Итоги 2020 и прогнозы: рынок 3D-печати будет ежегодно расти на 25%

2020 год стал серьезной встряской для всей мировой промышленности, да и для каждого из нас, но есть и хорошие новости: глобальный кризис помог высветить преимущества 3D-технологий. Пришло четкое понимание того, что аддитивное производство способно оперативно справляться с трудностями, которые связаны с простоями предприятий и логистическим коллапсом, и может стать для бизнеса катализатором роста.

Итальянский стартап Isinnova был в числе первых, кто использовал 3D-принтеры для изготовления медицинских приспособлений для помощи больным COVID-19 © AFP

Вместе с компанией IQB Technologies, подготовившей этот материал, посмотрим, как растет рынок 3D-печати, что прогнозируют аналитики и какие тенденции определяли состояние 3D-индустрии в 2020 году.

Рост рынка продуктов и услуг 3D-печати в 2020-2024 в млрд долларов США. Источник: Wohlers Associates © Statista 2020

По данным компании Verified Market Research мировой рынок 3D-печати оценивался в 2017 году в 8,08 млрд долларов США с перспективой роста до 49,74 млрд к 2025 с совокупным среднегодовым темпом 25,5% в период 2018-2025 годов. Главными движущими силами глобального рынка аддитивного производства аналитики считают: 

• выгоды новых моделей производства и управления логистикой 
• растущий спрос на кастомизированные продукты
• сокращение производственных издержек

Fortune Business Insights в отчете, опубликованном в октябре 2020-го, прогнозирует увеличение объема рынка до 51,77 млрд долларов к 2026 году со среднегодовым ростом 25,8%. 

В сфере 3D-печати медицинских устройств в этом году произошел настоящий взрыв. Technavio в своем новейшем исследовании (ноябрь 2020) оценивает рост этого сегмента рынка на 1,572 млрд долларов в период 2020-2024 с совокупным среднегодовым темпом 13%. Производители и провайдеры услуг во всех уголках Земли оценили оперативность и экономичность 3D-печати, а также возможность изготовления приспособлений для помощи пациентам на месте, без привлечения поставщиков.  

Компания «Русатом – Аддитивные Технологии» (ООО «РусАТ») весной 2020 года произвела опытные образцы и приступила к 3D-печати клапанов Вентури для аппаратов искусственной вентиляции легких. Потребность в приспособлениях для экстренной помощи и другой медицинской технике возросла во много раз в связи со вспышкой COVID-19, и тысячи производителей по всему миру подключились к их быстрому производству на 3D-принтерах. Фото: Петр Ковалев, ТАСС 

Влияние COVID-19 на рынок 3D-печати: глобальный прогноз до 2025 года 

Учитывая влияние пандемии COVID-19, объем мирового рынка 3D-печати вырастет с 11,4 млрд долларов США в 2020 году до 30,2 млрд долларов США к 2025 году. Ожидается, что совокупный среднегодовой темп роста в период 2019-2025 достигнет 18%. Такая оценка (менее оптимистичная, чем вышеприведенные) приводится в прогнозе компании Research and Markets, опубликованном в июле этого года. По мнению аналитиков, спад рынка в 2020 году составит более 19% по сравнению с прогнозами, сделанными до вспышки коронавируса. Основная причина спада в том, что хотя в 2020 году объем выполняемых на 3D-принтерах работ был высоким, многие проекты в этот трудный период осуществлялись бесплатно. 

В 2020-м эксперты ожидали застоя продаж 3D-принтеров, однако в период до 2025 года предполагаются двузначные темпы роста 

Рынок 3D-печати продолжит приносить доход в 2020 году, хотя и не настолько большой, как прогнозировалось изначально до пандемии. Предполагается, что убытки, понесенные в первой половине года, будут в определенной степени компенсированы выручкой, полученной во второй половине. Вероятно, в последующие годы рост будет возможен благодаря отложенным заказам во всех отраслях конечного потребления, а также приходу новых клиентов, которые не задумывались об использовании 3D-принтеров до пандемии. 

Продажи расходных материалов будут следовать той же тенденции, что и продажи 3D-принтеров, при этом будет больше инвестиций в новые типы материалов 

Доход от продажи материалов для 3D-принтеров будет следовать аналогичной тенденции в течение прогнозируемого периода. Большие объемы печати были востребованы в первом квартале 2020 года, однако в большинстве случаев материалы предоставлялись безвозмездно. Основное внимание будет уделяться использованию новых материалов для 3D-печати в последующие пять лет, однако положительные результаты будут заметны только по истечении прогнозируемого периода. 

В целом, рынок аддитивного производства сохранит устойчивость во время пандемии и после нее 

При этом на рынке 3D-печати в целом будет наблюдаться сокращение потенциальных доходов, которые могли бы быть получены, однако картина последствий коронавирусной пандемии будет намного лучше, чем в других отраслях. Обнадеживающим фактом для отрасли 3D-печати можно считать возврат к прежнему стремительному темпу роста, который ожидается уже в следующем году. Об этом будет полезно знать новым участникам данного сектора, планирующим выйти на рынок в ближайшие несколько лет. 

Аддитивное производство в 2020 году: 5 важнейших трендов 

Как менялась сфера аддитивного производства? Авторитетный интернет-портал 3dnatives.com опубликовал обзор тенденций, определявших состояние 3D-печати в 2020 году. Несмотря на COVID-19, отрасль развивалась энергично, и был представлен ряд впечатляющих разработок. Итак, можно выделить пять ключевых трендов развития отрасли в уходящем году. 

1. Пандемия COVID-19 встряхнула отрасль 3D-печати 

В связи с пандемией и критической нехваткой необходимых инструментов и принадлежностей для диагностики ученые из Университета Южной Флориды разработали с помощью 3D-печати тампон для взятия мазков из носоглотки. Изделия можно печатать на портативном 3D-принтере прямо на месте проведения тестов. В короткий срок было напечатано 100 тысяч таких тампонов

В 2020 году последствия распространения коронавируса отразились практически на всех сферах жизнедеятельности. Одной из наиболее уязвимых сфер в первые несколько месяцев пандемии стала медицина, когда внезапно обнаружилась нехватка оборудования для борьбы с COVID-19. Технологии 3D-печати были оперативно внедрены в производство оборудования для оказания помощи пациентам по всему миру. За считанные дни удалось создать критически важные приспособления для здравоохранения, такие как защитные маски или аппараты искусственной вентиляции легких, а позже и приспособления для взятия мазка на коронавирус. Больницы приобретали 3D-решения для производства собственными силами, университеты также размещали у себя оборудование, а производители быстро стали поставщиками услуг для сферы здравоохранения. 

Таким образом, технология 3D-печати продемонстрировала большую гибкость по сравнению с другими методами производства. Эта отрасль не зависит от сложных схем поставок, которые не работали из-за прекращения ввоза товаров из Китая и Юго-Восточной Азии.  

Если говорить более глобально, пандемия затронула этот рынок, но он начал расти быстрее, чем можно было предположить. Агентство по исследованию рынка Context, которое изучало влияние на отрасль 3D-печати, отметило: «Требования, предъявляемые к 3D-принтерам во всех ценовых диапазонах, возросли, поскольку их предполагалось использовать для создания объектов, связанных с медициной, в том числе средств индивидуальной защиты и приспособлений для взятия мазков. Хотя это не могло полностью компенсировать потерю спроса со стороны секторов рынка, которые были закрыты (таких, как потребительские товары, образование, стоматология и автомобилестроение), были наглядно продемонстрированы гибкость технологии, возможности ее применения при сбоях в цепи поставок и перспективы ее внедрения в будущем во множестве отраслей». Действительно, представители многих секторов осознали, что технологии 3D-печати могут решить проблемы поставок и являются разумным вложением в будущее. 

Для сообщества аддитивного производства пандемия коронавируса означала отмену практически всех мероприятий. Отрасли требовались новые способы проведения собраний и встреч, поэтому дистанционные онлайн-мероприятия стали очень популярными в этом году. Formnext, главная выставка в мире аддитивных технологий, также была перенесена в онлайн. Фактически, цифровой формат позволил многим компаниям охватить большую аудиторию за меньшую стоимость по сравнению с офлайн-мероприятиями. 

2. 3D-печать продолжает трансформироваться в производственную технологию 

Компания Porsche использовала аддитивную систему печати металлами нового поколения NXG XII 600 от SLM Solutions для создания корпуса силового агрегата E-Drive для передней оси спорткара. В результате топологической оптимизации удалось уменьшить вес детали за счет решетчатых структур, реализовать функционально интегрированные каналы охлаждения, повысить коэффициент жесткости, уменьшить время сборки из-за сокращения числа элементов. NXG XII 600 — революционная система, нацеленная на серийное производство. Она оснащена двенадцатью 1000-ваттными лазерами и позволит изготавливать до 10000 кг металлических изделий в год

Технологии 3D-печати вновь и вновь подтверждают, что их не стоит воспринимать только как способы прототипирования. Они могут использоваться для крупносерийного производства и производства конечных деталей. В последнем отчете Sculpteo «Состояние рынка 3D-печати» 50% опрошенных подтвердили, что применяли эту технологию для производства конечных изделий. Кроме того, впервые за пять лет снизилась доля применения быстрого прототипирования. 

Для крупносерийного производства ключевыми факторами являются масштабируемость и повторяемость. За последние несколько лет аддитивное производство полного цикла было индустриализовано, чтобы обеспечить подходящие условия для решения этих задач. Огромный прогресс достигнут в области оборудования, но наблюдаются изменения и в области софта и систем для постобработки. Многие производители таких систем, например PostProcess Technologies, DyeMansion и AM-Flow, привлекли миллионные средства в разработку своих решений. Но этап постобработки — это лишь часть уравнения, и большая часть работы в 2020 году была сосредоточена вокруг программного обеспечения. 

3. Программное обеспечение для аддитивного производства становится насущной необходимостью 

Программное обеспечение необходимо для нескольких этапов 3D-печати: размещения на платформе, подготовки платформы, исправления файлов, а также для планирования производства. В 2020 году такие компании, как AMFG, MakerOS и 3YOURMIND, стали важными поставщиками MES-систем (программных решений для управления производством). 

Помимо растущего числа решений для рабочих процессов развиваются и интегрированные инструменты САПР. К примеру, Netfabb — программное обеспечение для автоматизированного управления производством, поддерживающее оптимизацию производственных процессов, сокращающее время изготовления и сводящее к минимуму производственные затраты на 3D-печать. 

И наконец, продолжает развиваться сегмент проектирования для аддитивного производства (Design for Additive Manufacturing – DfAM). Все большее число программных продуктов использует генеративный дизайн или топологическую оптимизацию с целью оптимизации функциональных характеристик, стоимости и надежности деталей, изготовленных аддитивным способом. 

4. Материалы создают новые сценарии применения 

Рост производства основных видов материалов для 3D-печати. Источник: Wohlers Associates по данным Senvol Database

В этом году материалы снова оказались среди многих важнейших достижений, а количество их поставщиков за последние два года удвоилось. На рынке термопластов освоены высокоэффективные полимеры с уникальными свойствами, такие как PEEK, PEKK и Ultem. Полипропилен — один из самых широко используемых в мире пластиков — стал более совместимым с технологиями порошковой 3D-печати. Полипропилен отлично подходит для многоцикловых сфер применения, где не требуется большая прочность, благодаря таким характеристикам, как высокая усталостная стойкость, полугибкость и легкость. 

Сегмент композитов также быстро развивается. Компания Arevo, стремящаяся трансформировать производство композитных материалов за счет цифровизации и автоматизации, этим летом привлекла еще 25 млн долларов финансирования. Стартап Arris Composites развивает собственную технологию, обеспечивающую массовое аддитивное производство высокопрочных и легких композитных деталей. 

И последнее, но не менее важное: отрасль 3D-печати металлами остается растущим рынком, который в 2020 году оценивается в 1 млрд долларов. По прогнозам его объем будет ежегодно увеличиваться более чем на 27% в течение следующих нескольких лет. 

Учитывая уникальные требования, предъявляемые к порошковым материалам, рынок порошков для аддитивного производства и цепочки их поставок постоянно развиваются. Действительно, процесс изготовления порошков для 3D-принтеров по-прежнему является довольно узкоспециализированным и затратным, однако он необходим для индустриализации 3D-печати металлами и производства сертифицированных деталей. Порошки для аддитивного производства должны соответствовать особым требованиям к структуре, чистоте и гранулометрическому составу. 

Аддитивное производство металлов воздействует на окружающую сферу сильнее, чем традиционные методы, поэтому организациям и производителям необходимо разработать продуманные стратегии в отношении этой технологии на ближайшие несколько лет, если они заинтересованы в экологически устойчивом будущем для этого материала.  

На рынке 3D-печати существенно растет потребность в алюминиевом порошке. Согласно отчету, финансируемому Equispheres, спрос в этом сегменте вырастет до более чем 695 млн долларов в 2023 году, что представляет среднегодовой темп роста в 36,5%. 

5. Меняется освоение технологии разными отраслями 

График роста, иллюстрирующий темпы внедрения 3D-печати в различных отраслях. Фото: AMFG

Тенденции внедрения аддитивных технологий в 2020 году были очень воодушевляющими. В таких секторах, как медицина, авиакосмическая промышленность и автомобилестроение, применение 3D-печати достигло расцвета, который продолжается уже несколько лет. При этом в нефтегазовой отрасли, строительстве и электронике интеграция аддитивного производства происходила медленнее. В 2020 году в этих трех отраслях появилось много новых сфер применения. 

После внедрения роботизированных 3D-принтеров активность в строительной отрасли в этом году резко возросла. Датский производитель COBOD представил в Вальхаузене, Германия, проект трехэтажного жилого дома со стенами, напечатанными на 3D-принтере. Это сооружение площадью 380 квадратных метров станет первым в мире коммерческим жилым зданием. ICON разработала строительный 3D-принтер портального типа для своего запатентованного материала Lavacrete. Кроме того, в рамках последнего совместного проекта с NASA компания заявила, что ее решение хорошо подходит для строительства на Луне и за пределами Земли. 

Что касается космических технологий, компания Relativity Space, разработавшая полностью напечатанный на 3D-принтере ракетный двигатель, получила финансирование в размере 500 млн долларов. Это также доказывает, что у технологий 3D-печати есть будущее в покорении космоса. Долгосрочная цель Relativity — модернизировать промышленную базу человечества на Земле и построить ее на Марсе. На данный момент компания планирует запустить свою первую ракету на орбиту в начале 2021 года. 

Прототип ракеты Terran 1, напечатанный на 3D-принтере компанией Relativity Space. Фото: Relativity Space

Растет число задач, решаемых 3D-печатью в нефтегазовой отрасли. Кстати, в Ок-Риджской национальной лаборатории исследователи строят первый ядерный реактор, напечатанный на 3D-принтере. Лаборатория надеется ввести в эксплуатацию первый ядерный реактор этого типа в 2023 году, что позволит атомной промышленности создавать более совершенные и устойчивые энергетические системы. 

В заключение хочется отметить, что электронная промышленность также меняется благодаря аддитивному производству микро- и нанообъектов. Стартапы типа Voltera демонстрируют преимущества 3D-печати в плане создания более мелких, более тонких и точных компонентов, чем доступные традиционным методам производства. 

Краткие итоги:  

1. В 2020 году технологии 3D-печати были оперативно внедрены в производство оборудования для оказания экстренной помощи пациентам по всему миру, наглядно показав свои преимущества в период простоя производств и нарушения поставок 
2. 50% профессиональных пользователей применяет аддитивные технологии для производства конечных изделий
3. В период до 2025 года совокупный среднегодовой темп роста рынка 3D-печати составит более 25%
4. По прогнозам, продажи 3D-принтеров возрастут в два раза в ближайшие пять лет
5. Разработка новых материалов и расширение областей их применения остаются наиболее перспективным трендом индустрии. Число поставщиков материалов удвоилось за последние два года

Статья опубликована с разрешения компании IQB Technologies. Автор: Семен Попадюк. В обзоре использованы материалы Wohlers Associates, Research and Markets, Fortune Busness Insights, Technavio, marketwatch.com, 3dnatives.com. 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.