Рынок материалов для 3D-печати в 2019 году: тренды, рост и новые возможности

Материалы для 3D-печати быстро расширяются. В 2019 году рынок материалов аддитивного производства (AM) достиг стоимости $1,5 млрд и прогнозируется к восхитительным $4,5 млрд в ближайшие пять лет. Химические гиганты и металлопроизводители не только поставляют новые материалы, но и движут индустриализацию AM.

В этой статье мы рассматриваем эволюцию ландшафта материалов 3D-печати в 2019 году, подсвечиваем ключевых игроков и идентифицируем тренды, формирующие будущее рынка.

Изучите связанные статьи серии:

• Как эволюционирует рынок оборудования 3D-печати в 2019
• ПО для 3D-печати: достижение истинного цифрового производства
• Постобработка для промышленной 3D-печати: ключевые тренды, которые нужно знать

Полимеры остаются доминирующим классом материалов

Полимеры продолжают лидировать на рынке, захватывая 80,6% глобальной выручки материалов для 3D-печати в 2018 — цифра, достигшая $3,4 млрд. Опрос Jabil 308 пользователей AM показал, что 74% использовали полимерные материалы в 2018, отражая их легкость принятия и более низкую стоимость.

Сдвиг к высокопроизводительным термопластикам

Пока стандартные пластики вроде PLA и ABS доминируют в полимерном сегменте, спрос на надежные, высокотемпературные материалы ускоряется. Производители разрабатывают углерод-усиленные композиты, ULTEM, PEEK и PEKK для функциональных прототипов и конечных деталей для авиации, медицины и промышленности.

Ключевые коллаборации включают совместную разработку Roboze и SABIC EXTEM AMHH811F — аморфного термопластичного полиимидного филамента с пределом дефлекции тепла 230 °C, температурой стекловития 247 °C и отличными огнеупорными свойствами. Этот материал примечает толчок индустрии к переходу AM от прототипирования к критическим высокопроизводительным кейсам.

В медсекторе 3D-печать PEEK теперь используется для изготовления пациенто-специфических имплантов. Недавние инвестиции Evonik в Meditool — китайский стартап, специализирующийся на PEEK-печатных неврологических и спинальных имплантах — подчеркивают потенциал роста в этой нише.

Композитные материалы ускоряют принятие

Композитная печать — комбинация термопластичной матрицы с усиливающими волокнами вроде углерода, стекла или Кевлара — зона высокого роста. Текущие предложения часто содержат рубленые волокна, но непрерывное-волоконная печать набирает тягу. Новый Fiber 3D-принтер Desktop Metal, например, может усиливать нейлон, PEEK и PEKK непрерывными углеродными волокнами.

Отчет SmarTech Analysis проецирует глобальный рынок композитной 3D-печати к CAGR 22,3% в ближайшие пять лет, открывая возможности за пределами авиации и медицины в авто, энергетику и транспорт. Недавние прорывы включают 3D-печатную композитную велосипедную раму и технологию непрерывного-волоконного 3D-печати (CF3D) в комбинации с фотокурящими смолами Arkema.

Графен-усиленная печать

Исключительная электрическая и термическая проводимость графена привлекает интерес по батарейным, авиационным и электронным рынкам. Terrafilum и XG Sciences разрабатывают графен-усиленные экструзионные филаменты, в то время как Virginia Tech и Lawrence Livermore National Laboratory пионерили стереолитографический процесс, способный производить графеновые структуры до 10 мкм.

Партнерство AECOM с британским Scaled и материаловым партнером Versarien произвело 4,5-метровую графен-усиленную полимерную арку для железнодорожной сигнализации, демонстрируя реальную применимость. Несмотря на обещание, графен остается дорогим и сложным для печати, позиционируя его как الناشую технологию, а не мейнстримовое решение.

Рост эластомерных материалов

Мягкие, гибкие материалы вроде TPU и силикона набирают тягу в потребительских, медицинских и промышленных рынках, где требуются стойкость и эластичность. Линейка IROPRINT AM от Huntsman предлагает смолу, порошок и филамент варианты для обуви, шлангов, прокладок и робототехнических зажимов.

Covestro представил TPU-базированные ортопедические стельки, позволяющие переменную жесткость через дизайн, обеспечивая полностью кастомизированную обувь. SILASTIC 3D 3335 LSR от Dow, в комбинации с дозирующей технологией Nexus Elastomer Systems и LAM-принтером German RepRap, позволяет цветную печать силиконовых деталей без компромисса механической производительности. EOS добавил порошок TPU 1301, отмеченный высокой упругостью и поглощением ударов, подходящий для авто и обуви.

Огнеупорные полимеры для безопасно-критических секторов

Отрасли со строгими требованиями к пожарной безопасности, такие как транспорт и электроника, все чаще принимают огнеупорные материалы 3D-печати. Novamid AM1030 FR от DSM, сертифицированный V0 и V2, таргетирует авто и электронику. Markforged, Cubicure и CRP Technology также предлагают огнеупорные композиты, расширяя опции для критических промышленных применений. Будущий рост ожидается в полимерах с улучшенной УФ-стойкостью для авто-приложений.

Керамические материалы: растущая ниша

Рынок керамической 3D-печати прогнозируется ростом от $20 млн выручки в 2020 до более $450 млн к 2029, по SmarTech Analysis. Технические керамики, ценные за высокую прочность, температуру и химическую стойкость, уже используются в авиации и электронике. XJet Ltd. недавно добавила оксид алюминия в портфель технических керамик, предлагая более высокую твердость, чем оксид циркония, но более низкое износосопротивление для легкой постобработки.

Металлические материалы: сегмент высокого роста

Металлическое AM выручило €390 млн в 2018 и выросло на 41,9% в том году, сохраняя 40%+ траекторию роста за пять лет (Wohlers Report 2018). Производство металлического порошка масштабируется: Höganäs AB строит новый атомизационный завод в Германии для поставки высокочистых порошков под брендом Amperprint®. Liberty House Group и Sandvik также расширяют порошково-металлические возможности, последняя инвестируя 200 млн крон в производство титановых порошков атомизацией.

Стратегическое расширение через AM цепь стоимости

Компании расширяют присутствие от порошков до готовых деталей. GKN Additivefusion с GKN Hoeganaes создало полное решение порошок-деталь и приобрело Forecast 3D для входа в полимерное AM. 30% доля Sandvik в Beam IT в линии с ее стратегией углубления присутствия в производственной индустрии.

Инновации в металлических порошках

Новые металлические порошки позволяют AM в экстремальных средах. AMtrinsic Ta/Nb порошки H.C. Starck предлагают высокие температуры плавления и коррозионную стойкость, подходящие для химической обработки и энергетики. OxMet Technologies представила высокопрочные никелевые сплавы, выдерживающие 900 °C, превосходящие текущие пределы. Улучшенный алюминиевый порошок A20X от Aeromet превышает 500 MPa UTS, позиционируя его среди самых прочных коммерчески доступных алюминиевых AM-порошков.

Технология UniMelt от 6K конвертирует переработанное металлическое сырье в премиальные AM-порошки, поддерживая круговую экономику, превращая неудачные сборки и поддерживающие структуры в новый материал.

Материалы: краеугольный камень аддитивного производства

Недавний опрос Jabil указывает, что 41% пользователей AM верят, что превосходные материалы наиболее значительно двинут массовое принятие. Пока передовые полимеры и специализированные металлы быстро эволюционируют, высокая стоимость материалов остается ключевым узким местом. Однако растущий спрос и расширяющиеся цепи поставок предполагают, что цены могут снизиться в грядущие годы.

С как крупные корпорации, так и нишевые стартапы сильно инвестируют в разработку материалов, сектор материалов 3D-печати готов к устойчивому росту, формируя будущее аддитивного производства по отраслям.