2019年の3D印刷材料市場を形作る5つのトレンド

急速に成熟する3D印刷業界において、材料市場を形作るトレンドは何ですか？

材料は、ハードウェアやソフトウェアと並んで、3D印刷を支える3つの重要な柱の1つです。 Wohlers Report 2019によると、3D印刷材料セグメントは、連続生産での3D印刷の使用が増加したため、2018年に記録的な成長を遂げました。

2019年も、この成長は今後も続くと見込まれています。これは、以下で詳しく見ていくいくつかのトレンドに支えられています。

1。複合3Dプリントが普及しつつあります

3D印刷材料の重要な新たな機会の1つは、複合材料にあります。 SmarTech分析レポートは、世界の複合3D印刷市場が、今後5年間で22.3％のCAGRで成長すると予測しています。これは、価値を生み出す機会が高いことを示しています。複合材料製造市場全体の重要でない部分を構成する複合材料3D印刷を見ることができる機会です。

3D印刷では、複合材料は通常、ナイロンなどのコアポリマー材料と、チョップドファイバーや連続繊維などの補強材料で構成されます。複合材料は、非強化ポリマーと比較して、より高い強度と剛性を提供します。場合によっては、アルミニウムなどの金属を置き換えることもできます。

これらの強化された材料特性により、複合材料は、航空宇宙、自動車、エネルギー、石油およびガスなどのさまざまな産業での工具および最終用途向けの材料として求められています。

複合3D印刷の最終用途

その好例がShawcorです。複合3D印刷のおかげで、カナダに本拠を置く世界的なエネルギーサービス会社は160万カナダドル（約120万ドル）を節約しました。

同社は、大きなテープパッドの転送を支援するカスタムマシンを必要としていました。一人でやるのは重い。しかし、同社は、従来の方法を使用してカスタムマシンを構築するために多くの時間とお金を費やすか、まったく使用しないことで収益を失うという、敗北の状況に直面していました。

ただし、Markforgedの複合3Dプリンターを使用して、Shawcorのチームはカスタムローディングマシンを作成するためのパーツを作成することができました。 53の印刷部品すべての約50％が、アルミニウムおよび板金部品の代わりに使用されたケブラー、HSHTグラスファイバー、またはカーボンファイバーのいずれかで補強されています。

Arevoの複合3Dプリント自転車フレームは、このテクノロジーのもう1つのエキサイティングなアプリケーションです。従来の複合フレームとは異なり、アレボのバイクフレームは単一のパーツとして印刷されています。ロボット複合3Dテクノロジーのおかげで、アレボは、従来の方法で必要とされていた数か月の開発とは対照的に、自転車のフレームを数日で製造できます。

このようなアプリケーションは、複合3D印刷のほとんど未開発の機能を示しており、このセクターが大きな成長を遂げる可能性を秘めています。

材料開発

複合3D印刷の成長を促進するのに役立つのは、進行中の材料開発です。たとえば、複合3D印刷のパイオニアであるMarkforgedは、最近、最初の難燃性複合材料であるOnyxFRを発表しました。

素材は、カーボンファイバーの連続ストランドで強化されたナイロンです。しかし、さらに、Onyx FRは自己消火性です。つまり、数秒以内に燃焼を停止できます。

Markforgedによると、Onyx FRは、材料がより高い火災安全基準を満たしているため、自動車、航空宇宙、防衛業界全体でより多くの3D印刷のユースケースを開くでしょう。

別の開発はTechmerPMから来ています。米国を拠点とする材料メーカーは最近、炭素繊維強化ポリマーを生産するために設計された新しい大容量生産ラインの開設を発表しました。この投資は、特に大判3Dプリンターのメーカーからの需要によって促進されました。

同様の流れで、アルケマはケプスタンPEKK材料を製造するための工場を開設しました。 「炭素繊維強化複合材料と3D印刷に対する強い需要」を観察し、同社はそれをサポートするための明確な動きを示しました。

複合3D印刷セクターでは間違いなく多くの活動があり、テクノロジーとそれに付随する材料の両方が新たな高みへと押し上げられています。

2。材料生産が増加しています

3D印刷材料市場のもう一つの重要なトレンドは、事業拡大を中心としています。より多くの企業が研究開発と材料生産施設を設立し、技術の工業化を促進しています。

たとえば、先月、米国を拠点とする材料メーカーであるAmastan Technologiesは、AL Solutionsの買収を発表しました。洗練されたチタン素材の生産者。後者はAmastanAdditiveとしてブランド名が変更され、Amastanのまだ建設されていないAM金属粉末施設の一部になります。

AL Solutions独自のリサイクル技術とAmastanのプラズマベースのUniMelt™技術のおかげで、同社は現在、AMチタン粉末製造の主要プレーヤーの1つになるための好位置にあります。

Jabilは、AM材料開発を推進している別の会社です。顧客の需要に刺激されて、世界的な製造サービス会社は、今年1月に別のビジネスユニットであるJabil EngineeredMaterialsを立ち上げました。

同社によれば、材料の選択肢が限られていることが3Dプリントの採用にとって大きな障害となっています。これを克服するために、新しいユニットは、産業用3D印刷用のエンジニアリングされた材料の開発、検証、および市場投入に焦点を合わせます。

重要なことに、ジェイビルは新しい材料を社内で使用するだけでなく、公開市場に提供するため、より多くの企業が幅広い材料の選択から利益を得ることができます。これまでのところ、同社はPETg、PETg ESD、TPU 90 A、TPU 90 A ESDを発売していますが、今後数か月でさらに多くの製品を提供する予定です。

将来的には、他の業界関係者が需要に対応するために材料生産能力を強化し始めることを期待しています。この傾向が明らかになるにつれて、3D印刷業界全体に大きな後押しをもたらす可能性があります。

3。オープンマテリアルは拡張コンセプトです

進行中の進歩にもかかわらず、3D印刷の材料開発は、予想よりもまだ遅いです。

材料の多様性を高める上での障害の1つは、多くの3D印刷可能な材料の独自性です。多くの3Dプリンターメーカーは、自社で開発した材料のみを使用してマシンを開発しています。これにより、顧客がサードパーティの資料を使用する機会が制限されます。

独自の材料モデルでは、通常、材料価格が高くなり、新しい材料配合の革新のペースが遅くなります。

これらの制約を克服するための1つの可能な解決策は、オープンマテリアルモデルです。このモデルは、主要な材料生産者が3Dプリンターメーカーと提携し、システム用の新しい材料を開発することを奨励しています。

このようなアプローチには、2つの重要な利点があります。まず、エンドユーザー向けの材料の選択肢を広げるのに役立ちます。第二に、それは材料開発プロセスをスピードアップします。

オープンマテリアルモデルの最大のサクセスストーリーの1つは、Ultimakerのマテリアルアライアンスプログラムです。このプログラムには、材料メーカーが、Ultimakerの顧客がアクセスできる特別なデータベースで材料の印刷パラメータを共有することが含まれます。この背後にあるビジョンは、顧客がUltimaker3Dプリンターでサードパーティのフィラメントを確実に使用できるようにすることです。

2018年4月に開始されたこのプログラムは、BASF、DSM、アルケマ、ジェイビルなどの巨人を含む80社を超える企業で構成されています。

たとえば、アルケマは先月、FluorXとして知られるPVDFベースのフィラメントをプログラムに導入しました。この材料は、優れた耐熱性と耐薬品性を備えた高性能部品を印刷するために設計されています。

Ultimakerの戦略のおかげで、顧客は耐衝撃性や耐薬品性、柔軟性、強度などの特定の特性を備えた多種多様な材料にアクセスできるようになりました。

他の企業も、HP、Origin、Prodwaysなどのオープンマテリアルモデルを採用しています。自社で材料を開発しているStratasysでさえ、同社は「より高性能な材料を開発するために他の企業と提携する」必要があることを認めています。

最終的には、今後数年間でますます多くの企業がこの戦略を採用するようになり、3D印刷用のさらにダイナミックな素材開発に拍車がかかるでしょう。

4。材料費は（ゆっくりと）下がっています

3D印刷材料の高コストは、常に問題となっています。ある調査によると、原材料コストの3D印刷材料は、従来の製造材料の最大10倍になる可能性があります。

当然のことながら、正確なコストは、3D印刷プロセスや製造時に使用される材料など、さまざまな要因によって異なります。

たとえば、SLA3D印刷用の樹脂の価格通常、標準樹脂の場合は1リットルあたり50ドル、プロ用樹脂の場合は1リットルあたり500ドルの範囲です。ただし、ある樹脂メーカーによると、樹脂のコストは1リットルあたり10〜20ドルと低くなる可能性があります。

3Dプリントの材料費が高いままである理由はいくつかあります。 1つは、材料の全体的な出荷量が比較的少ないことです。

もう1つは、利用可能な3D印刷材料の大部分が独自のものであり、ユーザーが3Dプリンターメーカーから直接購入する必要があることです。これにより、3D印刷材料市場が独占され、メーカーがコストを引き上げます。

ただし、材料価格の引き下げに役立つ可能性のある重要な開発がいくつかあります。 1つは、連続生産のための3D印刷の使用の増加です。 3D印刷の生産量が増えると、材料費の削減につながるはずです。

この一例は、カーボンです。昨年、3Dプリンターメーカーは、3つの異なる樹脂の価格を1リットルあたり50ドルに引き下げ、2016年の1リットルあたり300ドルから引き下げました。Carbonによると、価格引き下げの鍵は3Dプリンターの大量生産にあるとのことです。

Carbonの例を念頭に置くと、他のメーカーがその量と顧客リーチが拡大するにつれて、同様の道をたどる可能性があると私たちは信じています。

オープンマテリアルモデルの台頭は、より多くの材料サプライヤーに市場を開放するため、材料コストの削減にも役立つ可能性があります。市場のプレーヤーが多ければ多いほど、競争は激しくなり、価格を下げるのに役立つ可能性があります。

5。世界の化学企業はますます関与しています

多くの大手化学会社は、業界の着実な成長を目の当たりにして、昨年3D印刷の時流に乗った。数え切れないほどのパートナーシップがすでに締結されており、新しい施設や材料の打ち上げへの新たな投資も行われています。

たとえば、StratasysとSolvayは、今年の5月に共同資料ロードマップを発表しました。このロードマップでは、ソルベイがStratasys3Dプリンター用のPEEKなどの高性能素材を開発する予定です。このパートナーシップのおかげで、両社はすでにソルベイのレーデルポリフェニルスルホン（PPSU）ポリマーをベースにしたAM対応フィラメントの商品化を準備しています。

投資面では、英国を拠点とする材料開発者のVictrexは、オランダの3Dプリンターおよびソフトウェア開発者のBond3Dに数百万ユーロを投資する予定です。巨額の投資により、同社は3DプリントされたPAEKおよびPEEKパーツの市場投入を加速することができます。

さらに、化学大手のBASFは、3Dプリント業界内で数多くのパートナーシップに署名しています。最新のものは、3D印刷のスタートアップ、ImpossibleObjectsです。このパートナーシップを通じて、BASFは不可能図形にそのポリアミド6材料を提供します。 Impossible Objectsの新しい複合技術と組み合わせることで、企業は、特に自動車および産業部門で、生産アプリケーションの範囲を広げることを目指しています。

これらの例は、3D印刷業界内の強い傾向を示しています。大規模な材料会社は、産業用ソリューションとしての3D印刷についてますます真剣になっています。これは、今後数年間のこの業界の全体的な可能性を示すもう1つの指標です。

繁栄する未来に向けて

材料市場は依然として3D印刷業界の重要な部分であり、これまで見てきたように、いくつかの重要なトレンドが市場の未来を形作るのに役立っています。

おそらく、最大のトレンドになるでしょう。影響は、材料開発における活動の増加です。多くの点で、この活動の増加は市場の需要によって推進されており、顧客は特に生産用途のためにより多くの材料を要求しています。

この増大する需要を活用するために、化学会社は、より大きな研究開発、投資、およびパートナーシップを通じて、市場での地位を強化し続けています。同様に、機械メーカーもコラボレーションの力を活用することを目指しています。

材料の選択が拡大し、コストが下がり始めると、これは3D印刷の現在のアプリケーションを拡大するのに役立つだけであり、さらに業界全体でのテクノロジーの採用。