Рост производственных технологий: тренды, внедрение и прогнозы для ЧПУ, 3D-печати и литья

Инновации в обработке с ЧПУ, аддитивном производстве и литейных технологиях дают компаниям, проsumer'ам и потребителям беспрецедентный уровень вариантов проектирования. Однако, с таким количеством технологий на рынке, остается вопрос: как они показывают себя в плане роста и какие отрасли используют их наиболее заметно?

Здесь мы рассмотрим тренды роста от обработки с ЧПУ, 3D-печати и вакуумного литья за 2019 год и посмотрим вперед на прогнозы.

Обработка с ЧПУ

Статистика внедрения и использования

По словам Рагава Бхарадвая Шивасвами, ведущего аналитика Technavio по исследованиям в области автоматизации, «Приложения станков делятся на три важных продуктовых сегмента, состоящих из станков для резания металлов, станков для формовки металлов и других аксессуаров. Сегмент станков для резания металлов доминировал на рынке в США с долей около 51% в 2016 году, в основном из-за более высокого спроса на промышленные приложения резания металлов».

Автомобилестроение, авиакосмическая промышленность и металлообрабатывающие компании — наиболее заметные пользователи автоматизированных субтрактивных технологий обработки. Другие заметные отрасли включают строительство, энергетику. США — единственный крупнейший рынок автомобильного инструментария и готовятся к дальнейшему росту благодаря ряду факторов (размер населения, гос. стимулы, потребительская база и т.д.).

Лучшие поставщики технологий обработки (ЧПУ и лазер) выделены аналитиками Technavio по исследованиям рынка промышленной автоматизации: Dalian Machine, DMG MORI, Haas Automation, JTEKT и Komatsu. Станки с ЧПУ используются, как ожидается, для множества целей, включая фрезерование, сверление, нарезание резьбы и растачивание.

В то время как АТР регионы сейчас используют контроллеры ЧПУ больше всего, европейский рынок ожидает значительного роста благодаря технологическим достижениям и инвестициям. Ключевые глобальные игроки рынка включают Bosch Rexroth AG (Германия), DMG MORI CO., LTD. (Япония), Fagor Automation (США), FANUC Corporation (Япония), Haas Automation, Inc. (США), Hurco Companies, Inc. (США), Mitsubishi Electric Corporation (Япония), Okuma Corporation (Япония), Siemens AG (Германия).

Рост и прогнозы

Рынок контроллеров ЧПУ был оценен в 2,86 млрд долларов в 2016 году и ожидался рост с CAGR 3,8% между 2017 и 2023 годами, некоторые оценки ожидают рост до 3,70 млрд долларов к концу этого периода. Увеличение внедрения промышленной автоматизации в производственном секторе, способность снижать операционные затраты и растущий спрос на массовое производство в конечных отраслях — ключевые факторы, движущие рост рынка ЧПУ, согласно «Markets and Markets».

Более конкретно, 3-осевые станки с ЧПУ ожидают удерживать наибольшую долю рынка в этот период. С 3-осевыми станками, имеющими наивысший уровень использования в отрасли, 5-осевые станки также выходят вперед и ожидается их рост отныне до 2023 года.

Автомобильная промышленность, скорее всего, сохранит доминирование в использовании ЧПУ. Инновации, потребность в быстром производстве и лучшем качестве — главные факторы, толкающие ее вперед, не только в производстве автомобилей, но также в оборонной и авиакосмической отраслях.

Другая оценка показывает рост на 4% к 2021 году. Это особенно интересно, так как история рынка показывала, что многие считали, что индустрию обработки давно достигла пика. По отчету Gardner Business Intelligence «Американская индустрия станков, измеряемая заказами на станки (USMTO), достигла пика роста 7,4% в сентябре 2014 года, а затем пережила спад с падением объемов на 19,4% в июле 2016 года».

3D-печать

Производители принтеров и адаптеры

В плане производителей принтеров основным изменением до 2018 года стал сдвиг в сторону более дорогих систем. Главный сегмент роста — количество компаний, производящих принтеры в диапазоне $5000 и выше, с ростом фирм с 135 до 177 производителей. В сравнении, компании, производящие станки ниже этого ценового диапазона, сократились, однако общий рынок находится на восходящей траектории в терминах чистой выручки и инвестиций.

Стоит отметить, что из-за увеличения внедрения год за годом, трудно точно отслеживать, какие отрасли используют 3D-печать. Однако авиакосмическая и оборонная промышленность определенно среди самых заметных пользователей. К 2018 году 64% компаний А&О используют 3D-печать в производстве, опережая все остальные отрасли, включенные в опрос.

В плане вариантов использования есть немало недавних достижений, указывающих на здоровую жизнь технологии. В этом апреле HP отметила свою 10-миллионную напечатанную деталь с использованием их технологии Multi-Jet Fusion за один год. HP работала с Daimler Trucks North America, Fast Radius, Linear AMS и Korps морской пехоты США и многими другими отраслями.

Собственное исследование Nano Dimension показало, что в электронной промышленности 3D-печать многослойных печатных плат и гибкой электроники — самые популярные применения. Другое اكتشاف показывает, что первичные интересы отрасли в применении 3D-печати — ускорение разработки продуктов и стимулирование инноваций.

Медицинская отрасля использует 3D-печать уже довольно давно. По данным Harvard Business Review (2015), американская индустрия слуховых аппаратов перешла на 99% аддитивное производство менее чем за 500 дней. Аналогично, стоматологическая 3D-печать остается одним из самых заметных медицинских применений, с компаниями вроде ClearCaps, использующими их для производства дентальных алाइनеров для высокообъемного производства.

Использование и материалы

По данным Sculpteo, 55% компаний предсказывали, что могут тратить больше на услуги и решения 3D-печати в 2017 году. Год спустя Sculpteo обнаружил, что 70% компаний увеличили свои инвестиции в 3D-печать в 2018 году против 49% в 2017 году. Общий растущий уровень инвестиций — хороший признак здоровья технологии. Эти инвестиции идут на ряд возможных функций, которые 3D-печать выполняет внутри этих компаний.

В 2017 году, по опросу компаний Sculpteo, 3D-печать в основном использовалась для ускорения разработки продукта (28%), предложения кастомизированных продуктов (16%) и увеличения гибкости производства (13%).

2018 год отметил самые высокие продажи материалов для полимерного порошкового плавления. Технология достигла стоимости примерно в районе $400 млн. В то время как пластики остаются самым распространенным материалом печати, темп роста стагнировал до 2017 года, когда произошел резкий рост промышленных полимеров высокой прочности. Аналогично, металлические материалы выросли на 41% за год.

Рост и прогнозирование

К 2020 году общий рынок 3D-печати ожидается к $15,8 млрд для всех продуктов и услуг AM во всем мире. Отчет Wohler's ожидает прогнозы выручки до $23,9 млрд в 2022 году и $35,6 млрд в 2024 году. В целом, будущее выглядит ярче для отрасли с год к году ростом выше 40% на ближайшие несколько лет.

Другой интересный показатель — количество компаний, которые теперь считают себя «3D-печать первой» и используют технологию как основной режим производства. Количество таких компаний выросло с 15% до 22% с 2017 по 2018 год. В том же году 36% компаний, опрошенных Sculpteo, использовали металлическую печать, вверх с 28% по предыдущим расчетам.

Среди всего спектра технологий 3D-печати, порошковое плавление в слое (powder bed fusion) ожидает удерживать наибольшую долю до 2024 года. Авиакосмическая, автомобильная, здравоохранение и инженерные отрасли чаще всего используют технологии вроде прямого лазерного спекания металла (DMLS), электронно-лучевого плавления (EBM), селективного термического спекания (SHS), селективного лазерного плавления (SLM) и селективного лазерного спекания (SLS) для разработки функциональных деталей.

Литье под давлением (Die Casting)

Производители и адаптеры

Ключевые производители в технологии: Alcoa Corporation; Walbro; Consolidated Metco, Inc.; Dynacast; Gibbs Die Casting Corporation; Bodine Aluminum, Inc.; Ryobi Ltd; Aluminum Corporation of China Limited; Martinrea Honsel Germany GmbH; Endurance Technologies Limited; и Alcast Technologies.

Рынок литья под давлением довольно велик в автомобильной промышленности. Их главный интерес — производство высокопрочных литых деталей. Производители промышленного оборудования и трубопроводов все чаще используют литье под давлением, вместе с ростом в авиакосмической и оборонной отрасли за последние годы. Другой недавний тренд — использование более прочных алюминиевых компонентов в сельском хозяйстве и медицинских устройствах также свидетельствовал рост.

Алюминий — самый широко используемый металл в технологии литья. Всемирный рынок алюминиевого литья оценивался в $47,1 млрд в 2018 году, с ожидаемым CAGR 9,1% с 2019 по 2025 год. Этот подъем использования алюминия обусловлен автомобилестроением и повышенным спросом от сектора строительства в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Еще один перспективный и быстрорастущий сегмент для готовых алюминиевых деталей — промышленный сектор. Рост сегмента до 2025 года во многом можно списать на модернизацию традиционных аграрных стран, включая Индию и Бразилию.

Процесс литья под давлением составил примерно 53,0% выручки рынка в 2018 году, благодаря своей популярности для высокообъемного производства. Литье под высоким давлением (HPDC) составляет 71,0% процесса литья под давлением, что позволяет более высокие темпы производства в различных отраслях.

Рост и прогнозирование

В 2017 году глобальный рынок литья под давлением оценивался в $62,87 млрд, что прогнозируется достичь $93,87 млрд к 2023 году. Рынок готов зарегистрировать CAGR свыше 6,93% в 2018-2023 годах (прогнозный период). Азиатско-Тихоокеанский регион, безусловно, крупнейший рынок для литья под давлением глобально, составляя свыше 58% доли в 2017 году. Дальнейший рост неизбежен на рынке литья магниевых сплавов под давлением в Азиатско-Тихоокеанском регионе для многих новых стартапов из-за растущего предпочтения конечных пользователей к более низким производственным затратам. Устоявшиеся компании создают серьезные вызовы в плане технологических, надежности и качественных вопросов, что приводит к слияниям и поглощениям между меньшими и устоявшимися компаниями.

Два главных рынка для индустрии литья под давлением — автомобильная промышленность на первом месте и жилищная индустрия на втором. Обе эти отрасли формируют хороший барометр для общего здоровья литейной индустрии. Продажи легковых автомобилей в 2016 году достигли 17,55 млн единиц, став еще одним хорошим годом подряд, несмотря на спекуляции, что он может не повторить 2017 год. Он остался стабильным, несмотря на более высокий рост с 2016 по 2017 год. На глобальном уровне примерно 60,0% всех литых продуктов на рынке направлены в автомобильную промышленность.

Недавно на североамериканском рынке рост использования технологии литья под давлением в автомобильной сфере приписывается регуляциям EPA по милям на галлон для транспортных средств. Это могло способствовать непредвиденным увеличениям. Согласно новым требованиям, производители стремились сделать новые автомобили легче, что в результате увеличило использование литья под давлением. Шаг EPA повысить стандарты миль на галлон до 35,5 mpg к 2016 году, а затем до 54,5 mpg к 2025 году. Европа также прогнозирует CAGR 7,1% в терминах стоимости с 2019 по 2025 год, особенно для Германии, Франции, Италии и России.

Литье под давлением в формы (Injection Molding)

Производители и адаптеры

Технологии литья металлов под давлением были приняты автомобилем & авиацией, потребительскими товарами и производителями медицинских устройств, что, по мнению определенных исследований, привело к росту в секторе со временем. Ожидается дальнейший рост с учетом спроса на смартфоны & другие электронные продукты, так как несколько компонентов, таких как разъемы lightning, слайдеры телефонов & оптоволоконные детали производятся на машинах MIM.

В пластиковом отделении главные адаптеры литья под давлением также были автомобилем и медициной, за которыми следуют строительство, медицина и упаковочные отрасли. Есть много отраслей, таких как автомобилестроение, заменяющие сталь пластиками для меньшего веса. Это вызывает увеличение сдвига от одного к другому в терминах производственных предпочтений.

Ключевые игроки в литье под давлением включают Dynacast, GKN Plc, Britt Manufacturing, Dean Group International Ltd., Cypress Industries, Sintex, CMG Technologies, Indo-MIM Pvt. Ltd., Real Technik AG и ATW Companies. Когда речь идет о пластиках, основные компании — BASF, Dow Chemical Company, DuPont и HTI Plastics.

Компании принимают литье под давлением для более быстрого времени обработки, устранения вторичных операций и лучших уровней допусков готовых продуктов. Это также позволяет компаниям минимизировать отделку и постобработку в своих операциях. Кроме того, это также стоимоэффективно, особенно в сравнении с различными другими методами fabricación.

Медицинская отрасль также использует литье под давлением в креплениях, устройствах доставки лекарств, оборудовании для замены суставов и различных имплантах.

Материалы

В терминах пластиков есть недавняя волатильность рыночной цены, которая, вероятно, повлияет на рост. Сырьевые материалы вроде бензина, этилена, пропилена и стирола проходят через флуктуации, а также попадают под огонь из-за экологических опасений об их утилизации. Это делает рынок неопределенным в будущем. Это, однако, подтолкнуло компании к инвестициям в различные альтернативные биоразлагаемые материалы за последние годы.

Азиатско-Тихоокеанский регион лидирует в обеих категориях литья под давлением. Он удерживает 37% рынка в терминах пластикового литья, возможно, из-за упаковки, мобильных телефонов и потребительских товаров. Северная Америка вышла вторым крупным потребителем и ожидается рост с CAGR 10%. Европа была еще одним крупным рынком для литых под давлением пластиков с общим спросом, оцениваемым в $45,29 млрд к 2025 году.

Рост и прогнозирование

Глобальный размер рынка литых под давлением пластиков оценивался в $325,69 млрд в 2018 году. Ожидается расширение с CAGR 5,7% в прогнозный период. Аналогично, глобальный размер рынка литья металлов под давлением (MIM) оценивался в $2,1 млрд в 2015 году и прогнозируется рост с CAGR 11,9% с 2016 по 2025 год.

Увеличение расходов на продукты в Бразилии, Китае, Индии, Мексике, России и Южной Африке способно создать больше роста. И в пластиках, и в металлах растущий спрос на легкие & более мелкие автомобильные детали повышает возможности для технологии MIM. Это также верно для высокопрочных компонентов в двигателях & электронных системах для автомобильной промышленности.

Оптическая прозрачность, биосовместимость и стоимоэффективные методы производства ожидаются движителем спроса в медицинской отрасли. Здравоохранение и медицинские сферы ожидают достичь CAGR свыше 6,3%, достигая чистой стоимости $40,49 млрд к 2025 году.

Основные источники данных, использованные в статье: отчет Wohler's, Sculpteo, Grand View Research, Technavio, Reuters, Североамериканская ассоциация литья под давлением и Mordor Intelligence.