米国の 3D 印刷市場は、コンポーネント タイプ別 (プリンター タイプ (デスクトップ、産業用)、材料 (ポリマー、金属、セラミック)、ソフトウェア (設計、検査、プリンター、スキャン))、テクノロジ別 (ステレオリソグラフィー、熱溶解積層法、選択的レーザー焼結法、インクジェット印刷、ポリジェット印刷、レーザー金属堆積法、その他)、エンド ユーザー別 (自動車、航空宇宙および防衛、ヘルスケア、建設および建築、電力およびエネルギー、ファッションおよびジュエリー、食品、その他)、地域別、競合、予測および機会別、2018 年～ 2028 年予測に分類されています。

市場概要

米国の 3D 印刷市場

主要な市場推進要因

3D 印刷技術の進歩

米国の 3D 印刷市場を推進する主な要因の 1 つは、3D 印刷技術の継続的な進歩です。長年にわたり、3D 印刷は目新しいものから、さまざまな材料を使用して複雑で高精度のコンポーネントを製造できる高度な製造プロセスへと進化しました。これらの技術の進歩には、印刷速度、解像度、および使用できるさまざまな材料の改善が含まれます。マルチマテリアル印刷、連続印刷、高速 3D 印刷などのイノベーションにより、3D 印刷の用途は業界全体で拡大しています。注目すべき進歩の 1 つは金属 3D プリントの開発です。これにより、航空宇宙、自動車、医療用途向けの堅牢で複雑な金属部品の製造が可能になりました。さらに、大規模な産業用 3D プリンターの登場により、より大きく複雑な部品の作成が可能になり、建設や建築などの業界で新たな可能性が開かれました。テクノロジーが進化し続ける中、米国はこれらの開発の最前線に立ち、さまざまな分野で 3D プリントの成長と採用を促進しています。

航空宇宙および防衛での採用の増加

航空宇宙および防衛産業は、米国の 3D プリント市場の成長を促進する上で極めて重要な役割を果たしています。これらの分野では、正確な形状の軽量で高性能な部品が求められており、3D プリントは理想的な製造方法となっています。航空宇宙メーカーは、タービンブレード、燃料ノズル、構造要素などの航空機部品の製造に 3D プリントを活用しています。軽量化、燃料効率の向上、試作の高速化など、航空業界で重要な要素となる利点があります。防衛分野では、3D プリントは軍事機器や車両用のカスタマイズされた部品を作成するために使用されます。ラピッドプロトタイピング機能により、設計の反復と特殊部品の製造を迅速に行うことができます。さらに、ドローンや無人車両などの複雑な形状や構造をプリントする機能は、軍事力を強化します。米国では、政府機関、防衛請負業者、3D プリント企業の間で継続的なコラボレーションが行われており、これらの重要な産業におけるイノベーションと採用が引き続き推進されています。

ヘルスケア アプリケーションの成長

ヘルスケア セクターは、患者固有のインプラントや義肢から解剖モデルや医薬品まで、さまざまな用途で、米国の 3D プリント市場の重要な推進力として浮上しています。パーソナライズ医療はこのトレンドの最前線にあり、3D プリントにより、個々の患者のニーズに合わせたカスタマイズされた医療機器の製造が可能になります。股関節や膝関節の置換などの整形外科用インプラントは、通常 3D プリントを使用して製造され、正確なフィット感を保証し、合併症のリスクを軽減します。さらに、この技術は歯科用途にも採用されており、クラウン、ブリッジ、歯科模型の作成に使用されています。

3D プリントは、手術計画や医学教育のための解剖モデルの作成にも重要な役割を果たします。これらの詳細な患者固有のモデルにより、外科医は手順を練習し、手術をより効果的に計画することができ、最終的には患者の転帰を改善できます。さらに、製薬業界では、パーソナライズされた医薬品や薬物送達システムの開発に 3D プリントを採用しています。個々の患者に合わせた正確な投与量と処方を製造できることは、医薬品の研究と製造におけるゲームチェンジャーです。

自動車用途の拡大

自動車業界は、米国の 3D プリント市場のもう 1 つの影響力のある推進力です。自動車メーカーは、生産コストの削減、設計の柔軟性の向上、車両の性能向上のために、ますます 3D プリントに目を向けています。この傾向は、プロトタイプ、カスタム コンポーネント、さらには車両全体の製造において特に顕著です。3D プリントにより迅速なプロトタイピングが可能になり、自動車メーカーは設計を迅速に反復し、最小限のリード タイムで新しいコンセプトをテストできます。製品開発のスピードが速まるため、新しい車両モデルやイノベーションの市場投入までの時間が短縮されます。さらに、3D プリントは、エンジン コンポーネント、ブラケット、内装要素などの軽量で複雑な部品の作成に使用され、燃費と車両全体のパフォーマンスの向上に貢献しています。電気自動車 (EV) では、3D プリントはバッテリー ハウジングやその他の重要なコンポーネントの設計を最適化するのに役立ちます。さらに、クラシック カーの修復とカスタマイズは、3D プリントの一般的な用途になっています。愛好家は、希少または旧式の部品をテクノロジーで複製し、自動車の歴史を保存しています。

主要な市場の課題

知的財産と偽造の懸念

米国の 3D 印刷市場には課題がないわけではなく、この業界が直面している主な問題の 1 つは、知的財産 (IP) と偽造の懸念に関連しています。3D 印刷テクノロジーがよりアクセスしやすく手頃な価格になるにつれて、知的財産権の保護と偽造の蔓延の可能性について重要な疑問が生じています。この分野の主な課題の 1 つは、3D 印刷によって個人や団体が製品のレプリカや偽造バージョンを簡単に作成できることです。これは、デザインや製品の独占性に依存する業界にとって大きな脅威となります。たとえば、高級品、自動車部品、家電製品のメーカーは、3D プリントによる偽造の危険にさらされています。

さらに、3D プリントの分野では、偽造品の生産を追跡して監視することが困難な場合があります。特許や商標などの従来の追跡および執行方法では、この課題に効果的に対処するのに十分ではない可能性があります。その結果、企業は知的財産を保護するための新しい戦略とテクノロジーを模索する必要があります。この課題のもう 1 つの側面は、映画、音楽、文学などの著作権で保護された素材が無許可でコピーされる可能性があることです。3D プリンターは、著作権で保護されたオブジェクトの物理的なコピーを作成するために使用される可能性があり、コンテンツ作成者やメディア企業の権利を侵害する可能性があります。 3D 印刷業界の政策立案者と関係者は、イノベーションの促進と知的財産の保護のバランスを取る必要があります。

3D 印刷における材料の制限と品質管理

米国の 3D 印刷市場が直面しているもう 1 つの大きな課題は、材料の制限と品質管理に関連しています。3D 印刷は比類のない設計の柔軟性とカスタマイズを提供しますが、印刷に使用される材料と製造された製品の一貫した品質の必要性によって依然として制約を受けています。重要な制限の 1 つは、3D 印刷に適した材料の範囲です。さまざまな印刷技術向けの新しい材料の開発は大幅に進歩していますが、多くの業界では、強度、耐久性、生体適合性などの特定の特性を持つ材料が必要です。多種多様な材料を幅広く利用できるようにすることは、さまざまな用途のニーズを満たすために不可欠です。

品質管理は、精度と信頼性が最も重要視される業界では特に、もう 1 つの課題です。3D 印刷プロセスでは、印刷された部品に欠陥や不一致が生じる可能性がありますが、すぐには明らかでない場合があります。航空宇宙、ヘルスケア、自動車などの分野では、これらの欠陥が深刻な結果をもたらす可能性があります。3D 印刷された部品の一貫した品質と信頼性を確保することは、継続的な課題です。さらに、航空宇宙やヘルスケアなどの業界で 3D 印刷が普及するにつれて、厳格な規制要件を満たす必要があります。3D 印刷された部品の標準化されたテストおよび認証プロセスの開発は、業界の標準および規制への準拠を保証するために不可欠です。

主要な市場動向

ヘルスケアにおける 3D 印刷の採用の増加

米国の 3D 印刷市場では、さまざまな業界で 3D 印刷技術の採用が大幅に増加しており、最も顕著な業界の 1 つがヘルスケアです。過去数年間、3D プリントは、患者ケア、医療機器製造、さらには医薬品に革命を起こす可能性を秘めているため、医療の分野で注目を集めています。このトレンドを推進する主な要因の 1 つは、3D プリント技術のカスタマイズとパーソナライゼーション機能です。医療分野では、3D プリントを使用して患者固有のインプラント、義肢、解剖モデルを作成しています。外科医は、患者の独自の解剖学的構造の 3D プリントモデルを使用して複雑な手術を計画および練習できるようになり、手術結果が向上し、手術リスクが軽減されました。

さらに、COVID-19 パンデミックは、緊急事態への対応における 3D プリントの俊敏性を浮き彫りにしました。個人用保護具 (PPE) が不足したとき、医療施設や個人は、フェイスシールド、呼吸器部品、その他の重要な物資を製造するために 3D プリントを利用しました。この経験により、3D プリントの医療サプライ チェーンへの統合が加速しました。医療における 3D プリントの採用の増加は、医療機器や PPE に限定されません。製薬会社は、パーソナライズされた医薬品や薬物送達システムの製造に 3D プリンティングを検討しています。規制の枠組みが 3D プリントされた医薬品に対応できるよう適応するにつれて、この傾向は続くと予想されます。

航空宇宙および防衛における 3D プリンティングの拡大

米国の航空宇宙および防衛部門は、3D プリンティングの採用の最前線に立ってきました。この傾向は、3D プリンティング技術が成熟し、業界内のさまざまなアプリケーションでその価値が証明されるにつれて、継続して拡大すると予想されます。航空宇宙および防衛における 3D プリンティングの使用増加の重要な要因の 1 つは、コンポーネントの構造的完全性を維持または強化しながら、コンポーネントの重量を軽減できることです。この軽量化は、航空機の燃料効率や防衛システムのモビリティに直接影響します。さらに、航空宇宙業界の厳格なテストと認証プロセスにより、3D プリントされたコンポーネントの信頼性が検証され、その採用がさらに促進されています。 3D プリントは軽量化に加え、従来の製造方法では困難または不可能な複雑な形状の迅速な試作と製造を可能にします。この機能は、高度な航空機や宇宙船の部品の開発において特に貴重です。防衛部門では、遠隔地でオンデマンドでスペアパーツを製造するために 3D プリントも検討しており、広範なサプライ チェーンと在庫管理の必要性が軽減されます。これにより、コストが削減されるだけでなく、軍事資産の即応性も高まります。

持続可能な 3D プリントへの関心の高まり

持続可能性は、3D プリントを含むさまざまな業界の市場動向の大きな推進力となっています。米国では、3D プリント プロセスをより環境に優しく持続可能なものにすることへの関心が高まっています。3D プリントにおける持続可能性の 1 つの側面は、材料の選択です。プラスチックなどの従来の 3D プリント材料は、環境に悪影響を及ぼす可能性があります。ただし、リサイクル プラスチックやバイオベースのポリマーなど、より持続可能で生分解性の材料を使用する方向にシフトしています。さらに、リサイクル材料を使用した金属 3D プリントの開発は、特に自動車や航空宇宙などの業界で注目を集めています。

もう 1 つの側面は、3D プリント プロセス自体の廃棄物の削減です。積層造形は材料を正確に使用でき、減算型製造方法に比べて廃棄物を最小限に抑えることができます。3D プリントされた部品や材料のリサイクルと再利用も、より一般的になりつつあります。さらに、3D プリントは、長距離輸送に伴う輸送排出量を削減する現地生産を可能にすることで、持続可能性に貢献できます。このコンセプトは、製品が消費地の近くで生産される分散製造の幅広いトレンドと一致しています。

セグメント別インサイト

テクノロジー別インサイト

テクノロジーに基づいて、ステレオリソグラフィーセグメントは米国のビルオートメーションおよび制御システム市場の主要なセグメントとして浮上し、予測期間を通じて揺るぎない優位性を示しています。

エンドユーザー別インサイト

エンドユーザーに基づいて、米国のビルオートメーションおよび制御システム市場の自動車セグメントは、予測期間を通じてその優位性を発揮し、市場の軌道を形成する強力なフロントランナーとして浮上しています。この優位性は、製造プロセスを最適化し、運用効率を高め、最高レベルの製品品質を確保するために、自動車業界でBACSソリューションの採用が増えていることに起因しています。ビルオートメーションシステムは、HVACシステム、ロボット工学、照明など、生産のさまざまな側面を管理および制御することにより、自動車製造工場で極めて重要な役割を果たしています。これらのシステムにより、自動車メーカーは業務を合理化し、エネルギー消費を削減し、厳格な品質基準を維持できます。さらに、自動車業界が自動化とインダストリー 4.0 の原則を採用するにつれて、高度な BACS テクノロジの需要はさらに高まると予想され、米国の BACS 市場の軌道を形成する主要な推進力としての自動車部門の地位が強化されます。

地域別インサイト

米国北東部地域は、米国の 3D 印刷市場における革新、採用、影響力の卓越した中心地としての地位を間違いなく確立しています。マサチューセッツ州、ニューヨーク州、ペンシルベニア州などの州で構成されるこの地域は、3D 印刷テクノロジの限界を押し広げることに一貫して並外れた取り組みを示してきました。北東部の優位性の主な推進力の 1 つは、世界クラスの大学と研究機関が集中していることです。これらの学術界の強豪は、最先端の研究に積極的に取り組んでおり、3D 印刷の材料、プロセス、アプリケーションの進歩を先導しています。その結果、この地域は、これらの画期的な進歩を活用したい優秀な人材や革新的なスタートアップ企業を引き付ける場所となっています。さらに、北東部の産業環境、特に医療、航空宇宙、製造業などの業界では、3D プリント ソリューションに対する旺盛な需要があります。病院や医療機関は、カスタマイズされた医療用インプラントや義肢に 3D プリントを採用し、航空宇宙企業は軽量で複雑な航空宇宙部品に 3D プリントを活用しています。この強力な産業需要により、この地域は 3D プリント市場でリーダーシップを発揮しています。

最近の開発

• 2023 年 6 月、HeyGears は消費者向けの最初のプロフェッショナル デスクトップ 3D プリンター、UltraCraft Reflex を発売しました。Reflex は、ユーザーがアイデアをより早く実現し、実現できるようにするオールインワンの生産プラットフォームです。高解像度の樹脂プリンター、洗浄および硬化マシン、HeyGears 独自開発の材料を備えています。 Reflex には、初心者でも簡単に使用できる前処理ソフトウェアも搭載されています。
• 2023 年 3 月、世界初の 3D プリント ロケット「Terran 1」の初打ち上げは、一連の挫折に直面しました。この革新的なロケットは、カリフォルニアに拠点を置く航空宇宙スタートアップ企業 Relativity Space によって開発されました。当初は3月8日に打ち上げが予定されていたが、ロケットの燃料の温度に関する懸念から打ち上げは延期された。その後、3月22日に2回目の打ち上げが試みられたが、これも第2段エンジンに異常が検出されたため中止された。

主要市場プレーヤー

• Stratasys Ltd.
• 3D Systems, Inc.
• Proto Labs, Inc.
• Materialise NV
• Desktop Metal Inc.
• HP Inc.
• Carbon, Inc.
• Formlabs, Inc.
• Markforged, Inc.