3D印刷は生産性の高原に達しましたか？
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テクノロジーの成熟度を測定するグラフであるGartnerHype Cycleでは、生産性の停滞は主流の採用が始まり始める段階を表しています。しかし、3Dプリントはこのグラフのどこに立っているのでしょうか？つまり、成熟したと言えますか？
3D印刷業界は広大です。成熟度が異なる複数のセグメントがあります。とはいえ、3Dプリントが成熟しつつあることを示すいくつかの傾向を今でも捉えることができます。
以下でそれらを見て、初期の主流の採用の兆候を示す3D印刷の3つのセクターに飛び込みます。
ほとんどの新しい産業は細分化されており、成熟するにつれて統合されます。統合曲線フレームワークによると、すべての業界は、オープニング、スケール、フォーカス、バランスとアライアンスの4つの段階を通じて同様のライフサイクルに従います。
フレームワークと3D印刷の歴史をガイダンスとして使用して、業界が統合曲線のどこに立っているかを判断できます。
1980年代に登場した3D印刷は、2000年代の終わりまでオープニング段階を経ており、Stratasys、3D System、Materializeなどの企業がグローバルな足跡を作り、独自の技術を保護することで参入障壁を確立していました。
2010年代の初めは、統合曲線の次の段階であるスケールに入る3D印刷の変革期を迎えました。業界は指数関数的に成長していました。いくつか例を挙げると、MakerBot、3DHubs、Formlabsなどの新しい主要プレーヤーが登場していました。また、主にStratasysと3DSystemsを中心に、買収の数は加速していました。
しかし、業界はまた、その周りに多くの誇大宣伝を蓄積していました。誇大広告のサイクルが2015年頃に底を打ったとき、多くの人が3D印刷業界の終焉を予測しました。
しかし、実際に終わったのは消費者の関心でした。誇大宣伝の終わりは、多くの産業にわたって大きな可能性を秘めた製造技術としての3D印刷の本質を明らかにしました。
民生用3D印刷のスケール段階が減少する一方で、産業用3D印刷のスケール段階は繁栄しました。
2020年代に入ると、第2スケールステージから第3フォーカスステージに移行し始めています。過去12か月はこの傾向を浮き彫りにし、大規模なM＆A活動が著しく増加しました。
過去数か月で最も注目を集めた3D印刷のM＆Aの動きには、次のようなものがあります。
現在のように、2020年代はメガディールのトレンドによって特徴づけられ、3D印刷業界を再形成し、世界規模で再配置します。
3D印刷は、その登場以来、主にプロトタイピング、市場投入までの時間の短縮、製品開発の強化に使用されてきました。ただし、ここ数年、3D印刷された最終用途部品の割合が増加するにつれて、使用法の変化に気づいています。
この傾向は、いくつかの業界調査によって強調されています。たとえば、Ultimakerの3D Printing Sentiment Index 2021は、プロトタイピングアプリケーションで7％の減少を報告しましたが、最終用途の部品の使用量は2019年の結果と比較して5％増加しました。
Jabilの3DPrinting Technology Trends 2021レポートは、同様のストーリーを語っています。調査によると、プロトタイピングは横ばいでしたが、最終用途の部品に3Dプリントを使用することは成長軌道に乗っています。調査対象の企業の約55％が、3D印刷機能の少なくとも4分の1を使用して、機能部品または最終用途部品を製造していると回答しています。これは、2019年の数値と比較して著しく増加しています。
これらの数字は、AMが変曲点に到達したことを示しており、愛好家や早期採用者向けのテクノロジーから、幅広い産業アプリケーションを備えたテクノロジーへと進化しています。言い換えれば、AMの採用は別のレベル、つまり早期成熟のレベルに達しています。
機能アプリケーション向けの3D印刷の台頭は、材料とハードウェアの進歩と密接に関係しています。
従来の製造と比較して、ほとんどの3D印刷プロセスは遅く、生産アプリケーション向けの機能的で認定された材料が不足していました。
3D印刷業界のプレーヤーは、AMを介した従来の製造業の崩壊を想定して、3D印刷を工業化する方法を見つけなければなりませんでした。
これは、より多くの生産量をサポートする技術と、高度なAMアプリケーションを可能にする材料を開発することを意味しました。
その結果、ハードウェアの面では、金属用のバインダー噴射とマルチレーザー粉末床融合、およびプラスチック用のバット光重合プロセスの台頭が見られます。
その間、材料ブランドは、高度な合金や複合材料を含む高性能材料にますます焦点を合わせています。
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最終的に、生産可能なソリューションに焦点を移すことは、機能的なアプリケーションに3D印刷を採用することを以前は躊躇していた産業部門でAMの成長を後押しするのに役立ちます。
インダストリー4.0テクノロジーとしてのAMは、その運用とサプライチェーン全体のサイロを取り除くことによってのみ成熟に達することができます。
AMの焦点の多くはハードウェアと材料にありますが、相互接続された自動化されたエコシステムの作成にますます重点が置かれています。
この傾向は、設計の自動化からトポロジーの最適化、複雑さと手作業の多くを取り除く生産後の自動化まで、さまざまな面で明らかです。
生産管理側では、特殊な添加剤MESソフトウェアが、注文処理と生産スケジューリングプロセスを自動化するように見えました。
参考資料：MESを使用した積層造形の課題の解決
自動化におけるもう1つの重要なステップは、サードパーティソフトウェアとの統合のためにシステムを開放しているハードウェアメーカーからのものです。 AMシステムとソフトウェアソリューション間の接続性を改善することは、最終的に、相互運用可能でスケーラブルな積層造形をサポートする統合エコシステムの作成に役立ちます。
3D印刷の一部のセクターは、3D印刷された人間の組織のようにまだ初期段階にありますが、他のセクターは、ポリマーを使用した3D印刷のように成熟段階に近づいています。
しかし、成熟の高原を登っている他のセグメントは何であり、それらの成長を推進しているのは何ですか？
AMサービス業界に関するいくつかの簡単な事実：
最近のサプライチェーンのショックを受けて、企業は3D印刷がサプライチェーンにもたらすメリットを調査し始めました。そして、サービスプロバイダーは、多くの人がテクノロジーを学び、理解するための最初の接点になりました。
しかし、3D印刷サービス業界の競争は、セクター全体の成長と同期して激化しています。
一方では、ハードウェアメーカーと材料会社がAMサービス事業を立ち上げているか、買収を通じて拡大しています。一方、単一のサイトを介してバイヤーとサプライヤーをリンクするサービスとしての製造ビジネスモデルは活況を呈しています。
このような競争の激しい状況では、サービスプロバイダーは、提供するサービスを多様化し、プロセスを標準化および自動化し、新しい市場を開拓することにより、絶えず革新する必要があります。
高速ポリマーAMテクノロジーの導入により、歯科における3D印刷の成長が大幅に促進されました。
市場調査会社SmarTechによると、AMの歯科および医療業界は30億ドルを超えています。
デジタル歯科–歯科診療へのデジタル技術の導入–は歯科の一般的な傾向になっています。そして、3D印刷は、口腔内スキャンと並んで、このトレンドを推進している重要なテクノロジーの1つです。
3D印刷は、ブリッジモデル、外科用ガイド、義歯など、歯科業界で多くの用途があります。ただし、クリアアライナーモデルの製造は、今日の歯科用3D印刷の最も一般的な用途の1つです。
SmarTech Analysisによると、クリアアライナーは「おそらく今日の世界で3D印刷技術の単一の最大量のアプリケーション」です。
3D印刷は、患者のデジタルスキャンから1つのバッチで数百のカスタム金型を直接作成できるようにすることで、患者固有のクリアアライナーを作成するプロセスを加速します。
3D印刷以外に、これほど高速で費用効果の高い方法で、その量のカスタマイズされた金型を作成できるテクノロジーは他にありません。
3D印刷は歯科のゲームチェンジャーであることが証明されており、歯の固定をより安く、より速く、そして顧客が広く利用できるようにするソリューションを提供します。
したがって、米国の歯科技工所の70％以上が2021年末までに3D印刷技術を所有すると予測されており、歯科3D印刷は今後5〜7年で92億ドルの産業になると予測されています。
金属3D印刷には多くの技術が含まれますが、その中で最も成熟したものの1つは、金属粉末床融合（PBF）です。
過去10年間、金属PBF 3Dプリンターのメーカーは、生産のためのテクノロジーの最適化に懸命に取り組んできました。この目的のために、主要な市場プレーヤーが自動化され統合された生産のためのソリューションを立ち上げているのを見てきました。
これらのソリューションの大部分は同様の特性を共有しています。モジュール式で構成可能であり、効率を最大化し、必要な手作業の量を減らすために、高レベルの自動化を提供します。
これらの開発のおかげで、レーザーPBFは多くの産業やアプリケーションにその道を見出しました。金属PBFの採用に特に熱心な業界の1つは、航空宇宙産業です。
今日、金属製のPBF 3D印刷部品は、エンジンなどの重要な航空機や宇宙船システムに電力を供給しています。ここで、テクノロジーの主要な機能である、組み立てが簡素化され、材料の無駄が少ない複雑な部品の製造が真に輝いています。
現在のところ、レーザーPBF技術は機能部品を繰り返し提供することができます。ただし、メーカーが本格的な生産に取り組む前に、微調整とテストが必要です。
今後、ソフトウェアと全体的なワークフローの進歩により、さまざまな方法で金属PBFシステムの使いやすさと信頼性が向上します。
この傾向を裏付ける一例は、カリフォルニアを拠点とする金属3DプリンターメーカーであるVELO3Dです。
Intelligent Fusionと呼ばれる金属PBFテクノロジーを開発する際、同社はソフトウェアとハードウェアの統合に重点を置いてきました。その結果、緊密に統合されたシステムにより、サポートが少なく、表面仕上げが向上し、成功率が高くなると報告されています。これにより、信頼性が向上し、生産が速くなり、後処理が少なくなります。
金属PBFは、金属3D印刷業界の原動力であり続けています。金属PBF3Dプリンターは、他の金属3D印刷技術の中で最大の設置ベースを持っています。また、PBF 3Dプリンターのメーカーは、他のタイプの金属3Dプリンターを製造している企業と比較して、金属3D印刷市場で最大のシェアを持っています。
その上、3D印刷での金属の使用は2019年以来20％増加しましたが、ポリマーの使用は12％しか増加しませんでした。これは、金属3D印刷の成熟度に対する信頼の高まりを示すもう1つの統計です。
今日の複雑な環境では、ますます多くの企業が3D印刷に目を向けることでサプライチェーンと製造業務の制約に対応しています。
私たちの業界にとって、これは、上記で強調したものだけでなく、3D印刷のさまざまなセグメントにわたるさらなる開発を意味します。
アディティブマニュファクチャリングの進歩が加速すると、最終的には分散型デジタルマニュファクチャリングのビジョンが実現します。 AMエコシステムのすべての部分が徐々に統合されているため、これは長い間作業中であり、現在はゆっくりと形になっています。
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着実に成熟している3D印刷業界
いくつかの傾向と発展は、業界が成熟に向かっていることを示しています。以下では、M＆A活動の増加、テクノロジーの進歩に支えられた3D印刷の使用の拡大、統合と相互運用性の向上への要望を分析します。統合の波
3DプリントのM＆Aの増加の背後にある主な戦略は次のとおりです。
そうは言っても、3D印刷業界は、Balance＆Allianceの最終段階からまだ何年も離れていますが、市場の70％から90％を占める、少数の業界の巨人だけが統治しています。 プロトタイピング以外の3Dプリントの使用が増えています
高速3D印刷と拡大する材料の選択
統合されたAMエコシステムの作成
生産性のプラトー：どの3D印刷セグメントがそれに到達しましたか？
3D印刷業界は成熟しつつありますが、さまざまなセグメントにわたる進歩は均一ではありません。 3D印刷サービスプロバイダー
2020年に3D印刷業界は全体的に衰退しましたが、サービス事業は成長を続けました。ほとんどではないにしても、多くの企業がサービスプロバイダーを通じて3Dプリントに精通しています。 
歯科用3Dプリント
金属粉末床融合
産業用3D印刷：10年の持続的な成長に突入
3D印刷業界は、新たな成長と工業化の時代に入りました。
3Dプリント