Достигла ли 3D-печать плато производительности?

Стабильно развивающаяся отрасль 3D-печати

Некоторые тенденции и события указывают на то, что отрасль находится на пути к зрелости. Ниже мы анализируем рост активности слияний и поглощений, расширение использования 3D-печати, подпитываемое технологическими достижениями и стремлением к большей интеграции и взаимодействию.

Волна консолидации

Большинство новых отраслей фрагментированы и консолидируются по мере созревания. Согласно структуре кривой консолидации, все отрасли проходят одинаковый жизненный цикл, состоящий из 4 этапов:открытие, масштабирование, фокус и баланс и альянс.

Используя структуру и историю 3D-печати в качестве руководства, мы можем оценить, где находится отрасль на кривой консолидации.

Появившаяся в 1980-х годах, 3D-печать переживала стадию открытия до конца 2000-х, когда такие компании, как Stratasys, 3D System, Materialise, создавали глобальный след и создавали барьеры для входа, защищая проприетарные технологии.

Начало 2010-х ознаменовало собой трансформационный период для 3D-печати, который вступил в следующую стадию кривой консолидации - масштаб. Индустрия росла в геометрической прогрессии. Появлялись новые крупные игроки, такие как MakerBot, 3DHubs, Formlabs и многие другие. И количество приобретений росло, прежде всего, Stratasys и 3DSystems.

Но индустрия также накапливала вокруг себя много шумихи. Когда ажиотаж достиг дна примерно в 2015 году, многие предсказывали конец индустрии 3D-печати.

Однако на самом деле кончился интерес потребителей. Прекращение ажиотажа раскрыло истинную природу 3D-печати как производственной технологии с огромным потенциалом во многих отраслях.

В то время как этап масштабирования потребительской 3D-печати сокращался, этап масштабирования промышленной 3D-печати процветал.

Вступая в 2020-е годы, мы начинаем переходить от второго этапа масштабирования к третьему этапу фокуса - и последние 12 месяцев только подчеркнули эту тенденцию с заметным ростом масштабных слияний и поглощений.

Среди наиболее заметных сделок по слияниям и поглощениям в сфере 3D-печати за последние месяцы:

• Stratasys приобретает Origin
• Stratasys получает RPS
• Desktop Metal приобретает EnvisionTEC
• DSM приобретает часть портфеля 3D-печати Clariant.
• Covestro приобретает направление деятельности DSM Resins &Functional Materials, включая DSM Additive Manufacturing.
• Protolabs приобретает 3DHubs
• BEAMIT Group приобретает 3T Additive Manufacturing
• Nikon покупает контрольный пакет акций Morf3D

Ключевые стратегии увеличения количества слияний и поглощений в сфере 3D-печати включают:

• Производственные предприятия, желающие расширить свой охват (Nikon &Morf3D);
• AM-компании, усиливающие свое положение в цепочке создания стоимости (например, Desktop Metal и EnvisionTEC);
• Производители оборудования AM, использующие инновационные технологии (например, Stratasys и Origin).

Тем не менее, индустрии 3D-печати еще далеко до последнего этапа Balance &Alliance, в то время как правят лишь несколько отраслевых титанов, на долю которых приходится от 70% до 90% рынка.

Как выглядит сейчас, 2020-е годы будут отмечены тенденцией мегасделок, которая изменит индустрию 3D-печати и изменит ее положение в глобальном масштабе.

Использование 3D-печати помимо прототипов растет

С момента своего появления 3D-печать в основном использовалась для создания прототипов, сокращения времени вывода на рынок и ускорения разработки продуктов. Однако за последние несколько лет мы заметили сдвиг в использовании, и процент конечных деталей, напечатанных на 3D-принтере, увеличился.

Эта тенденция подчеркивается несколькими отраслевыми исследованиями. Например, в рейтинге Ultimaker's 3D Printing Sentiment Index 2021 зафиксировано 7% -ное снижение числа приложений для создания прототипов, в то время как использование конечных компонентов увеличилось на 5% по сравнению с результатами 2019 года.

Отчет Jabil «Тенденции технологий 3D-печати 2021» рассказывает аналогичную историю. В обзоре говорится, что, хотя прототипирование осталось неизменным, использование 3D-печати для деталей конечного использования находится на траектории роста. Почти 55% опрошенных компаний заявили, что они используют не менее четверти своих возможностей 3D-печати для производства функциональных или конечных деталей - заметный рост по сравнению с показателями 2019 года.

Эти цифры свидетельствуют о том, что AM достигла точки перегиба, превратившись из технологии для энтузиастов и первых последователей в технологию с широким спектром промышленных приложений. Другими словами, внедрение AM вышло на другой уровень - уровень ранней зрелости.

Высокоскоростная 3D-печать и постоянно расширяющийся выбор материалов

Рост популярности 3D-печати для функциональных приложений тесно связан с развитием материалов и оборудования.

По сравнению с традиционным производством, большинство процессов 3D-печати были медленными и не имели функциональных сертифицированных материалов для производственных приложений.

Игроки индустрии 3D-печати, предвидя подрыв традиционной обрабатывающей промышленности с помощью AM, должны были найти способ индустриализировать 3D-печать.

Это означало разработку технологий, поддерживающих более высокие объемы производства, и материалов, которые позволяют использовать передовые приложения AM.

В результате, что касается аппаратного обеспечения, мы наблюдаем рост объемов струйной обработки связующего и многолазерной наплавки порошков для металлов, а также процессов фотополимеризации пластмасс в чане.

Между тем бренды материалов все больше сосредотачиваются на высококачественных материалах, включая современные сплавы и композиты.

Читайте также:Композитная 3D-печать:новая технология с ярким будущим

В конечном итоге смещение акцента на производственные решения помогает ускорить рост AM в отраслях промышленности, которые ранее не решались использовать 3D-печать для функциональных приложений.

Создание интегрированной экосистемы AM

AM, как технология Индустрии 4.0, может достичь зрелости только за счет устранения разрозненности в своих операциях и цепочках поставок.

Хотя большая часть внимания в AM по-прежнему сосредоточена на оборудовании и материалах, все больше и больше внимания уделяется созданию взаимосвязанной автоматизированной экосистемы.

Эта тенденция очевидна на многих фронтах, от автоматизации проектирования через оптимизацию топологии до автоматизации постпроизводства, которая устраняет большую часть сложности и ручного труда.

Что касается управления производством, появилось специализированное аддитивное программное обеспечение MES для автоматизации процессов обработки заказов и планирования производства

Дополнительная литература:решение проблем аддитивного производства с помощью MES

Еще один важный шаг в автоматизации - производители оборудования, которые открывают свои системы для интеграции со сторонним программным обеспечением. Улучшение связи между системами AM и программными решениями в конечном итоге поможет создать интегрированную экосистему, которая поддерживает совместимое масштабируемое аддитивное производство.

Плато производительности:какие сегменты 3D-печати достигли этого уровня?

Хотя индустрия 3D-печати развивается, прогресс в ее различных сегментах неоднороден.

Некоторые отрасли 3D-печати все еще находятся на ранней стадии, например, человеческие ткани, напечатанные на 3D-принтере, в то время как другие приближаются к стадии зрелости, например, 3D-печать с полимерами.

Но какие еще сегменты поднимаются на плато зрелости и что стимулирует их рост?

Поставщики услуг 3D-печати

Несколько фактов об индустрии услуг AM:

• Отчет Wohlers за 2021 год утверждает, что поставщики услуг 3D-печати принесли колоссальный доход в 5 миллиардов долларов в 2020 году;
• Согласно отчету EY Report 2019, поставщики услуг составляют 34% глобального рынка AM;
• Согласно отчету Jabil 3D Printing Trends Report 2021, около 45% компаний передают на аутсорсинг задания по 3D-печати. ​​

Хотя в 2020 году в отрасли 3D-печати наблюдался общий спад, сфера услуг продолжала расти. Многие, если не большинство, компании знакомятся с 3D-печатью через поставщиков услуг.

В связи с недавними потрясениями в цепочке поставок компании начали исследовать преимущества 3D-печати для их цепочек поставок, а поставщики услуг стали исходными точками соприкосновения для многих, чтобы изучить и понять технологию.

Однако конкуренция в сфере услуг 3D-печати увеличивалась синхронно с общим ростом сектора.

С одной стороны, производители оборудования и материалы компаний запускают бизнес-направления услуг AM или расширяют их за счет приобретений. С другой стороны, бизнес-модель "Производство как услуга", которая связывает покупателей и поставщиков через единый сайт, переживает бум.

В такой конкурентной среде поставщики услуг должны постоянно вводить новшества, диверсифицируя свои предложения услуг, стандартизируя и автоматизируя свои процессы и выходя на новые рынки.

Стоматологическая 3D-печать

Внедрение высокоскоростных полимерных АМ-технологий значительно ускорило рост 3D-печати в стоматологии.

По оценкам исследовательской компании SmarTech, стоматологическая и медицинская промышленность AM превысила 3 ​​миллиарда долларов.

Цифровая стоматология - внедрение цифровых технологий в стоматологическую практику - стала обычным трендом в стоматологии. И 3D-печать - одна из ключевых технологий, наряду с внутриротовым сканированием, которая движет этой тенденцией.

3D-печать находит множество применений в стоматологической промышленности, включая модели мостов, хирургические шаблоны и зубные протезы. Однако изготовление прозрачных моделей для выравнивания на сегодняшний день является одним из наиболее распространенных способов применения стоматологической 3D-печати.

Согласно SmarTech Analysis, прозрачные выравниватели - «пожалуй, самое объемное приложение для технологий 3D-печати в мире на сегодняшний день».

3D-печать ускоряет процесс создания прозрачных выравнивателей для конкретных пациентов, позволяя изготавливать сотни пользовательских форм прямо из цифровых снимков пациента за одну партию.

Никакая другая технология не сможет создать такое количество индивидуальных форм таким быстрым и рентабельным способом, кроме 3D-печати. ​​

3D-печать кардинально изменила правила игры в стоматологии, предложив решение, которое может сделать восстановление зубов более дешевым, быстрым и широко доступным для клиентов.

Поэтому неудивительно, что более 70% стоматологических лабораторий в США, по прогнозам, будут владеть технологией 3D-печати к концу 2021 года, а в ближайшие пять-семь лет стоматологическая 3D-печать станет отраслью с оборотом 9,2 миллиарда долларов.

Металлическая порошковая пленка

Металлическая 3D-печать включает в себя множество технологий, но одной из наиболее зрелых среди них остается металлическая порошковая сварка (PBF).

За последнее десятилетие производители металлических 3D-принтеров PBF упорно работали над оптимизацией технологии производства. С этой целью мы видели, как ключевые игроки рынка запускают решения для автоматизированного и интегрированного производства.

Большинство этих решений имеют схожие характеристики:они модульные, конфигурируемые и предлагают высокий уровень автоматизации, стремясь максимизировать эффективность и сократить объем ручного труда.

Благодаря этим разработкам лазерный PBF нашел свое применение во многих отраслях и сферах применения. Одна из отраслей, которая особенно активно использовала металлические PBF, - это авиакосмическая промышленность.

Сегодня металлические детали из PBF, напечатанные на 3D-принтере, используются в важнейших системах самолетов и космических кораблей, таких как двигатели. Вот где действительно проявляются ключевые возможности технологии - производство сложных деталей с упрощенной сборкой и меньшими отходами материала.

На данный момент лазерная технология PBF позволяет многократно доставлять функциональные детали. Однако для того, чтобы производители могли приступить к серийному производству, все еще требуется некоторая отладка и тестирование.

В дальнейшем простота использования и надежность металлических систем PBF будут расти, во многом благодаря достижениям в программном обеспечении и рабочем процессе в целом.

Одним из примеров, подтверждающих эту тенденцию, является калифорнийский производитель металлических 3D-принтеров VELO3D.

При разработке своей металлической технологии PBF под названием Intelligent Fusion компания сделала основной упор на интеграцию программного и аппаратного обеспечения. Результатом является тесно интегрированная система, которая может печатать детали с меньшим количеством опор, лучшей обработкой поверхности и, как сообщается, с более высоким процентом успеха. Это, в свою очередь, приводит к большей надежности, более быстрому производству и меньшему количеству постобработки.

Металлический PBF остается движущей силой индустрии 3D-печати металлом. Металлические 3D-принтеры PBF имеют самую большую установленную базу среди других технологий 3D-печати металлом. Производители 3D-принтеров PBF имеют самую большую долю на рынке 3D-печати по металлу по сравнению с компаниями, производящими другие типы 3D-принтеров по металлу.

Кроме того, с 2019 года использование металлов в 3D-печати выросло на 20%, в то время как использование полимеров выросло только на 12% - это еще один показатель, свидетельствующий о растущей уверенности в зрелости 3D-печати металлами.

Промышленная 3D-печать:начало десятилетия устойчивого роста

Индустрия 3D-печати вступила в новый период роста и индустриализации.

В сегодняшней сложной среде все больше и больше компаний реагируют на ограничения в своих цепочках поставок и производственных операциях, обращаясь к 3D-печати.

Для нашей отрасли это означает больше разработок в различных сегментах 3D-печати, а не только в тех, которые я выделил выше.

Ускоренное развитие аддитивного производства в конечном итоге воплотит в реальность концепцию распределенного цифрового производства. Над ним долго работали, и теперь он медленно обретает форму, поскольку все части экосистемы AM постепенно сходятся воедино.

Как будет выглядеть обрабатывающая промышленность, когда технология AM полностью созреет? Я считаю, что нам не понадобится много времени, чтобы научиться.

Узнайте, как вы можете заложить фундамент, который ускорит переход к распределенному аддитивному производству, в нашем бесплатном техническом документе.