Обзор индустрии аддитивного производства, 2020 г .:240 компаний, занимающихся цифровым производством [обновлено]

Обновление от 16.06.2020. Принимая во внимание все отзывы, полученные от сообщества 3D-печати, мы обновили ландшафт, включив в него 9 новых компаний.

С момента публикации AMFG в отрасли аддитивного производства (AM) многое изменилось. первый ландшафт аддитивного производства в 2019 году . Чтобы задокументировать эволюцию отрасли, AMFG опубликовала второе издание нашего ежегодного обзора аддитивного производства.

В 2020 году индустрия 3D-печати продолжает развиваться. Экосистема расширяется, на рынок продолжают выходить новые компании и инвесторы.

Загрузите отчет и инфографику здесь

К концу 2019 года мировой рынок AM оценивался в более чем 10 миллиардов долларов. Ряд факторов способствует росту отрасли. Во-первых, оборудование и материалы для 3D-печати разрабатываются для промышленных приложений, поскольку компании в разных отраслях продолжают находить новые варианты использования этой технологии.

Кроме того, поскольку пандемия COVID-19 продолжает влиять на бизнес-операции и вызывать дефицит в цепочках поставок, компании переходят на 3D-печать как часть своей стратегии цифровой трансформации. Оцифровка, предлагаемая 3D-печатью, может дать компаниям гибкость и оперативность, необходимые для реагирования на проблемы цепочки поставок и меняющиеся потребности клиентов.

При таком большом количестве факторов, влияющих на отрасль, может быть сложно отслеживать компании и тенденции, способствующие развитию 3D-печати.

По этой причине мы опубликовали наш второй ежегодный обзор аддитивного производства за 2020 год:инфографику и технический документ, который предлагает производителям и заинтересованным сторонам отрасли четкое понимание текущей экосистемы AM и ключевых тенденций, формирующих отрасль.

Пейзаж аддитивного производства в 2020 году

В этом году 240 компаний и учреждений были включены в ландшафт аддитивного производства.

Хотя мы добавили новые сегменты и игроков, все компании преследуют одну общую цель:индустриализировать 3D-печать.

Пейзаж делится на следующие категории:

• Производители оборудования (Полимеры, настольные ПК, металлы, композиты, керамика, электроника)


• Поставщики программного обеспечения (Дизайн и моделирование, Слайсер и подготовка данных, Рабочий процесс и MES, Безопасность)


• Поставщики материалов (Полимеры и композиты, металлы)


• Производители систем постобработки


• Исследовательские учреждения

Как всегда, сфера нашей деятельности сосредоточена исключительно на промышленной 3D-печати. Поэтому мы включили только компании, которые предоставляют решения для промышленного применения. Компании, которые в первую очередь ориентированы на потребительскую 3D-печать, не были включены.

Также не включены поставщики услуг. Хотя они являются неотъемлемым аспектом ландшафта аддитивного производства, их включение в отчет увеличило бы сложность. Тем не менее, мы опубликовали обзор состояния отрасли, посвященный текущему состоянию рынка AM для поставщиков услуг, который вы можете найти здесь.

Основные выводы

Оборудование остается самой большой категорией

В 2020 году категория оборудования составляет 56% от рынка AM. Продолжающийся приход новых производителей оборудования для 3D-печати означает, что этот сегмент стал более разнообразным и, следовательно, более конкурентоспособным, чем когда-либо прежде.

В выпуске AM Landscape этого года мы также добавили новый сегмент оборудования:композитные 3D-принтеры. Хотя технология все еще является новой и во многих случаях является нишевой, композитная 3D-печать может вырасти в более крупный и прибыльный рынок.

Металлические 3D-принтеры - самый большой сегмент

Производители металлических станков составляют 40% категории оборудования и 22,5% всего рынка.

Большинство компаний, представленных на рынке, предоставляют лазерные 3D-принтеры по металлу, но также наблюдается рост в области систем струйной печати для переплета и 3D-принтеров, которые могут печатать большие металлические детали.

Стартапы ускоряют темпы инноваций в 3D-печати

Большая часть нашего ландшафта представлена ​​стартапами, появившимися за последние пять лет.

Неудивительно, что они также привлекают много внимания инвесторов. По оценкам, в 2019 году в 77 компаний на ранней стадии развития AM было вложено 1,1 миллиарда долларов, при этом наибольшая сумма финансирования была выделена производителям оборудования.

Связь становится главной темой в отрасли

Рынок AM остается фрагментированной экосистемой с различными решениями для каждого из ключевых сегментов, которые не обязательно интегрированы.

Фрагментация рынка свидетельствует о необходимости расширения возможностей подключения, что является важным требованием для 3D-печати как технологии цифрового производства.

Более пристальный взгляд на каждый сегмент

Оборудование

Сегмент оборудования по-прежнему составляет львиную долю рынка AM. Разработка новых систем продолжается и активно поддерживается финансированием.

Постоянное развитие аппаратного обеспечения приводит к появлению более быстрых и надежных 3D-принтеров, ориентированных на производственные приложения.

Полимерные 3D-принтеры

Полимерные системы AM остаются самой популярной технологией с точки зрения использования. В 2019 году 72 процента компаний использовали полимерные системы AM, по сравнению с 49 процентами, использующими металлические системы AM.

Хотя полимерные 3D-принтеры по-прежнему в основном используются для создания прототипов, мы также видим, что технология расширяется до приложений в производстве, включая инструменты, запасные части и детали конечного использования.

Стремление к 3D-печати полимерных деталей будет продолжаться благодаря внедрению высокопроизводительных термопластов, таких как PEEK и ULTEM, которые открывают новые возможности для применения этой технологии в аэрокосмической, железнодорожной и автомобильной промышленности.

Настольные 3D-принтеры

Настольные 3D-принтеры - еще одна важная часть рынка AM. Машины этой категории все больше ориентированы на промышленное применение. В то же время настольные 3D-принтеры нацелены на демократизацию 3D-печати, снижая барьер для входа и создавая более удобный опыт 3D-печати.

По состоянию на 2020 год экструзия материалов для настольных ПК остается самой крупной категорией. Профессиональные настольные системы для производства плавленых волокон (FFF) имеют гораздо более низкую цену, чем промышленные машины более высокого уровня. В то же время промышленные особенности, такие как двойная экструзия и обогреваемые камеры сборки, становятся обязательными функциями настольных 3D-принтеров FFF.

В то время как такие компании, как Ultimaker и Makerbot, остаются наиболее узнаваемыми брендами в сегменте настольных ПК FFF, появление относительно новых игроков, таких как BCN3D и Roboze, создает разнообразный сегмент.

Металлические 3D-принтеры

Многие эксперты отмечают небольшое снижение продаж металлических 3D-принтеров в 2019 году, связывая это замедление «со слабым автомобильным рынком, в целом нестабильным производственным сектором и вялой экономикой Азии и Европы», согласно этому исследованию. Однако в долгосрочной перспективе этот сегмент будет восстанавливаться.

В 2020 году варианты металлического порошкового наплавления (PBF) останутся наиболее широко используемыми системами, хотя мы видим сильный толчок к развитию струйных машин для металлического вяжущего.

3D-принтеры для струйной печати на металлическом связующем обычно дешевле и быстрее, чем системы PBF, и используют более доступные материалы.

ExOne, один из первых поставщиков технологий струйной печати металлических связующих, теперь присоединился к нескольким компаниям, таким как Digital Metal, GE, Desktop Metal и HP.

Desktop Metal и HP, в частности, стратегически планируют сделать метод струйной печати связующего, который может конкурировать с традиционным производством, таким как ковка и литье, для определенных областей применения.

Между тем, на рынке металлической фурнитуры недавно появился новый сегмент компактных металлических 3D-принтеров.

Машины этой категории обычно занимают меньше места по сравнению с системами PBF, они предлагают более доступную цену, а также более короткую кривую обучения. Ключевые области применения компактных металлических 3D-принтеров включают функциональное прототипирование и производство небольших партий.

По данным исследовательской компании CONTEXT, в 2019 году поставки в этом сегменте выросли на 43% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Desktop Metal и Markforged были одними из первых компаний, которые обратились к этой потребности с помощью своих компактных металлических 3D-принтеров.

Композитные 3D-принтеры

В этом году на AM Landscape представлен новый сегмент:композитная 3D-печать. По состоянию на 2020 год эту технологию разрабатывают 10 ключевых игроков отрасли, в том числе Markforged, Fortify и Anisoprint.

Традиционное производство композитов остается очень трудоемким, ресурсоемким и капиталоемким процессом с длительными циклами проектирования. С другой стороны, композитная 3D-печать может упростить процесс за счет автоматизации производства композитных деталей.

На рынке появляется все больше готовых к продаже решений для композитной 3D-печати. Например, Desktop Metal запустила свой настольный композитный 3D-принтер Fiber в конце 2019 года.

Этот шаг является довольно неожиданным для компании, ранее ориентированной исключительно на 3D-печать металлом, но он предполагает, что она видит большие возможности на развивающемся рынке композитной 3D-печати.

Еще один положительный показатель - это рост инвестиций в компании, занимающиеся композитной 3D-печатью. По нашим оценкам, за последние 12 месяцев более 150 млн долларов было инвестировано в компании, занимающиеся композитной 3D-печатью, включая Markforged, Fortify и 9T Labs.

Проблемы, связанные с оборудованием для 3D-печати

Несмотря на продолжающуюся эволюцию оборудования для 3D-печати, этот сегмент может столкнуться с некоторыми проблемами из-за глобальной неопределенности, вызванной пандемией COVID-19.

Скотт Данэм, вице-президент по исследованиям исследовательской фирмы SmarTech Analysis и участник AM Landscape, прогнозирует, что продажи оборудования вряд ли значительно вырастут в 2020 году, хотя есть надежда на сегмент материалов:

‘ Продажи оборудования, вероятно, никуда не денутся, поскольку капитальные затраты, несомненно, будут ограничены до конца года (по крайней мере). Но мы надеемся, что коэффициент использования существующей установленной базы машин восстановится, что приведет к увеличению продаж новых материалов, ориентированных на конечное использование . ’

Материалы

Ассортимент материалов для 3D-печати продолжает расти.

В 2020 году база данных Senvol насчитывает 2245 различных материалов AM по сравнению с чуть более 1700 материалами в 2019 году.

В то время как полимеры остаются наиболее популярными материалами, спрос на металлы приближается. 40 процентов компаний в недавнем опросе EY заявили, что они хотели бы использовать стандартные сплавы для своих приложений AM, в то время как 31 процент упомянул сплавы с высокими эксплуатационными характеристиками.

Несмотря на позитивный прогноз для рынка материалов для 3D-печати, стоимость материалов остается ключевым препятствием для широкого распространения 3D-печати. По состоянию на 2020 год полимеры и металлы из AM все еще в несколько раз дороже, чем материалы, не являющиеся AM.

Программное обеспечение

Принятие 3D-печати в качестве технологии цифрового производства создало спрос на специализированное программное обеспечение, которое может упростить процессы AM, от проектирования деталей до управления рабочими процессами.

«3D-печать - явление не новое, с почти 35-летней историей, но на протяжении десятилетий основное внимание уделялось платформам и материалам. Сейчас идет речь о программном обеспечении, необходимом для более точного прогнозирования, исправления и управления печатными деталями ».

Грегори Полсен, директор по разработке приложений в Xometry

На этапе проектирования программное обеспечение для моделирования остается основным направлением разработки программного обеспечения для 3D-печати. Основная причина этого - возможность сократить или даже исключить метод проб и ошибок, который в настоящее время используется для получения повторяемых результатов 3D-печати.

В то же время повышается уровень сложности программных инструментов проектирования, таких как оптимизация топологии и генеративное проектирование. Мы видим все больше примеров топологически оптимизированных деталей, используемых в критически важных приложениях, таких как детали аэрокосмических двигателей, автомобильные компоненты и медицинские имплантаты.

Однако есть проблема с разрозненными инструментами подготовки сборки, добавляющими уровень сложности в рабочий процесс AM.

Хорошая новость в том, что эта проблема решается:разработчики программного обеспечения для 3D-печати сосредоточены на интеграции различных инструментов подготовки сборки, чтобы упростить процесс.

Такое многофункциональное программное обеспечение позволяет пользователям выполнять проверки возможности печати, ориентировать детали в сборке, оптимизировать структуру деталей для облегчения, добавлять опоры и выполнять анализ моделирования.

Программное обеспечение рабочего процесса и MES

Потребность в программных решениях, которые могут управлять этапами аддитивного производства, растет вместе с расширением использования AM в производстве. Компаниям требуется отслеживаемость их деталей, напечатанных на 3D-принтере, и возможность более эффективно контролировать свои операции AM.

Эти требования привели к появлению относительно нового сегмента программного обеспечения системы управления производством (MES), также известного как программное обеспечение рабочего процесса.

В настоящее время на рынке доступно несколько решений MES, каждое с разным уровнем зрелости. Это означает, что выбор правильного решения в конечном итоге потребует от компании учета множества факторов, таких как возможности интеграции программного обеспечения и способность поддерживать растущие объемы производства.

Программное обеспечение IP и безопасности

При 3D-печати деталей внутри компании или при передаче их поставщику защита интеллектуальной собственности становится критически важным фактором. Это означает, что программное обеспечение безопасности играет важную роль в обеспечении возможности использования 3D-печати в организации.

3D-печать предполагает передачу большого объема данных не только между оборудованием, но и между отделами, производственными площадками и поставщиками. Это означает, что безопасность станет ключевой проблемой для любой компании, использующей 3D-печать для производства и желающей контролировать свои активы и защищать свои файлы дизайна от несанкционированного доступа.

Хотя программное обеспечение безопасности остается очень маленьким по сравнению с остальной категорией программного обеспечения, мы ожидаем, что это значительно изменится в течение следующих нескольких лет, поскольку спрос на индивидуализированные решения безопасности растет.

Постобработка

По мере того, как 3D-печать переходит в производство, наблюдается большой толчок к преодолению ключевых проблем постобработки, таких как ручные и трудоемкие этапы постобработки.

Кроме того, постобработка деталей, напечатанных на 3D-принтере, составляет значительную часть общей стоимости детали.

« Постобработка имеет огромное влияние на то, что позволяет производителям достигать своих плановых затрат, если они стремятся к масштабному производству . ’

‘ Следует сосредоточить внимание на устойчивых технологиях постобработки, которые полностью автоматизируют рабочий процесс после того, как детали выходят из 3D-принтера, что устраняет непомерно высокие затраты на трудоемкий ручной рабочий процесс. Только при достижении экономии возможно масштабное производство . ’

Джозеф Крэбтри, генеральный директор компании Additive Manufacturing Technologies Ltd.

Ряд компаний появился на рынке, чтобы решить проблемы постобработки, разработав автоматизированные решения для очистки деталей, удаления порошка, финишной обработки и окрашивания.

Некоторые из них полностью ориентированы на индустрию 3D-печати (например, Additive Manufacturing Technologies, DyeMansion, PostProcess Technologies), в то время как другие представляют собой крупные традиционные компании (такие как Rösler и Quintus Technologies), которые разработали решения для 3D-печати.

Аддитивное производство в 2020 году:формируя будущее цифрового производства

Спустя год после первого ландшафта аддитивного производства AMFG, не может быть яснее, что с тех пор индустрия 3D-печати значительно повзрослела.

На рынок вышли новые компании с новыми технологиями 3D-печати; компании, производящие материалы, ускоряют разработку материалов и уделяют больше внимания автоматизации и подключению, чем когда-либо прежде.

Несмотря на текущую глобальную неопределенность, индустрия AM по-прежнему полна возможностей. Мы уверены, что AM выйдет из глобального кризиса более сильным и консолидированным, чем когда-либо прежде. Одна вещь, которая будет способствовать этому, - это продолжающееся сотрудничество внутри отрасли - и мы уже видели множество примеров этой тенденции.

В конечном итоге 2020 год, похоже, станет годом, в котором аддитивное производство продемонстрирует свою ценность в массовом секторе, получив еще более прочную основу в более широкой обрабатывающей промышленности.

Загрузите технический документ и инфографику здесь