5 tendencias clave que impulsan el mercado de materiales de impresión 3D en 2019

¿Cuáles son las fuerzas que moldean el mercado de materiales de impresión 3D a medida que la industria madura?
Los materiales siguen siendo uno de los tres pilares que sustentan la impresión 3D, junto con el hardware y el software. El Informe Wohlers 2019 señaló que el segmento de materiales registró un crecimiento sin precedentes en 2018, impulsado por el uso expandido de la fabricación aditiva para producción en serie. 2019 está preparado para aprovechar ese impulso, gracias a varias tendencias convergentes que examinamos a continuación.

1. La impresión 3D de compuestos está despegando

El segmento de compuestos presenta una oportunidad de alto valor para la fabricación aditiva. Un informe de SmarTech Analysis proyecta que el mercado global de impresión 3D de compuestos crecerá a una CAGR del 22,3 % en los próximos cinco años, lo que significa una participación sustancial del panorama general de fabricación de compuestos. En impresión 3D, los compuestos típicamente combinan un núcleo polimérico (ej. nailon) con un agente de refuerzo como fibra picada o continua. El resultado es un material que ofrece resistencia y rigidez superiores, a menudo rivalizando con metales como el aluminio.

Estas propiedades mejoradas hacen que los compuestos sean atractivos para utillaje y componentes de uso final en aeroespacial, automotriz, energía y petróleo y gas. Por ejemplo, Shawcor, una firma canadiense de servicios energéticos, ahorró aproximadamente 1,2 millones de dólares al emplear una impresora compuesta de Markforged para producir una máquina de carga personalizada. Aproximadamente el 50 % de las 53 piezas impresas fueron reforzadas con Kevlar, vidrio HSHT o fibra de carbono, reemplazando elementos tradicionales de aluminio y chapa.

El cuadro de bicicleta compuesto de una sola pieza de Arevo demuestra otro avance. Usando impresión 3D robótica de compuestos, Arevo puede producir un cuadro completo en días en lugar de meses de fabricación tradicional. Estos ejemplos ilustran el potencial inexplorado de los compuestos y la trayectoria de crecimiento del sector.

Desarrollo de materiales

El reciente lanzamiento de Onyx FR por Markforged, el primer compuesto retardante de llama, destaca la innovación continua. El material basado en nailon está reforzado con hebras continuas de fibra de carbono y es autoextinguible, cumpliendo estrictos estándares de seguridad contra incendios para aplicaciones automotrices, aeroespaciales y de defensa. Techmer PM ha abierto una línea de producción de alta capacidad para polímeros reforzados con fibra de carbono, impulsada por la demanda de fabricantes de impresoras 3D de gran formato. La nueva planta de Arkema para Kepstan PEKK refleja un compromiso similar para satisfacer la creciente demanda de compuestos de fibra de carbono e impresión 3D.

2. La producción de materiales está aumentando

La industria está expandiendo su huella de fabricación. En febrero, Amastan Technologies adquirió AL Solutions, un productor de titanio refinado, rebautizándolo como Amastan Additive. El uso combinado de la tecnología de reciclaje de AL Solutions y el UniMelt® basado en plasma de Amastan posicionará a la empresa como un actor clave en el suministro de polvo de titanio para AM.

Jabil también ha lanzado una unidad dedicada, Jabil Engineered Materials, para desarrollar, validar y comercializar materiales de AM diseñados. La unidad actualmente ofrece PETg, PETg ESD, TPU 90 A y TPU 90 A ESD, con materiales adicionales previstos para los próximos meses. Al ofrecer estos internamente y al mercado en general, Jabil busca ampliar las opciones de materiales y acelerar la adopción.

A medida que más empresas aumentan sus capacidades de producción, el mercado está preparado para un impulso sustancial, apoyando aún más el crecimiento de la impresión 3D en todos los sectores.

3. Los materiales abiertos son un concepto en expansión

La innovación en materiales a menudo se rezaga detrás del desarrollo de máquinas, en gran parte debido a cadenas de suministro propietarias. Muchos fabricantes de impresoras restringen sus dispositivos a materiales internos, elevando precios y sofocando la innovación.

El modelo de materiales abiertos fomenta la colaboración entre productores de materiales y fabricantes de impresoras, entregando dos beneficios principales: una selección más amplia para usuarios y ciclos de desarrollo más rápidos. El Programa de Alianza de Materiales de Ultimaker ejemplifica este enfoque, proporcionando una base de datos de parámetros de impresión para filamentos de terceros. Desde su lanzamiento en abril de 2018, el programa incluye más de 80 empresas, como BASF, DSM, Arkema y Jabil. La reciente incorporación del filamento FluorX basado en PVDF de Arkema expande opciones de alto rendimiento y resistentes térmicamente.

Otros actores —HP, Origin, Prodways e incluso Stratasys— están adoptando estrategias de materiales abiertos similares. Stratasys reconoce la necesidad de asociaciones externas para desarrollar materiales de alto rendimiento, señalando un cambio hacia una mayor colaboración.

4. Los costos de materiales están bajando (lentamente)

Los altos costos de materiales han sido durante mucho tiempo una barrera para una adopción más amplia de la impresión 3D. Un estudio indica que las materias primas de impresión 3D pueden costar hasta diez veces más que los equivalentes de fabricación tradicional, dependiendo del proceso y material.

Los precios de resina para impresión SLA típicamente van desde 50 dólares por litro para resinas estándar hasta 500 dólares por litro para grados profesionales, aunque algunos fabricantes ofrecen precios tan bajos como 10-20 dólares por litro. El volumen relativamente bajo de envíos de material y el dominio de cadenas de suministro propietarias han mantenido los precios altos.

Sin embargo, los volúmenes crecientes de producción en serie y el auge de ecosistemas de materiales abiertos prometen reducciones de precios. Carbon, por ejemplo, redujo sus precios de resina de 300 a 50 dólares por litro entre 2016 y 2018, citando aplicaciones de alto volumen como catalizador. Si otros fabricantes siguen el ejemplo, podemos esperar un declive gradual, impulsado por el mercado, en los costos de materiales.

5. Las grandes empresas químicas globales se involucran más

Las grandes firmas químicas han reconocido el potencial industrial de la fabricación aditiva. Asociaciones, nuevas instalaciones y lanzamientos de materiales están acelerando su entrada. Stratasys y Solvay anunciaron una hoja de ruta conjunta en mayo, enfocada en materiales de alto rendimiento como PEEK y PPSU para impresoras Stratasys. Victrex está invirtiendo millones de euros en Bond 3D para acelerar la entrada al mercado de piezas PAEK y PEEK. La colaboración de BASF con Impossible Objects entrega Poliamida 6 combinada con tecnología compuesta, apuntando a aplicaciones automotrices e industriales.

Estas alianzas subrayan una tendencia creciente: los gigantes químicos están invirtiendo fuertemente en AM, validando la viabilidad comercial a largo plazo de la tecnología.

Hacia un futuro próspero

El mercado de materiales sigue siendo crítico para la evolución continua de la fabricación aditiva. La tendencia más impactante es el auge en el desarrollo de materiales, impulsado por la demanda del mercado de piezas de grado de producción. Las empresas químicas están reforzando sus posiciones mediante I+D, inversión y asociaciones estratégicas, mientras que los fabricantes de impresoras están abrazando la colaboración para ampliar ecosistemas de materiales.

A medida que la cartera de materiales se expande y los costos disminuyen, la aplicabilidad de la impresión 3D se ampliará, acelerando su adopción en diversas industrias.