2020年のイノベーションを牽引する10の主要3Dプリンティング・トレンド

2019年、アディティブ・マニュファクチャリングは前例のないスピードで加速し、新技術、パートナーシップ、市場を切り開きました。2020年を迎えるにあたり、業界は変革の年を迎えようとしています。以下に、セクターを問わず3Dプリンティングを形作る最も影響力のある10のトレンドをまとめます。

1. 3Dプリンティングのランドスケープがさらに多様化

Formnext 2019は業界の急速な拡大を示しました。出展社数は852社に上り、前年比35%増という驚異的な伸びを記録。スタートアップから既存大手まで幅広いプレーヤーが集まり、健全な成長軌道とイノベーションへの旺盛な需要を物語っています。

シリコン3Dプリント専門のSpectroplast、手頃なレーザー粉末床溶融システムを提供するOne Click Metal、StratasysスピンオフのEvolve Additive Solutions（電子写真プロセスを先駆化）など、市場を再定義する新規参入企業が相次いでいます。

AMFGの2019年アディティブ・マニュファクチャリング業界ランドスケープレポートでは、80社以上のプリンターメーカーを特定。その多くが過去10年以内に設立されており、この傾向は継続し、競争激化と技術的ブレークスルーの加速をもたらすでしょう。

2. より幅広いアプリケーション特化型材料が登場

Jabilの最近の調査では、材料コストと入手性が生産グレードAMの主要な障壁と判明。価格は安定傾向にあるものの、業界は特定の産業ニーズに合わせて設計された新しいポリマーの開発を積極的に進めています。

2019年初頭に開設されたJabilの材料イノベーションセンターは、顧客要求をカスタムメイドのポリマーパウダーとフィラメントに変換するフルサイクル施設です。このアプローチにより、射出成形用材料と3Dプリント適合材料のギャップが埋められることが期待されます。

BASFやGKN Additiveなどの大手材料サプライヤーは、ソリューション・プロバイダーとしての地位を確立し、AMをバリューチェーンに統合することで、技術の産業化を後押ししています。

3. 耐熱性ポリマー3Dプリンターと材料の増加

昨年は、Roboze、Zortrax、Essentiumから耐熱性プリンターが相次いで登場。PEEKのような高性能熱可塑性プラスチックへの需要が背景にあります。これらのポリマーは優れた耐熱性、耐薬品性、強度を備えますが、プリントには大きな課題があります。

メーカーはヒートベッドと高温ノズルを搭載することでこれらのハードルに対処し、プリント可能な耐熱材料のカタログを拡充。産業採用の幅を広げています。

4. コンポジット3Dプリントが成長期へ

軽量・高強度コンポジットは航空宇宙、自動車、石油・ガス、産業財で重宝されます。AMはコンポジット製造を効率化し、従来の手作業工法に比べてコストとリードタイムを削減できます。

Fortify、Impossible Objects、Arevoなどが多額の資金調達に成功し、自転車フレームから航空宇宙部品まで実用事例を示しています。Desktop MetalのFiberシリーズや多数のハードウェア・材料パートナーシップが、この分野の勢いを裏付けています。

5. 3Dプリント・ソフトウェアが急速に進化

従来、ソフトウェアはハードウェアと材料の進歩に遅れを取り、設計者はビルド準備、シミュレーション、DfAMワークフローで複数のツールを使い分ける必要がありました。2020年は、設計パイプラインを効率化する直感的で統合されたソリューションが急増します。

シミュレーション精度の向上、リアルタイム監視、ユーザーフレンドリーな設計ツールにより、より広範な生産利用が可能になり、3Dプリントが主流製造プロセスに深く組み込まれていきます。

6. MESソフトウェアがスケーラブル生産に不可欠に

シリアル生産ラインにはシームレスなワークフロー管理が必要です。手作業の作業指示管理と造形後検査はボトルネックとなり、拡張性を阻害します。

AM向けに特化した製造実行システム（MES）は、ジョブスケジューリングから品質保証まで全工程を統合デジタルエコシステムで連携。3Dプリント施設へのMES導入は、産業化の前提条件になりつつあります。

7. 後処理自動化が中心舞台へ

サポート除去、洗浄、表面仕上げの自動化は大量生産に不可欠。AMT、DyeMansion、PostProcess Technologiesなどが、脱粉、タンブラー仕上げ、カラーマッチングを自動化するソリューションを提供しています。

現在ベータ版のAMT脱粉ユニットは、手作業の粉末除去を排除し、3Dプリントを大量生産に適した連続・反復可能なプロセスへと変えることが期待されています。

8. 大量3Dプリントが現実味を帯びる

金属バインダージェッティングは、高速・高精度・低コスト生産の主力技術です。ExOneのX1 160PROとDesktop MetalのShop Systemが2020年後半に発売予定で、自動車・産業部品の大量生産をターゲットとしています。

ポリマー大量プリントでもブレークスルーが：HPの100万個歯科ケース、3D SystemsによるAlign Technology向け数十万個の生産実績が、スケーラビリティの可能性を示しています。

9. データが3Dプリントの再現性の鍵に

組み込みセンサーとカメラによるインプロセス監視が、部品品質の一貫性を確保する重要ツールとして台頭。Additive Assuranceの金属プリント品質プラットフォームのようなソリューションが、リアルタイムデータ取得と分析を可能にしています。

データ収集が成熟するにつれ、メーカーは生産グレード部品へのAM信頼性に確信を持てるようになるでしょう。

10. 協業が量産向けAMを加速

BMW主導のIDAMプロジェクトのような産官学連携は、自動車部品の大規模AM生産実証を目指します。材料サプライヤー、機械メーカー、エンドユーザー横断のパートナーシップが、相互運用可能なワークフローを構築し、スケーリングを効率化します。

こうしたエコシステムは、AMの競争力実証と市場拡大に不可欠です。

2020年の3Dプリント：本格的な産業化へのフォーカス

2020年は、3Dプリントの産業化への軌道を確固たるものにします。既存企業と新規参入企業の継続的投資、コスト・材料・ワークフローの障壁克服への協調的な取り組みにより、技術の適用範囲が拡大し、新たなアプリケーション領域が開かれるでしょう。

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