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O cenário da indústria de manufatura aditiva 2020:240 empresas conduzindo a manufatura digital [atualizado]


Atualização 16/06/2020:levando em consideração todos os comentários que recebemos da comunidade de impressão 3D, agora atualizamos o cenário para incluir 9 novas empresas.

Muita coisa mudou na indústria de manufatura aditiva (AM) desde que o AMFG foi publicado o primeiro cenário de fabricação de aditivos em 2019 . Para documentar a evolução da indústria, a AMFG publicou a segunda edição de nosso cenário anual de fabricação de aditivos.

Em 2020, a indústria de impressão 3D continua amadurecendo. O ecossistema está se expandindo, com novas empresas e investidores continuando a entrar no mercado.

Baixe o relatório e o infográfico aqui


No final de 2019, o mercado global de AM era estimado em mais de US $ 10 bilhões. Vários fatores estão impulsionando o crescimento do setor. Uma delas é que o hardware e os materiais de impressão 3D estão sendo desenvolvidos para aplicações industriais, à medida que empresas em todos os setores continuam a encontrar novos casos de uso para a tecnologia.

Além disso, como a pandemia COVID-19 continua a impactar as operações comerciais e causar escassez nas cadeias de suprimentos, as empresas estão adotando a impressão 3D como parte de sua estratégia de transformação digital. A digitalização oferecida pela impressão 3D pode dar às empresas a flexibilidade e agilidade necessárias para responder aos problemas da cadeia de suprimentos e às mudanças nas demandas dos clientes.

Com tantos fatores moldando o setor, pode ser difícil acompanhar as empresas e as tendências que impulsionam a impressão 3D.

Por esse motivo, publicamos nosso segundo Additive Manufacturing Landscape 2020:um infográfico e white paper que oferece aos fabricantes e às partes interessadas da indústria uma compreensão clara do ecossistema AM atual e das principais tendências que moldam a indústria.

O cenário da fabricação de aditivos em 2020





Este ano, 240 empresas e instituições foram incluídas no Cenário de Fabricação de Aditivos.

Embora tenhamos adicionado novos segmentos e participantes, todas as empresas compartilham um objetivo comum:industrializar a impressão 3D.

A paisagem é dividida nas seguintes categorias:
  • Fabricantes de hardware (Polímeros, área de trabalho, metais, compostos, cerâmica, eletrônicos)

  • Fornecedores de software (Design e Simulação, Slicer e Preparação de Dados, Fluxo de Trabalho e MES, Segurança)

  • Fornecedores de materiais (Polímeros e Compósitos, Metais)

  • Fabricantes de sistemas de pós-processamento

  • Instituições de pesquisa


Como sempre, o escopo de nossa paisagem se concentra exclusivamente na impressão 3D industrial. Portanto, incluímos apenas empresas que fornecem soluções para aplicações industriais. As empresas que têm como foco principal a impressão 3D do consumidor não foram incluídas.

Também não estão incluídos os provedores de serviços. Embora sejam um aspecto integrante do panorama da manufatura aditiva, incluí-los aumentaria a complexidade do relatório. No entanto, publicamos uma Sondagem do Estado da Indústria, focada no estado atual do mercado de AM para prestadores de serviços, que você pode encontrar aqui.

Principais conclusões





Hardware continua sendo a maior categoria



Em 2020, a categoria de hardware representa 56% do cenário AM. A entrada contínua de novas empresas de hardware de impressão 3D significa que o segmento se tornou mais diversificado e, portanto, mais competitivo do que nunca.

Na edição deste ano do AM Landscape, também adicionamos um novo segmento de hardware:impressoras 3D compostas. Embora a tecnologia ainda seja nova e, em muitos casos, nicho, a impressão 3D composta tem o potencial de crescer e se tornar um mercado maior e mais lucrativo.

As impressoras 3D de metal são o maior segmento



Os fabricantes de máquinas de metal representam 40% da categoria de hardware e 22,5% do cenário geral.

A maioria das empresas apresentadas na paisagem fornecem impressoras 3D de metal baseadas em laser, mas também há um crescimento na área de sistemas de jateamento de aglutinante e impressoras 3D que são capazes de imprimir grandes peças de metal.

As startups estão acelerando o ritmo de inovação na impressão 3D



Uma grande parte de nossa paisagem apresenta start-ups que surgiram nos últimos cinco anos.

Sem surpresa, eles também estão recebendo muita atenção dos investidores. Estima-se que $ 1,1 bilhão de investimentos foram feitos em 77 empresas de AM em estágio inicial em 2019, com a maior parte do financiamento indo para fabricantes de hardware.

A conectividade está se tornando um tema importante na indústria



O mercado de AM continua sendo um ecossistema fragmentado, com soluções diferentes em cada um dos segmentos-chave que não são necessariamente integrados.

A fragmentação do mercado revela a necessidade de maior conectividade, que é um requisito essencial para a impressão 3D como uma tecnologia de manufatura digital.

Observando mais de perto cada segmento



Hardware






O segmento de hardware ainda representa a maior parte do cenário AM. O desenvolvimento de novos sistemas está em andamento e é fortemente apoiado por financiamento.

A evolução contínua no espaço de hardware está resultando em impressoras 3D mais rápidas e confiáveis, voltadas para aplicações de produção.

Impressoras 3D de polímero

Os sistemas de polímero AM continuam sendo a tecnologia mais popular em termos de uso. Em 2019, 72 por cento das empresas estavam usando sistemas AM de polímero, em comparação com 49 por cento usando sistemas AM de metal.

Embora as impressoras 3D de polímero ainda sejam predominantemente usadas na prototipagem, também vemos a expansão da tecnologia para aplicações em produção, incluindo ferramentas, peças sobressalentes e de uso final.

O impulso para a impressão 3D de polímero final deve continuar, impulsionado pela introdução de termoplásticos de alto desempenho como PEEK e ULTEM, que desbloqueiam novas aplicações para a tecnologia nas indústrias aeroespacial, ferroviária e automotiva.

Impressoras 3D de mesa

As impressoras 3D de mesa são outra parte vital do cenário AM. As máquinas desta categoria estão cada vez mais voltadas para aplicações industriais. Ao mesmo tempo, as impressoras 3D de mesa visam democratizar a impressão 3D, reduzindo a barreira de entrada e criando uma experiência de impressão 3D mais amigável.

Em 2020, a extrusão de material de mesa continua sendo a maior categoria. Os sistemas Fused Filament Fabrication (FFF) de mesa profissional têm um preço muito mais baixo do que as máquinas industriais de ponta. Ao mesmo tempo, recursos industriais como extrusão dupla e câmaras de construção aquecidas estão se tornando recursos obrigatórios das impressoras 3D FFF de mesa.

Embora empresas como Ultimaker e Makerbot continuem sendo as marcas mais reconhecidas no segmento de desktop FFF, a entrada de jogadores relativamente novos como BCN3D e Roboze está criando um segmento diversificado.

Impressoras 3D de metal

Embora muitos especialistas observem uma ligeira diminuição nas vendas de impressoras 3D de metal em 2019, associando a desaceleração "com um mercado automotivo fraco, um setor de manufatura geralmente frágil e economias asiáticas e europeias lentas", de acordo com esta pesquisa. O segmento, porém, deve se recuperar no longo prazo.

Em 2020, as variantes de metal Powder Bed Fusion (PBF) permanecem os sistemas mais amplamente usados, embora vejamos um forte impulso para o desenvolvimento de máquinas de jato de aglutinante de metal.

As impressoras 3D com jato de metal para encadernação são geralmente mais baratas e rápidas do que os sistemas PBF e usam materiais mais facilmente disponíveis.

ExOne, um dos primeiros fornecedores de tecnologia de jato de aglutinante de metal, agora tem a companhia de várias empresas como Digital Metal, GE, Desktop Metal e HP.

A Desktop Metal e a HP, em particular, planejam estrategicamente tornar o binder jetting um método que pode competir com a fabricação tradicional, como forjamento e fundição para certas aplicações.

Nesse ínterim, o mercado de hardware de metal viu recentemente a introdução de um novo segmento de impressoras 3D compactas de metal.

As máquinas dessa categoria normalmente ocupam menos espaço em comparação com os sistemas PBF, oferecem um preço mais acessível e uma curva de aprendizado mais curta. As principais áreas de aplicação para impressoras 3D compactas de metal incluem prototipagem funcional e produção de pequenos lotes.

De acordo com a empresa de pesquisa CONTEXT, este segmento teve aumentos de remessa de 43% em relação ao ano anterior em 2019. Desktop Metal e Markforged estão entre as primeiras empresas a atender a essa necessidade com suas impressoras 3D compactas de metal.

Impressoras 3D compostas

A AM Landscape deste ano vê a introdução de um novo segmento:impressão 3D composta. Em 2020, havia 10 principais participantes da indústria desenvolvendo a tecnologia, incluindo Markforged, Fortify e Anisoprint.

A manufatura composta tradicional continua sendo um processo que exige muita mão-de-obra, recursos e capital, com longos ciclos de projeto. A impressão 3D composta, por outro lado, pode simplificar o processo, automatizando a produção de peças compostas.

Há cada vez mais soluções prontas para o mercado sendo comercializadas para impressão 3D composta. Por exemplo, a Desktop Metal lançou sua impressora 3D de fibra de mesa composta no final de 2019.

Essa mudança é bastante surpreendente para uma empresa anteriormente focada exclusivamente na impressão 3D de metal, mas sugere que ela vê muitas oportunidades no amadurecimento do mercado de impressão 3D de compostos.

Outro indicador positivo é o número crescente de investimentos em empresas de impressão 3D composta. Nos últimos 12 meses, estimamos que mais de US $ 150 milhões foram investidos em empresas de impressão 3D compostas, incluindo Markforged, Fortify e 9T Labs.

Desafios no hardware de impressão 3D



Apesar da evolução contínua do hardware de impressão 3D, o segmento pode enfrentar alguns desafios devido à incerteza global causada pela pandemia COVID-19.

Scott Dunham, vice-presidente de pesquisa da empresa de pesquisa SmarTech Analysis e contribuidor do AM Landscape, prevê que as vendas de hardware provavelmente não crescerão significativamente em 2020, embora haja esperança para o segmento de materiais:

As vendas de hardware provavelmente não vão a lugar nenhum, já que as despesas de capital serão, sem dúvida, apertadas no resto do ano (pelo menos). Mas temos esperança de que as taxas de utilização irão se recuperar para a base instalada de máquinas existente, impulsionando as vendas de materiais para novos materiais orientados para o uso final . ’


Materiais






A gama de materiais de impressão 3D continua a crescer.

Em 2020, o banco de dados Senvol lista até 2.245 materiais AM diferentes, em comparação com pouco mais de 1.700 materiais em 2019.

Embora os polímeros continuem sendo os materiais mais populares, a demanda por metais está aumentando. 40 por cento das empresas em uma pesquisa recente da EY declararam que gostariam de usar ligas padrão para suas aplicações AM, enquanto 31 por cento citaram ligas de alto desempenho.

Apesar das perspectivas positivas para o mercado de materiais de impressão 3D, o custo dos materiais continua sendo uma barreira importante para a adoção generalizada da impressão 3D. Em 2020, os polímeros e metais AM ainda eram várias vezes mais caros do que os materiais não AM.

Software





A adoção da impressão 3D como tecnologia de manufatura digital criou a demanda por software especializado que pode agilizar os processos de AM, desde o design da peça até o gerenciamento do fluxo de trabalho.


‘A impressão 3D não é nova, com quase 35 anos de história, mas a maior parte do foco ao longo das décadas tem sido em plataformas e materiais. O que está atualizando é o software necessário para prever, corrigir e gerenciar melhor as peças impressas. ’

Gregory Paulsen, Diretor de Engenharia de Aplicação da Xometry

Para o estágio de projeto, o software de simulação continua sendo um grande foco no desenvolvimento de software de impressão 3D. A principal razão para isso é o potencial de reduzir, ou mesmo eliminar, a abordagem de tentativa e erro usada atualmente para obter resultados de impressão 3D repetíveis.

Ao mesmo tempo, o nível de sofisticação das ferramentas de software de design, como a otimização da topologia e o design generativo, está aumentando. Estamos vendo mais exemplos de peças otimizadas topologicamente usadas em aplicações críticas, como peças de motores aeroespaciais, componentes automotivos e implantes médicos.

No entanto, há um desafio de ferramentas de preparação de compilação desconexas, adicionando uma camada de complexidade ao fluxo de trabalho de AM.

A boa notícia é que isso está sendo resolvido:os desenvolvedores de software de impressão 3D estão focados na integração de diferentes ferramentas de preparação de compilação para permitir um processo mais simplificado.

Esse software multifuncional permite aos usuários realizar verificações de impressão, orientar peças em uma construção, otimizar a estrutura da peça para redução de peso, adicionar suportes e executar análises de simulação.

Software de fluxo de trabalho e MES

A necessidade de soluções de software que possam gerenciar as etapas envolvidas na manufatura aditiva está crescendo em linha com a expansão do uso de AM na produção. As empresas exigem rastreabilidade para suas peças impressas em 3D e a capacidade de controlar suas operações AM com mais eficiência.

Esses requisitos levaram ao surgimento de um segmento de software relativamente novo de Manufacturing Execution System (MES), também conhecido como software de fluxo de trabalho.

Atualmente, diversas soluções de MES estão disponíveis no mercado, cada uma com um nível de maturidade diferente. Isso significa que selecionar a solução certa exigirá que a empresa considere vários fatores, como recursos de integração do software e a capacidade de suportar volumes de produção crescentes.

Software de IP e segurança

Ao imprimir peças em 3D internamente ou terceirizá-las para um fornecedor, a proteção de IP se torna uma consideração crítica. Isso significa que o software de segurança tem um papel importante a desempenhar ao permitir o uso da impressão 3D em uma organização.

A impressão 3D envolve muita transferência de dados, não apenas entre hardware, mas também entre departamentos, locais de produção e fornecedores. Isso significa que a segurança se tornará uma preocupação fundamental para qualquer empresa que usa a impressão 3D para produção e deseja controlar seus ativos e proteger seus arquivos de design contra acesso não autorizado.

Embora o software de segurança permaneça muito pequeno em comparação com o resto da categoria de software, esperamos que isso mude significativamente nos próximos anos, à medida que aumenta a demanda por soluções de segurança personalizadas.

Pós-processamento






À medida que a impressão 3D passa para a produção, tem havido um grande impulso para superar os principais desafios de pós-processamento, como etapas de pós-processamento altamente manuais e demoradas.

Além disso, o pós-processamento de peças impressas em 3D representa uma parte considerável do custo geral por peça.


O pós-processamento tem um grande impacto ao permitir que os fabricantes atinjam suas metas de custo se buscarem uma produção em escala . ’

O foco deve ser em tecnologias de pós-processamento sustentáveis ​​que automatizam totalmente o fluxo de trabalho, uma vez que as peças saem da impressora 3D, eliminando os custos proibitivos de um fluxo de trabalho manual trabalhoso. Somente quando a economia é alcançada, a produção em escala é possível . ’


Joseph Crabtree, CEO da Additive Manufacturing Technologies Ltd.

Diversas empresas surgiram no mercado com o objetivo de enfrentar os desafios do pós-processamento, desenvolvendo soluções automatizadas para limpeza de peças, remoção de pó, acabamento superficial e tingimento.

Algumas delas são totalmente voltadas para a indústria de impressão 3D (como Additive Manufacturing Technologies, DyeMansion, PostProcess Technologies), enquanto outras são grandes empresas tradicionais (como Rösler e Quintus Technologies) que desenvolveram soluções para impressão 3D.

Manufatura aditiva em 2020:Moldando o futuro da manufatura digital



Um ano depois do primeiro cenário de fabricação de aditivos da AMFG, não poderia estar mais claro que a indústria de impressão 3D amadureceu significativamente desde então.

Novas empresas entraram no mercado, com novas tecnologias de impressão 3D; as empresas de materiais estão acelerando o desenvolvimento de materiais e há mais foco do que nunca em automação e conectividade.

Apesar da atual incerteza global, a indústria de AM continua cheia de oportunidades. Estamos confiantes de que a AM sairá da crise global mais forte e mais consolidada do que nunca. Uma coisa que será fundamental para isso é a colaboração contínua dentro da indústria - e já vimos vários exemplos dessa tendência.

Ultimately, 2020 looks set to be a year in which additive manufacturing demonstrates its value in the mainstream, gaining an even stronger footing within the wider manufacturing industry.

Download the white paper and infographic here



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