Рынок 3D-печати металлами — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз по продукту (титан, никель), по форме (нить, порошок), по применению (аэрокосмическая и оборонная промышленность, медицина и стоматология, другие), по региону и по конкуренции. Прогноз на 2018–2028 гг.

Обзор рынка

Глобальный рынок 3D-печати металлом стал преобразующей силой в различных отраслях промышленности, переопределяя способы концептуализации, проектирования и производства металлических компонентов производителями. Используя мощь аддитивного производства, 3D-печать металлом открыла новые горизонты в точном машиностроении, позволяя создавать сложные геометрии и высокопроизводительные детали с непревзойденной эффективностью. Этот рынок, характеризующийся постоянными инновациями и технологическими достижениями, в последние годы стал свидетелем значительного роста.

Технологические достижения3D-печать металлом значительно изменилась с точки зрения технологий и материалов. Инновации в методах печати, включая сплавление порошкового слоя и направленное энергетическое осаждение, расширили диапазон печатаемых металлов, предлагая решения, которые удовлетворяют разнообразные потребности отрасли. Титан, алюминий, нержавеющая сталь и сплавы на основе никеля входят в число металлов, которые все чаще используются в 3D-печати металлом.

Разнообразные промышленные примененияуниверсальность 3D-печати металлом проложила путь для применения в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, оборонной и других отраслях. В аэрокосмической промышленности она произвела революцию в производстве легких, сложных компонентов. Автомобильный сектор использует ее для быстрого прототипирования и изготовления деталей по индивидуальному заказу. Здравоохранение выигрывает от имплантатов и протезов, предназначенных для пациентов.

Оптимизация цепочки поставок3D-печать металлом нарушила традиционные цепочки поставок. Она обеспечивает производство по запросу, снижая затраты на складские запасы и устраняя необходимость в больших складах. Компании могут печатать компоненты по мере необходимости, сокращая отходы и снижая риски в цепочке поставок.

Свобода настройки и проектированияодним из основных преимуществ 3D-печати металлом является ее способность предлагать свободу настройки и проектирования. Это имеет глубокие последствия для отраслей, где необходимы уникальные специализированные детали, такие как медицинские имплантаты и аэрокосмические компоненты.

Устойчивость и эффективность материаловпо мере того, как устойчивость приобретает все большее значение, 3D-печать металлом соответствует экологически чистым производственным практикам. Технология сводит к минимуму отходы материалов, оптимизируя использование ресурсов. Это особенно актуально в отраслях, стремящихся сократить свое воздействие на окружающую среду.

Проблемы и конкуренцияпроблемы сохраняются, включая высокие первоначальные затраты, ограничения в масштабировании производства для массовых рынков и потребность в квалифицированных операторах. Рынок также является высококонкурентным, и многочисленные компании соревнуются за инновации и расширение своих продуктовых портфелей.

Перспективы на будущеерынок 3D-печати металлом готов к постоянному росту. Достижения в области материалов, более широкое внедрение в различных отраслях и растущая экосистема поставщиков услуг способствуют многообещающему будущему. Рынок будет играть ключевую роль в формировании производственного ландшафта, повышении эффективности, устойчивости и инноваций во всех секторах.

Ключевые драйверы рынка

Растущий спрос на сложные и легкие компоненты

Глобальный рынок 3D-печати металлом обусловлен растущим спросом на сложные и легкие компоненты в различных отраслях, включая аэрокосмическую, автомобильную и здравоохранение. Традиционные методы производства часто не позволяют производить сложные геометрии и структуры без нескольких этапов сборки. 3D-печать металлом позволяет создавать детали со сложными внутренними характеристиками, что снижает потребность в сборке и улучшает общую производительность.

Например, в аэрокосмической отрасли способность проектировать легкие и аэродинамические компоненты имеет решающее значение для топливной эффективности. 3D-печать металлом позволяет производить детали самолетов, которые не только легче, но также прочнее и надежнее. Этот спрос на легкие, высокопроизводительные компоненты является значительным драйвером для принятия технологии 3D-печати металлом.

Достижения в разработке металлических порошков

Качество и доступность металлических порошков играют решающую роль в 3D-печати металлом. Недавние достижения в разработке металлических порошков расширили спектр материалов, которые можно использовать в процессах 3D-печати. Традиционно на рынке доминировали такие материалы, как титан, алюминий и нержавеющая сталь, но сегодня существует более широкий выбор сплавов и металлов, которые можно найти на.

Инновации в технологиях производства металлических порошков привели к улучшению консистенции и качества порошка, что сделало 3D-печать металлом более надежной и предсказуемой. Это, в свою очередь, открыло новые приложения и отрасли для аддитивного производства металлов.

Industry 4.0 и цифровая трансформация

Глобальный производственный ландшафт претерпевает значительную трансформацию благодаря Industry 4.0 и цифровизации. 3D-печать металлом является ключевым фактором этой трансформации, поскольку она идеально соответствует принципам интеллектуального производства, автоматизации и цифровизации.

Производители все чаще внедряют технологии цифровых двойников, которые включают создание цифровых копий физических продуктов и процессов. 3D-печать металлом играет жизненно важную роль в создании этих цифровых двойников, позволяя быстро создавать прототипы, настраивать продукты и эффективно оптимизировать конструкции. По мере того как отрасли промышленности переходят на цифровую трансформацию, спрос на 3D-печать металлом как на основную технологию продолжает расти.

Сектор здравоохранения представляет собой значительный драйвер для мирового рынка 3D-печати металлом. Возможность производить имплантаты и медицинские устройства, специфичные для пациента, произвела революцию в практике здравоохранения. 3D-печать металлом широко используется в производстве ортопедических имплантатов, зубных протезов и индивидуальных хирургических инструментов.

Старение населения мира в сочетании с растущим спросом на персонализированные решения в области здравоохранения подпитывают внедрение 3D-печати металлом в медицинской сфере. Она позволяет создавать имплантаты, которые точно соответствуют анатомии пациента, что приводит к лучшим результатам и сокращению времени восстановления. Этот растущий рынок здравоохранения представляет собой прибыльную возможность для производителей 3D-печати металлом.

Устойчивость и сокращение отходов материалов

Устойчивость является движущей силой во многих отраслях промышленности сегодня, и 3D-печать металлом хорошо соответствует этой тенденции. Традиционные производственные процессы часто генерируют значительные отходы материалов, тогда как 3D-печать может значительно сократить использование материалов. 3D-печать металлом — это аддитивный производственный процесс, то есть он добавляет материал слой за слоем, используя только то, что необходимо для создания желаемой детали.

Уменьшение отходов материалов не только способствует усилиям по обеспечению устойчивости, но и приводит к экономии средств для производителей. Поскольку экологические проблемы продолжают расти, а правила в отношении отходов материалов становятся более строгими, преимущества устойчивости 3D-печати металлом становятся все более убедительными.

Основные проблемы рынка

Высокие затраты на материалы и оборудование

Одной из основных проблем, с которыми сталкивается мировой рынок 3D-печати металлом, является высокая стоимость, связанная как с материалами, так и с оборудованием. Металлические порошки, используемые в 3D-печати, часто дороги, и стоимость может значительно варьироваться в зависимости от типа используемого металла. Например, сплавы на основе титана и никеля являются дорогостоящими материалами. Кроме того, специализированное оборудование, необходимое для 3D-печати металлами, такое как машины селективной лазерной плавки (SLM) или электронно-лучевой плавки (EBM), может иметь высокую цену. Эти высокие затраты могут стать барьером для входа на рынок для небольших производителей и ограничить внедрение 3D-печати металлами в различных отраслях.

Чтобы решить эту проблему, производители и исследователи работают над экономически эффективными альтернативами, включая разработку более доступных металлических порошков и проектирование недорогих 3D-принтеров. Однако достижение паритета затрат с традиционными методами производства остается существенным препятствием.

Ограниченные возможности материалов и обеспечение качества

Хотя 3D-печать металлами дает преимущество создания сложных геометрических форм, существуют ограничения, когда дело доходит до выбора материалов и обеспечения качества. Не все металлы легко найти в форме порошка, подходящего для 3D-печати. Это ограничивает диапазон сплавов и материалов, которые можно использовать для определенных применений. Более того, обеспечение качества и постоянства напечатанных металлических деталей может быть сложной задачей. Изменения свойств материалов и параметров печати могут привести к дефектам и несоответствиям в деталях, что влияет на их производительность и надежность.

Контроль и обеспечение качества имеют первостепенное значение в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность и здравоохранение, где безопасность и точность имеют решающее значение. Решение этой проблемы включает разработку более строгих стандартов качества, улучшение методов контроля и инспекции на месте, а также усовершенствование методов постобработки для последовательного достижения желаемых свойств материала.

Постобработка и отделка поверхности

Постобработка остается существенной проблемой в 3D-печати по металлу. Хотя 3D-печать может создавать сложные геометрии, полученные детали часто требуют обширной постобработки для достижения желаемой отделки поверхности, точности размеров и механических свойств. Это может включать термическую обработку, механическую обработку, покрытие поверхности и другие методы, которые добавляют время и стоимость к производственному процессу.

В настоящее время предпринимаются усилия по разработке более эффективных и автоматизированных решений для постобработки, которые уменьшают потребность в ручном труде и сокращают сроки выполнения заказов. Инновации в технологиях постобработки будут иметь решающее значение для повышения конкурентоспособности 3D-печати металлом по сравнению с традиционными методами производства.

Препятствия, связанные с нормативными актами и сертификацией

В таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, здравоохранение и автомобилестроение, продукция подчиняется строгим нормативным и сертификационным требованиям для обеспечения безопасности и надежности. 3D-печать металлом сталкивается с трудностями в соблюдении этих стандартов, особенно когда речь идет о проверке качества и производительности напечатанных деталей. Получение необходимых сертификатов для 3D-печатных компонентов может быть длительным и сложным процессом.

Чтобы преодолеть эту проблему, заинтересованные стороны отрасли, регулирующие органы и сертификационные организации должны совместно работать над установлением четких руководящих принципов и стандартов для 3D-печати металлом. Это обеспечит более предсказуемый и оптимизированный путь к сертификации, поощряя более широкое внедрение в критически важных для безопасности приложениях.

Проблемы интеллектуальной собственности и безопасности

С ростом популярности 3D-печати металлом проблемы интеллектуальной собственности (ИС) и безопасности становятся все более актуальными. Цифровая природа файлов 3D-печати делает их уязвимыми для несанкционированного копирования и распространения. Это вызывает опасения по поводу защиты запатентованных разработок и возможности выхода на рынок контрафактных деталей.

Решение этих проблем требует разработки надежных решений по управлению цифровыми правами (DRM), безопасных методов цепочки поставок и правовых рамок для защиты интеллектуальной собственности в контексте 3D-печати. По мере развития отрасли заинтересованные стороны должны сотрудничать для установления стандартов и передовых методов защиты интеллектуальной собственности.

Основные тенденции рынка

Расширение областей применения и разнообразия материалов

Глобальный рынок 3D-печати металлами переживает значительную тенденцию к расширению областей применения и разнообразия материалов. Традиционно в ней доминируют аэрокосмическая и медицинская отрасли, но теперь она находит применение в различных отраслях. Эта диверсификация областей применения включает автомобилестроение, энергетику, ювелирные изделия и даже потребительские товары. В результате производители все чаще разрабатывают новые металлические сплавы, подходящие для 3D-печати, что позволяет создавать сложные высокопроизводительные компоненты. Возможность печатать металлами, такими как титан, никелевые сплавы и алюминий, стимулирует инновации в различных отраслях промышленности, открывая новые конструкции и улучшая производительность продукции.

Достижения в технологиях обработки

Еще одной заметной тенденцией является постоянное совершенствование технологий процесса 3D-печати металлами. Традиционные методы, такие как плавление в порошковом слое (PBF) и направленное энергетическое осаждение (DED), продемонстрировали улучшение скорости, точности и доступности. Процессы PBF, включая селективную лазерную плавку (SLM) и электронно-лучевую плавку (EBM), становятся более доступными для более широкого круга производителей. Кроме того, новые технологии, такие как струйная печать связующего, набирают популярность благодаря своей способности печатать на высоких скоростях, сохраняя точность. Эти достижения способствуют внедрению 3D-печати металлом в различных отраслях промышленности, делая ее более рентабельной и масштабируемой.

Улучшенная постобработка и контроль качества

Поскольку 3D-печать металлом становится все более распространенной, все больше внимания уделяется постобработке и контролю качества. Производители инвестируют в решения для улучшения отделки поверхности, механических свойств и общего качества напечатанных деталей. Инновации в методах постобработки, таких как термическая обработка, механическая обработка и поверхностные покрытия, имеют жизненно важное значение для достижения требуемой отделки поверхности и целостности деталей. Кроме того, разработка технологий мониторинга и инспекции на месте помогает гарантировать, что напечатанные металлические детали соответствуют строгим стандартам качества. Эти достижения решают проблемы надежности и согласованности 3D-печати металлом и способствуют ее внедрению в критически важных приложениях.

Устойчивость и круговая экономика

Устойчивость является заметной тенденцией на мировом рынке 3D-печати металлом. Технология аддитивного производства металлов позволяет создавать детали с минимальными отходами, что снижает расход материалов по сравнению с традиционными методами производства. Это соответствует более широкому стремлению к экономике замкнутого цикла, где материалы повторно используются и перерабатываются для минимизации воздействия на окружающую среду. Потенциал 3D-печати металлом для производства по требованию и локализованного производства также способствует усилиям по обеспечению устойчивости за счет сокращения выбросов при транспортировке, связанных с глобальными цепочками поставок. Поскольку устойчивость становится все более значимой проблемой для предприятий и потребителей, экологически чистые свойства 3D-печати металлом, вероятно, будут способствовать ее дальнейшему внедрению.

Интеграция с Индустрией 4.0

Интеграция с технологиями Индустрии 4.0 является преобразующей тенденцией на рынке 3D-печати металлом. Сочетание 3D-печати металлом с устройствами IoT (Интернет вещей), искусственным интеллектом (ИИ) и аналитикой данных позволяет создавать интеллектуальные производственные процессы, основанные на данных. Эта интеграция облегчает мониторинг 3D-принтеров в реальном времени, предиктивное обслуживание и возможность оптимизировать параметры печати на основе анализа данных. Она также обеспечивает бесперебойную связь с другими цифровыми инструментами, такими как системы автоматизированного проектирования (САПР) и управления жизненным циклом продукции (PLM), оптимизируя весь процесс разработки продукта. Интеграция с Индустрией 4.0 повышает эффективность, контроль качества и возможности настройки, позиционируя 3D-печать металлом как ключевой фактор умного завода будущего.

Сегментарные данные

Сведения о продукте

Сегмент титана

Аэрокосмический и оборонный секторы были первыми, кто внедрил технологию 3D-печати металлом, и доминирование титана соответствует их строгим требованиям. Отрасль полагается на легкие, но прочные компоненты для самолетов и космических аппаратов, и уникальные свойства титана делают его идеальным выбором. Такие компании, как Boeing и Airbus, использовали титановую металлическую 3D-печать для создания сложных структурных компонентов, что привело к значительному снижению веса и экономии топлива.

В секторе здравоохранения биосовместимость и коррозионная стойкость титана привели к его широкому использованию в производстве медицинских имплантатов и устройств. От индивидуальных имплантатов, изготовленных с учетом анатомии пациента, до зубных протезов и хирургических инструментов, металлическая 3D-печать с титаном произвела революцию в здравоохранении, позволив создавать решения, ориентированные на конкретного пациента.

Form Insights

Порошковый сегмент

Металлическая 3D-печать с использованием порошкового сырья нашла широкое применение во многих отраслях. В аэрокосмическом секторе ее используют для создания сложных, легких компонентов, в то время как в сфере здравоохранения ее используют для производства индивидуальных имплантатов и медицинских устройств. Автомобильный сектор также использует металлический порошок для облегчения веса и улучшения эксплуатационных характеристик транспортных средств.

Технология плавления порошкового слоя (PBF) является одним из наиболее распространенных методов 3D-печати металлом, с несколькими вариантами, такими как селективная лазерная плавка (SLM) и электронно-лучевая плавка (EBM). В этих процессах слой металлического порошка выборочно плавится лазером или электронным лучом для создания сложных 3D-структур слой за слоем. PBF обеспечивает высокую степень точности и известен тем, что производит детали с превосходными механическими свойствами.

Региональные данные

Северная Америка

В Северной Америке находятся некоторые из крупнейших в мире аэрокосмических и оборонных компаний, и этот сектор одним из первых внедрил технологию 3D-печати металлом. Аэрокосмической промышленности требуются легкие, но прочные компоненты, которые может предоставить 3D-печать металлом. Такие компании, как Boeing и Lockheed Martin, используют 3D-печать металлом для прототипирования, производства и ремонта, что стимулирует рост этой технологии в регионе.

Отрасль здравоохранения в Северной Америке быстро приняла 3D-печать металлом для различных применений, включая производство имплантатов, медицинских приборов и зубных протезов для конкретных пациентов. Спрос на персонализированные решения в области здравоохранения и сильная экосистема медицинских исследований и разработок в регионе способствовали расширению 3D-печати металлом в этом секторе.

Северная Америка выигрывает от нормативно-правовой среды, которая поощряет инновации, обеспечивая при этом стандарты безопасности и качества. Регулирующие органы, такие как FDA в США, разработали четкие руководящие принципы для аддитивного производства в здравоохранении, что дает компаниям уверенность в инвестировании в 3D-печать металлом для медицинских приложений.

Последние разработки

• В ноябре 2019 года Renishawplc сотрудничала с Sandvik Additive Manufacturing с целью сертификации новых материалов для аддитивного производства (AM) для производственных применений. Эти материалы включают ряд металлических порошков и новых составов сплавов, которые можно оптимизировать для процесса лазерной порошковой сварки (LPBF) и превосходных свойств материала. Благодаря этому сотрудничеству компания Renishaw plc разработала новые металлические материалы для 3D-печати.
• В октябре 2019 года компания GEAdditive заключила пятилетнее соглашение о совместных исследованиях и разработках (CRADA) с Национальной лабораторией Оук-Ридж Министерства энергетики США (ORNL). Соглашение было сосредоточено на процессах, материалах и программном обеспечении для повышения адаптивности клиентов к аддитивному производству по сравнению с традиционным производством.

Ключевые игроки рынка

• 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.