Аддитивное производство в мире: текущее внедрение 3D-печати в Северной Америке и Европе

Ознакомьтесь с Частью 2 серии «AM Around the World», посвящённой внедрению 3D-печати в регионе АТР.

Северная Америка и Европа по-прежнему доминируют на рынке аддитивного производства (AM), концентрируя наибольшую долю промышленных компаний 3D-печати и патентов. Однако их лидерство угрожает стремительный рост Азии.

Как развивается индустрия 3D-печати в этих регионах и какие стратегии помогут сохранить конкурентоспособность?

Внедрение 3D-печати в Северной Америке

Северная Америка лидирует на рынке AM, занимая 35 % установленных промышленных систем по данным отчёта Wohlers Report 2019.

Основным драйвером выступают США, поддерживаемые мощной экосистемой: отраслевыми лидерами, стартапами и большим объёмом патентов. По данным EY, 29 % всех глобальных AM-компаний зарегистрированы в США, включая veterанов вроде 3D Systems и Stratasys, «единорогов» — Carbon, Desktop Metal, Formlabs — и традиционных гигантов вроде GE и HP, принявших AM.

Американские стартапы привлекли более 600 млн долларов венчурного капитала только в первой половине 2018 года — больше, чем за 2012–2015 годы вместе взятые, что подчёркивает предпринимательский импульс региона.

Роль правительства США в индustrialизации AM

Хотя частные инвестиции являются основным двигателем инноваций, федеральное правительство запустило ключевые инициативы: в 2012 году — Национальный институт инноваций в аддитивном производстве (NAMII), позже переименованный в America Makes. Сегодня America Makes координирует 88 НИОКР-проектов и служит хабом передовых производственных инноваций.

В партнёрстве с ANSI America Makes разработала первую Дорожную карту стандартизации AM — фреймворк, выявляющий существующие стандарты, пробелы и приоритеты. Дорожная карта помогает гармонизировать стандарты, снижать барьеры и ускорять внедрение в отраслях.

Теряет ли США преимущество?

Несмотря на лидерство, США сталкиваются с конкуренцией со стороны Южной Кореи, Великобритании и Германии. A.T. Kearney отмечает отсутствие единой национальной стратегии AM и более низкую государственную поддержку в 2017 году по сравнению с мировым средним. Хотя стратегия Белого дома 2018 года по передовым производствам не адресует AM специфически, целевое финансирование в оборонной сфере — 6 млн долларов от ВВС на 3D-печатанные ракетные двигатели и 13,2 млрд долларов в 2018 году на технологические инновации — демонстрирует точечную поддержку.

Частные компании движут рост AM

К 2019 году более половины американских компаний внедрили 3D-печать, а 22 % планировали внедрение. Ключевые адоптеры — аэрокосмическая, промышленная, медицинская и автомобильная отрасли, возглавляемые такими фирмами, как Ford (инвестиции 45 млн долларов в Центр передовых производств) и GM. Опрос Sculpteo 2019 года показал, что североамериканские компании планируют увеличить инвестиции в AM минимум на 50 %.

Чтобы удержать лидерство, американским политикам необходимо расширить программы развития кадров, образования и стимулирования более широкого коммерческого внедрения.

Внедрение 3D-печати в Европе

Европа занимает вторую по величине долю рынка AM: 55 % глобальных AM-компаний зарегистрированы в регионе по данным EY. Континент является домом для ведущих производителей: EOS, Renishaw, SLM Solutions, Ultimaker, Photocentric.

Западноевропейские страны — Германия, Великобритания, Италия и Франция — движут развитие AM. Опросы IDC подтверждают их лидерство во внедрении AM для конечных деталей, особенно в авиации и здравоохранении. Несколько стран имеют национальные стратегии AM, интегрированные в планы Industry 4.0.

Восточная Европа, в частности Россия, обладает значительным потенциалом, но отстаёт в НИОКР и промышленном внедрении. Российские инициативы направлены на разработку AM-технологий, однако практическое производственное внедрение остаётся ограниченным.

По отчёту CECIMO 2018 года, основным барьером является дефицит кадров: 52 % респондентов указывают на сложности найма квалифицированных AM-специалистов. Ключевые пробелы экспертизы: обеспечение качества, тестирование и регуляторное соответствие — критичные для серийного производства.

Фокус на стране: Германия

Германия, производственный хаб ЕС, запустила инициативу «Industrie 4.0» в 2011 году, включив AM как ключевую технологию. С 148 исследовательскими институтами — во главе с Fraunhofer — Германия движет инновации. Проект FutureAM Fraunhofer (2017) направлен на масштабирование металлического AM через передовые технологии; недавние результаты включают новую оптическую систему для L-PBF, способную производить крупные металлические компоненты в 10 раз быстрее традиционных систем.

Ассоциация аддитивного производства при VDMA поддерживает индustrialизацию, объединяя 150 участников — поставщиков, ПО, материалов и конечных пользователей. Их дорожная карта нацелена на материальную логистику, экологические и безопасностные стандарты, обработку данных и стандартизацию процессов.

Трёхлетний проект IDEA Siemens, финансируемый немецким Министерством образования и науки, фокусируется на интеграции цифровых двойников с AM для усиления промышленного внедрения.

Текущее внедрение: только 13 % из 560 опрошенных VDI немецких компаний используют AM для готовых конечных продуктов, хотя треть включает AM-компоненты в производство — обнадеживающий тренд. Автомобильный сектор — ключевой драйвер роста: проект BMW IDAM нацелен на серийное производство 50 000 компонентов в год через AM.

Фокус на стране: Великобритания

Великобритания — мировой лидер в AM-исследованиях и применении, вторая в Европе после Германии. Индустриальная стратегия 2017 года задаёт чёткий путь к входу в топ AM.

Британские университеты — Ноттингем, Шеффилд, Кембридж — являются исследовательскими центрами. Производственный технологический центр, открытый в 2015 году, размещает национальное AM-оборудование.

Коммерческое внедрение, однако, остаётся неравномерным. Хотя компании вроде Bowman International и Renishaw используют AM для конкретных деталей, большинство британских производителей ещё не полностью приняли технологию. Барьеры: дефицит кадров, ограниченное правительственное понимание, осторожные инвестиционные установки и фрагментированные структуры поддержки.

С сильной базой знаний и передовыми производственными мощностями Великобритания может расширить свою AM-цепочку поставок при условии скоординированных правительственных действий для перевода исследований в коммерческое внедрение.

Сохранение конкурентного преимущества: Северная Америка и Европа

В 2019 году Северная Америка и Западная Европа оставались лидерами, при этом Германия и США двигали большинство AM-инноваций. Глобальная неопределённость — Брексит, торговые напряжения США-Китая — угрожает темпам.

Недавнее обязательство ЕС приоритизировать AM в торговых переговорах с США стремится устранить нетарифные барьеры и создать единые стандарты сертификации, облегчая выход AM-решений на оба рынка.

Для сохранения лидерства политики и индустрия должны интенсифицировать AM-образование, стимулировать внедрение и развивать мощную экосистему, способную конкурировать с быстро расширяющимся азиатским рынком.