Mercado de materiales de impresión 3D 2019: Tendencias, crecimiento y oportunidades emergentes

Los materiales de impresión 3D se están expandiendo rápidamente. En 2019 el mercado de materiales de fabricación aditiva (AM) alcanzó un valor de 1.500 millones de dólares y se proyecta que alcance unos llamativos 4.500 millones de dólares en los próximos cinco años. Gigantes químicos y productores de metales no solo están suministrando nuevos materiales sino que también están impulsando la industrialización de AM.

En este artículo examinamos la evolución 2019 del panorama de materiales de impresión 3D, destacamos actores clave e identificamos las tendencias que darán forma al futuro del mercado.

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Los polímeros siguen siendo la clase de material dominante

Los polímeros continúan liderando el mercado, capturando el 80,6% de los ingresos globales de materiales de impresión 3D en 2018 – una cifra que alcanzó 3.400 millones de dólares. Una encuesta de Jabil a 308 usuarios de AM encontró que el 74% empleaba materiales poliméricos en 2018, reflejando su facilidad de adopción y menor coste.

Cambio hacia termoplásticos de alto rendimiento

Mientras plásticos estándar como PLA y ABS dominan el segmento de polímeros, la demanda de materiales robustos de alta temperatura se está acelerando. Los fabricantes están desarrollando compuestos reforzados con carbono, ULTEM, PEEK y PEKK para permitir prototipos funcionales y piezas de uso final para aplicaciones aeroespaciales, médicas e industriales.

Colaboraciones clave incluyen el desarrollo conjunto de Roboze y SABIC de EXTEM AMHH811F, un filamento de poliamida termoplástica amorfa con límite de deflexión por calor de 230 °C, temperatura de transición vítrea de 247 °C y excelentes propiedades ignífugas. Este material ejemplifica el empuje de la industria para transicionar AM de prototipado a casos de uso críticos de alto rendimiento.

En el sector médico, la impresión de PEEK se usa ahora para fabricar implantes específicos de paciente. La reciente inversión de Evonik en Meditool – una start-up china especializada en implantes neurológicos y espinales impresos en PEEK – subraya el potencial de crecimiento en este nicho.

Materiales compuestos aceleran la adopción

La impresión de compuestos – combinando una matriz termoplástica con fibras de refuerzo como carbono, vidrio o Kevlar – es un área de alto crecimiento. Las ofertas actuales a menudo presentan fibras cortadas, pero la impresión de fibra continua está ganando tracción. La nueva impresora Fiber 3D de Desktop Metal, por ejemplo, puede reforzar nailon, PEEK y PEKK con fibras de carbono continuas.

Un informe de SmarTech Analysis proyecta el mercado global de impresión 3D de compuestos a crecer a una CAGR del 22,3% en los próximos cinco años, abriendo oportunidades más allá de aeroespacial y médico hacia sectores automotriz, energético y de transporte. Avances recientes incluyen un cuadro de bicicleta compuesto impreso en 3D y tecnología de impresión 3D de fibra continua (CF3D) combinada con resinas fotocurables de Arkema.

Impresión mejorada con grafeno

La excepcional conductividad eléctrica y térmica del grafeno atrae interés en mercados de baterías, aeroespacial y electrónica. Terrafilum y XG Sciences están desarrollando filamentos de extrusión mejorados con grafeno, mientras que Virginia Tech y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore pionearon un proceso de estereolitografía capaz de producir estructuras de grafeno hasta 10 µm.

La alianza de AECOM con Scaled del Reino Unido y socio de materiales Versarien produjo un arco de polímero reforzado con grafeno de 4,5 m de altura para señalización ferroviaria, demostrando aplicabilidad real. A pesar de la promesa, el grafeno sigue siendo costoso y difícil de imprimir, posicionándolo como tecnología emergente más que solución mainstream.

Crecimiento de materiales elastoméricos

Materiales suaves y flexibles como TPU y silicona están ganando tracción en mercados de consumo, médicos e industriales donde se requiere dureza y elasticidad. La línea IROPRINT AM de Huntsman ofrece opciones de resina, polvo y filamento para calzado, mangueras, juntas y garras robóticas.

Covestro introdujo plantillas ortopédicas basadas en TPU que permiten dureza variable a través del diseño, permitiendo calzado totalmente personalizado. SILASTIC 3D 3335 LSR de Dow, combinado con tecnología de dosificación de Nexus Elastomer Systems e impresora LAM de German RepRap, permite piezas de silicona impresas en color sin comprometer rendimiento mecánico. EOS añadió el polvo TPU 1301, notado por alta resiliencia y absorción de impactos, adecuado para aplicaciones automotrices y de calzado.

Polímeros ignífugos para sectores críticos de seguridad

Industrias con requisitos estrictos de seguridad contra incendios, como transporte y electrónica, están adoptando cada vez más materiales de impresión 3D ignífugos. Novamid AM1030 FR de DSM, certificado V0 y V2, apunta a mercados automotriz y electrónico. Markforged, Cubicure y CRP Technology también ofrecen compuestos ignífugos, expandiendo opciones para usos industriales críticos. Se espera crecimiento futuro en polímeros con resistencia UV mejorada para apoyar aplicaciones automotrices.

Materiales cerámicos: Un nicho en crecimiento

El mercado de cerámica impresa en 3D se proyecta que aumente desde una base de ingresos de 20 millones de dólares en 2020 a más de 450 millones para 2029, según SmarTech Analysis. Cerámicas técnicas, valoradas por alta resistencia, temperatura y resistencia química, ya están en uso en aeroespacial y electrónica. XJet Ltd. añadió recientemente alúmina a su cartera de cerámicas técnicas, ofreciendo mayor dureza que circonia pero menor resistencia al desgaste para post-procesado más fácil.

Materiales metálicos: Un segmento de alto crecimiento

La AM metálica generó 390 millones de euros en ingresos en 2018 y creció un 41,9% ese año, manteniendo una trayectoria de crecimiento del 40%+ en cinco años (Informe Wohlers 2018). La producción de polvo metálico está escalando, con Höganäs AB construyendo una nueva planta de atomización en Alemania para suministrar polvos de alta pureza bajo la marca Amperprint®. Liberty House Group y Sandvik también están expandiendo sus capacidades de polvo metálico, esta última invirtiendo 200 millones de coronas suecas para producir polvos de titanio vía atomización.

Expansión estratégica a lo largo de la cadena de valor AM

Las compañías están ampliando su huella desde polvos a piezas terminadas. GKN Additive se fusionó con GKN Hoeganaes, creando una solución completa polvo-a-parte, y adquirió Forecast 3D para entrar en AM de polímeros. La participación del 30% de Sandvik en Beam IT se alinea con su estrategia para profundizar presencia en la industria manufacturera amplia.

Innovaciones en polvos metálicos

Nuevos polvos metálicos están habilitando AM en entornos extremos. Los polvos AMtrinsic Ta/Nb de H.C. Starck ofrecen altos puntos de fusión y resistencia a corrosión, adecuados para procesamiento químico y sectores energéticos. OxMet Technologies introdujo aleaciones de níquel de alta resistencia capaces de soportar 900 °C, superando límites actuales. El polvo de aluminio A20X mejorado de Aeromet supera 500 MPa UTS, posicionándolo entre los polvos de aluminio AM comerciales más resistentes.

La tecnología UniMelt de 6K convierte materia prima metálica reciclada en polvos AM premium, apoyando una economía circular al transformar construcciones fallidas y estructuras de soporte en nuevo material.

Materiales: La piedra angular de la fabricación aditiva

Una reciente encuesta de Jabil indica que el 41% de usuarios de AM creen que materiales superiores impulsarán más significativamente la adopción masiva. Mientras polímeros avanzados y metales especializados evolucionan rápidamente, los altos costes de materiales siguen siendo un cuello de botella clave. Sin embargo, la demanda creciente y cadenas de suministro expandidas sugieren que los precios pueden declinar en los próximos años.

Con tanto grandes corporaciones como start-ups de nicho invirtiendo fuertemente en desarrollo de materiales, el sector de materiales de impresión 3D está preparado para crecimiento sostenido, moldeando el futuro de la fabricación aditiva en todas las industrias.