主要なハイライト

近年、3Dプリントは試作および小ロットの段階から、大量生産技術へと常にシフトしており、産業全体での採用率が高まっています。そして、産業用および非プリンターベンダーは自動化への焦点を移しています。また、付加製造の進化的なトレンドにより、ハードウェアは試作、ツーリング、および単一部品の生産に使用されるスタンドアロンシステムを超えて、統合デジタル大量生産ラインのコアシステムとして使用されるようになっており、新たな無人工場における機会が増加しています。

• 人工知能と機械学習技術は、付加製造業界のさまざまなアプリケーションに進出しています。たとえば、MITの研究者たちは、機械学習のデータ駆動型の性質を利用して、新しい3D印刷材料を発見するプロセスを自動化しました。機械学習を使用することで、耐久性や圧縮強度などの材料性能要因を最適化し、従来の3D印刷材料の配合方法よりも迅速に高性能を発揮するアルゴリズムを使用しました。研究者たちは、他の研究者が材料の最適化を行うことを可能にする、無料のオープンソース材料最適化プラットフォーム「AutoOED」を開発しました。


• 同様に、2022年1月に、ドイツとカナダの団体のグループが3DプリンティングとAIを利用して部品修理のプロセスを自動化する新しい協力関係を結びました。プロジェクト「プロセスセンシングの人工知能による強化による適応型レーザー付加製造（AI-SLAM）」は、指向性エネルギー堆積（DED）3Dプリンターを自動的に操作できる強力なAIベースのソフトウェアの開発を目指しています。損傷した部品の不均一な表面をより成功裏に修理するために、ソフトウェアは印刷プロセスをアルゴリズム的に調整します。フラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT）とソフトウェア会社BCTがドイツのコンソーシアムに参加しています。カナダでは、カナダ国立研究評議会（NRC）が作業を監督します。マギル大学が研究を調整し、機械学習企業BraintoyがAIモデルのプログラミングを支援します。


• さらに、市場においてプレイヤーによるさまざまな展開があり、市場での地位を強化しています。たとえば、2021年4月にMosaicはArrayという自動化された3Dプリントプラットフォームを発表しました。このプラットフォームは、4台のElement HTプリンターのために材料をロードおよびアンロードし、印刷を開始し、印刷物を取り外し、保管して次の印刷を開始できるようになっています。Arrayは、印刷物を取り外し、横に置き、次の印刷のためにクリーンなベッドをロードするベンダーマシンスタイルのロボットアームを備えており、最大限の柔軟性を追求するように設計されています。これにより、最大の出力が確保されます。

2021年10月、バンクーバーを拠点とする3D印刷業界向けの自動化技術開発会社3DQueは、Creality CR-10およびCR-6 SE用の新しいQuinly自動化キット2種の発売を発表しました。Quinlyは、Raspberry Piによって運営される仮想3Dプリンターオペレーターであり、デスクトップ3Dプリンターを自立で運用できるハードウェアおよびソフトウェアキットです。この技術は、手動作業を排除することで3D印刷をよりスケーラブルにすることを目的としています。主に印刷ラボ、オンデマンド製造業者、教育機関、そして自動化された大量部品生産を求める他のすべての人々を対象としています。

• さらに、サプライチェーンの混乱や治療法や材料に対する新たな需要のために、COVID-19パンデミックは製薬、医療機器、製造業界における技術の進歩を大幅に加速させました。サプライチェーンの不足は医療従事者が必要な資材を手に入れるのを困難にし、ウイルスと戦うための病院における個人防護具（PPE）や医療機器の不足を生じさせています。これにより、加 additive manufacturing (AM)（自動化された3Dプリント）が、複雑で一体化した部品や機械システムを迅速に製造するためのアクセシビリティと柔軟性から、注目される製造プロセスとして浮上しています。

自動車は、今日の主要な交通手段として人々の生活に欠かせない存在です。現在、世界中で13億台以上の自動車が走っており、その数は2035年までに18億台に達すると予想されています。乗用車はこれらの統計の約74％を占めており、軽商用車、重トラック、バス、コーチ、ミニバスが残りの26％を構成しています。

• 3Dプリンティングは、グリップ、ジグ、フィクスチャの迅速な製造のための金型やサーモフォーミングツールの製造に使用できます。これにより、自動車メーカーは低コストでサンプルやツールを生産でき、高コストのツーリングに投資する際の将来の生産損失を排除できます。初めての3Dプリント電気自動車は2014年にローカルモーターズによって発売されました。その後、BMWグループのような他の確立された企業も、自動化された3Dプリンティング技術を採用するようになりました。いくつかの主要な米国の自動車メーカーでは、各初期プロトタイプの組み立ての約80%-90%が3Dプリントされており、自動化への傾向が増しています。一般的な部品には、排気系、空気取り入れ口、およびダクトの部品があります。これらの部品はデジタルで設計され、3Dプリントされ、短期間で車両に取り付けられ、その後何度もテストされます。

自動車分野における自動化された3D印刷の最も人気のある利用方法の一つは、治具や fixtures の製造です。従来の方法で製造工具を作ることはコストがかかり、時間もかかります。また、形状の制限は製造プロセスの効率を低下させ、最終的な部品の形状にも制約をもたらします。3D印刷された製造工具は軽量で、人間工学的であり、工場作業員が作業を行う際により簡単で安全です。

• さらに、自動車製造に関連する生産量は非常に高く、各部品で数十万回に達します。これは、ほとんどの3D印刷技術が今のところ追いつくのが難しいです。しかし、多くの高級自動車メーカーは自社の車両の生産ロットを数千台に制限しているため、自動化された3D印刷は実行可能な選択肢となっています。


• 世界経済フォーラムによると、2035年までに年に1200万台以上の完全自動運転車が販売され、世界の自動車市場の25%を占めると予測されています。また、電動モーターメーカーによるいくつかの取り組みが市場の成長を促進しています。2020年3月、英国のエンジニアリング会社Equipmakeは、高出力密度の永久磁石電動モーターを開発しました。このモーターは、3Dプリンティングの専門家であるHietaとの共同で設計されています。EquipmakeのAmpereモーターは約10kgの重さですが、295bhpの出力を提供します。


• さらに、ブラケットは小さくて非常に平凡な部品であり、従来の製造方法に制約されていた過去には最適化が非常に難しかったです。現在、エンジニアは最適化されたブラケットを設計し、3D印刷の助けを借りてこれらの設計を実現することができます。ロールス・ロイスは最近、ブラケットに対する3D印刷の能力を展示しました。同社は、DfAM最適化された3D印刷の自動車用金属部品の大バッチを披露しましたが、その多くはブラケットに見えます。プロトタイピングは自動車産業における3D印刷の主な用途であり続けていますが、ツーリングへの技術の使用は急速に広がっています。これの主要な例は、フォルクスワーゲンであり、同社は数年間にわたり社内で3D印刷を使用しています。彼らのバインダージェッティング技術もコンポーネントの構築に使用されています。また、2021年7月、フォルクスワーゲンは、シーメンスおよびHPと提携して、鋼板製の同等部品よりも大幅に軽量化できる構造部品の3D印刷を工業化する計画を発表しました。

北米は、世界的に自動3D印刷の重要な市場の一つであり、アメリカ合衆国はこの地域で大きなシェアを占めています。国の需要の高まりは、小規模および大規模なベンダーの多くの存在に起因しています。例えば、カリフォルニア州カールスバッドにあるForecast 3Dは、医療、自動車、航空宇宙、消費財、デザイン産業向けに多様な材料で3D印刷サービスを提供。

• 閉ループ制御システムは、強力なAIアプリケーションの急速な発展により、添加製造技術者にとって長らく根本的な目標となっています。たとえば、GEのニスカユナ添加研究所の研究者たちは、印刷プロセスを層ごとに監視し、 streaks、pits、holes など目に見えない問題を検出するために高解像度カメラを使用する独自の機械学習プラットフォームを開発しました。さらに、データは、コンピュータトモグラフィー（CT）イメージングを利用して事前に記録された欠陥データベースとリアルタイムで比較されます。このAIシステムは、高解像度画像とCTスキャンデータを使用して、印刷プロセス全体での問題を予測し、欠陥を検出するように訓練されます。


• さらに、市場はポリマー3D印刷に関するさまざまな技術特許を目撃しています。例えば、2020年8月、産業用3D印刷のための自動化されたインテリジェントな後処理ソリューションの提供者の1つであるPostProcess Technologies Inc.は、ポリマー3D印刷のための自動化された後処理技術の特許を取得しました。このSVC技術は、PostProcessの3D印刷ポリマーサポート除去および樹脂除去ソリューションの添加製造ファミリーの一部です。この特許取得済みの方法は、特許出願中の洗剤と独自のアルゴリズムを使用して、3D印刷部品が後処理中に洗剤とキャビテーションに均等かつ一貫して、そして信頼できるようにさらされることを保証します。

様々なベンダーが供給チェーンの課題や、さまざまなエンドユーザーの垂直市場における需要の増加に対応するために、この地域に施設を拡張しています。例えば、2021年2月、Robozeはテキサス州ヒューストンに米国本社を開設することを発表しました。これにより、国内生産の再構築と供給チェーンの問題に対処することを目指しています。Robozeは、今後2年間で100人以上の従業員を雇用する計画を立てており、航空宇宙、石油・ガス、モビリティなどの産業における3Dプリント技術の需要の増加に対応できるようになります。

• 2021年4月に、Robozeは、極端なエンドユーザーアプリケーションのためにカスタマイズされた3D印刷を生産ワークフローに取り入れる産業オートメーションシステムであるRoboze Automateの発売を発表しました。アメリカ合衆国は、エネルギーから運輸、製造に至るインフラ整備の推進に伴い、各業界に影響を与えている金属不足を経験しています。Robozeは、金属の理想的な代替技術であるPEEKという新しいポリマープラットフォーム技術を、B&Rとのパートナーシップで開発したPLC産業オートメーションシステムと組み合わせました。

• 2022年2月 - Viaccess-Orca、ShipParts.com、およびSLM Solutionsは、付加製造（AM）のための直接クラウドから印刷への新しい技術ソリューションを発表しました。この完全自動化ソフトウェアの実行は、製造業者の部品データに関連する知的財産（IP）を保護し、プリントの数量、期間、受け入れ可能なパラメータを制御します。VOのSMPソフトウェアライブラリとSLM Solutionsの機械ファームウェアのネイティブ統合に基づくこのクラウドから印刷へのソリューションにより、製造業者は印刷がライセンスされる際に自社のIPが保護されることに完全に自信を持つことができます。

2022年1月 - 有名なアディティブ製造（AM）ソフトウェアおよびサービスの提供者であるMaterialise NVと、品質保証ソフトウェアの提供者であるSigma Labs, Inc.は、金属AMアプリケーションのスケーラビリティを向上させる技術を開発しました。この新しいプラットフォームは、Sigma LabsのPrintRite3Dセンサー技術とMaterialise Control Platformを組み合わせており、ユーザーが金属製造の問題をリアルタイムで特定し、修正することを可能にします。
2022年1月 - PostProcess Technologiesは、ポートフォリオに新しい自動化されたインテリジェントな後処理ソリューションのラインアップを追加することを発表しました。新しいVORSA 500は、3D印刷されたFDM部品の一貫したハンズフリーのサポート構造除去のためにPostProcess技術を活用しています。

追加の利点：

• 1 イントロダクション

  • 1.1 調査の前提条件と市場の定義

  • 1.2 本調査の範囲

• 2 調査手法

• 3 エグゼクティブサマリー

• 4 市場についての洞察

  • 4.1 市場概要

  • 4.2 業界バリューチェーン分析

  • 4.3 業界魅力度 - ポーターのファイブフォース分析

    • 4.3.1 新規参入の脅威

    • 4.3.2 買い手の交渉力

    • 4.3.3 サプライヤーの交渉力

    • 4.3.4 代替品の脅威

    • 4.3.5 競合・競争状況の激しさ

  • 4.4 COVID-19が業界に与える影響についての試算

• 5 市場ダイナミクス

  • 5.1 市場の促進要因

    • 5.1.1 R&D投資拡大

    • 5.1.2 産業用ロボティクスの自動化普及の進展

  • 5.2 市場の課題

    • 5.2.1 運営上の課題

• 6 市場セグメンテーション

  • 6.1 オファリング

    • 6.1.1 ハードウェア

    • 6.1.2 ソフトウェア

    • 6.1.3 サービス

  • 6.2 プロセス

    • 6.2.1 自動生産

    • 6.2.2 マテリアルハンドリング

    • 6.2.3 部品の取り扱いについて

    • 6.2.4 ポストプロセシング

    • 6.2.5 マルチプロセシング

  • 6.3 エンドユーザーバーティカル

    • 6.3.1 産業

    • 6.3.2 自動車

    • 6.3.3 航空宇宙・防衛

    • 6.3.4 消費者製品

    • 6.3.5 ヘルスケア

    • 6.3.6 エネルギー

    • 6.3.7 その他の最終ユーザーバーティカル

  • 6.4 地域別

    • 6.4.1 北米

    • 6.4.2 ヨーロッパ

    • 6.4.3 アジア太平洋

    • 6.4.4 ラテンアメリカ

    • 6.4.5 中東・アフリカ

• 7 競合情勢

  • 7.1 企業プロファイル

    • 7.1.1 Stratasys Ltd

    • 7.1.2 Concept Laser Inc. (GE Additive)

    • 7.1.3 The ExOne Company

    • 7.1.4 SLM Solutions Group AG

    • 7.1.5 3D Systems Corporation

    • 7.1.6 Universal Robots AS

    • 7.1.7 Formlabs

    • 7.1.8 PostProcess Technologies Inc

    • 7.1.9 Materialise NV

    • 7.1.10 Authentise Inc

    • 7.1.11 DWS Systems

    • 7.1.12 Coobx AG

    • 7.1.13 ABB Group

• 8 投資分析

• 9 市場機会と今後の動向