El panorama de la industria de fabricación aditiva 2020:240 empresas impulsando la fabricación digital [Actualizado]

Actualización 16/06/2020:teniendo en cuenta todos los comentarios que hemos recibido de la comunidad de impresión 3D, ahora hemos actualizado el panorama para incluir 9 nuevas empresas.

Mucho ha cambiado en la industria de fabricación aditiva (AM) desde que se publicó AMFG el primer panorama de fabricación aditiva en 2019 . Para documentar la evolución de la industria, AMFG ha publicado la segunda edición de nuestro panorama anual de fabricación aditiva.

En 2020, la industria de la impresión 3D continúa madurando. El ecosistema se está expandiendo, con nuevas empresas e inversores que continúan ingresando al mercado.

Descargue el informe y la infografía aquí

A fines de 2019, se estimó que el mercado global de AM tenía un valor de más de $ 10 mil millones. Varios factores están impulsando el crecimiento de la industria. Una es que el hardware y los materiales de impresión 3D se están desarrollando para aplicaciones industriales, ya que las empresas de todas las industrias continúan encontrando nuevos casos de uso para la tecnología.

Además, a medida que la pandemia de COVID-19 continúa afectando las operaciones comerciales y provocando escasez en las cadenas de suministro, las empresas están adoptando la impresión 3D como parte de su estrategia de transformación digital. La digitalización que ofrece la impresión 3D puede brindar a las empresas la flexibilidad y la agilidad necesarias para responder a los problemas de la cadena de suministro y las cambiantes demandas de los clientes.

Con tantos factores que dan forma a la industria, puede resultar difícil realizar un seguimiento de las empresas y las tendencias que impulsan la impresión 3D.

Por esta razón, publicamos nuestro segundo panorama anual de fabricación aditiva 2020:una infografía y un documento técnico que ofrece a los fabricantes y las partes interesadas de la industria una comprensión clara del ecosistema actual de AM y las tendencias clave que dan forma a la industria.

El panorama de la fabricación aditiva en 2020

Este año, 240 empresas e instituciones se han incluido en el panorama de fabricación aditiva.

Si bien hemos agregado nuevos segmentos y jugadores, todas las empresas comparten un objetivo común:industrializar la impresión 3D.

El paisaje se divide en las siguientes categorías:

• Fabricantes de hardware (Polímeros, Escritorio, Metales, Composites, Cerámica, Electrónica)


• Proveedores de software (Diseño y simulación, cortadora y preparación de datos, flujo de trabajo y MES, seguridad)


• Proveedores de materiales (Polímeros y composites, metales)


• Fabricantes de sistemas de posprocesamiento


• Instituciones de investigación

Como siempre, el alcance de nuestro paisaje se centra exclusivamente en la impresión 3D industrial. Por lo tanto, solo hemos incluido empresas que brindan soluciones para aplicaciones industriales. No se han incluido empresas que se centran principalmente en la impresión 3D para el consumidor.

Tampoco se incluyen los proveedores de servicios. Si bien son un aspecto integral del panorama de la fabricación aditiva, incluirlos habría significado aumentar la complejidad del informe. Sin embargo, hemos publicado una Encuesta sobre el estado de la industria, centrada en el estado actual del mercado de AM para proveedores de servicios, que puede encontrar aquí.

Conclusiones clave

El hardware sigue siendo la categoría más importante

En 2020, la categoría de hardware representa el 56% del panorama de AM. La entrada continuada de nuevas empresas de hardware de impresión 3D significa que el segmento se ha vuelto más diverso y, por lo tanto, más competitivo que nunca.

En la edición de este año de AM Landscape, también hemos agregado un nuevo segmento de hardware:impresoras 3D compuestas. Si bien la tecnología es todavía nueva y, en muchos casos, un nicho, la impresión 3D compuesta tiene el potencial de convertirse en un mercado más grande y rentable.

Las impresoras 3D de metal son el segmento más grande

Los fabricantes de máquinas de metal representan el 40% de la categoría de hardware y el 22,5% del panorama general.

La mayoría de las empresas que aparecen en el panorama ofrecen impresoras 3D de metal basadas en láser, pero también hay un crecimiento en el área de los sistemas de inyección de aglutinantes y las impresoras 3D que pueden imprimir piezas metálicas grandes.

Las empresas emergentes están acelerando el ritmo de la innovación en la impresión 3D

Una gran parte de nuestro paisaje presenta empresas emergentes que han surgido en los últimos cinco años.

Como era de esperar, también están recibiendo mucha atención por parte de los inversores. Se estima que se invirtieron 1.100 millones de dólares en 77 empresas de AM en etapa inicial en 2019, y la mayor cantidad de fondos se destinó a los fabricantes de hardware.

La conectividad se está convirtiendo en un tema importante dentro de la industria

El mercado de AM sigue siendo un ecosistema fragmentado, con diferentes soluciones en cada uno de los segmentos clave que no están necesariamente integrados.

La fragmentación del mercado revela la necesidad de una mayor conectividad, que es un requisito esencial para la impresión 3D como tecnología de fabricación digital.

Examinando más de cerca cada segmento

Hardware

El segmento de hardware todavía constituye la mayor parte del panorama de AM. Los desarrollos de nuevos sistemas están en curso y cuentan con un fuerte apoyo financiero.

La evolución continua en el espacio del hardware está dando como resultado impresoras 3D más rápidas y confiables, orientadas a aplicaciones de producción.

Impresoras 3D de polímeros

Los sistemas de polímero AM siguen siendo la tecnología más popular en términos de uso. En 2019, el 72% de las empresas usaban sistemas de AM de polímeros, en comparación con el 49% que usaban sistemas de AM de metal.

Si bien las impresoras 3D de polímeros todavía se utilizan predominantemente en la creación de prototipos, también vemos que la tecnología se expande a aplicaciones en producción, incluidas herramientas, repuestos y piezas de uso final.

El impulso hacia la impresión 3D de polímeros de piezas finales continuará, impulsado por la introducción de termoplásticos de alto rendimiento como PEEK y ULTEM, que desbloquean nuevas aplicaciones para la tecnología en las industrias aeroespacial, ferroviaria y automotriz.

Impresoras 3D de escritorio

Las impresoras 3D de escritorio son otra parte vital del panorama AM. Las máquinas de esta categoría están cada vez más orientadas a aplicaciones industriales. Al mismo tiempo, las impresoras 3D de escritorio tienen como objetivo democratizar la impresión 3D al reducir la barrera de entrada y crear una experiencia de impresión 3D más fácil de usar.

A partir de 2020, la extrusión de material de escritorio sigue siendo la categoría más grande. Los sistemas profesionales de fabricación de filamentos fundidos (FFF) de escritorio tienen un precio mucho más bajo que las máquinas industriales de gama alta. Al mismo tiempo, las características industriales como la extrusión dual y las cámaras de construcción calentadas se están convirtiendo en características imprescindibles de las impresoras 3D FFF de escritorio.

Si bien empresas como Ultimaker y Makerbot siguen siendo las marcas más reconocidas en el segmento de escritorio FFF, la entrada de jugadores relativamente nuevos como BCN3D y Roboze está creando un segmento diverso.

Impresoras 3D de metal

Si bien muchos expertos notan una leve disminución en las ventas de impresoras 3D de metal en 2019, asociando la desaceleración "con un mercado automotriz débil, un sector manufacturero generalmente frágil y economías asiáticas y europeas inactivas", según esta investigación. Sin embargo, el segmento se recuperará a largo plazo.

En 2020, las variantes de Metal Powder Bed Fusion (PBF) siguen siendo los sistemas más utilizados, aunque vemos un fuerte impulso hacia el desarrollo de máquinas de inyección de aglomerantes metálicos.

Las impresoras 3D de inyección de aglutinantes de metal suelen ser más baratas y rápidas que los sistemas PBF y utilizan materiales más fácilmente disponibles.

ExOne, uno de los primeros proveedores de tecnología de inyección de aglutinantes metálicos, ahora se une a varias empresas como Digital Metal, GE, Desktop Metal y HP.

Desktop Metal y HP, en particular, planean estratégicamente hacer de la inyección de aglutinante un método que pueda competir con la fabricación tradicional como la forja y la fundición para ciertas aplicaciones.

Mientras tanto, el mercado de hardware metálico ha visto recientemente la introducción de un nuevo segmento de impresoras 3D compactas de metal.

Las máquinas de esta categoría suelen ocupar menos espacio en comparación con los sistemas PBF, ofrecen un precio más accesible y una curva de aprendizaje más corta. Las áreas de aplicación clave para las impresoras 3D de metal compactas incluyen la creación de prototipos funcionales y la producción de lotes pequeños.

Según la firma de investigación CONTEXT, este segmento experimentó un aumento interanual del 43% en los envíos en 2019. Desktop Metal y Markforged han estado entre las primeras empresas en abordar esta necesidad con sus impresoras 3D compactas de metal.

Impresoras 3D compuestas

AM Landscape de este año ve la introducción de un nuevo segmento:la impresión 3D compuesta. A partir de 2020, hay 10 actores clave de la industria que desarrollan la tecnología, incluidos Markforged, Fortify y Anisoprint.

La fabricación de compuestos tradicionales sigue siendo un proceso que requiere mucha mano de obra, recursos y capital, con largos ciclos de diseño. La impresión 3D compuesta, por otro lado, puede simplificar el proceso al automatizar la producción de piezas compuestas.

Cada vez se comercializan más soluciones listas para el mercado para la impresión 3D compuesta. Por ejemplo, Desktop Metal lanzó su impresora 3D de fibra de escritorio compuesta a fines de 2019.

Este movimiento es bastante sorprendente para una empresa que anteriormente se enfocaba únicamente en la impresión 3D de metal, pero sugiere que ve muchas oportunidades en el mercado de la impresión 3D compuesta que está madurando.

Otro indicador positivo es el creciente número de inversiones en empresas de impresión 3D compuesta. Durante los últimos 12 meses, estimamos que se han invertido más de $ 150,000,000 en compañías de impresión 3D compuesta, incluidas Markforged, Fortify y 9T Labs.

Desafíos en el hardware de impresión 3D

A pesar de la continua evolución del hardware de impresión 3D, el segmento puede experimentar algunos desafíos debido a la incertidumbre global causada por la pandemia de COVID-19.

Scott Dunham, vicepresidente de investigación de la firma de investigación SmarTech Analysis y colaborador de AM Landscape, predice que es poco probable que las ventas de hardware crezcan significativamente en 2020, aunque hay esperanzas para el segmento de materiales:

" Es probable que las ventas de hardware no vayan a ninguna parte, ya que los gastos de capital sin duda serán ajustados el resto del año (al menos). Pero tenemos la esperanza de que las tasas de utilización se recuperen para la base de máquinas instalada existente, impulsando las ventas de materiales para nuevos materiales orientados al uso final . ’

Materiales

La gama de materiales de impresión 3D sigue creciendo.

En 2020, la base de datos Senvol enumera hasta 2245 materiales AM diferentes, en comparación con poco más de 1700 materiales en 2019.

Si bien los polímeros siguen siendo los materiales más populares, la demanda de metales se está poniendo al día. El 40 por ciento de las empresas en una encuesta reciente de EY declaró que les gustaría utilizar aleaciones estándar para sus aplicaciones de AM, mientras que el 31 por ciento citó aleaciones de alto rendimiento.

A pesar de las perspectivas positivas para el mercado de materiales de impresión 3D, el costo de los materiales sigue siendo una barrera clave para la adopción generalizada de la impresión 3D. A partir de 2020, los polímeros y metales AM siguen siendo varias veces más caros que los materiales que no son AM.

Software

La adopción de la impresión 3D como tecnología de fabricación digital ha creado la demanda de software especializado que pueda agilizar los procesos de AM, desde el diseño de piezas hasta la gestión del flujo de trabajo.

“La impresión 3D no es nueva, con casi 35 años de historia, pero la mayor parte del enfoque durante décadas se ha centrado en plataformas y materiales. Lo que se está poniendo al día es el software necesario para predecir, corregir y administrar mejor las piezas impresas ".

Gregory Paulsen, director de ingeniería de aplicaciones en Xometry

Para la etapa de diseño, el software de simulación sigue siendo un gran foco del desarrollo de software de impresión 3D. La razón clave de esto es el potencial para reducir, o incluso eliminar, el enfoque de prueba y error que se utiliza actualmente para lograr resultados de impresión 3D repetibles.

Al mismo tiempo, está aumentando el nivel de sofisticación de las herramientas de software de diseño, como la optimización de topología y el diseño generativo. Vemos más ejemplos de piezas optimizadas topológicamente que se utilizan en aplicaciones críticas como piezas de motores aeroespaciales, componentes de automoción e implantes médicos.

Sin embargo, existe el desafío de las herramientas de preparación de compilación inconexas, lo que agrega una capa de complejidad al flujo de trabajo de AM.

La buena noticia es que esto se está solucionando:los desarrolladores de software de impresión 3D se centran en integrar diferentes herramientas de preparación de compilación para permitir un proceso más ágil.

Este software multifuncional permite a los usuarios realizar comprobaciones de imprimibilidad, orientar las piezas en una construcción, optimizar la estructura de las piezas para reducir el peso, agregar soportes y ejecutar análisis de simulación.

Flujo de trabajo y software MES

La necesidad de soluciones de software que puedan administrar los pasos involucrados en la fabricación aditiva está creciendo en línea con el uso cada vez mayor de AM en la producción. Las empresas requieren trazabilidad para sus piezas impresas en 3D y la capacidad de controlar sus operaciones de AM de manera más eficiente.

Estos requisitos han provocado la aparición de un segmento de software relativamente nuevo del sistema de ejecución de fabricación (MES), también conocido como software de flujo de trabajo.

Actualmente, hay varias soluciones MES disponibles en el mercado, cada una con un nivel de madurez diferente. Esto significa que, en última instancia, la selección de la solución adecuada requerirá que la empresa considere múltiples factores, como las capacidades de integración del software y la capacidad de soportar volúmenes de producción crecientes.

Software de seguridad e IP

Cuando se imprimen piezas en 3D internamente o se las subcontrata a un proveedor, la protección de la propiedad intelectual se convierte en una consideración fundamental. Esto significa que el software de seguridad tiene un papel importante que desempeñar para permitir el uso de la impresión 3D en una organización.

La impresión 3D implica una gran transferencia de datos, no solo entre hardware sino también entre departamentos, sitios de producción y proveedores. Esto significa que la seguridad se convertirá en una preocupación clave para cualquier empresa que utilice la impresión 3D para la producción y desee controlar sus activos y proteger sus archivos de diseño del acceso no autorizado.

Si bien el software de seguridad sigue siendo muy pequeño en comparación con el resto de la categoría de software, esperamos que esto cambie significativamente en los próximos años, a medida que aumente la demanda de soluciones de seguridad personalizadas.

Postprocesamiento

A medida que la impresión 3D pasa a la producción, ha habido un gran impulso para superar los desafíos clave del posprocesamiento, como los pasos de posprocesamiento altamente manuales y que requieren mucho tiempo.

Además, el posprocesamiento de piezas impresas en 3D constituye una parte considerable del coste total por pieza.

‘ El posprocesamiento tiene un gran impacto al permitir que los fabricantes alcancen sus objetivos de costos si buscan una producción a escala . "

‘ El enfoque debe estar en tecnologías de posprocesamiento sostenibles que automatizan completamente el flujo de trabajo, una vez que las piezas salen de la impresora 3D, eliminando los costos prohibitivos de un flujo de trabajo manual que requiere mucha mano de obra. Solo cuando se alcanzan los ahorros, la producción a escala es posible . ’

Joseph Crabtree, director ejecutivo de Additive Manufacturing Technologies Ltd.

Varias empresas han aparecido en el mercado para hacer frente a los desafíos del posprocesamiento mediante el desarrollo de soluciones automatizadas para la limpieza de piezas, la eliminación de polvo, el acabado de superficies y el teñido.

Algunos de ellos están completamente enfocados en la industria de la impresión 3D (como Additive Manufacturing Technologies, DyeMansion, PostProcess Technologies), mientras que otros son grandes empresas tradicionales (como Rösler y Quintus Technologies) que han desarrollado soluciones para la impresión 3D.

Fabricación aditiva en 2020:dando forma al futuro de la fabricación digital

Un año después del primer panorama de fabricación aditiva de AMFG, no podría estar más claro que la industria de la impresión 3D ha madurado significativamente desde entonces.

Han entrado en el mercado nuevas empresas, con nuevas tecnologías de impresión 3D; Las empresas de materiales están acelerando el desarrollo de materiales y cada vez se centra más en la automatización y la conectividad.

A pesar de la actual incertidumbre global, la industria de la FA sigue llena de oportunidades. Confiamos en que AM saldrá de la crisis global más fuerte y más consolidado que nunca. Algo que será fundamental en esto es la colaboración continua dentro de la industria, y ya hemos visto varios ejemplos de esta tendencia.

En última instancia, 2020 parece ser un año en el que la fabricación aditiva demuestre su valor en la corriente principal, ganando una base aún más sólida dentro de la industria de fabricación en general.

Descargue el informe y la infografía aquí