5 tendências que moldam o mercado de materiais de impressão 3D em 2019

Na indústria de impressão 3D, que amadurece rapidamente, quais são as tendências que moldam o mercado de materiais? Os materiais são um dos três pilares principais da impressão 3D, ao lado do hardware e do software. De acordo com o Relatório Wohlers 2019, o segmento de material de impressão 3D experimentou um crescimento recorde em 2018 devido ao uso crescente da impressão 3D para produção em série.

Em 2019, esse crescimento tende a continuar, apoiado por uma série de tendências que veremos mais detalhadamente a seguir.

1. A impressão 3D composta está decolando

Uma das principais oportunidades emergentes em materiais de impressão 3D vem dos compósitos. Um relatório de análise SmarTech prevê que o mercado global de impressão 3D composta crescerá a uma CAGR de 22,3% nos próximos cinco anos. Isso indica uma oportunidade de geração de alto valor - uma que poderia ver a impressão 3D composta compreendendo uma parte não insignificante do mercado geral de manufatura de compostos. Na impressão 3D, os compostos normalmente compreendem um material polimérico do núcleo, como o náilon, e um material de reforço, como a fibra cortada ou contínua. O material composto oferece maior resistência e rigidez em comparação com polímeros não reforçados. Em alguns casos, pode até substituir metais como o alumínio.

Essas propriedades aprimoradas dos materiais tornam os compostos os materiais mais procurados para ferramentas e aplicações de uso final em uma variedade de indústrias, como aeroespacial, automotiva, energia e petróleo e gás.

Os aplicativos de uso final da impressão 3D composta

Um ótimo exemplo disso é Shawcor. Graças à impressão 3D composta, a empresa de serviços de energia global com sede no Canadá economizou $ 1,6 milhões CAD (cerca de $ 1,2 milhões de dólares).

A empresa precisava de uma máquina personalizada para ajudar a transferir grandes almofadas de fita que seriam demais pesado para uma pessoa fazer sozinho. No entanto, a empresa se deparou com uma situação de perda e perda:gastar muito tempo e dinheiro para construir uma máquina customizada usando métodos tradicionais ou perder receita por não tê-la.

No entanto, usando a impressora 3D composta da Markforged, a equipe de Shawcor foi capaz de criar peças para criar uma máquina de carregamento personalizada. Cerca de 50% de todas as 53 peças impressas foram reforçadas com Kevlar, fibra de vidro HSHT ou fibra de carbono, que foram usadas para substituir peças de alumínio e chapas de metal.


O quadro de bicicleta impresso em 3D da Arevo é outra aplicação interessante da tecnologia. Ao contrário dos quadros compostos feitos tradicionalmente, o quadro da bicicleta da Arevo foi impresso como uma peça única. Graças à sua tecnologia 3D de compostos robóticos, a Arevo é capaz de produzir seus quadros de bicicleta em questão de dias, ao contrário dos meses de desenvolvimento necessários com os métodos tradicionais.

Aplicações como essas mostram os recursos amplamente inexplorados da impressão 3D composta e o potencial que o setor tem para um enorme crescimento.

Desenvolvimento de materiais

O desenvolvimento contínuo de materiais está ajudando a impulsionar o crescimento da impressão 3D composta. Por exemplo, a Markforged, uma pioneira na impressão 3D composta, lançou recentemente o Onyx FR, o primeiro material composto retardador de chamas. O material é nylon reforçado com fios contínuos de fibra de carbono. Além disso, o Onyx FR é autoextinguível - o que significa que pode parar de queimar em poucos segundos. A Markforged afirma que a Onyx FR abrirá mais casos de uso de impressão 3D nas indústrias automotiva, aeroespacial e de defesa, pois o material atende aos padrões mais elevados de segurança contra incêndio.

Outro desenvolvimento vem da Techmer PM. O fabricante de materiais com sede nos Estados Unidos anunciou recentemente a abertura de uma nova linha de produção de alta capacidade projetada para produzir polímeros reforçados com fibra de carbono. Esse investimento foi estimulado principalmente pela demanda dos fabricantes de impressoras 3D de grande formato.

Na mesma linha, a Arkema abriu uma fábrica para fazer seu material Kepstan PEKK. Observando uma “forte demanda por compósitos reforçados com fibra de carbono e impressão 3D”, a empresa fez um movimento claro para apoiá-la.

Sem dúvida, há muita atividade no setor de impressão 3D composta, levando a tecnologia e os materiais que a acompanham a novos patamares.

2. A produção de materiais está aumentando

Outra tendência importante no mercado de materiais de impressão 3D gira em torno da expansão dos negócios. Mais empresas estão estabelecendo P&D, bem como instalações de produção de materiais, ajudando a promover a industrialização da tecnologia.

Por exemplo, no mês passado Amastan Technologies, um produtor de materiais com sede nos Estados Unidos, anunciou a aquisição da AL Solutions, um produtor de materiais de titânio refinado. Este último será rebatizado como Aditivo Amastan e se tornará parte da instalação de pó metálico AM ainda a ser construída da Amastan.

Graças à tecnologia de reciclagem de propriedade da AL Solutions e à tecnologia UniMelt ™ baseada em plasma da Amastan, a empresa está agora bem posicionada para se tornar um dos principais participantes na produção de pó de titânio AM.

A Jabil é outra empresa que impulsiona o desenvolvimento de materiais AM. Estimulada pela demanda do cliente, a empresa global de serviços de manufatura lançou uma unidade de negócios separada, a Jabil Engineered Materials em janeiro. A escolha limitada de materiais tem sido um obstáculo significativo para a adoção da impressão 3D, segundo a empresa. Para superar isso, a nova unidade terá como foco desenvolver, validar e trazer para o mercado materiais de engenharia para impressão 3D industrial.

É importante ressaltar que a Jabil não só usará novos materiais internamente, mas também os fornecerá ao mercado aberto, para que mais empresas pode se beneficiar de uma escolha de materiais mais ampla. Até agora, a empresa lançou PETg, PETg ESD, TPU 90 A e TPU 90 A ESD, mas planeja entregar mais nos próximos meses.

Olhando para o futuro, esperamos que outros participantes da indústria comecem a aumentar suas capacidades de produção de materiais em uma tentativa de acompanhar o ritmo da demanda. À medida que essa tendência se desenvolve, ela pode trazer um tremendo impulso para toda a indústria de impressão 3D.

3. Materiais abertos são um conceito em expansão

Apesar do progresso contínuo, o desenvolvimento de materiais para impressão 3D ainda é mais lento do que se poderia esperar.

Um obstáculo para uma maior diversidade de materiais é a natureza proprietária de muitos materiais imprimíveis em 3D. Muitos fabricantes de impressoras 3D desenvolvem suas máquinas para trabalhar exclusivamente com os materiais que desenvolvem internamente. Isso limita as oportunidades de seus clientes usarem materiais de terceiros.

Um modelo de materiais proprietários normalmente resulta em preços de materiais mais altos e um ritmo mais lento de inovação para novas formulações de materiais.

Uma solução possível para superar essas restrições é um modelo de materiais abertos. Este modelo incentiva os principais produtores de materiais a fazer parceria com fabricantes de impressoras 3D e desenvolver novos materiais para seus sistemas.

Essa abordagem tem dois benefícios principais. Em primeiro lugar, ajuda a expandir a escolha de materiais para os usuários finais. Em segundo lugar, acelera o processo de desenvolvimento de materiais.

Uma das maiores histórias de sucesso do modelo de materiais abertos foi o Programa de Aliança de Materiais da Ultimaker. O programa envolve fabricantes de materiais compartilhando os parâmetros de impressão de seus materiais em um banco de dados especial, que pode ser acessado pelos clientes da Ultimaker. A visão por trás disso é permitir que os clientes usem de forma confiável filamentos de terceiros nas impressoras Ultimaker 3D.


Lançado em abril de 2018, o programa agora abrange mais de 80 empresas, incluindo gigantes como BASF, DSM, Arkema e Jabil.

Por exemplo, a Arkema trouxe seu filamento baseado em PVDF, conhecido como FluorX, para o programa no mês passado. O material é projetado para impressão de peças de alto desempenho com excepcional resistência térmica e química.

Graças à estratégia da Ultimaker, seus clientes agora têm acesso a uma maior variedade de materiais com propriedades específicas como impacto e resistência química, flexibilidade, força e muito mais.

Outras empresas também estão adotando o modelo de materiais abertos:essas incluem HP, Origin e Prodways. Até mesmo a Stratasys, que tem desenvolvido seus materiais internamente, admitiu que a empresa precisa “fazer parceria com outras pessoas para desenvolver mais materiais de alto desempenho”.

Em última análise, veremos cada vez mais empresas adotando a estratégia nos próximos anos, estimulando o desenvolvimento de materiais ainda mais dinâmicos para a impressão 3D.

4. Os custos de material estão caindo (lentamente)

O alto custo dos materiais de impressão 3D sempre foi um obstáculo. Um estudo sugere que o custo da matéria-prima dos materiais de impressão 3D pode ser até dez vezes maior do que os materiais de manufatura tradicionais.

Naturalmente, os custos exatos dependem de uma série de fatores, como o processo de impressão 3D e os materiais usados ​​durante a produção.

Por exemplo, o preço das resinas para impressão 3D SLA normalmente varia entre $ 50 por litro para resinas padrão e $ 500 por litro para resinas profissionais. No entanto, de acordo com um fabricante de resina, as resinas podem custar tão baixo quanto $ 10- $ 20 por litro.

Existem várias razões pelas quais os custos dos materiais para a impressão 3D permanecem elevados. Uma é que o volume geral de remessas de materiais é relativamente baixo.

Outra é que a maioria dos materiais de impressão 3D disponíveis são proprietários, exigindo que os usuários os comprem diretamente dos próprios fabricantes de impressoras 3D. Isso cria um monopólio no mercado de material de impressão 3D, com os fabricantes aumentando o custo.

No entanto, existem alguns desenvolvimentos importantes que podem ajudar a reduzir os preços dos materiais. Um deles é o uso crescente da impressão 3D para produção em série. À medida que os volumes de produção de impressão 3D aumentam, isso deve levar à redução dos custos de material.

Um exemplo disso é o carbono. No ano passado, o fabricante de impressoras 3D reduziu o preço de três resinas diferentes para US $ 50 por litro, ante US $ 300 por litro em 2016. Carbon diz que a chave para a redução de preço está nas aplicações de alto volume de suas impressoras 3D.

Com o exemplo da Carbon em mente, acreditamos que há potencial para outros fabricantes seguirem um caminho semelhante à medida que seu volume e alcance de clientes se expandem.

A ascensão do modelo de materiais abertos também pode ajudar a reduzir os custos de materiais, pois abre o mercado para muito mais fornecedores de materiais. Quanto mais participantes do mercado houver, maior será a concorrência - o que pode ajudar a baixar os preços.

5. As empresas químicas globais estão se envolvendo mais

Muitas grandes empresas químicas entraram no movimento da impressão 3D no ano passado, tendo testemunhado o crescimento constante da indústria. Inúmeras parcerias já foram firmadas, assim como renovados investimentos em novas instalações e lançamentos de materiais.

Por exemplo, a Stratasys e a Solvay anunciaram um roteiro conjunto de materiais em maio deste ano. Este roadmap verá a Solvay desenvolvendo materiais de alto desempenho como PEEK para impressoras 3D Stratasys. Graças a essa parceria, as duas empresas já estão se preparando para comercializar um filamento pronto para AM baseado no polímero polifenilsulfona (PPSU) Radel da Solvay.

Do lado do investimento, a desenvolvedora de materiais baseada no Reino Unido, a Victrex, planeja investir milhões de euros na impressora 3D holandesa e no desenvolvedor de software Bond 3D. O investimento substancial ajudará a empresa a acelerar o lançamento de peças PAEK e PEEK impressas em 3D no mercado.

Além disso, a gigante química BASF assinou várias parcerias na indústria de impressão 3D. O mais recente foi o início da impressão 3D, Objetos impossíveis. Por meio dessa parceria, a BASF fornecerá aos Objetos Impossíveis seu material de Poliamida 6. Ao combiná-lo com a nova tecnologia de compostos da Impossible Objects, as empresas procuram ampliar a gama de aplicações de produção, especialmente nos setores automotivo e industrial.

Estes exemplos mostram uma forte tendência na indústria de impressão 3D:grandes empresas de materiais estão cada vez mais sérias em relação à impressão 3D como uma solução industrial - mais um indicador do potencial geral desta indústria nos próximos anos.

Em direção a um futuro próspero

O mercado de materiais continua a ser uma parte vital da indústria de impressão 3D - e como vimos, algumas tendências-chave estão ajudando a moldar o futuro do mercado.

Talvez a tendência que terá o maior impacto é o aumento da atividade no desenvolvimento de materiais. De muitas maneiras, esse aumento na atividade está sendo impulsionado pela demanda do mercado, com clientes exigindo mais materiais, principalmente para aplicações de produção.

Para capitalizar sobre esta demanda crescente, as empresas químicas continuam a fortalecer sua posição no mercado por meio de maior P&D, investimento e parcerias. Da mesma forma, os fabricantes de máquinas também pretendem alavancar o poder da colaboração.

À medida que a seleção de materiais se expande e os custos começam a cair, isso só pode servir para ampliar as aplicações atuais de impressão 3D, e ainda mais adoção da tecnologia em todos os setores.