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坐落在巴伐利亚森林里,在一座曾是frankfurter allgemeine zeitung报纸印刷厂的大楼里,是世界上最大的3d打印机工厂之一。

那是晚冬一个清晨,偌大的空间里静悄悄的,工人在为比人还高、比桌子还宽的机器安装激光和线路装置。完成之后,从火箭部件到髋关节植入物,这些打印机都可以打印。这座10万平方英尺的工厂还未满一半,然而一旦达到全容量,工厂每年将能输出1,000台打印机。

这一切的背后是67岁的汉斯·朗格(hans langer),他是3d打印世界最早的一批企业家之一,在30年前创立了生产这些机器的公司:eos gmbh。“我预见到,我们可以在制造业开创一个新天地。” 朗格在他位于慕尼黑附近高耸入云、现代化的公司总部说道。

几年前宣告的3d打印革命从未到来。3d打印机没有出现在每家每户每张桌子上。市值达到13亿美元的3d systems是世界上最大的公开3d打印机制造商之一,自2014年市值已经降低85%还多。3d systems当时每股价格达到97美元,近来的交易价则是11美元左右。

不过,尽管消费者对于3d打印机的需求有限,这项技术的工业运用却很兴旺。波音、zimmer biomet(一家医疗器械生产商)等大型公司正越来越多地使用3d打印机,重新设计更轻、效率更高的产品和部件。据行业研究公司wohlers associates研究,工业3d打印机今年的销售额可能会达到117亿美元——是2015年53亿美元的两倍还多——并再次在2023年翻一番还多,达到273亿美元。

这些打印机大量产出的部件常常有着格子结构,内部中空,看上去像是大自然的产物,但是比传统工艺生产的似乎更结实的零件还要来得坚固,更实用。制造商因此可以减轻飞机的重量,从而提高燃料效率,减少碳足迹;或者生产更轻的关节植入物,或是令骨头能够长入金属上的空洞。朗格已经将eos完美地设置好来满足这些需求。3d打印最早的工业应用之一是制造样机,但是朗格很早就相信,3d打印的运用远不止制造样机。

如今,底价高达160万美元的eos打印机占满了波音、宝马、西门子的工厂。财富就这样积累起来。 很多3d打印公司还在亏损状态的时候,eos group(包含3d打印公司eos gmbh及相关业务)已实现4亿美元的销售额,营业利润率达到10%以上,收入在大多数年份以两位数增长。除了3d打印业务之外,朗格还围绕相关行业打造了一个公司生态系统,譬如说涂料、激光扫描系统,为集团的未来发展作好了准备。

工业制造业不如生产消费品看上去光鲜,但是朗格是3d打印领域赢得10亿美元财富的第一人。他的身家估约26亿美元。朗格及其家族拥有整个eos group.jabil的3d打印及数字化制造副总裁john dulchinos说道,“他(朗格)创造了这个令人惊叹的企业。” “他富有创业精神,他的公司是这个市场上极少数的在赚钱的公司之一。考虑到这个行业追逐3d打印梦已经烧了多少钱,这非常令人印象深刻。” jabil是一家大型合同承包制造商,向eos购买了大量打印机。

但是异军突起的同时,eos面临的竞争也日益激烈,其中不乏像ge、惠普这样的传统行业巨头,也有风投支撑的搅局者,如独角兽公司desktop metal。头发灰白、爱好高领领结的朗格并不慌乱,他声称,旗下公司的总营收额在下一个十年内能涨10倍。尽管不愿谈论金钱,也宁可不被当作亿万富豪对待,但是很明显,朗格对自己的成就很自豪。朗格说道:“大多数人没有领悟到3d打印的潜力。关键不在于打印机,而在于从数字设计软件开始的数字化冲击。”

朗格在巴伐利亚州长大,他的父亲曾经营一门小生意,还有一份教人驾驶滑翔机的副业。朗格在父亲的指导下学会飞滑翔机,14岁时完成了首次独立飞行。他喜欢飞行途中的寂静(“非常特别的经历。完全无声,飞越冰川。” 朗格说),并为飞机的空气动力学着迷。

朗格在慕尼黑大学(ludwig maximilian university of munich)获得博士学位,之后在德国顶尖研究机构马克思-普朗克等离子体物理研究所(max planck institute for plasma physics)继续做科研,专攻当时正兴起的激光技术。朗格以为他会成为一位学者,但是一位教授说服了他,认为他在业界能实现更大的影响。1981年,朗格加入了企业家carl baasel成立的激光公司carl baasel lasertechnik, 是该公司第11位雇员。

尽管视自己为物理学家,但是朗格发现自己有销售的本领,能聚焦于为顾客解决问题。朗格认为,“永远要从‘为什么’开始。如果你有一位顾客,为什么?为什么你要找我说话?”他的第一通销售电话打给了卡尔斯鲁厄核研究中心(karlsruhe nuclear research center)的一位教授;电话里,朗格卖出的不只是教授询问的5,000美元激光台架,而是一整套激光系统。3个月之内,朗格就完成了年度目标。

朗格在baasel不断获得成功,因此吸引了general scanning高管的注意。general scanning是一家主导了激光扫描系统市场的美国公司。1985年,朗格加入general scanning,负责公司在欧洲的运营。

当时,3d打印还处在婴儿期。3d systems的查克·赫尔(chuck hull)发明出了立体光刻技术,利用光活化树脂层层叠加快速打印样机;赫尔于1984为该技术申请了首项专利。朗格意识到,若是用这种方法生产部件,就能用传统制造工艺所不能允许的新方式设计部件。他开始翻阅3d打印专利资料,看过的专利可以追溯到20世纪50年代,并与其他general scanning客户会面,探索这项技术。

接着,他向general提议成立专门的3d打印分支,称之为electro optical systems(eos)。董事会没有接受。他们认为太冒险了,因为有可能会卷入专利诉讼。毕竟,赫尔已经为他的技术申请了专利,很有可能试图实施专利。

朗格的下一步极为大胆,但也正好把他打入了德国“mittelstand”企业家的模子里,就如同在他之前baasel;这些企业家的中小型、家族制企业形成了德国经济的核心。这一步就是:朗格退出了。1989年,带着自己的3d打印想法定能成功的信念,朗格创立了eos。

当时的他36岁,有两个孩子,名下的财产只高出5万美元一点。(考虑到公司可能失败,朗格把自己拥有的一半房屋产权转到了妻子hella名下,作为安全保障。)如今,朗格回忆起对3d打印技术潜力的热情以及自己的天真:“我当时说,‘这比apple还宏大。’”

另一位激光领域的创业家佛可·斯瑞施格(falk strascheg)成了朗格的早期天使投资人,斯瑞施格在1981年将他的公司laser optronic售给了公开交易的美国竞争对手coherent,当时正想要投资,于是为eos注入了50万美元的种子资金。斯瑞施格现年78岁,是欧洲顶级投资人。

根据斯瑞施格的建议,朗格起步时求小不求大;eos的第一件产品是一台简单的装置,能够扫描物体,并以三维形式数字化。langer带着这台新的扫描仪去了贸易展,被宝马发现。宝马成了eos的客户——这对宝马的预算来说微不足道,对朗格却是至关重要。

朗格回忆道,与此同时,宝马也在测试美国公司3d system的新型3d打印机,希望改变打印机规格,但是对方表示不能调整设备设置。(宝马和3d system拒绝对此发表评论)。从宝马的联系人那里听到这个消息后,朗格立即出手。他向这位联系人询问,宝马能否给他一笔预算,一次性拨付50%,在12个月内设计一台3d打印机。他回忆道:“他说:‘你干不了。你没人,什么都没有,连图纸都没有。’我回答道:‘咱们赌一把。’”

朗格的联系人向管理层介绍了这个想法,宝马接受了——宝马是3d打印技术的早期使用者,过去10年,已经以3d打印的方式生产了超过100万零件。朗格的新型3d打印机也做成了。3年内,eos的营收即达到600万美元。

朗格的生意越做越大。同时,事实证明general scanning对专利诉讼的担心有合理之处。1993年,3d systems 起诉eos专利侵权。鉴于官司漫长,费用高昂,朗格和斯瑞施格将eos 75%的股权出售给德国光学公司carl zeiss。朗格保留剩余的25%股权,zeiss则同意提供投资(并负担专利官司的费用),希望eos成为一家1亿美元的企业。

出售了股权,朗格就能超越样机的阶段,着手开发聚合物和金属粉末,用于制造功能零件。1994年,eos开始生产使用激光烧结技术的3d打印机。这种打印机利用激光,有选择地融化粉末材料,自下而上地制造零件。如今,该技术已经是公司业务的核心。

朗格忍受着zeiss刻板的企业文化,一边那里工作了4年,一边打着专利权官司。1997年,zeiss本身也出现了财务困难,朗格便将eos的股权购回。很快,他与3d systems达成了授权协议,获得了激光烧结技术的专利权,而正是这项技术成为了eos未来业务与成长的核心。(后来,eos又打了更多专利官司,起诉了德克萨斯初创企业dtm。后来,3d systems将dtm收购;2004年,诉讼乱局终于得到解决。)朗格认为,这种技术能更好地处理功能材料和复杂几何外形,因此不仅仅可用于制造验证型产品,而是可用于大规模生产的卓越技术。(上述很多专利已经失效)

生产塑料样机相对容易,但是生产真正的零件则很困难。2015年,ge航空实现了突破,以3d打印技术生产了燃油喷嘴。这种喷嘴是一整块材料,而不是20个零件组成的整体,重量还降低了25%。eos北美总裁格林·弗莱彻(glynn fletcher)说:“(对于3d打印来说)这款喷嘴堪称典范。”

2016年,ge时任ceo杰夫·伊梅尔特(jeff immelt)斥资14亿美元,收购两家欧洲3d打印机制造商,将这种技术纳入ge囊中。此举可谓对3d打印技术潜力的豪赌。在此之前,ge曾接触过eos,而eos远大于前述两家公司的整体规模。业内人士表示,ge出价超过20亿美元,甚至可能更高。然而,朗格拒绝了。多年来,他曾多次拒绝出高价收购公司的买家。现在,朗格生活低调,依然住在和妻子于80年代购买的房子里,开的是4年前购置的大众golf。朗格说:“我和孩子们聊了聊,问道:‘为什么要这么做呢?为什么呢?咱们的钱已经够了,什么都有了。’”

朗格曾担任eos集团主要3d打印操作公司eos gmbh首席执行官。2年前,65岁的朗格从这个位子上退了下来,将接力棒交给54岁的亚德里安·开普勒(adrian keppler)。开普勒曾在西门子担任高管,并曾在eos从事战略和市场营销工作。朗格继续在控股公司担任原职并负责确定宏观愿景。开普勒说:“他是个雄心勃勃的人。我的任务就是把雄心壮志分解成一个个步骤,并且实现。”

波音、西门子、洛克希德·马丁、宝马等全世界最大的工业企业都是eos的客户。空客与法国航空航天企业赛峰的合资企业arianegroup也使用eos的打印机重新设计火箭发动机的喷嘴头(喷嘴头是推进模块的核心组成部分之一,负责将混合燃料注入燃烧室)。eos的打印机将喷嘴头的零件数量从248个减到1个,将生产时间从3个月降至35小时。瑞士公司ruag是一家航天供应商。该公司重新设计了哨兵卫星的支撑结构——天线架。3d打印出的铝合金架有大量空心结构设计,重量减轻了40%,却提高了稳定性。burloak technologies公司是一家合约商,从事3d打印制造业务。该公司正在一家新厂投资1亿美元,配有7台eos设备。该公司总裁彼得·亚当斯(peter adams)说:“5年以前想都想不到的设计变革,现在已经能够实现了。”

eos的3d打印机的精确度够高,可以在航空航天和医学等受到监管的行业用于生产。不过,工业级3d打印领域的竞争已经加剧,金属打印尤甚。大型企业和初创企业都在努力推出更好、更快、更廉价的新技术。desktop metal公司声称,比起eos等公司的激光技术设备,自己的设备速度快得多,成本低得多。

该公司ceo瑞克·福勒普(ric fulop)说:“很多人想要一台eos或(ge的)概念激光设备(concept laser),但是设备价格太过昂贵。”因为竞争日趋激烈,一系列新技术涌现,行业就可能出现分化,不用项目使用不同设备,大型工厂既使用多个制造商的3d打印机,又采用较传统的制造技术。例如,合约制造商jabil已经从eos、hp和desktop metal都购置了工业级3d打印机。高德纳公司负责研究的副总裁皮特·巴斯利尔(pete basiliere)说:“你可以使用eos设备生产对于任务起关键作用的部件,用其他制造商的设备生产其他零件。”

朗格和开普勒希望,用过对eos的设备进行创新,并新建咨询部门,从而赢得竞争。本行业有一个不太光彩的小秘密:一些企业斥巨资购买3d打印机,却不知道如何使用这些设备让投资物有所值。其他企业知道,自己需要3d打印战略,至于应该怎么做,却完全没有头绪。eos的一个咨询项目是与欧洲最大巴士制造商、戴姆勒集团旗下evobus合作,找到方法使用3d打印技术,管理超过32万的零件——过去,这些零件要占据仓库的不少空间。那么,它能不能重新设计零件?备用零件能不能少一点?能不能在需要零件时当场打印生产出来?首先,eos帮助evobus找到了2,600个可能进行3d打印的零件,后来选择了35个金属和聚合物部件进行测试。现在,evobus正在努力实现如下目标——只在需要维修时,才当场打印零件。

eos的总部有一座配有铝制曲线轨道的建筑——轨道如同3d打印的产品一般,是朗格的设计创意——建筑有一处秘密研究区,运行着100台3d打印机。eos高管表示,这套3d打印机是全世界运行中的最大一组。eos使用这个秘密实验室来为客户测试零件,并且探索本公司打印机的新用途。

去年9月,eos在芝加哥一次行业展上介绍了一套新型技术打印机,激光能力更强大,而且更加灵活,可以选择使用激光束的数量。11月,该公司在法兰克福展示了新型聚合物打印技术。该技术使用近百万束二极管激光,可以加快生产速度。未来,该公司生产的零件可能做到数量只有一个,但是不同部位金属性质不同。这样,设计就有了更大发展空间,还可以提高功能和效率。朗格说:“这就意味着,可以开发火箭行业的朋友们翘首以待的新设计。”

除了打印机以外,朗格的3d打印生态系统中还有很多其他组成部分在发挥作用。scanlab成立于1990年,其所有者通过另一家控股公司对其实现控股(朗格拥有该公司约三分之一的股权)。该公司生产扫描系统,在三维空间中反射、放置激光束。这些系统用于eos及其竞争对手的3d打印机,也用于其他工业产品。scanlab及相关公司的年收入已经超过1.7亿美元。am ventures是另外一家独立于eos集团的企业,是一家创投机构,在20家专注于3d打印相关技术的初创企业中拥有少数股。每进行一次新投资,eos就能对技术行驶销售和营销权利。该机构投资的dye mansion对3d打印的产品进行精细上色和高质量加工,已经用于evobus等客户。

过去3年,朗格一直在研究接班计划,并且与儿女讨论了二人可能在公司中扮演的角色。朗格的儿子uli今年35岁,是一名医生;女儿marie今年32岁,是一名心理学家。他还请慕尼黑哲学学院哲学与领导力研究所负责人米歇尔·博德(michael bordt)为讨论提供帮助。博德著有多部作品,如the art of disappointing your parents(暂译名:《让父母失望的艺术》)。他曾协助其他欧洲富有家族、宝马和化工企业wacker chemie等企业的高管团队进行企业传承和岗位接班。博德进行大量的指导工作,使用冥想方法,帮助人们深入了解自己的意愿。而且,只有在企业主愿意接受子女的拒绝时,他才与之合作。博德表示:“我们努力分辨不同的意愿、情感和伤痛。有时,子女因为担心父母对自己不满,所以不敢拒绝。”

9月,uli和marie开始跟随父亲参加会议,了解企业各方面的情况(二人通过eos表示,不愿为本文接受采访)。未来6个月,他们将首次走上家族企业的领导岗位。

如果二人选择不加入家族企业,朗格也会同意。不过,他很高兴儿女过来了解自己30年来一直相信的东西——3d打印的影响力将会远远超过车间厂房。朗格说:“我们的孩子第一次问我;‘为什么要做这件事呢?’我答道:‘因为你可以改变世界。’”

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