Crecimiento de la Tecnología de Fabricación: Tendencias, Adopción y Pronósticos para CNC, Impresión 3D y Fundición

Las innovaciones en mecanizado CNC, fabricación aditiva y tecnologías de fundición están dando a empresas, prosumidores y consumidores un nivel sin precedentes de opciones de diseño. Sin embargo, con tantas tecnologías en el mercado, la pregunta persiste: ¿cómo les va en términos de crecimiento y qué industrias las emplean más prominentemente?

Aquí analizamos las tendencias de crecimiento del mecanizado CNC, la impresión 3D y la fundición al vacío para 2019 y miramos hacia adelante para los pronósticos.

Mecanizado CNC

Estadísticas de Adopción y Uso

Según Raghav Bharadwaj Shivaswamy, analista principal de Technavio para investigación en automatización, "las aplicaciones de máquinas herramienta se categorizan en tres segmentos importantes: herramientas de máquina para corte de metal, herramientas de máquina para conformado de metal y otros accesorios. El segmento de herramientas de corte de metal dominó el mercado en EE. UU. con una participación de alrededor del 51% en 2016, principalmente debido a la mayor demanda de aplicaciones industriales de corte de metal."

Empresas automotrices, aeroespaciales y de fabricación de metal son los usuarios más prominentes de tecnologías de mecanizado sustractivo automatizado. Otras industrias destacadas incluyen construcción, energía y potencia. EE. UU. es el mayor mercado individual para herramientas automotrices y se espera que crezca aún más debido a varios factores (tamaño de población, incentivos gubernamentales, base de consumidores, etc.).

Los principales proveedores de tecnologías de mecanizado (CNC y láser) destacados por los analistas de investigación de mercado de automatización industrial de Technavio son Dalian Machine, DMG MORI, Haas Automation, JTEKT y Komatsu. Las máquinas CNC se utilizan para una variedad de propósitos, como era de esperar, incluyendo fresado, taladrado, roscado y mandrinado.

Mientras que las regiones APAC actualmente usan controladores CNC más que nadie, se espera que el mercado europeo experimente mucho crecimiento debido a avances tecnológicos e inversiones. Los principales actores globales incluyen Bosch Rexroth AG (Alemania), DMG MORI CO., LTD. (Japón), Fagor Automation (EE. UU.), FANUC Corporation (Japón), Haas Automation, Inc. (EE. UU.), Hurco Companies, Inc. (EE. UU.), Mitsubishi Electric Corporation (Japón), Okuma Corporation (Japón), Siemens AG (Alemania).

Crecimiento y Pronósticos

El mercado de controladores CNC se valoró específicamente en USD 2.86 mil millones en 2016 y se esperaba que creciera a una CAGR del 3.8% entre 2017 y 2023, con ciertas estimaciones esperando que alcance un valor de USD 3.70 mil millones para ese período final. El aumento en la adopción de automatización industrial en el sector manufacturero, la capacidad de reducir costos operativos y la creciente demanda de producción en masa en industrias de usuarios finales son los factores clave que impulsan el crecimiento del mercado CNC, según "Markets and Markets".

Más específicamente, se espera que las máquinas CNC de 3 ejes mantengan la mayor participación de mercado durante este período. Con las máquinas de 3 ejes teniendo el nivel más alto de uso en la industria, las máquinas de 5 ejes también están avanzando y se espera que crezcan a partir de ahora hasta 2023.

La industria automotriz probablemente mantendrá su dominio en el uso de CNC. La innovación, la necesidad de producción rápida y mejor calidad son los principales factores que la impulsan, no solo en la producción de automóviles, sino también en las industrias de defensa y aeroespacial.

Otra estimación muestra un aumento del 4% para 2021. Es especialmente interesante ya que la historia del mercado mostraba que muchos pensaban que la industria del mecanizado había alcanzado su pico hace tiempo. Según un informe de Gardner Business Intelligence: "La industria de máquinas herramienta de EE. UU., medida por pedidos de máquinas herramienta (USMTO), alcanzó un pico de crecimiento del 7.4% en septiembre de 2014, y después experimentó un valle con volúmenes unitarios bajando un 19.4% en julio de 2016".

Impresión 3D

Fabricantes de Impresoras y Adoptantes

En términos de fabricantes de impresoras, el principal cambio hasta 2018 ha sido el cambio hacia sistemas más costosos. El crecimiento del segmento principal es el número de empresas que producen impresoras en o por encima del rango de $5,000 dólares, con firmas subiendo de 135 fabricantes a 177. En comparación, las empresas que producen máquinas por debajo de este rango de precios han disminuido, sin embargo, el mercado general está en una trayectoria ascendente en términos de ingresos e inversión.

Vale la pena señalar que debido a la mayor adopción año tras año, es difícil mantener un seguimiento exacto de qué industrias usan impresión 3D. Sin embargo, aeroespacial y defensa están definitivamente entre los usuarios más prominentes. Para 2018, el 64% de empresas A&D usan impresión 3D en producción, liderando todas las demás industrias incluidas en la encuesta.

En términos de casos de uso, hay bastantes avances recientes que indican una vida saludable para la tecnología. En abril, HP celebró su pieza impresa número 10 millones usando su tecnología Multi-Jet Fusion en el lapso de un año. HP ha estado trabajando con Daimler Trucks North America, Fast Radius, Linear AMS y el Cuerpo de Marines de EE. UU., entre muchas otras industrias.

La propia investigación de Nano Dimension mostró que en la industria electrónica, la impresión 3D de PCBs multicapa y electrónica flexible son los usos más populares. Otro hallazgo muestra que los intereses principales de la industria en aplicar impresión 3D son para acelerar el desarrollo de productos e impulsar la innovación.

La industria médica ha estado empleando impresión 3D por algún tiempo. Según Harvard Business Review (2015), la industria de audífonos de EE. UU. se convirtió al 99% en fabricación aditiva en menos de 500 días. De manera similar, la impresión 3D dental sigue siendo uno de los usos médicos más prominentes, con empresas como ClearCaps usándolas para producir alineadores dentales para fabricación de alto volumen.

Uso y Materiales

Según Sculpteo, el 55% de las empresas predijeron que podrían gastar más en servicios y soluciones de impresión 3D en 2017. Un año después, Sculpteo encontró que el 70% de las empresas aumentaron sus inversiones en impresión 3D en 2018 versus 49% en 2017. En general, el nivel creciente de inversión es una buena señal de salud para la tecnología. Estas inversiones van a una serie de posibles funciones que la impresión 3D sirve dentro de estas empresas.

En 2017, según la encuesta de Sculpteo a empresas, la impresión 3D se usó principalmente para acelerar el desarrollo de productos (28%), ofrecer productos personalizados (16%) y aumentar la flexibilidad de producción (13%).

2018 marcó las ventas más altas de materiales para fusión de lecho de polímero en polvo. La tecnología alcanzó un valor aproximadamente en la región de $400 millones de dólares. Si bien los plásticos siguen siendo el material de impresión más común, la tasa de crecimiento se había estancado hasta 2017, donde hubo un crecimiento repentino en polímeros de grado industrial. De manera similar, los materiales metálicos crecieron un 41% durante el año.

Crecimiento y Pronósticos

Para 2020, se espera que el mercado general de impresión 3D totalice $15.8 mil millones para todos los productos y servicios AM en todo el mundo. El informe de Wohlers espera pronósticos de ingresos que suban a $23.9 mil millones en 2022, y $35.6 mil millones en 2024. En general, el futuro se ve más brillante para la industria con crecimiento año tras año superior al 40% para los próximos años.

Otra estadística interesante es el número de empresas que ahora se consideran "impresión 3D primero" y usan la tecnología como su modo principal de producción. El número de estas empresas saltó del 15% al 22% de 2017 a 2018. En ese mismo año, el 36% de las empresas encuestadas por Sculpteo usaban impresión metálica, subiendo del 28% según cálculos previos.

Entre toda la gama de tecnologías de impresión 3D, la fusión de lecho de polvo se espera que mantenga la mayor participación hasta 2024. Las industrias aeroespacial, automotriz, salud e ingeniería usan más comúnmente tecnologías como sinterizado láser directo de metal (DMLS), fusión por haz de electrones (EBM), sinterizado selectivo por calor (SHS), fusión selectiva por láser (SLM) y sinterizado selectivo por láser (SLS) para el desarrollo de piezas funcionales.

Fundición a Presión (Die Casting)

Fabricantes y Adoptantes

Los fabricantes clave dentro de la tecnología son Alcoa Corporation; Walbro; Consolidated Metco, Inc.; Dynacast; Gibbs Die Casting Corporation; Bodine Aluminum, Inc.; Ryobi Ltd; Aluminum Corporation of China Limited; Martinrea Honsel Germany GmbH; Endurance Technologies Limited; y Alcast Technologies.

El mercado de fundición a presión es bastante grande en la industria automotriz. Su principal interés está en producir piezas de fundición a presión altamente duraderas. Los fabricantes de maquinaria industrial y tuberías están empleando cada vez más la fundición a presión, junto con el crecimiento en la industria aeroespacial y de defensa en los últimos años. Otro avance reciente es el uso de componentes de aluminio más fuertes en agricultura y dispositivos médicos, que también ha experimentado un aumento.

El aluminio es el metal más ampliamente utilizado con tecnología de fundición. El mercado mundial de fundición de aluminio se estimó en USD 47.1 mil millones en 2018, con una CAGR anticipada del 9.1% de 2019 a 2025. Este repunte en el uso de aluminio se debe a la fabricación de automóviles y la mayor demanda del sector de construcción en Asia Pacífico. Otro segmento prometedor y de rápido crecimiento para piezas finales de aluminio está en el sector industrial. El crecimiento de este segmento hasta 2025 se atribuye en gran medida a la modernización de países agrícolas tradicionales como India y Brasil.

El proceso de fundición a presión representó aproximadamente el 53.0% de los ingresos del mercado en 2018, debido a su popularidad para la producción de alto volumen. La fundición a presión de alta presión (HPDC) representa el 71.0% del proceso de fundición a presión, permitiendo tasas de producción más altas en diversas industrias.

Crecimiento y Pronósticos

En 2017, el mercado global de fundición a presión se valoró en USD 62.87 mil millones, proyectado para alcanzar USD 93.87 mil millones para 2023. El mercado está preparado para registrar una CAGR de más del 6.93% durante 2018-2023 (período de pronóstico). Asia-Pacífico es, con mucho, el mayor mercado para fundición a presión, representando globalmente más del 58% de participación en 2017. Un mayor crecimiento es inminente en el mercado de fundición a presión de aleaciones de magnesio en Asia-Pacífico para muchas nuevas empresas emergentes debido a una preferencia creciente de los usuarios finales hacia costos de producción más bajos. Las empresas establecidas plantean un gran desafío en términos de problemas tecnológicos, de fiabilidad y calidad, lo que lleva a fusiones y adquisiciones firmadas entre empresas más pequeñas y establecidas.

Los dos mercados principales para la industria de fundición a presión son la industria automotriz en primer lugar y la industria de la vivienda en segundo. Ambas industrias forman un buen barómetro para la salud general de la industria de fundición. Las ventas de vehículos ligeros en 2016 alcanzaron 17.55 millones de unidades, haciendo otro buen año consecutivo a pesar de la especulación de que podría no igualar 2017. Se ha mantenido estable, a pesar de que el crecimiento de 2016 a 2017 fue mayor. A nivel global, aproximadamente el 60.0% de todos los productos fundidos en el mercado se dirigen a la industria automotriz.

Recientemente en el mercado norteamericano, un impulso en el uso de tecnología de fundición a presión en el sector automotriz se ha atribuido a las regulaciones de la EPA sobre millas por galón para vehículos. Esto puede haber contribuido a aumentos imprevistos. Según los nuevos requisitos, los fabricantes buscaron hacer vehículos más ligeros, lo que como resultado aumentó el uso de fundición a presión. El paso de la EPA, elevar los estándares de millas por galón a 35.5 mpg para 2016 y luego 54.5 mpg para 2025. Europa también se proyecta que publique una CAGR del 7.1% en términos de valor de 2019 a 2025, particularmente en Alemania, Francia, Italia y Rusia.

Moldeo por Inyección (Injection Molding)

Fabricantes y Adoptantes

Las tecnologías de moldeo por inyección de metal han sido adoptadas por fabricantes de automotriz & aeroespacial, bienes de consumo y dispositivos médicos, lo que ciertos estudios creen que ha llevado al crecimiento en el sector con el tiempo. Se espera que experimente más crecimiento considerando la demanda de smartphones y otros productos electrónicos, ya que varios componentes como conectores lightning, deslizadores de teléfonos plegables y partes de fibra óptica se producen usando máquinas MIM.

En el departamento de plásticos, los principales adoptantes del moldeo por inyección también han sido automotriz y médica, seguidos por las industrias de construcción, médica y envasado. Hay muchas industrias, como la automotriz, que están reemplazando el acero con plásticos para menor peso. Esto está causando un cambio creciente de uno a otro en términos de preferencias de producción.

Actores clave en moldeo por inyección incluyen Dynacast, GKN Plc, Britt Manufacturing, Dean Group International Ltd., Cypress Industries, Sintex, CMG Technologies, Indo-MIM Pvt. Ltd., Real Technik AG y ATW Companies. En cuanto a plásticos, las principales empresas son BASF, Dow Chemical Company, DuPont y HTI Plastics.

Las empresas adoptan el moldeo por inyección para tiempos de procesamiento más rápidos, eliminación de operaciones secundarias y mejores niveles de tolerancia de los productos finales. También permite a las empresas minimizar el acabado y post-procesamiento en sus operaciones. Además, también es rentable, particularmente en comparación con varios otros métodos de fabricación.

La industria médica también está haciendo uso del moldeo por inyección en soportes, dispositivos de administración de fármacos, equipos de reemplazo de articulaciones y varios implantes.

Materiales

En términos de plásticos, hay una volatilidad reciente en el precio de mercado, que probablemente afectará el crecimiento. Materias primas como benceno, etileno, propileno y estireno están pasando por fluctuaciones, además de estar bajo escrutinio por preocupaciones ambientales sobre su eliminación. Esto hace que el mercado sea incierto en el futuro. Sin embargo, esto ha impulsado a las empresas a invertir en varios materiales biodegradables alternativos en los últimos años.

Asia Pacífico lidera en ambas categorías de moldeo por inyección. Mantiene el 37% del mercado en términos de moldeo de plásticos, posiblemente debido a envases, celulares y bienes de consumo. Norteamérica surgió como el segundo mayor consumidor y se espera que crezca a una CAGR del 10%. Europa fue otro mercado importante para plásticos moldeados por inyección con una demanda total estimada en alcanzar USD 45.29 mil millones para 2025.

Crecimiento y Pronósticos

El tamaño del mercado global de plásticos moldeados por inyección se valoró en USD 325.69 mil millones en 2018. Se espera que se expanda a una CAGR del 5.7% durante el período de pronóstico. De manera similar, el tamaño del mercado global de moldeo por inyección de metal (MIM) se valoró en USD 2.1 mil millones en 2015 y se proyecta que crezca a una CAGR del 11.9% de 2016 a 2025.

El aumento del gasto en productos en Brasil, China, India, México, Rusia y Sudáfrica está preparado para ayudar a crear más crecimiento. Tanto en plásticos como en metales, la creciente demanda de piezas automotrices más ligeras y pequeñas está impulsando oportunidades para la tecnología MIM. Esto también es cierto para componentes de alta resistencia en motores y sistemas electrónicos para la industria automotriz.

Claridad óptica, biocompatibilidad y métodos de producción rentables son todos los que se espera que impulsen la demanda en la industria médica. Los campos de salud y medicina se espera que logren una CAGR superior al 6.3% alcanzando un valor neto de USD 40.49 mil millones para 2025.

Las principales fuentes para los datos utilizados en el artículo son el informe de Wohlers, Sculpteo, Grand View Research, Technavio, Reuters, la Asociación Norteamericana de Fundición a Presión y Mordor Intelligence.