金属 3D プリンティング市場 – 世界の産業規模、シェア、トレンド、機会、予測、製品別 (チタン、ニッケル)、形態別 (フィラメント、粉末)、用途別 (航空宇宙および防衛、医療および歯科、その他)、地域別、競合予測 2018-2028

市場概要

世界の金属 3D 印刷市場は、さまざまな業界に変革をもたらす力として浮上し、メーカーが金属部品を概念化、設計、製造する方法を再定義しています。金属 3D 印刷は、積層造形の力を活用して、精密工学の新たな領域を切り開き、比類のない効率で複雑な形状や高性能部品の作成を可能にしました。継続的な革新と技術の進歩を特徴とするこの市場は、近年目覚ましい成長を遂げています。

技術の進歩金属 3D 印刷は、技術と材料の面で大幅に進化しました。粉末床溶融結合や指向性エネルギー堆積などの印刷技術の革新により、印刷可能な金属の範囲が拡大し、多様な業界のニーズに応えるソリューションを提供しています。チタン、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルベースの合金は、金属 3D プリントで使用される金属としてますます増えています。

多様な業界アプリケーション金属 3D プリントの汎用性により、航空宇宙、自動車、ヘルスケア、防衛などのアプリケーションへの道が開かれました。航空宇宙では、軽量で複雑なコンポーネントの製造に革命をもたらしました。自動車部門では、ラピッドプロトタイピングとカスタムパーツ製造に活用しています。ヘルスケアは、患者固有のインプラントと義肢の恩恵を受けています。

サプライチェーンの最適化金属 3D プリントは、従来のサプライチェーンを破壊しました。オンデマンド生産が可能になり、在庫コストが削減され、大規模な倉庫が不要になります。企業は必要に応じてコンポーネントを印刷できるため、廃棄物が削減され、サプライチェーンのリスクが緩和されます。

カスタマイズと設計の自由金属 3D プリントの主な強みの 1 つは、カスタマイズと設計の自由を提供できることです。これは、医療用インプラントや航空宇宙部品など、ユニークで特殊な部品が不可欠な業界にとって大きな意味を持ちます。

持続可能性と材料効率持続可能性の重要性が高まるにつれ、金属 3D プリントは環境に優しい製造方法と一致しています。この技術は材料の無駄を最小限に抑え、リソースの利用を最適化します。これは、環境フットプリントの削減を目指す業界では特に重要です。

課題と競争初期コストの高さ、大量市場向けの生産規模の制限、熟練したオペレーターの必要性など、課題は依然として残っています。市場は非常に競争が激しく、多くの企業が革新と製品ポートフォリオの拡大を競っています。

将来の見通し金属 3D プリント市場は継続的な成長が見込まれています。材料の進歩、業界全体での採用の増加、サービス プロバイダーのエコシステムの拡大が、有望な未来に貢献しています。この市場は、製造業の展望を形成し、セクター全体で効率、持続可能性、革新を推進する上で極めて重要な役割を果たすでしょう。

主要な市場推進要因

複雑で軽量な部品に対する需要の高まり

世界の金属 3D プリント市場は、航空宇宙、自動車、ヘルスケアなど、さまざまな業界で複雑で軽量な部品に対する需要の高まりによって推進されています。従来の製造方法では、複数の組み立て手順なしでは複雑な形状や構造を作り出すのが困難な場合がよくあります。金属 3D プリントは、複雑な内部機能を備えた部品の作成を可能にし、組み立ての必要性を減らし、全体的なパフォーマンスを向上させます。

たとえば、航空宇宙では、軽量で空力的な部品を設計する能力が燃料効率に不可欠です。金属 3D プリントは、より軽いだけでなく、より強く、より信頼性の高い航空機部品の製造を可能にします。軽量で高性能なコンポーネントに対するこの需要は、金属 3D プリント技術の採用の大きな原動力となっています。

金属粉末開発の進歩

金属粉末の品質と入手可能性は、金属 3D プリントにおいて重要な役割を果たします。金属粉末開発の最近の進歩により、3D プリント プロセスで使用できる材料の範囲が拡大しました。従来は、チタン、アルミニウム、ステンレス鋼などの材料が市場を独占していましたが、今日では、より幅広い合金や金属の選択肢があります。

金属粉末製造技術の革新により、粉末の一貫性と品質が向上し、金属 3D プリントの信頼性と予測可能性が向上しました。これにより、金属積層造形の新しい用途と産業が開拓されました。

インダストリー 4.0 とデジタル トランスフォーメーション

世界の製造業は、インダストリー 4.0 とデジタル化によって大きな変革を遂げています。金属 3D プリントは、スマート製造、自動化、デジタル化の原則に完全に適合しているため、この変革を実現する重要な要素です。

製造業者は、物理的な製品やプロセスのデジタル レプリカを作成するデジタル ツイン技術を採用するケースが増えています。金属 3D プリントは、これらのデジタル ツインの作成に重要な役割を果たし、迅速なプロトタイピング、製品のカスタマイズ、設計の効率的な最適化を可能にします。業界がデジタル変革を受け入れるにつれて、コアテクノロジーとしての金属 3D プリントの需要は高まり続けています。

ヘルスケア部門は、世界の金属 3D プリント市場の重要な推進力となっています。患者固有のインプラントや医療機器を製造できる能力は、ヘルスケアの実践に革命をもたらしました。金属 3D プリントは、整形外科用インプラント、歯科補綴物、カスタマイズされた手術器具の製造に広く使用されています。

世界人口の高齢化と、パーソナライズされたヘルスケア ソリューションの需要の高まりが相まって、医療分野での金属 3D プリントの採用が進んでいます。これにより、患者の解剖学的構造に正確に一致するインプラントを作成できるため、結果的に、より良い結果と回復時間の短縮がもたらされます。この成長を続けるヘルスケア市場は、金属 3D プリント メーカーにとって魅力的な機会となります。

持続可能性と材料廃棄物の削減

持続可能性は今日多くの産業の原動力であり、金属 3D プリントはこの傾向とよく一致しています。従来の製造プロセスでは多くの場合、大量の材料廃棄物が発生しますが、3D プリントでは材料の使用を大幅に削減できます。金属 3D プリントは付加製造プロセスであり、必要な部品の製造に必要なものだけを使用して、層ごとに材料を追加します。

材料廃棄物の削減は、持続可能性の取り組みに貢献するだけでなく、メーカーのコスト削減にもつながります。環境への懸念が高まり、材料廃棄物に関する規制が厳しくなるにつれて、金属 3D プリントの持続可能性の利点はより魅力的になります。

主要な市場の課題

高い材料および機器コスト

世界の金属 3D プリント市場が直面している主な課題の 1 つは、材料と機器の両方に関連するコストが高いことです。 3D プリントで使用される金属粉末は高価な場合が多く、使用される金属の種類によってコストは大きく異なります。たとえば、チタンやニッケルベースの合金は高価な材料です。さらに、選択的レーザー溶融 (SLM) マシンや電子ビーム溶融 (EBM) マシンなど、金属 3D プリントに必要な特殊な機器は、高額になることがあります。これらの高コストは、小規模メーカーの参入障壁となり、さまざまな業界で金属 3D プリントの採用を制限する可能性があります。

この課題に対処するために、メーカーと研究者は、より手頃な価格の金属粉末の開発や低コストの 3D プリンターの設計など、コスト効率の高い代替手段に取り組んでいます。しかし、従来の製造方法と同等のコストを達成することは依然として大きなハードルです。

限られた材料オプションと品質保証

金属 3D プリントは複雑な形状を作成できるという利点がありますが、材料オプションと品質保証に関しては制限があります。すべての金属が 3D プリントに適した粉末の形で簡単に見つかるわけではありません。これにより、特定の用途に使用できる合金と材料の範囲が制限されます。さらに、印刷された金属部品の品質と一貫性を確保することは困難な場合があります。材料特性と印刷パラメータの変動により、部品に欠陥や不一致が生じ、パフォーマンスと信頼性に影響を与える可能性があります。

安全性と精度が重要な航空宇宙やヘルスケアなどの業界では、品質管理と品質保証が最も重要です。この課題に対処するには、より厳格な品質基準の策定、現場監視および検査技術の改善、および後処理方法の強化により、望ましい材料特性を一貫して実現する必要があります。

後処理と表面仕上げ

後処理は、金属 3D プリントにおいて依然として大きな課題です。3D プリントでは複雑な形状を作成できますが、結果として得られる部品では、望ましい表面仕上げ、寸法精度、および機械的特性を実現するために、多くの場合、大規模な後処理が必要です。これには、熱処理、機械加工、表面コーティング、およびその他の技術が含まれる場合があり、製造プロセスの時間とコストが増加します。

手作業の必要性を減らし、リードタイムを短縮する、より効率的で自動化された後処理ソリューションの開発が進められています。後処理技術の革新は、金属 3D プリントを従来の製造方法よりも競争力のあるものにするために不可欠です。

規制と認証のハードル

航空宇宙、ヘルスケア、自動車などの業界では、安全性と信頼性を確保するために、製品に厳格な規制と認証の要件が適用されます。金属 3D プリントは、特にプリント部品の品質と性能を検証する際に、これらの基準を満たすのに課題を抱えています。3D プリントされたコンポーネントに必要な認証を取得するのは、長くて複雑なプロセスになることがあります。

この課題を克服するには、業界の関係者、規制機関、認証機関が協力して、金属 3D プリントの明確なガイドラインと基準を確立する必要があります。これにより、認証へのより予測可能で合理化された道筋が提供され、安全性が重要なアプリケーションでの採用が促進されます。

知的財産とセキュリティの懸念

金属 3D プリントの台頭により、知的財産 (IP) とセキュリティの懸念がますます重要になっています。3D プリント ファイルはデジタルであるため、不正なコピーや配布の対象になりやすいです。これにより、独自のデザインの保護と、偽造部品が市場に流入する可能性についての懸念が生じます。

これらの課題に対処するには、3D プリントのコンテキストで IP を保護するための堅牢なデジタル著作権管理 (DRM) ソリューション、安全なサプライ チェーン プラクティス、法的枠組みの開発が必要です。業界が成熟するにつれて、関係者は協力して IP 保護の標準とベスト プラクティスを確立する必要があります。

主要な市場動向

用途と材料の多様性の拡大

世界の金属 3D プリント市場では、用途と材料の多様性の拡大という大きな傾向が見られます。従来は航空宇宙と医療分野が主流でしたが、金属 3D プリントは現在、さまざまな業界で実用化されています。この用途の多様化には、自動車、エネルギー、宝飾品、さらには消費者製品も含まれます。その結果、メーカーは 3D プリントに適した新しい金属合金の開発を増やし、複雑で高性能なコンポーネントの作成を可能にしています。チタン、ニッケル合金、アルミニウムなどの金属で印刷できることで、業界全体でイノベーションが推進され、斬新なデザインが実現し、製品のパフォーマンスが向上しています。

プロセス技術の進歩

もう 1 つの注目すべき傾向は、金属 3D 印刷プロセス技術の継続的な進歩です。粉末床溶融結合法 (PBF) や指向性エネルギー堆積法 (DED) などの従来の技術では、速度、精度、手頃な価格が向上しています。選択的レーザー溶融法 (SLM) や電子ビーム溶融法 (EBM) などの PBF プロセスは、より幅広いメーカーにとって利用しやすくなりつつあります。さらに、バインダー ジェッティングなどの新しい技術は、精度を維持しながら高速で印刷できるため、注目を集めています。これらの進歩により、金属 3D 印刷のコスト効率と拡張性が向上し、業界全体での採用が促進されています。

強化された後処理と品質管理

金属 3D 印刷が主流になるにつれて、後処理と品質管理への注目が高まっています。メーカーは、印刷された部品の表面仕上げ、機械的特性、および全体的な品質を向上させるソリューションに投資しています。熱処理、機械加工、表面コーティングなどの後処理技術の革新は、必要な表面仕上げと部品の完全性を実現するために不可欠です。さらに、その場での監視および検査技術の開発により、印刷された金属部品が厳格な品質基準を満たすことが保証されています。これらの進歩は、金属 3D 印刷の信頼性と一貫性に関する懸念に対処し、重要なアプリケーションでの採用を促進します。

持続可能性と循環型経済

持続可能性は、世界の金属 3D 印刷市場の顕著なトレンドです。金属付加製造により、最小限の廃棄物で部品を作成できるため、従来の製造方法と比較して材料の消費量を削減できます。これは、材料を再利用およびリサイクルして環境への影響を最小限に抑える循環型経済への広範な推進と一致しています。オンデマンド生産とローカル製造の金属 3D 印刷の可能性は、グローバルサプライチェーンに関連する輸送排出量を削減することで、持続可能性の取り組みにも貢献します。持続可能性が企業や消費者にとってより重要な関心事になるにつれ、金属 3D プリントの環境に優しい特性がその採用をさらに促進する可能性があります。

インダストリー 4.0 の統合

インダストリー 4.0 テクノロジーとの統合は、金属 3D プリント市場における変革のトレンドです。金属 3D プリントと IoT (モノのインターネット) デバイス、人工知能 (AI)、データ分析を組み合わせることで、スマートでデータ駆動型の製造プロセスが可能になります。この統合により、3D プリンターのリアルタイム監視、予知保全、データ分析に基づく印刷パラメータの最適化が可能になります。また、コンピューター支援設計 (CAD) や製品ライフサイクル管理 (PLM) システムなどの他のデジタル ツールとのシームレスな接続も可能になり、製品開発プロセス全体が効率化されます。インダストリー 4.0 の統合により、効率、品質管理、カスタマイズ機能が向上し、金属 3D プリントが将来のスマート ファクトリーの重要な実現手段として位置付けられます。

セグメント別インサイト

製品インサイト

チタン セグメント

航空宇宙および防衛部門は金属 3D プリント技術を早期に採用しており、チタンの優位性はこれらの厳しい要件と一致しています。この業界では、航空機や宇宙船に軽量でありながら耐久性のあるコンポーネントが求められており、チタンのユニークな特性は理想的な選択肢となっています。ボーイングやエアバスなどの企業は、チタンの金属 3D プリントを使用して複雑な構造部品を作成し、大幅な軽量化と燃料節約を実現しています。

ヘルスケア分野では、チタンの生体適合性と耐腐食性により、医療用インプラントやデバイスの製造に広く使用されています。患者の解剖学的構造に合わせてカスタマイズされたインプラントから歯科補綴物や手術器具まで、チタンを使用した金属 3D プリントは、患者固有のソリューションの作成を可能にしてヘルスケアに革命をもたらしました。

フォーム インサイト

粉末セグメント

粉末原料を使用した金属 3D プリントは、多くの業界で広く採用されています。航空宇宙分野では、複雑で軽量なコンポーネントの作成に使用されており、ヘルスケア業界では、カスタマイズされたインプラントや医療機器の製造に活用されています。自動車業界でも、軽量化と車両性能の向上のために金属粉末が使用されています。

粉末床溶融法 (PBF) は、選択的レーザー溶融法 (SLM) や電子ビーム溶融法 (EBM) など、いくつかのバリエーションがある最も一般的な金属 3D 印刷方法の 1 つです。これらのプロセスでは、金属粉末の床がレーザーまたは電子ビームによって選択的に溶融され、複雑な 3D 構造が層ごとに構築されます。PBF は高精度を実現し、優れた機械的特性を持つ部品を生産することで知られています。

地域別インサイト

北米

北米には世界最大級の航空宇宙および防衛企業がいくつか拠点を置いており、この業界では金属 3D 印刷技術が早くから導入されています。航空宇宙業界では、軽量でありながら耐久性のある部品が必要とされており、金属 3D 印刷はそれを実現します。ボーイングやロッキード・マーティンなどの企業は、試作、製造、修理に金属 3D プリントを採用し、この地域でのこの技術の成長を牽引しています。

北米のヘルスケア業界では、患者固有のインプラント、医療機器、歯科補綴物の製造など、さまざまな用途に金属 3D プリントが急速に採用されています。パーソナライズされたヘルスケア ソリューションの需要と、この地域の強力な医療研究開発エコシステムが、この分野での金属 3D プリントの拡大に貢献しています。

北米は、安全性と品質基準を確保しながらイノベーションを奨励する規制環境の恩恵を受けています。米国の FDA などの規制機関は、ヘルスケアにおける積層造形に関する明確なガイドラインを策定しており、企業は医療用途の金属 3D プリントに自信を持って投資することができます。

最近の開発

• 2019 年 11 月、Renishawplc は Sandvik Additive Manufacturing と協力し、製造用途向けの新しい積層造形 (AM) 材料の認定を行いました。これらの材料には、レーザー粉末床溶融結合 (LPBF) プロセスに最適化できるさまざまな金属粉末と新しい合金組成、および優れた材料特性が含まれます。このコラボレーションにより、Renishaw plc は 3D プリント用の新しい金属材料を開発しました。
• 2019 年 10 月、GEAdditive は米国エネルギー省のオークリッジ国立研究所 (ORNL) と 5 年間の共同研究開発契約 (CRADA) を締結しました。この契約は、従来の製造方法から積層造形への顧客の適応性を高めるためのプロセス、材料、ソフトウェアに重点が置かれていました。

主要市場プレーヤー

• 3D Systems, Inc.
• Arcam AB
• GE Additive Manufacturing
• Hewlett-Packard
• Markforged, Inc.
• Renishaw plc
• SLM Solutions Group AG
• Stratasys Ltd.
• TRUMPF GmbH + Co.KG
• Velo3D, Inc.