¿Ha alcanzado la impresión 3D la meseta de la productividad?

Una industria de impresión 3D en constante maduración

Varias tendencias y desarrollos indican que la industria está en camino hacia la madurez. A continuación, analizamos el repunte en la actividad de fusiones y adquisiciones, los usos en expansión de la impresión 3D impulsados ​​por los avances tecnológicos y el deseo de una mayor integración e interoperabilidad.

La ola de consolidación

La mayoría de las nuevas industrias están fragmentadas y se consolidan a medida que maduran. Según el marco de la Curva de consolidación, todas las industrias siguen un ciclo de vida similar a través de las 4 etapas de:apertura, escala, enfoque y equilibrio y alianza.

Utilizando el marco y la historia de la impresión 3D como guía, podemos medir dónde se encuentra la industria en la curva de consolidación.

Aparecida en la década de 1980, la impresión 3D había pasado por la etapa de apertura hasta finales de la década de 2000, con empresas como Stratasys, 3D System, Materialise creando una huella global y estableciendo barreras de entrada protegiendo la tecnología patentada.

El comienzo de la década de 2010 marcó un período de transformación para la impresión 3D que estaba entrando en la siguiente etapa de la curva de consolidación:escala. La industria estaba creciendo exponencialmente. Los nuevos actores principales estaban apareciendo, como MakerBot, 3DHubs, Formlabs, por nombrar algunos. Y el número de adquisiciones se estaba acelerando, liderado principalmente por Stratasys y 3DSystems.

Pero la industria también estaba acumulando mucha publicidad a su alrededor. Cuando el ciclo de la publicidad tocó fondo en 2015, muchos predijeron el fin de la industria de la impresión 3D.

Sin embargo, lo que terminó en realidad fue el interés del consumidor. El fin de la exageración reveló la verdadera naturaleza de la impresión 3D como tecnología de fabricación con un enorme potencial en muchas industrias.

Mientras que la etapa de escala de la impresión 3D para el consumidor disminuyó, la etapa de escala de la impresión 3D industrial floreció.

Al entrar en la década de 2020, estamos comenzando a pasar de la segunda etapa de escala a la tercera etapa de enfoque, y los últimos 12 meses solo destacaron esta tendencia, con un aumento notable en la actividad de fusiones y adquisiciones a gran escala.

Entre algunos de los movimientos de fusiones y adquisiciones de impresión 3D de más alto perfil en los últimos meses se encuentran:

• Stratasys adquiere Origin
• Stratasys adquiere RPS
• Desktop Metal adquiriendo EnvisionTEC
• DSM adquiere partes del portafolio de impresión 3D de Clariant
• Covestro adquiere la línea de negocio de DSM Resins &Functional Materials, incluida DSM Additive Manufacturing
• Protolabs adquiriendo 3DHubs
• BEAMIT Group adquiere 3T Additive Manufacturing
• Nikon compra una participación mayoritaria en Morf3D

Las estrategias clave detrás del aumento de fusiones y adquisiciones en la impresión 3D incluyen:

• Empresas de fabricación que desean ampliar su alcance (Nikon y Morf3D);
• Empresas de AM mejorando su posición a lo largo de la cadena de valor (por ejemplo, Desktop Metal y EnvisionTEC);
• Fabricantes de equipos AM que absorben tecnologías innovadoras (por ejemplo, Stratasys &Origin).

Dicho esto, la industria de la impresión 3D aún está a años de la última etapa de Balance &Alliance, mientras que solo reinan unos pocos titanes de la industria, que representan entre el 70% y el 90% del mercado.

Tal como se ve ahora, la década de 2020 estará marcada por la tendencia de las megaofertas, que remodelará la industria de la impresión 3D y la reposicionará a escala global.

Los usos de la impresión 3D más allá de la creación de prototipos están aumentando

Desde su aparición, la impresión 3D se ha utilizado principalmente para la creación de prototipos, la reducción del tiempo de comercialización y la mejora del desarrollo de productos. Sin embargo, en los últimos años, hemos notado un cambio en el uso, con un aumento del porcentaje de piezas de uso final impresas en 3D.

Esta tendencia se destaca en varias encuestas de la industria. Por ejemplo, el índice de sentimiento de impresión 3D de Ultimaker 2021 informó una disminución del 7% en las aplicaciones de creación de prototipos, mientras que el uso de piezas de uso final aumentó en un 5% en comparación con los resultados de 2019.

El informe Tendencias de la tecnología de impresión 3D en 2021 de Jabil cuenta una historia similar. La encuesta indica que, si bien la creación de prototipos se mantuvo estable, el uso de la impresión 3D para piezas de uso final ha estado en una trayectoria de crecimiento. Casi el 55% de las empresas encuestadas dicen que utilizan al menos una cuarta parte de su capacidad de impresión 3D para producir piezas funcionales o de uso final, un crecimiento notable en comparación con las cifras de 2019.

Estas cifras indican que AM ha alcanzado el punto de inflexión, evolucionando de una tecnología para entusiastas y primeros usuarios a una tecnología con una amplia gama de aplicaciones industriales. En otras palabras, la adopción de AM ha alcanzado otro nivel:el nivel de madurez temprana.

Impresión 3D de alta velocidad y elección de material en expansión

El auge de la impresión 3D para aplicaciones funcionales está estrechamente relacionado con los avances en materiales y hardware.

En comparación con la fabricación tradicional, la mayoría de los procesos de impresión 3D eran lentos y carecían de materiales funcionales certificados para aplicaciones de producción.

Los actores de la industria de la impresión 3D, imaginando la disrupción de la industria de fabricación tradicional a través de AM, tuvieron que encontrar una manera de industrializar la impresión 3D.

Esto significó desarrollar tecnologías que admitan mayores volúmenes de producción y materiales que permitan aplicaciones avanzadas de AM.

Como resultado, en el lado del hardware, estamos siendo testigos del aumento de la inyección de aglutinante y la fusión de lecho de polvo con múltiples láseres para metales y procesos de fotopolimerización en cubas para plásticos.

Mientras tanto, las marcas de materiales se centran cada vez más en materiales de alto rendimiento, incluidas aleaciones y compuestos avanzados.

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En última instancia, cambiar el enfoque hacia soluciones con capacidad de producción ayuda a impulsar el crecimiento de AM en sectores industriales que anteriormente dudaban en adoptar la impresión 3D para aplicaciones funcionales.

Creación de un ecosistema de AM integrado

AM, como tecnología de la Industria 4.0, puede alcanzar la madurez solo eliminando los silos en sus operaciones y cadenas de suministro.

Si bien gran parte del enfoque en AM permanece en el hardware y los materiales, cada vez se hace más hincapié en la creación de un ecosistema automatizado e interconectado.

Esta tendencia es evidente en múltiples frentes, desde la automatización del diseño hasta la optimización de la topología y la automatización de la posproducción que elimina gran parte de la complejidad y el trabajo manual.

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Otro paso crucial en la automatización proviene de los fabricantes de hardware que están abriendo sus sistemas para la integración con software de terceros. Mejorar la conectividad entre los sistemas de AM y las soluciones de software ayudará en última instancia a crear un ecosistema integrado que respalde la fabricación aditiva escalable e interoperable.

La meseta de la productividad:¿Qué segmentos de la impresión 3D la han alcanzado?

Si bien la industria de la impresión 3D está madurando, el progreso en sus diferentes segmentos no es uniforme.

Algunos sectores de la impresión 3D aún se encuentran en las primeras etapas, como los tejidos humanos impresos en 3D, mientras que otros se acercan a la etapa de madurez, como la impresión 3D con polímeros.

Pero, ¿cuáles son los otros segmentos que están escalando la meseta de la madurez y qué está impulsando su crecimiento?

Proveedores de servicios de impresión 3D

Algunos datos breves sobre la industria de servicios de AM:

• El Informe Wohlers 2021 establece que los proveedores de servicios de impresión 3D generaron la friolera de $ 5 mil millones en ingresos en 2020;
• Según el Informe EY 2019, los proveedores de servicios representan el 34% del panorama global de AM;
• Alrededor del 45% de las empresas subcontratan trabajos de impresión 3D, según informa Jabil 3D Printing Trends Report 2021.

Si bien la industria de la impresión 3D experimentó un declive general en 2020, el negocio de servicios siguió creciendo. Muchas empresas, si no la mayoría, se familiarizan con la impresión 3D a través de proveedores de servicios.

Con los recientes choques en la cadena de suministro, las empresas comenzaron a investigar los beneficios que la impresión 3D puede brindar a sus cadenas de suministro, y los proveedores de servicios se convirtieron en los puntos de contacto iniciales para que muchos aprendieran y comprendieran la tecnología.

Sin embargo, la competencia en la industria de servicios de impresión 3D ha aumentado en sincronía con el crecimiento general del sector.

Por un lado, los fabricantes de hardware y las empresas de materiales están lanzando líneas de negocio de servicios de FA o ampliándolas mediante adquisiciones. Por otro lado, ha ido en auge un modelo de negocio de fabricación como servicio, que vincula a compradores y proveedores a través de un único sitio.

En un panorama tan competitivo, los proveedores de servicios deben innovar constantemente, diversificando sus ofertas de servicios, estandarizando y automatizando sus procesos y aprovechando nuevos mercados.

Impresión dental 3D

La introducción de tecnologías AM de polímeros de alta velocidad ha impulsado significativamente el crecimiento de la impresión 3D en odontología.

Según lo estimado por la firma de investigación de mercado SmarTech, la industria médica y dental de AM ha superado los $ 3 mil millones.

La odontología digital, la introducción de tecnologías digitales en la práctica dental, se ha convertido en una tendencia común en la odontología. Y la impresión 3D es una de las tecnologías clave, junto con el escaneo intraoral, que está impulsando esta tendencia.

La impresión 3D tiene muchas aplicaciones en la industria dental, incluidos modelos de puentes, guías quirúrgicas y dentaduras postizas. Sin embargo, la fabricación de modelos de alineadores transparentes es uno de los usos más comunes de la impresión dental 3D en la actualidad.

Según SmarTech Analysis, los alineadores transparentes son "quizás la aplicación de mayor volumen para las tecnologías de impresión 3D en el mundo actual".

La impresión 3D acelera el proceso de creación de alineadores transparentes específicos para el paciente al permitir que se produzcan cientos de moldes personalizados directamente a partir de los escaneos digitales de los pacientes en un solo lote.

Ninguna otra tecnología podría crear esa cantidad de moldes personalizados de una manera tan rápida y rentable, aparte de la impresión 3D.

La impresión 3D ha demostrado ser un cambio radical para la odontología, ya que ofrece una solución que puede hacer que la reparación de los dientes sea más barata, más rápida y esté ampliamente disponible para los clientes.

Por lo tanto, no es sorprendente que se predice que más del 70% de los laboratorios dentales en los EE. UU. Posean tecnología de impresión 3D para fines de 2021, y que la impresión dental 3D se convierta en una industria de $ 9.2 mil millones en los próximos cinco a siete años.

Fusión de lecho de polvo metálico

La impresión 3D de metal abarca muchas tecnologías, pero una de las más maduras sigue siendo Metal Powder Bed Fusion (PBF).

Durante la última década, los fabricantes de impresoras 3D de metal PBF han trabajado arduamente para optimizar la tecnología para la producción. Con este fin, hemos visto a los actores clave del mercado lanzar soluciones para la producción automatizada e integrada.

La mayoría de estas soluciones comparten características similares:son modulares, configurables y ofrecen un alto nivel de automatización en un intento por maximizar la eficiencia y reducir la cantidad de trabajo manual requerido.

Gracias a estos desarrollos, el láser PBF se ha abierto camino en muchas industrias y aplicaciones. Una industria que ha estado particularmente interesada en adoptar PBF metálicos es la aeroespacial.

Hoy en día, las piezas de metal PBF impresas en 3D están alimentando sistemas cruciales de aeronaves y naves espaciales, como motores. Aquí es donde las capacidades clave de la tecnología, la producción de piezas complejas con un ensamblaje simplificado y menos desperdicio de material, realmente brillan.

A partir de ahora, la tecnología láser PBF es capaz de entregar piezas funcionales repetidamente. Sin embargo, todavía requiere algunos ajustes y pruebas antes de que los fabricantes puedan comprometerse con la producción a gran escala.

En el futuro, aumentará la facilidad de uso y la confiabilidad de los sistemas PBF metálicos, impulsados ​​de muchas maneras por los avances en el software y el flujo de trabajo general.

Un ejemplo que respalda esta tendencia proviene del fabricante de impresoras 3D de metal con sede en California, VELO3D.

Al desarrollar su tecnología PBF de metal, llamada Intelligent Fusion, la empresa se ha centrado fundamentalmente en la integración de software y hardware. El resultado es un sistema estrechamente integrado que puede imprimir piezas con menos soportes, mejor acabado superficial y, según se informa, una mayor tasa de éxito. Esto, a su vez, conduce a una mayor confiabilidad, una producción más rápida y menos posprocesamiento.

Metal PBF sigue siendo la fuerza impulsora de la industria de la impresión 3D de metal. Las impresoras 3D de Metal PBF tienen la base instalada más grande entre otras tecnologías de impresión 3D de metal. Y los fabricantes de impresoras 3D PBF tienen la mayor participación en el mercado de la impresión 3D de metal en comparación con las empresas que producen otros tipos de impresoras 3D de metal.

Además de eso, el uso de metales en la impresión 3D ha crecido un 20% desde 2019, mientras que el uso de polímeros creció solo un 12%, otra estadística más que presagia la creciente confianza en la madurez de la impresión 3D de metales.

Impresión 3D industrial:entrando en una década de crecimiento sostenido

La industria de la impresión 3D ha entrado en un nuevo período de crecimiento e industrialización.

En el complejo entorno actual, cada vez más empresas están respondiendo a las limitaciones en su cadena de suministro y operaciones de fabricación con la impresión 3D.

Para nuestra industria, esto significa más desarrollos en diferentes segmentos de la impresión 3D, no solo en los que destaqué anteriormente.

Los avances acelerados en la fabricación aditiva finalmente harán realidad una visión de la fabricación digital distribuida. Ha estado en proceso durante mucho tiempo y ahora está tomando forma lentamente, a medida que todas las piezas del ecosistema AM se están uniendo gradualmente.

¿Cómo se verá la industria manufacturera una vez que la tecnología AM madure por completo? Creo que no nos llevará mucho tiempo aprender.

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