Рынок аддитивного производства — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по технологиям (стереолитография, моделирование методом послойного наплавления, лазерное спекание и другие), по материалам (пластик, металлы и керамика), по конечным пользователям (аэрокосмическая и оборонная промышленность, автомобилестроение, здравоохранение, промышленность и друг

Обзор рынка

Глобальный рынок аддитивного производства оценивался в 76,29 млрд долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет устойчиво расти в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 22,49% до 2029 года. Развивающиеся технологии 3D-печати, включая фотополимеризацию в ванне, сплавление порошкового слоя и направленное энергетическое осаждение, приводят к улучшению скорости печати, точности и масштабируемости. Такие инновации, как многоматериальная и гибридная печать, еще больше расширяют возможности аддитивного производства.

Ключевые драйверы рынка

Технологические достижения и инновации

Глобальный рынок аддитивного производства в значительной степени обусловлен постоянными технологическими достижениями и инновациями в этой области. Аддитивное производство, часто называемое 3D-печатью, вышло за рамки своих первоначальных приложений в прототипировании и стало преобразующей силой в различных отраслях промышленности. Продолжающееся развитие новых материалов, технологий печати и процессов расширило сферу применения аддитивного производства, сделав его более универсальным и способным производить сложные и функциональные конечные продукты.

Одним из ключевых драйверов в этой категории является прогресс в материалах, используемых для аддитивного производства. Исследователи и участники отрасли постоянно изучают и разрабатывают новые материалы, которые обладают улучшенными механическими свойствами, долговечностью и совместимостью с различными производственными процессами. Сюда входят металлы, полимеры, керамика и композиты, открывающие возможности для разнообразных применений в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других отраслях.

Более того, усовершенствования в технологиях печати, такие как более высокая скорость печати, более высокое разрешение и большие объемы сборки, способствуют росту рынка. По мере того, как технология становится все более сложной, компании могут достичь большей эффективности производства, сокращая сроки выполнения заказов и затраты. Интеграция автоматизации и искусственного интеллекта в процессы аддитивного производства еще больше повышает точность и повторяемость, что делает его предпочтительным выбором для производства сложных и индивидуальных компонентов.

В целом, постоянное стремление к технологическим инновациям в аддитивном производстве является основным драйвером расширения рынка. Компании, которые инвестируют в исследования и разработки, чтобы раздвинуть границы достижимого с помощью технологии 3D-печати, вероятно, получат конкурентное преимущество на мировом рынке.

Экономическая эффективность и сокращение отходов

Еще одним важным драйвером, подпитывающим глобальный рынок аддитивного производства, являются присущие ему преимущества экономической эффективности и сокращения отходов. Традиционные методы производства часто включают субтрактивные процессы, которые генерируют значительные отходы материалов. Напротив, аддитивное производство создает объекты слой за слоем, используя только необходимые материалы, что минимизирует отходы и способствует усилиям по обеспечению устойчивости.

Экономическая эффективность аддитивного производства становится очевидной в различных аспектах производственного процесса. Например, компании могут извлечь выгоду из снижения затрат на оснастку, поскольку 3D-печать устраняет необходимость в дорогих формах и штампах, используемых в традиционном производстве. Это особенно выгодно для мелкосерийного производства или индивидуального и мелкосерийного производства.

Кроме того, аддитивное производство позволяет создавать легкие и сложные геометрии, которые сложно или невозможно достичь с помощью традиционных методов. Это приводит к сокращению использования материалов, что приводит к получению более легких конечных продуктов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. В таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная, где вес является критическим фактором, экономия средств, связанная с сокращением материалов, может быть существенной.

Поскольку экологическая устойчивость становится глобальным приоритетом, аспект сокращения отходов аддитивного производства соответствует целям корпоративной социальной ответственности. Компании, внедряющие технологии 3D-печати, не только получают экономическую выгоду, но и вносят вклад в более устойчивый и экологически чистый производственный ландшафт.

Растущее внедрение в различных отраслях промышленности

Широкое внедрение аддитивного производства в различных отраслях промышленности служит ключевым фактором для глобального рынка аддитивного производства. Первоначально применявшаяся в основном для создания прототипов, 3D-печать превратилась в основную производственную технологию с приложениями, охватывающими аэрокосмическую промышленность, здравоохранение, автомобилестроение, потребительские товары и многое другое.

Одним из ключевых факторов, способствующих внедрению, является растущее признание свободы проектирования, предлагаемой аддитивным производством. Традиционные методы производства часто накладывают ограничения на проектирование из-за ограничений в возможностях оснастки и обработки. Однако аддитивное производство позволяет производить очень сложные и индивидуальные конструкции, позволяя инженерам и дизайнерам исследовать инновационные решения, которые ранее были непрактичными или недостижимыми.

Например, в аэрокосмической отрасли и секторе здравоохранения аддитивное производство используется для производства легких и сложных компонентов, индивидуальных имплантатов и медицинских устройств для конкретных пациентов. В автомобильной промышленности компании используют 3D-печать для создания прототипов, оснастки и даже производства определенных конечных деталей. Эта широкая применимость и универсальность способствуют растущему принятию аддитивного производства как жизнеспособного и ценного метода производства.

Более того, растущая доступность передовых услуг 3D-печати и разработка удобных для пользователя настольных 3D-принтеров демократизировали доступ к этой технологии. Малые и средние предприятия (МСП) теперь могут использовать аддитивное производство без необходимости значительных капиталовложений в оборудование и экспертизу. Эта демократизация способствует формированию разнообразной экосистемы последователей в различных отраслях, что еще больше стимулирует рост мирового рынка аддитивного производства.

Основные проблемы рынка

Ограничения и стандартизация материалов

Одной из основных проблем, с которой сталкивается глобальный рынок аддитивного производства, являются неотъемлемые ограничения, связанные с материалами, используемыми в процессах 3D-печати. Несмотря на значительные успехи в расширении спектра материалов, совместимых с аддитивным производством, некоторые отрасли по-прежнему сталкиваются с трудностями в поиске материалов, которые соответствуют определенным требованиям к производительности. Например, такие отрасли, как аэрокосмическая промышленность и здравоохранение, требуют материалов с точными механическими свойствами, биосовместимостью и долговечностью, которые не всегда можно найти для 3D-печати.

Более того, достижение единообразия и стандартизации материалов представляет собой значительную проблему. Различные технологии аддитивного производства часто требуют уникальных формул материалов, а отсутствие стандартизированных процессов может препятствовать совместимости и ограничивать выбор материалов. Эта проблема особенно актуальна при сравнении деталей, произведенных различными системами 3D-печати, поскольку различия в свойствах материалов могут повлиять на производительность и надежность конечных продуктов.

В настоящее время предпринимаются усилия по решению этих проблем посредством совместных инициатив, направленных на установление стандартов материалов для аддитивного производства. Отраслевые организации и научно-исследовательские институты работают над определением спецификаций материалов, протоколов испытаний и процессов сертификации. Однако достижение широкой стандартизации остается сложной задачей из-за разнообразия используемых материалов и технологий печати.

Требования к постобработке и отделка поверхности

Хотя аддитивное производство предлагает непревзойденную свободу дизайна, достижение высококачественной отделки поверхности и соблюдение строгих требований к постобработке остается серьезной проблемой. Многие детали, напечатанные на 3D-принтере, имеют линии слоев, шероховатые поверхности или другие дефекты, которые могут не соответствовать эстетическим или функциональным стандартам, требуемым для определенных применений.

Этапы постобработки, такие как шлифовка, полировка или нанесение покрытия, часто необходимы для улучшения отделки поверхности компонентов, напечатанных на 3D-принтере. Однако эти дополнительные этапы могут добавить время и стоимость к общему процессу производства. Необходимость в постобработке также зависит от конкретной используемой технологии аддитивного производства, при этом некоторые процессы изначально производят более гладкие поверхности, чем другие.

В отраслях, где внешний вид и текстура имеют значение, таких как потребительские товары или производство высококачественной продукции, задача достижения желаемой отделки поверхности становится особенно актуальной. Решение этой задачи требует усовершенствований в технологиях аддитивного производства, разработки новых технологий постобработки и повышения автоматизации для оптимизации этих дополнительных этапов в производственном процессе.

В настоящее время предпринимаются усилия по интеграции решений постобработки непосредственно в системы аддитивного производства для сокращения ручного вмешательства и повышения общей эффективности. Тем не менее, отрасль все еще сталкивается с необходимостью найти баланс между достижением высококачественной отделки поверхности и сохранением экономической эффективности.

Интеллектуальная собственность и нормативные препятствия

Глобальный рынок аддитивного производства сталкивается с проблемами, связанными с проблемами интеллектуальной собственности (ИС) и нормативными препятствиями. По мере того, как технологии 3D-печати становятся все более доступными, возрастает риск несанкционированного воспроизведения запатентованных или защищенных авторским правом дизайнов. Легкость, с которой цифровые файлы могут быть переданы и воспроизведены, поднимает вопросы о защите интеллектуальной собственности инновационных дизайнов.

Обеспечение безопасности и защиты файлов цифрового дизайна является сложной задачей. Потенциал подделки и нарушения прав создает проблемы для компаний, стремящихся монетизировать свою интеллектуальную собственность с помощью аддитивного производства. Решение этих проблем требует разработки и внедрения безопасных решений по управлению цифровыми правами (DRM) и надежных методов шифрования для защиты цифровых проектных активов.

В нормативном плане аддитивное производство вводит новые соображения относительно безопасности продукции, контроля качества и прослеживаемости. Регулирующим органам может потребоваться адаптировать существующие структуры или создать новые стандарты для учета уникальных характеристик 3D-печатных продуктов. Такие отрасли, как здравоохранение, где 3D-печать используется для производства медицинских устройств и имплантатов, сталкиваются со строгими нормативными требованиями, которые требуют комплексных процессов проверки и сертификации.

Для решения этих проблем интеллектуальной собственности и регулирования требуется сотрудничество между заинтересованными сторонами отрасли, юридическими экспертами и регулирующими органами. Установление четких руководящих принципов и стандартов для защиты интеллектуальной собственности в цифровой сфере и обеспечение соблюдения отраслевых норм являются важнейшими шагами в содействии ответственному и устойчивому росту мирового рынка аддитивного производства.

Основные тенденции рынка

Интеграция Industry 4.0 и цифровое производство

Одной из важных тенденций, формирующих мировой рынок аддитивного производства, является растущая интеграция технологий аддитивного производства в более широкую структуру Industry 4.0. Industry 4.0, часто называемая четвертой промышленной революцией, представляет собой конвергенцию цифровых технологий, аналитики данных и интеллектуальной автоматизации для создания взаимосвязанных и интеллектуальных производственных систем.

В контексте аддитивного производства интеграция Industry 4.0 подразумевает использование передовой аналитики данных, искусственного интеллекта (ИИ) и Интернета вещей (IoT) для оптимизации и управления процессами 3D-печати. Эта тенденция трансформирует традиционные производственные процессы в высокоавтоматизированные и управляемые данными системы, предлагая такие преимущества, как предиктивное обслуживание, мониторинг в реальном времени и адаптивные производственные процессы.

Интеллектуальные системы аддитивного производства используют датчики и устройства IoT для сбора данных в реальном времени во время процесса печати. Эти данные могут включать информацию о температуре, влажности, свойствах материалов и производительности машины. Затем расширенная аналитика и алгоритмы искусственного интеллекта обрабатывают эти данные для обнаружения закономерностей, выявления аномалий и оптимизации параметров печати в реальном времени. Результатом является улучшенный контроль качества, сокращение дефектов и повышение общей эффективности рабочего процесса аддитивного производства.

Цифровое производство также распространяется на использование цифровых двойников, виртуальных представлений физических объектов или систем. В контексте аддитивного производства цифровые двойники позволяют производителям моделировать и анализировать весь процесс 3D-печати перед физическим изготовлением детали. Этот подход, основанный на моделировании, улучшает проверку конструкции, снижает потребность в физических прототипах и ускоряет время вывода на рынок новых продуктов.

Поскольку Индустрия 4.0 продолжает набирать обороты, ожидается, что интеграция аддитивного производства в интеллектуальные и подключенные производственные среды будет способствовать повышению эффективности, гибкости и инноваций в различных отраслях. Компании, которые принимают эти тенденции, вероятно, почувствуют повышенную конкурентоспособность и устойчивость в быстро меняющемся ландшафте мирового производства.

Устойчивые методы аддитивного производства

Значительной и растущей тенденцией на мировом рынке аддитивного производства является акцент на устойчивых методах на протяжении всего жизненного цикла аддитивного производства. Эта тенденция совпадает с глобальным сдвигом в сторону экологической ответственности и растущим признанием роли производства в содействии целям устойчивого развития.

Устойчивое аддитивное производство охватывает различные аспектыот выбора материалов и потребления энергии до сокращения отходов и учета окончания срока службы. Одним из ключевых аспектов этой тенденции является исследование и внедрение экологически чистых и переработанных материалов для 3D-печати. Исследователи и представители отрасли активно разрабатывают биополимеры, переработанные металлы и другие устойчивые материалы для снижения воздействия процессов аддитивного производства на окружающую среду.

Помимо выбора материалов, энергоэффективность является критически важной областью для устойчивого аддитивного производства. Поскольку технология продолжает развиваться, усилия направляются на оптимизацию процессов 3D-печати для минимизации потребления энергии. Это включает в себя разработку энергоэффективных принтеров, использование возобновляемых источников энергии и внедрение интеллектуальных производственных практик для снижения общего потребления энергии на предприятиях аддитивного производства.

Сокращение отходов является еще одним важным компонентом устойчивого аддитивного производства. Возможность производить сложные геометрии с минимальными отходами материала является ключевым преимуществом 3D-печати. Однако отрасль изучает способы дальнейшей минимизации отходов, такие как улучшение восстановления порошка в процессах сплавления порошкового слоя и оптимизация опорных конструкций для сокращения отходов после обработки.

Помимо этапа производства, соображения об окончании срока службы привлекают внимание. Проектирование продуктов с учетом возможности вторичной переработки и разработка эффективных методов переработки деталей, напечатанных на 3D-принтере, способствуют общей устойчивости аддитивного производства.

Поскольку устойчивость становится центральной темой в мировом производстве, ожидается, что внедрение устойчивых практик в аддитивном производстве будет расти. Компании, которые отдают приоритет экологической ответственности в своих процессах 3D-печати, вероятно, получат конкурентное преимущество, удовлетворяя растущий спрос на экологически чистые и социально ответственные производственные решения.

Сегментные данные

Материал

Сегмент пластика доминировал на мировом рынке аддитивного производства в 2023 году. Сегмент пластика является краеугольным камнем мирового рынка аддитивного производства, представляя широкий спектр технологий и приложений. Сегмент пластика аддитивного производства охватывает различные технологии, включая изготовление методом плавления нитей (FFF), селективное лазерное спекание (SLS), стереолитографию (SLA) и PolyJet и другие. Пластики, или полимеры, широко используются в аддитивном производстве благодаря своей универсальности, экономической эффективности и пригодности для широкого спектра применений.

Сегмент аддитивного производства пластика переживает всплеск инноваций в области материалов. Производители разрабатывают новые термопласты, композитные материалы и высокопроизводительные полимеры, которые отвечают конкретным потребностям отрасли. Эти материалы обладают улучшенными механическими свойствами, долговечностью и, в некоторых случаях, биосовместимостью.

Региональные данные

Азиатско-Тихоокеанский регион стал доминирующим регионом в 2023 году, удерживая самую большую долю рынка. Несколько правительств в Азиатско-Тихоокеанском регионе признали стратегическую важность аддитивного производства для экономического роста и технологических инноваций. Инициативы и инвестиции в исследования и разработки, инфраструктуру и обучение рабочей силы сыграли решающую роль в создании поддерживающей экосистемы для аддитивного производства.

Азиатско-Тихоокеанский регион становится свидетелем появления многочисленных стартапов и устоявшихся компаний, ориентированных на аддитивное производство. Эти предприятия охватывают различные отрасли, включая аэрокосмическую, здравоохранение, автомобилестроение и электронику. Конкурентная среда развивается за счет сочетания отечественных новаторов и сотрудничества с мировыми лидерами аддитивного производства.

В таких странах, как Япония и Южная Корея, аддитивное производство приобретает известность в автомобильном и аэрокосмическом секторах. Эта технология используется для производства легких компонентов, оптимизации конструкций и достижения быстрого прототипирования. Крупнейшие автомобильные и аэрокосмические компании в регионе все чаще интегрируют аддитивное производство в свои производственные процессы.

Сектор здравоохранения в Азиатско-Тихоокеанском регионе использует аддитивное производство для персонализированной медицины, индивидуальных имплантатов и производства медицинских приборов. Такие страны, как Сингапур и Австралия, добились заметных успехов в применении 3D-печати для ортопедии, стоматологии и тканевой инженерии.

Благодаря наличию крупных производителей электроники такие страны, как Китай, внедряют аддитивное производство для производства сложных электронных компонентов. Кроме того, отрасли по производству потребительских товаров в таких странах, как Индия, изучают 3D-печать для индивидуального и мелкосерийного производства.

Азиатско-Тихоокеанский регион готов к постоянному росту и инновациям на мировом рынке аддитивного производства. По мере развития технологии стратегические партнерства, инвестиции в исследования и разработки, а также сосредоточенность на решении проблем будут иметь решающее значение для сохранения позиции региона как ключевого игрока на мировом ландшафте аддитивного производства. Ожидается, что объединение регионального опыта, государственной поддержки и отраслевого сотрудничества определит будущую траекторию аддитивного производства в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Последние разработки

• В августе 2023 года известная компания в области технологий 3D-печати College представила свой последний прорывFindOne 136. Представляя собой значительный шаг вперед в высокоскоростной 3D-печати ЖК-дисплеев, эта инновация обещает переопределить ландшафт аддитивного производства. Разработанный для того, чтобы раздвинуть границы инноваций, этот передовой принтер сочетает в себе беспрецедентную скорость, непревзойденное удобство и непревзойденную точность. FindOne 136 готов произвести революцию в мире производства, предлагая пользователям бесшовное и эффективное решение для воплощения их проектов в жизнь с поразительной скоростью и точностью.

Ключевые игроки рынка

• 3DSystems Corporation
• General Electric Company
• EnvisionTEC GmbH
• EOS GmbH
• Exone Operating, LLC
• Mcor Technologies Ltd
• Materialise NV
• Optomec Inc.
• Stratasys Ltd
• SLM Solutions Group AG