2019年3Dプリンティング材料市場：トレンド、成長、新たな機会

3Dプリンティング材料は急速に拡大しています。 2019年、積層造形（AM）材料市場は15億ドルに達し、今後5年で45億ドルという驚異的な規模に成長すると予測されています。化学大手と金属メーカーは新材料を供給するだけでなく、AMの産業化も推進しています。

本記事では、2019年の3Dプリンティング材料ランドスケープの進化を検証し、主要プレーヤーをスポットライトし、市場の未来を形作るトレンドを特定します。

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ポリマーが依然として支配的な材料クラス

ポリマーは市場をリードし、2018年の世界3Dプリンティング材料収益の80.6%を占め、34億ドルに達しました。308人のAMユーザーを対象としたJabil調査では、74%が2018年にポリマー材料を使用しており、その導入容易さと低コストを反映しています。

高性能熱可塑性樹脂へのシフト

PLAやABSなどの標準プラスチックがポリマーセグメントを支配する一方で、堅牢で高温対応材料への需要が加速しています。メーカーはカーボン強化コンポジット、ULTEM、PEEK、PEKKを開発し、航空宇宙、医療、産業用途向けの機能プロトタイプと最終用途部品を可能にしています。

主要コラボレーションには、RobozeとSABICの共同開発によるEXTEM AMHH811Fがあります。これは非晶質熱可塑性ポリイミドフィラメントで、熱変形温度230°C、ガラス転移温度247°C、優れた難燃性を実現。この材料は、AMをプロトタイピングからクリティカルな高性能ユースケースへ移行させる業界の推進力を体現しています。

医療分野では、PEEKプリントが患者固有インプラント製造に使用されるようになっています。EvonikのMeditoolへの最近の投資（PEEKプリント神経・脊椎インプラントを専門とする中国スタートアップ）は、このニッチの成長ポテンシャルを強調しています。

コンポジット材料が採用を加速

コンポジットプリント（熱可塑性マトリックスとカーボン、ガラス、ケブラーなどの強化繊維の組み合わせ）は高成長分野です。現在の提供はチョップドファイバーが主流ですが、連続繊維プリントがトラクションを得ています。Desktop Metalの新Fiber 3Dプリンターは、ナイロン、PEEK、PEKKを連続カーボンファイバーで強化可能です。

SmarTech Analysisレポートによれば、世界コンポジット3Dプリンティング市場は今後5年でCAGR 22.3%で成長し、航空宇宙・医療を超え自動車、エネルギー、輸送セクターへ機会を開くと予測。最近のブレークスルーには、コンポジット3Dプリント自転車フレームと、Arkemaの光硬化性レジンと組み合わせた連続繊維3Dプリンティング（CF3D）技術があります。

グラフェン強化プリント

グラフェンの卓越した電気・熱伝導性が、バッテリー、航空宇宙、エレクトロニクス市場で注目を集めています。TerrafilumとXG Sciencesがグラフェン強化押出フィラメントを開発中。Virginia TechとLawrence Livermore国立研究所は、10µmまでのグラフェン構造を生成できるステレオリソグラフィプロセスをパイオニアしました。

AECOMの英国Scaledと材料パートナーVersarienとの提携により、鉄道信号用4.5m高グラフェン強化ポリマーアーチが生産され、実用適用可能性を実証。有望ながら、グラフェンは依然として高コストでプリントが難しく、主流ソリューションではなく新興技術として位置づけられます。

エラストマー材料の成長

TPUやシリコーンなどの柔軟材料が、強靭性と弾力性を必要とするコンシューマー、医療、産業市場でトラクションを得ています。HuntsmanのIROPRINT AMラインは、フットウェア、ホース、ガスケット、ロボットグリッパー向けにレジン、粉末、フィラメントオプションを提供。

Covestroは設計により可変硬度を実現するTPUベース整形外科インソールを発表し、完全カスタマイズフットウェアを可能に。DowのSILASTIC 3D 3335 LSRは、Nexus Elastomer Systemsのドージング技術とGerman RepRapのLAMプリンターと組み合わせ、機械的性能を損なわずカラーシリコーン部品を実現。EOSは高い復元力と衝撃吸収性を持つTPU 1301粉末を追加し、自動車とフットウェア用途に適しています。

安全クリティカルセクター向け難燃性ポリマー

輸送とエレクトロニクスなど、厳しい防火安全要件を持つ業界が、難燃性3Dプリンティング材料をますます採用しています。DSMのNovamid AM1030 FRはV0とV2認証取得済みで、自動車とエレクトロニクス市場をターゲット。Markforged、Cubicure、CRP Technologyも難燃性コンポジットを提供し、クリティカル産業用途の選択肢を拡大。今後は自動車用途を支えるUV耐性向上ポリマーの成長が期待されます。

セラミック材料：成長するニッチ

3Dプリンティングセラミック市場は、2020年の2,000万ドル収益ベースから2029年までに4.5億ドル超へ成長するとSmarTech Analysisが予測。高強度、耐熱性、耐化学性で評価されるテクニカルセラミックは、航空宇宙とエレクトロニクスですでに使用されています。XJet Ltd.は最近、ジルコニアより高硬度だが耐摩耗性が低く後処理が容易なアルミナをテクニカルセラミックポートフォリオに追加しました。

金属材料：高成長セグメント

金属AMは2018年に3.9億ユーロの収益を生み、当年41.9%成長、5年間で40%以上の成長軌道を維持（Wohlers Report 2018）。金属粉末生産はスケールアップ中で、Höganäs ABがドイツに新アトマイジングプラントを建設し、Amperprint®ブランドで高純度粉末を供給。Liberty House GroupとSandvikも粉末金属能力を拡大中で、後者はSEK 2億投資でアトマイゼーションによるチタン粉末生産を強化。

AMバリューチェーン全体への戦略的拡大

企業は粉末から完成部品まで足跡を拡大しています。GKN AdditiveがGKN Hoeganaesと合併し、フル粉末〜部品ソリューションを構築、Forecast 3D買収でポリマーAMにも参入。SandvikのBeam ITへの30%出資は、製造業界でのプレゼンス深化戦略と一致します。

金属粉末の革新

新金属粉末が極限環境でのAMを可能にしています。H.C. StarckのAMtrinsic Ta/Nb粉末は高融点と耐食性で、化学処理とエネルギーセクターに適しています。OxMet Technologiesは900°Cに耐える高強度ニッケル合金を発表し、現在の限界を超えました。Aerometの強化A20Xアルミニウム粉末はUTS 500MPa超え、市販アルミニウムAM粉末中で最強クラスに位置づけられます。

6KのUniMelt技術は、リサイクル金属原料をプレミアムAM粉末へ変換。失敗ビルドとサポート構造を新材料へ変えることで、循環経済を支援します。

材料：積層造形の要石

最近のJabil調査では、AMユーザーの41%が、優れた材料が大量採用を最も大きく牽引すると回答。先進ポリマーと特殊金属が急速に進化する一方で、高材料コストは依然として主要なボトルネックです。しかし、需要増とサプライチェーン拡大により、今後数年で価格低下の可能性があります。

大手企業とニッチスタートアップの双方が材料開発に多額投資する中、3Dプリンティング材料セクターは持続的成長の態勢にあり、業界横断で積層造形の未来を形作っています。