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导读

随着全球3D打印建筑市场在2022年达到1810万美元的规模，这一新兴领域的发展也开始吸引社会关注。支持者坚信，3D打印技术带来的生产效率提升、成本节约和设计灵活性，将迅速被建筑行业和消费者所接纳，推动市场快速扩展。在此背景下，ICON作为该领域先驱，正站在这一变革的前沿。该公司旨在运用3D打印技术解决现实世界的建筑挑战，更将目标延伸至太空领域，致力于塑造一个更加可持续、高效且前瞻的建筑未来。随着3D打印技术日益成熟并被更广泛接受，ICON的成长不仅是公司自身的发展历程，更是建筑业转型的缩影，预示着行业即将迎来的一场革命。

【中国金融案例中心 文：李锡雯 编辑：谢彬彬 】

Part 1 公司简介

1.1公司概况

ICON Technology Inc（以下简称ICON）由Jason Ballard、Evan Loomis和Alexander Le Roux于2017年共同创立，总部位于美国得克萨斯州奥斯汀。公司专注于利用3D打印技术革新建筑行业，结合机器人技术、软件和先进材料，提升效率、降低成本，并推动环保和设计自由的建造方式。目前，ICON已在美国和墨西哥完成近200座3D打印房屋和结构体，并与NASA合作，探索在月球和火星上进行建设的可能性，为太空探索和可持续发展提供了全新解决方案。

ICON的核心技术包括Vulcan和Phoenix系列3D打印系统，使用低碳材料快速建造房屋，例如在48小时内完成350平方英尺的住宅。其材料CarbonX具备抗飓风和耐火的特性。截至目前，公司融资总额已超过5亿美元，近期完成的5600万美元C轮融资，用于研发多层建筑打印机Phoenix，进一步降低碳排放。

1.2 创业故事

• 早期探索与构思

ICON的故事始于德克萨斯A&M大学， Jason Ballard和Evan Loomis在这里相遇，并于2008年共同创立了专注于可持续性和设计的家居升级公司TreeHouse。得益于此，他们深入接触到了建筑行业，并逐渐意识到传统建筑方法存在的效率低下、成本高昂以及不够环保等问题。面对这些问题，两人开始思考是否有一种更经济实惠且可持续的方法来建造房屋。经过对多种建筑方法的研究，他们认为3D打印技术可能成为一种解决之道，因为它不仅能够降低成本和时间，还能提高建筑物在极端天气条件下的耐久性。然而，Jason Ballard和Evan Loomis都缺乏将这一想法转化为现实所需的技术知识。

• 寻求技术支持与合作

认识到自身技术短板后，Jason Ballard和Evan Loomis决定寻找一位能够帮助他们实现梦想的人。2017年，他们联系上了正在休斯顿试验3D打印技术的工程师Alexander Le Roux。三人一拍即合，决定联手创建ICON，致力于开发用于住宅建设的3D打印解决方案。然而，在寻求外部投资时，他们遇到了重重困难。许多潜在投资者认为这个项目更像是科幻小说中的情节，而非可行的商业计划，要求看到实际的产品原型才能考虑投资。面对资金短缺的困境，三位创始人并未放弃，而是选择用自己的信用卡来支持项目的初步研发，最终成功制造出了第一代住宅3D打印机Vulcan I。

• 初次亮相与突破

2018年，ICON带着其首款产品Vulcan I参加了德克萨斯州奥斯汀举行的SXSW大会，并在那里展示了美国首个获得许可的3D打印住宅。这栋房子仅用时48小时便建造完成，不仅赢得了SXSW竞赛的社会与文化类别奖项，还标志着一个新兴行业的重大进展。这次展示让ICON一夜之间成为了媒体关注的焦点，也证明了3D打印技术在建筑领域的巨大潜力。同年，ICON与非营利组织New Story合作，在墨西哥Tabasco地区建造了世界上第一个3D打印社区，这些房屋建成后会提供给当地生活极度贫困以及处在临时和不安全住所中的家庭。

图1 三位联合创始人与ICON的3D打印建筑

（图片来源：ICON公司官网）

1.3融资历程

截至目前，ICON已完成5轮融资，融资金额累计超5亿美元。

2021年8月，ICON完成了由Norwest Venture Partners领投的2.07亿美元B轮融资，参投方包括8VC、Lennar的风险投资部门LenX以及Fifth Wall。2022年2月，公司又进行了B轮延展融资，筹集了1.85亿美元。本次融资由Tiger Global Management领投，现有投资者也参与其中。尽管公司从未公开披露其估值，但据消息人士透露，在B轮延展融资时，其估值已接近20亿美元。

2025年1月，ICON宣布裁员114人（占原团队25%以上），以优化资源、聚焦Phoenix系统开发。随后的2月，ICON即完成了5600万美元C轮融资，并计划后续追融资至7500万美元。此次融资由Norwest Venture Partners和Tiger Global领投，CAZ Investments、LENX、Modern Ventures、Oakhouse Partners、Overmatch Ventures等现有投资机构跟投，资金将用于开发Phoenix多层建筑3D打印机器人系统，推动技术商业化及规模化应用。

表1 ICON融资概况

数据来源：Crunchbase

Part 2 商业模式

2.1 市场需求分析

• C端需求

近年来，美国住房市场面临供需失衡问题。Zillow数据显示，2022年新房短缺450万套，而Realtor.com估计2012年至2023年短缺住房250万套。然而，Kirk McClure和Alex Schwartz的研究指出，2000年至2020年间，美国实际上多建了330万套住房，这一发现反驳了住房短缺的普遍观点。研究认为，问题不在于住房总量短缺，而在于住房成本与家庭收入的不匹配，尤其是低收入家庭。研究人员建议建设更多样化的住房类型，如小面积单元或高密度住宅，以长远降低租金价格。因此，C端用户的核心问题是如何调整供需失衡，确保低收入群体能住上它们负担得起的住房。

• B端需求

美国建筑市场规模庞大，2023年的市场规模预计达2.6万亿美元，在GDP中占据显著比例。而近年来，住宅建筑领域呈现集中化趋势，前100名建筑商占据了新建独栋住宅销售的一半，这标志着市场结构发生了重大变化。推动这一集中的主要力量来自美国最大的两家房屋建筑商——D.R. Horton和Lennar。值得注意的是，这两家公司均投资了ICON，并且Lennar已与ICON合作，在德克萨斯州奥斯丁启动了一个包含100套住宅的3D打印社区项目。

传统建筑方法面临劳动力成本上升、材料浪费、资源利用率低下等问题，导致建筑成本居高不下。3D打印技术因其快速建造、低成本和高资源利用率受到关注。D.R. Horton和Lennar对ICON的投资反映了建筑商通过技术创新应对行业挑战的决心，旨在减少建设时间和成本，同时提升住宅项目的可持续性和环保性能。

2.2 目标客户

ICON致力成为下一代智能建筑解决方案提供商，专注于研发和推广基于3D打印技术的新型建筑体系。其主要目标客户/合作者涵盖以下几个群体：

（1）开发商和建筑商：希望通过引入新技术来提升建造速度并降低成本；

（2）政府及公共部门：NASA、国防部等政府机构寻求通过3D打印技术构建更经济、高效的结构，如军事设施和太空探索所需的基础设施；此外还有快速响应自然灾害或其他紧急情况下的临时或永久性基础设施建设需求；

（3）非营利组织：以低成本快速建造住房，帮助解决全球范围内的住房短缺问题，特别是为那些遭受自然灾害或生活在极端贫困中的人们提供住所；

（4）私人消费者：追求个性化、定制化居住体验的家庭和个人。

对于这些不同类型的客户，ICON提供了灵活多样的合作模式和服务内容，既可以作为总承包商负责整个项目的规划实施，也可以仅提供特定环节的技术支持或咨询服务。

2.3 产品和服务

2.3.1 住宅建设

ICON利用一系列硬件和软件产品来实现其使命，让住宅建筑变得更加经济实惠、快速高效且可持续。通过专有材料、3D打印机以及特殊软件包，这些工具协同运作构成了ICON的技术栈。

• 专有材料

ICON开发了两种专有材料用于其3D打印机的迭代：Lavacrete和CarbonX。Lavacrete是一种水泥基混合物，能够高速打印并迅速硬化成最终形态，其建造的墙体系统在结构测试中超过了建筑规范设计要求的350%以上。2024年3月，ICON推出了CarbonX，这种新材料在继承Lavacrete优点的基础上，进一步降低了碳排放，成为可扩展至项目规模的住宅建筑系统中碳排放最低的解决方案，实现24%的碳排放减少。CarbonX的发布标志着ICON在更高效、可扩展和可持续的住宅建筑领域迈出了重要一步。

• 硬件设备

目前ICON主要有两款3D打印机设备正在投入使用：

（1）Vulcan系列打印机：Vulcan系列是ICON的第三代3D打印机，其打印速度相比上一代产品提升了两倍，且能够在不搬迁的情况下打印高达3000平方英尺的房屋和结构。与传统建筑方法相比，Vulcan可以更快地建造具有韧性的单层住宅，并且减少材料浪费，提供更高的设计自由度。此外，尽管新一代Vulcan打印机的尺寸较大（15'6" x 46'6"），相比上一代产品体积增大了1.5倍，但其设备能够快速转移到不同的施工地点，从而提高了设备的整体利用率和操作灵活性。这种特性使得Vulcan不仅适合大规模住宅项目的快速部署，还能有效应对不同工地的需求。

图2 Vulcan 3D打印机

（资料来源：ICON官网）

（2）Phoenix打印机：Phoenix是ICON推出的最新一代3D打印机，2024年3月在SXSW大会上首次亮相。该产品配备了先进的机械臂技术，开创性地实现了多层建筑的打印，并能够构建完整的建筑围护结构，包括基础和屋顶部分。与前代产品相比，Phoenix不仅将生产成本降低了50%，还显著提升了打印速度和可打印建筑物的尺寸。

图3 Phoenix 3D打印机

（资料来源：ICON官网）

此外，ICON还拥有被视为“智能打印墨盒”的Magma，为3D打印机提供打印房屋所需的材料。Magma的智能之处在于其系统可以根据当前现场的天气条件，实时调整并自动混合房屋打印所需的专有材料、添加剂和水。

• 软件系统

ICON的BuildOS系统是一套集成化的软件解决方案，旨在通过高精度参数化建筑设计加速施工过程。该系统能够创建详细的数字建筑模型，为3D打印建筑提供精确的设计蓝图，并通过跨设备接口实现不同硬件之间的无缝协作，从而提高施工效率和精度。此外，BuildOS不仅负责设计生成，还协助控制转化设计为实体建筑的机器人，确保从虚拟模型到实际建筑的转换过程流程无误。通过优化施工流程，BuildOS显著提升了施工速度和质量，减少了人为错误，实现了更加高效的建筑操作，是ICON实现高效、精准3D打印建筑的核心工具。

除了上述核心产品之外，ICON还推出了一系列增值服务，例如AI辅助建筑设计工具、远程技术支持团队、数字房屋集群目录（CODEX）等，旨在为客户创造更多价值。

2.3.2 公共部门合作项目

由于其环保且高效的建造能力，ICON受到了公共部门的青睐。2020年，ICON曾与美国国防创新部门及海军陆战队合作，开发了多种特定用途的专有结构，如用于隐蔽车辆的建筑。

2021年，ICON与德克萨斯州军事部合作，为其在德州巴斯特罗普的Camp Swift训练中心设计并3D打印了一座创新节能的训练营房。该建筑占地3844平方英尺，可同时容纳72名士兵进行任务训练。这座营房在当时成为北美最大的3D打印建筑，并因其快速建造能力和高效能而备受瞩目。随后，ICON为美国陆军打造的其他营房也相继刷新了这一记录。此项目还得到了美国空军创新机构AFWERX和空军土木工程中心AFCEC的支持，合作方包括建筑设计公司与结构工程公司Logan Architecture。

2.3.3 空间探索项目

自2021年开始，ICON与NASA一直保持着空间探索项目的合作，利用其3D打印技术，为太空结构搭建贡献力量。

• 首个3D打印火箭发射台：迈向月球基础设施建设的关键一步

2021年，ICON与NASA合作，成功利用3D打印技术制造了一款由学生主导设计的火箭发射台。该设计的核心目标是减缓火箭排气速度，并将喷射流有效导向远离月球表面的区域，从而在月球任务中保护附近的栖息地和设备免受损害。这款直径达20英尺的发射台仅耗时7小时便完成打印，并额外花费14小时进行填充作业。随后，科研团队使用固体火箭发动机对该发射台进行了静态热火测试，以验证其内置火焰偏转器的性能与有效性。这一项目不仅展示了3D打印技术在太空探索中的巨大潜力，也为未来月球任务的安全性提供了创新解决方案。

• 火星沙丘阿尔法（Mars Dune Alpha）：位于休斯顿约翰逊航天中心的3D打印栖息地

ICON获得由雅各布斯（Jacobs）支持的NASA“宇航员健康和性能探索模拟”（CHAPEA）项目的分包合同，负责建造一个名为“火星沙丘阿尔法”（Mars Dune Alpha）的3D打印栖息地。这座占地约1700平方英尺的结构由全球知名建筑设计公司BIG-Bjarke Ingels Group设计，旨在高度还原火星栖息环境，为长期科学任务提供支持。“火星沙丘阿尔法”的设计充分考虑了隐私梯度，配备了私人居住区、工作站、医疗站和食物种植站等功能区域，同时集成了可定制的照明、温度和声音控制系统，以优化宇航员的日常生活体验并促进其整体福祉。这将帮助NASA全面评估空间食品系统，以及未来太空任务中宇航员的物理和行为健康表现。

• 奥林匹斯计划（Project Olympus）：研究和发展基于太空的建筑系统

2022年11月，ICON成功获得NASA小型企业创新研究（SBIR）第三阶段近6000万美元的合同，继续推进其月球建筑系统的研发工作。该项目旨在开发一种多用途的建筑系统，主要利用月球和火星的本地资源作为建筑材料，以支持NASA及其他商业机构在月球上建立可持续的存在。ICON的最终交付成果将是人类在另一个星球上首次开展建筑活动，标志着太空探索从“往返任务”向“永久定居”的范式转变。为实现可持续的月球表面探索，人类需要探索构建坚固的建筑结构，这些结构在隔热、辐射防护和微流星体保护等方面需优于传统的金属或充气栖息地，这些努力将共同推动“使人类成为太空文明”的目标前进。

2.4 盈利模式

ICON的商业模式与传统建筑公司类似，专注于通过3D打印技术与开发商、建筑师等多方合作，参与房屋及其他建筑物的建造，并通过项目合同获取收入。

得益于3D打印技术的应用，ICON能够显著降低建筑成本。据联合创始人Jason Ballard介绍，相比传统建筑方法，成本可减少10%至30%。这一优势主要源于3D打印技术减少了人工费用和材料浪费，从而提高了整体效率。然而，由于3D打印建筑行业属于资本密集型领域，ICON需要持续获得资金以制造和操作3D打印机。因此，其业务扩展能力在很大程度上依赖于能否持续获取资本支持。

2.5 竞争分析

作为建筑领域的科技创新者，ICON面临多方竞争。这些竞争者展示了不同的商业模式和技术解决方案，既有专注于3D打印技术的公司，也有借助科技改善传统建筑流程的企业，还有传统房屋建筑巨头。每个竞争者都在尝试通过各自的方法来优化建筑行业，提高效率，降低成本，或是改善客户的购房体验。

表2 ICON竞争对手列比

（数据来源：公开资料）

Part 3 机遇与挑战

3.1 机遇分析

• 政策支持

各国政府日益重视可持续发展和环境保护，纷纷出台政策支持绿色建筑行业。对于像ICON这样的技术创新企业，这无疑是重大利好。例如，美国部分地方政府已开始制定支持3D打印建筑的法规，简化审批流程，降低准入门槛，为行业发展创造有利条件。

• 市场需求旺盛

无论是发达国家还是发展中国家都面临着不同程度上的住房危机，而3D打印技术为缓解这一矛盾提供了创新方案。在自然灾害频发地区，快速搭建安全避难所尤为重要。ICON已与非营利组织合作，为墨西哥洪水灾区建造了数十栋3D打印住宅，不仅满足了紧急避难的需求，还改善了当地居民的生活条件。

• 跨界合作机会增多

随着科技进步日新月异，跨行业融合趋势愈发明显。ICON不仅可与传统建筑企业携手共进，还可以与其他高科技领域深度协同，拓展多元化应用场景。例如，ICON与NASA的合作已从地球建筑延伸至外太空基础设施的探索。这种跨界合作不仅提升了ICON的技术实力，更有助于树立全球品牌形象，吸引更多优质资源。

3.2 挑战分析

• 法规限制

作为一项新兴技术，3D打印建筑在许多国家和地区尚未形成完善的法律法规框架对其进行规范管理。这就要求企业在拓展新市场时必须充分了解当地政策环境，并积极配合相关部门制定合理标准。例如，部分地区要求3D打印建筑通过特殊认证或获得许可才能合法使用。

• 公众认知和接受度不足

尽管3D打印技术在建筑领域取得了显著进展，但对普通民众而言仍属新鲜事物，普及和接受度仍是未来需要解决的关键问题。虽然这项技术有望革新建筑行业，但专家指出，由于使用混凝土等材料，3D打印房屋的市场吸引力可能有限。根据美国房屋建筑商协会（NAHB）首席经济学家Robert Dietz的观点，3D打印房屋被视为混凝土框架房屋的子集，而后者仅占单户住宅市场的10%，表明其市场份额可能较小。尽管ICON联合创始人Jason Ballard观察到2020年至2021年间对3D打印房屋需求的增长，但消费者对混凝土框架房屋的偏好可能限制该技术的市场潜力。

• 成本效益考量

虽然理论上3D打印建筑具有诸多优点，但在实际应用中仍存在许多挑战。高昂的初期投入和复杂的后期维护等问题，都会直接影响其最终的成本效益比。因此，如何降低综合成本、提升经济效益，成为从业者亟需攻克的难题。ICON正通过技术创新与规模化生产双管齐下，努力压缩成本，同时也在研究如何延长建筑使用寿命并减少维修频率。

• 技术瓶颈突破

尽管当前技术已能满足部分基本需求，但与理想状态仍有显著差距。例如，现有材料性能尚无法完全取代传统建材；大规模商业化生产时间周期较长等。只有通过持续创新和技术完善，才能推动行业迈向更高层次。ICON的研发团队正在探索新材料的应用潜力，力求找到既能满足高强度要求又能缩短打印时间的最佳解决方案。

综上所述，ICON作为一家引领建筑革命前沿的企业，在充满机遇的同时也面临着诸多挑战。在未来的发展道路上，能否抓住机遇应对挑战将成为决定其成败的关键因素。通过持续的技术创新、深化国际合作以及积极参与社会公益活动，ICON有望在全球建筑科技领域占据更加重要的地位。

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