AM の未来

2023 年 (そしてその先) の業界の見通し

積層造形の次は何でしょうか? どのくらいのペースで成長するのでしょうか?また、最も有望な新しいアプリケーションは何ですか? さまざまな分野の製品開発および製造の専門家は、導入および投資戦略を検討する際に、テクノロジーとそのアプリケーションがどのように発展し続けるかを予測するための情報を熱心に求めています。

未来を 100% 確実に知ることは誰にもできませんが、単純に成長トレンドラインを延長することから始めるのは良いことです。 そして、数十年にわたる経験、情報、データに基づいて、さらに明確な見通しが可能になります。それらは、Wohlers Associates が 1996 年に初めて発行した AM 業界年次レポートに組み込まれています。

AM の将来の発展を予測するときは、さまざまな要因を考慮することが重要です。 考慮事項には、世界経済の健全性、産業分野で予想される採用計画、機械、材料、ソフトウェア、およびアプリケーションにおける「ゲームを変える」可能性のある新しい開発が含まれます。

上のグラフは、世界中の何百もの企業から受け取った確かなデータと当社独自の予測に基づいて導き出された、2022 年までの過去の成長率を示しています。 この情報に基づいて、Wohlers Associates は、AM 業界が 2032 年に初めて 1,000 億ドルを超えると予想しています。これは、2022 年のレベルに比べて約 6 倍の増加です。

数字の裏には何があるのでしょうか？ AM を導入している投資家や組織も、何が急成長予測を推進しているのか知りたいと考えています。 まず、AM は最終用途部品の生産方法としてより一般的なものになると予想されており、これにより成長が促進されるでしょう。 これを実現するには、システムが大幅に高速化され、部品あたりの生産コストが削減されます。 構築時間は部品コストに大きく影響するため、マシンの速度を 2 倍にすることは、1 つの部品の価格で 2 つの部品を入手するのとほぼ同じです。

システムメーカーがその約束を果たすことができれば、AM業界は追い求めてきた革新的なソリューションから恩恵を受ける可能性がある。 AM が運用アプリケーションに適しているかどうかを判断する際には、方程式が確実に変わります。

カスタム、パーソナライズされた、一回限りの限定版製品への AM の使用が拡大しています。 私たちは、履物、眼鏡、宝飾品、その他の消費者製品向けに作られた幅広い部品や製品を目にしています。 これに加えて、数え切れないほどの企業が日常的に製造している幅広いカスタム治具、治具、ガイド、ゲージ、その他の種類の工場用工具が加わります。

10 年以上にわたり、自動車業界は量産アプリケーションに AM をより広範に採用することが期待されてきました。 しかし、主流の乗用車やトラックにはコストが高すぎました。 カリフォルニアに本拠を置く Divergent Technologies Inc. は、この状況を変えるために懸命に取り組んでいます。 同社はすでに 3D プリントを行って 30 kg のアルミニウム シャーシをアストン マーティンに出荷しており、さらに 20 を超える自動車プラットフォームの開発にも取り組んでいます。

さらなる成長は、航空宇宙、ヘルスケア、軍事、幅広い用途のドローンを含む幅広い産業分野と、革新的なビジネスモデルと持続可能性によって推進されるでしょう。 大型の部品や構造を製造する機械、特に指向性エネルギー蒸着システムが注目を集めており、今後数年間で業界全体の成長に貢献すると考えられます。

2022 年には、2 年連続でポリマーパウダーがフォトポリマーセグメントを上回りました。 歴史的には、プロトタイピングやその他の用途で人気があることもあり、フォトポリマーセグメントが最大のセグメントでした。 粉末床溶融は、最終用途部品の製造で最も一般的なプロセスであると考えられているため、最近の粉末の成長は、製造用途に AM が強力に採用されていることを示しています。

2020 年、フォトポリマーとポリマー フィラメントの市場シェアは同等でした。 金属は業界の 35 年の歴史の約半分で利用可能であり、2022 年には材料収益全体の 18.2% を占めました。「その他」セグメントには、セラミック、ワックス、バインダー ジェッティングおよびシート ラミネート用の材料が含まれます。

いくつかの障害が AM の成長に影響を及ぼしており、今後も影響を及ぼし続けるでしょう。 産業用機械と材料は依然として比較的高価であるため、そのコストは依然として重要です。 部品の量が増加するにつれて、材料は特に製造コストに影響を与えます。 少量の場合、材料コストはそれほど重要ではありません。

部品の後処理とそれに関連する労力は、通常、AM 部品の総コストの 30% に相当する場合があります。 場合によっては、特に金属部品の場合、それがさらに多くの原因となる可能性があります。 自動化は役立ちますが、特に製造量が少ない場合には、初期費用も高額になる可能性があります。

AM 向けの設計 (DfAM) は、経験の浅い人が見落としがちな費用ですが、そのような無視により、AM に有利な強力なビジネス ケースを構築できなくなる可能性があります。 DfAM の例としては、複数の部品を 1 つに統合することで、製造プロセス、在庫、組み立て、メンテナンス、認証の事務手続きが不要になります。 DfAM の方法により、製品の性能が向上し、材料と重量が大幅に削減される場合があります。

誰でも予測することはできますが、正確に予測することははるかに印象的で、困難です。 食品、個別化医療、エレクトロニクスの 3D プリンティングは 2032 年までに主流にならない可能性がありますが、その頃にはそのようなアプリケーションが注目を集める可能性があります。 いくつかの企業は、植物と動物の生きた細胞の両方からの食品を印刷する初期段階にあります。 数社が医薬品の印刷をテストしていますが、製品を商品化したのは 1 社 (Aprecia Pharmaceuticals) だけです。 効率的な回路基板の印刷はさらに先になる可能性がありますが、AM を使用してセンサー、アンテナ、その他の電子関連デバイスを製造することは現在進行中です。

軍が電池や爆発物を印刷し、大型航空機構造をデジタル化して印刷し、幅広い用途向けにヘルメットを 3D 構築する未来を想像してみてください。 可能性はほぼ無限です。

人体のスペアパーツを印刷することは、少なくとも比喩的な意味では聖杯かもしれません。 誰かが指を失った場合、患者の生きた細胞を使用して新しい指が印刷されます。 心臓の値が損傷している場合は、患者固有のバージョンが印刷されて埋め込まれます。 年齢を重ねるにつれて、身体の一部は新しいものに入れ替わっていきます。 完全な臓器や四肢が完成するのはさらに先の将来かもしれませんが、皮膚、骨、歯、軟骨はもうすぐ完成します。

私たちが思い描いていることの中には、私たちが生きているうちには起こらない、あるいはまったく起こらないかもしれません。 ただし、そのほとんどを実現するための構成要素は用意されています。 それは主に、創意工夫、資金、勤勉、そして決意の問題です。

* 編集者注:上記の情報は Wohlers Report 2023 から抜粋したものです

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