ 自动化增材制造的关键技术要素
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今天的3D打印机用于生产时，普遍来说自动化程度极低，这些机器都是手工制作的，需要数周时间。因此，每台3D打印机器都很稀有和昂贵，像豪华轿车一样一台一台地出售，这种昂贵与低自动化程度的结合，像桎梏3D打印发展的死亡螺旋的根源。
通过彻底自动化增材制造生产，可以进入良性循环，从而能够降低成本。
如果东西很贵，很少有人能买得起，几乎所有的增材制造用例最终都变得毫无意义。对昂贵制造的需求很小，导致3D打印的市场很小。小批量需要更高的加价，这加剧了高成本，而高成本是问题的根源。死亡螺旋就会继续延续。小市场导致了激烈的竞争，过去几年，这种竞争已经扼杀了增材制造领域的许多公司。
打破死亡螺旋
如何摆脱小市场经济的诅咒，推动创新数字化生产有望成为进入良性循环所需的催化剂。
一个已经意识到这一点的国家是中国。
目前中国供应商的3D打印成本比使用美国或欧洲的增材制造供应商低 50% 到 90%。中国工业3D打印机在西方销售时已经具有竞争力。在中国的价格甚至更低——更接近业界认为健康的加价和成本。
在这些更有利的经济因素的推动下，将看到中国采用终端用户部件的3D打印的速度比其他任何地方都要快得多。这对人类有好处，因为人类的可持续发展需要这些只能用增材制造的创新产品。
这是世界范围内其他3D打印公司需要考虑的事情——对于任何参与国家增材制造工业战略的人来说都是如此。
国际上每个人都在谴责为什么周围有这么多东西是中国制造的，他们应该考虑一下为什么，一些最先进的生产线之所以设在那里，是中国的勤奋与务实所形成的有力支撑，更因为中国多年前进行了长期战略投资。正如蒂姆·库克曾说过，iPhone 不可能在世界其他任何地方制造。
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