ICON：革新建築邊界，做3D列印技術探路者

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透過持續技術創新、深化國際合作以及積極參與社會公益活動，ICON有望在全球建築科技領域佔據更加重要的地位。（首圖來自圖蟲創意）

文｜李錫雯編輯｜謝彬彬 <<<<

來源｜中國金融案例中心 <<<<

導讀

隨著全球3D列印建築市場在2022年達到1810萬美元的規模，這一新興領域的發展也開始吸引社會關注。支持者堅信，3D列印技術帶來的生產效率提升、成本節約和設計靈活性，將迅速被建築行業和消費者所接納，推動市場快速擴充套件。在此背景下，ICON作為該領域先驅，正站在這一變革的前沿。該公司旨在運用3D列印技術解決現實世界的建築挑戰，更將目標延伸至太空領域，致力於塑造一個更加可持續、高效且前瞻的建築未來。隨著3D列印技術日益成熟並被更廣泛接受，ICON的成長不僅是公司自身的發展歷程，更是建築業轉型的縮影，預示著行業即將迎來的一場革命。

Part 1 公司簡介

1.1 公司概況

ICON Technology Inc（以下簡稱ICON）由Jason Ballard、Evan Loomis和Alexander Le Roux於2017年共同創立，總部位於美國得克薩斯州奧斯汀。公司專注於利用3D列印技術革新建築行業，結合機器人技術、軟體和先進材料，提升效率、降低成本，並推動環保和設計自由的建造方式。目前，ICON已在美國和墨西哥完成近200座3D列印房屋和結構體，並與NASA合作，探索在月球和火星上進行建設的可能性，為太空探索和可持續發展提供了全新解決方案。

ICON的核心技術包括Vulcan和Phoenix系列3D列印系統，使用低碳材料快速建造房屋，例如在48小時內完成350平方英尺的住宅。其材料CarbonX具備抗颶風和耐火的特性。截至目前，公司融資總額已超過5億美元，近期完成的5600萬美元C輪融資，用於研發多層建築印表機Phoenix，進一步降低碳排放。

此外，ICON積極參與社會住房專案，為無家可歸者提供住宅，並與NASA合作開發Olympus系統，計劃在2026年前開始月球建設。ICON透過創新技術，不僅在傳統建築領域取得突破，還為太空探索和可持續發展提供了全新解決方案。

1.2 創業故事

早期探索與構思

ICON的故事始於德克薩斯A&M大學， Jason Ballard和Evan Loomis在這裡相遇，並於2008年共同創立了專注於可持續性和設計的家居升級公司TreeHouse。得益於此，他們深入接觸到了建築行業，並逐漸意識到傳統建築方法存在的效率低下、成本高昂以及不夠環保等問題。面對這些問題，兩人開始思考是否有一種更經濟實惠且可持續的方法來建造房屋。經過對多種建築方法的研究，他們認為3D列印技術可能成為一種解決之道，因為它不僅能夠降低成本和時間，還能提高建築物在極端天氣條件下的耐久性。然而，Jason Ballard和Evan Loomis都缺乏將這一想法轉化為現實所需的技術知識。

尋求技術支援與合作

認識到自身技術短板後，Jason Ballard和Evan Loomis決定尋找一位能夠幫助他們實現夢想的人。2017年，他們聯絡上了正在休斯頓試驗3D列印技術的工程師Alexander Le Roux。三人一拍即合，決定聯手建立ICON，致力於開發用於住宅建設的3D列印解決方案。然而，在尋求外部投資時，他們遇到了重重困難。許多潛在投資者認為這個專案更像是科幻小說中的情節，而非可行的商業計劃，要求看到實際的產品原型才能考慮投資。面對資金短缺的困境，三位創始人並未放棄，而是選擇用自己的信用卡來支援專案的初步研發，最終成功製造出了第一代住宅3D印表機Vulcan I。

初次亮相與突破

2018年，ICON帶著其首款產品Vulcan I參加了德克薩斯州奧斯汀舉行的SXSW大會，並在那裡展示了美國首個獲得許可的3D列印住宅。這棟房子僅用時48小時便建造完成，不僅贏得了SXSW競賽的社會與文化類別獎項，還標誌著一個新興行業的重大進展。這次展示讓ICON一夜之間成為了媒體關注的焦點，也證明了3D列印技術在建築領域的巨大潛力。同年，ICON與非營利組織New Story合作，在墨西哥Tabasco地區建造了世界上第一個3D列印社群，這些房屋建成後會提供給當地生活極度貧困以及處在臨時和不安全住所中的家庭。

圖1 三位聯合創始人與ICON的3D列印建築

（圖片來源：ICON公司官網）

1.3融資歷程

截至目前，ICON已完成5輪融資，融資金額累計超5億美元。

2021年8月，ICON完成了由Norwest Venture Partners領投的2.07億美元B輪融資，參投方包括8VC、Lennar的風險投資部門LenX以及Fifth Wall。2022年2月，公司又進行了B輪延展融資，籌集了1.85億美元。本次融資由Tiger Global Management領投，現有投資者也參與其中。儘管公司從未公開披露其估值，但據訊息人士透露，在B輪延展融資時，其估值已接近20億美元。

2025年1月，ICON宣佈裁員114人（佔原團隊25%以上），以最佳化資源、聚焦Phoenix系統開發。隨後的2月，ICON即完成了5600萬美元C輪融資，並計劃後續追融資至7500萬美元。此次融資由Norwest Venture Partners和Tiger Global領投，CAZ Investments、LENX、Modern Ventures、Oakhouse Partners、Overmatch Ventures等現有投資機構跟投，資金將用於開發Phoenix多層建築3D印表機器人系統，推動技術商業化及規模化應用。

表1 ICON融資概況

資料來源：Crunchbase

Part 2 商業模式

2.1 市場需求分析

C端需求

近年來，美國住房市場面臨供需失衡問題。Zillow資料顯示，2022年新房短缺450萬套，而Realtor.com估計2012年至2023年短缺住房250萬套。然而，Kirk McClure和Alex Schwartz的研究指出，2000年至2020年間，美國實際上多建了330萬套住房，這一發現反駁了住房短缺的普遍觀點。研究認為，問題不在於住房總量短缺，而在於住房成本與家庭收入的不匹配，尤其是低收入家庭。研究人員建議建設更多樣化的住房型別，如小面積單元或高密度住宅，以長遠降低租金價格。因此，C端使用者的核心問題是如何調整供需失衡，確保低收入群體能住上它們負擔得起的住房。

B端需求

美國建築市場規模龐大，2023年的市場規模預計達2.6萬億美元，在GDP中佔據顯著比例。而近年來，住宅建築領域呈現集中化趨勢，前100名建築商佔據了新建獨棟住宅銷售的一半，這標誌著市場結構發生了重大變化。推動這一集中的主要力量來自美國最大的兩家房屋建築商——D.R. Horton和Lennar。值得注意的是，這兩家公司均投資了ICON，並且Lennar已與ICON合作，在德克薩斯州奧斯丁啟動了一個包含100套住宅的3D列印社群專案。

傳統建築方法面臨勞動力成本上升、材料浪費、資源利用率低下等問題，導致建築成本居高不下。3D列印技術因其快速建造、低成本和高資源利用率受到關注。D.R. Horton和Lennar對ICON的投資反映了建築商透過技術創新應對行業挑戰的決心，旨在減少建設時間和成本，同時提升住宅專案的可持續性和環保效能。

2.2 目標客戶

ICON致力成為下一代智慧建築解決方案提供商，專注於研發和推廣基於3D列印技術的新型建築體系。其主要目標客戶/合作者涵蓋以下幾個群體：

（1）開發商和建築商：希望透過引入新技術來提升建造速度並降低成本；

（2）政府及公共部門：NASA、國防部等政府機構尋求透過3D列印技術構建更經濟、高效的結構，如軍事設施和太空探索所需的基礎設施；此外還有快速響應自然災害或其他緊急情況下的臨時或永久性基礎設施建設需求；

（3）非營利組織：以低成本快速建造住房，幫助解決全球範圍內的住房短缺問題，特別是為那些遭受自然災害或生活在極端貧困中的人們提供住所；

（4）私人消費者：追求個性化、定製化居住體驗的家庭和個人。

對於這些不同型別的客戶，ICON提供了靈活多樣的合作模式和服務內容，既可以作為總承包商負責整個專案的規劃實施，也可以僅提供特定環節的技術支援或諮詢服務。

2.3 產品和服務

2.3.1 住宅建設

ICON利用一系列硬體和軟體產品來實現其使命，即讓住宅建築變得更加經濟實惠、快速高效且可持續。透過專有材料、3D印表機以及特殊軟體包，這些工具協同運作構成了ICON的技術棧。

專有材料

ICON開發了兩種專有材料用於其3D印表機的迭代：Lavacrete和CarbonX。Lavacrete是一種水泥基混合物，能夠高速列印並迅速硬化成最終形態，其建造的牆體系統在結構測試中超過了建築規範設計要求的350%以上。2024年3月，ICON推出了CarbonX，這種新材料在繼承Lavacrete優點的基礎上，進一步降低了碳排放，成為可擴充套件至專案規模的住宅建築系統中碳排放最低的解決方案，實現24%的碳排放減少。CarbonX的釋出標誌著ICON在更高效、可擴充套件和可持續的住宅建築領域邁出了重要一步。

硬體裝置

目前ICON主要有兩款3D印表機裝置正在投入使用：

（1）Vulcan系列印表機：Vulcan系列是ICON的第三代3D印表機，其列印速度相比上一代產品提升了兩倍，且能夠在不搬遷的情況下列印高達3000平方英尺的房屋和結構。與傳統建築方法相比，Vulcan可以更快地建造具有彈性的單層住宅，並且減少材料浪費，提供更高的設計自由度。此外，儘管新一代Vulcan印表機的尺寸較大（15'6" x 46'6"），相比上一代產品體積增大了1.5倍，但其裝置能夠快速轉移到不同的施工地點，從而提高了裝置的整體利用率和操作靈活性。這種特性使得Vulcan不僅適合大規模住宅專案的快速部署，還能有效應對不同工地的需求。

圖2 Vulcan 3D印表機

（資料來源：ICON官網）

（2）Phoenix印表機：Phoenix是ICON推出的最新一代3D印表機，2024年3月在SXSW大會上首次亮相。該產品配備了先進的機械臂技術，開創性地實現了多層建築的列印，並能夠構建完整的建築圍護結構，包括基礎和屋頂部分。與前代產品相比，Phoenix不僅將生產成本降低了50%，還顯著提升了列印速度和可列印建築物的尺寸。

圖3 Phoenix 3D印表機

（資料來源：ICON官網）

此外，ICON還擁有被視為“智慧列印墨盒”的Magma，為3D印表機提供列印房屋所需的材料。Magma的智慧之處在於其系統可以根據當前現場的天氣條件，即時調整並自動混合房屋列印所需的專有材料、新增劑和水。

軟體系統

ICON的BuildOS系統是一套整合化的軟體解決方案，旨在透過高精度引數化建築設計加速施工過程。該系統能夠建立詳細的數字建築模型，為3D列印建築提供精確的設計藍圖，並透過跨裝置介面實現不同硬體之間的無縫協作，從而提高施工效率和精度。此外，BuildOS不僅負責設計生成，還協助控制轉化設計為實體建築的機器人，確保從虛擬模型到實際建築的轉換過程流程無誤。透過最佳化施工流程，BuildOS顯著提升了施工速度和質量，減少了人為錯誤，實現了更加高效的建築操作，是ICON實現高效、精準3D列印建築的核心工具。

除了上述核心產品之外，ICON還推出了一系列增值服務，例如AI輔助建築設計工具、遠端技術支援團隊、數字房屋叢集目錄（CODEX）等，旨在為客戶創造更多價值。

2.3.2 公共部門合作專案

由於其環保且高效的建造能力，ICON受到了公共部門的青睞。2020年，ICON曾與美國國防創新部門及海軍陸戰隊合作，開發了多種特定用途的專有結構，如用於隱蔽車輛的建築。

2021年，ICON與德克薩斯州軍事部合作，為其在德州巴斯特羅普的Camp Swift訓練中心設計並3D列印了一座創新節能的訓練營房。該建築佔地3844平方英尺，可同時容納72名士兵進行任務訓練。這座營房在當時成為北美最大的3D列印建築，並因其快速建造能力和高效能而備受矚目。隨後，ICON為美國陸軍打造的其他營房也相繼重新整理了這一記錄。此專案還得到了美國空軍創新機構AFWERX和空軍土木工程中心AFCEC的支援，合作方包括建築設計公司與結構工程公司Logan Architecture。

2.3.3 空間探索專案

自2021年開始，ICON與NASA一直保持著空間探索專案的合作，利用其3D列印技術，為太空結構搭建貢獻力量。

首個3D列印火箭發射臺：邁向月球基礎設施建設的關鍵一步

2021年，ICON與NASA合作，成功利用3D列印技術製造了一款由學生主導設計的火箭發射臺。該設計的核心目標是減緩火箭排氣速度，並將噴射流有效導向遠離月球表面的區域，從而在月球任務中保護附近的棲息地和裝置免受損害。這款直徑達20英尺的發射臺僅耗時7小時便完成列印，並額外花費14小時進行填充作業。隨後，科研團隊使用固體火箭發動機對該發射臺進行了靜態熱火測試，以驗證其內建火焰偏轉器的效能與有效性。這一專案不僅展示了3D列印技術在太空探索中的巨大潛力，也為未來月球任務的安全性提供了創新解決方案。

火星沙丘阿爾法（Mars Dune Alpha）：位於休斯頓約翰遜航天中心的3D列印棲息地

ICON獲得由雅各布斯（Jacobs）支援的NASA“宇航員健康和效能探索模擬”（CHAPEA）專案的分包合同，負責建造一個名為“火星沙丘阿爾法”（Mars Dune Alpha）的3D列印棲息地。這座佔地約1700平方英尺的結構由全球知名建築設計公司BIG-Bjarke Ingels Group設計，旨在高度還原火星棲息環境，為長期科學任務提供支援。“火星沙丘阿爾法”的設計充分考慮了隱私梯度，配備了私人居住區、工作站、醫療站和食物種植站等功能區域，同時集成了可定製的照明、溫度和聲音控制系統，以最佳化宇航員的日常生活體驗並促進其整體福祉。這將幫助NASA全面評估空間食品系統，以及未來太空任務中宇航員的物理和行為健康表現。

奧林匹斯計劃（Project Olympus）：研究和發展基於太空的建築系統

2022年11月，ICON成功獲得NASA小型企業創新研究（SBIR）第三階段近6000萬美元的合同，繼續推進其月球建築系統的研發工作。該專案旨在開發一種多用途的建築系統，主要利用月球和火星的本地資源作為建築材料，以支援NASA及其他商業機構在月球上建立可持續的存在。ICON的最終交付成果將是人類在另一個星球上首次開展建築活動，標誌著太空探索從“往返任務”向“永久定居”的正規化轉變。為實現可持續的月球表面探索，人類需要探索構建堅固的建築結構，這些結構在隔熱、輻射防護和微流星體保護等方面需優於傳統的金屬或充氣棲息地，這些努力將共同推動“使人類成為太空文明”的目標前進。

2.4 盈利模式

ICON的商業模式與傳統建築公司類似，專注於透過3D列印技術與開發商、建築師等多方合作，參與房屋及其他建築物的建造，並透過專案合同獲取收入。

得益於3D列印技術的應用，ICON能夠顯著降低建築成本。據聯合創始人Jason Ballard介紹，相比傳統建築方法，成本可減少10%至30%。這一優勢主要源於3D列印技術減少了人工費用和材料浪費，從而提高了整體效率。然而，由於3D列印建築行業屬於資本密集型領域，ICON需要持續獲得資金以製造和操作3D印表機。因此，其業務擴充套件能力在很大程度上依賴於能否持續獲取資本支援。

2.5 競爭分析

作為建築領域的科技創新者，ICON面臨多方競爭。這些競爭者展示了不同的商業模式和技術解決方案，既有專注於3D列印技術的公司，也有藉助科技改善傳統建築流程的企業，還有傳統房屋建築巨頭。每個競爭者都在嘗試透過各自的方法來最佳化建築行業，提高效率，降低成本，或是改善客戶的購房體驗。

表2 ICON競爭對手列比

（資料來源：公開資料）

Part 3 機遇與挑戰

3.1 機遇分析

政策支援

各國政府日益重視可持續發展和環境保護，紛紛出臺政策支援綠色建築行業。對於像ICON這樣的技術創新企業，這無疑是重大利好。例如，美國部分地方政府已開始制定支援3D列印建築的法規，簡化審批流程，降低准入門檻，為行業發展創造有利條件。

市場需求旺盛

無論是發達國家還是發展中國家都面臨著不同程度上的住房危機，而3D列印技術為緩解這一矛盾提供了創新方案。在自然災害頻發地區，快速搭建安全避難所尤為重要。ICON已與非營利組織合作，為墨西哥洪水災區建造了數十棟3D列印住宅，不僅滿足了緊急避難的需求，還改善了當地居民的生活條件。

跨界合作機會增多

隨著科技進步日新月異，跨行業融合趨勢愈發明顯。ICON不僅可與傳統建築企業攜手共進，還可以與其他高科技領域深度協同，拓展多元化應用場景。例如，ICON與NASA的合作已從地球建築延伸至外太空基礎設施的探索。這種跨界合作不僅提升了ICON的技術實力，更有助於樹立全球品牌形象，吸引更多優質資源。

3.2 挑戰分析

法規限制

作為一項新興技術，3D列印建築在許多國家和地區尚未形成完善的法律法規框架對其進行規範管理。這就要求企業在拓展新市場時必須充分了解當地政策環境，並積極配合相關部門制定合理標準。例如，部分地區要求3D列印建築透過特殊認證或獲得許可才能合法使用。

公眾認知和接受度不足

儘管3D列印技術在建築領域取得了顯著進展，但對普通民眾而言仍屬新鮮事物，普及和接受度仍是未來需要解決的關鍵問題。雖然這項技術有望革新建築行業，但專家指出，由於使用混凝土等材料，3D列印房屋的市場吸引力可能有限。根據美國房屋建築商協會（NAHB）首席經濟學家Robert Dietz的觀點，3D列印房屋被視為混凝土框架房屋的子集，而後者僅佔單戶住宅市場的10%，表明其市場份額可能較小。儘管ICON聯合創始人Jason Ballard觀察到2020年至2021年間對3D列印房屋需求的增長，但消費者對混凝土框架房屋的偏好可能限制該技術的市場潛力。

成本效益考量

雖然理論上3D列印建築具有諸多優點，但在實際應用中仍存在許多挑戰。高昂的初期投入和複雜的後期維護等問題，都會直接影響其最終的成本效益比。因此，如何降低綜合成本、提升經濟效益，成為從業者亟需攻克的難題。ICON正透過技術創新與規模化生產雙管齊下，努力壓縮成本，同時也在研究如何延長建築使用壽命並減少維修頻率。