Crescimento da Tecnologia de Fabricação: Tendências, Adoção e Previsões para CNC, Impressão 3D e Fundição

Inovações em usinagem CNC, manufatura aditiva e tecnologias de fundição estão dando a empresas, prosumers e consumidores um nível sem precedentes de opções de design. No entanto, com tantas tecnologias no mercado, a pergunta permanece: como estão se saindo em termos de crescimento e quais indústrias as estão empregando mais proeminentemente?

Aqui, analisamos as tendências de crescimento da usinagem CNC, impressão 3D e fundição a vácuo para 2019 e olhamos adiante para previsões.

Usinagem CNC

Estatísticas de Adoção e Uso

Segundo Raghav Bharadwaj Shivaswamy, analista líder da Technavio para pesquisa em automação, "Aplicações de máquinas-ferramenta são categorizadas em três segmentos de produtos importantes, que consistem em ferramentas de máquina para corte de metal, ferramentas de máquina para conformação de metal e outros acessórios. O segmento de ferramentas de corte de metal dominou o mercado nos EUA com uma participação de cerca de 51% em 2016, principalmente devido à maior demanda por aplicações industriais de corte de metal."

Empresas automotivas, aeroespaciais e de fabricação de metal são as usuárias mais proeminentes de tecnologias de usinagem subtrativa automatizadas. Outras indústrias proeminentes incluem construção, energia e potência. Os EUA são o maior mercado único para ferramentas automotivas e devem crescer ainda mais devido a vários fatores (tamanho da população, incentivos governamentais, base de consumidores, etc.).

Os principais fornecedores de tecnologias de usinagem (CNC e laser) destacados pelos analistas de pesquisa de mercado de automação industrial da Technavio neste relatório são Dalian Machine, DMG MORI, Haas Automation, JTEKT e Komatsu. Máquinas CNC estão sendo usadas, como esperado, para uma variedade de propósitos incluindo fresamento, furação, rosqueamento e mandrilamento.

Embora regiões APAC estejam atualmente usando controladores CNC mais, o mercado europeu deve passar por muito crescimento devido a avanços tecnológicos e investimentos. Principais players globais no mercado incluem Bosch Rexroth AG (Alemanha), DMG MORI CO., LTD. (Japão), Fagor Automation (EUA), FANUC Corporation (Japão), Haas Automation, Inc. (EUA), Hurco Companies, Inc. (EUA), Mitsubishi Electric Corporation (Japão), Okuma Corporation (Japão), Siemens AG (Alemanha).

Crescimento e Previsões

O mercado de controladores CNC foi avaliado especificamente em USD 2,86 bilhões em 2016 e esperava-se que crescesse a uma CAGR de 3,8% entre 2017 e 2023, com certas estimativas esperando que atingisse um valor de USD 3,70 bilhões até o final desse período. O aumento na adoção de automação industrial no setor manufatureiro, a capacidade de reduzir custos operacionais e a crescente demanda por produção em massa em indústrias de usuários finais são os principais fatores impulsionando o crescimento do mercado CNC, segundo 'Markets and Markets'.

Mais especificamente, máquinas CNC de 3 eixos devem manter a maior participação de mercado durante este período. Com máquinas de 3 eixos mantendo o maior nível de uso na indústria, máquinas de 5 eixos também estão avançando e espera-se que cresçam de agora até 2023.

A indústria automotiva provavelmente manterá seu domínio no uso de CNC. Inovação, necessidade de produção rápida e melhor qualidade são os principais fatores impulsionando-a, não apenas na produção de carros, mas também nas indústrias de defesa e aeroespacial.

Outra estimativa mostra que marcaria um aumento de 4% até 2021. É especialmente interessante pois o histórico de mercado mostrou que muitos pensavam que a indústria de usinagem já havia atingido o pico há algum tempo. Segundo relatório da Gardner Business Intelligence: "A indústria de máquinas-ferramenta dos EUA, medida por pedidos de máquinas-ferramenta (USMTO), atingiu pico de crescimento de 7,4% em setembro de 2014, e depois experimentou um vale com volumes de unidades caindo 19,4% em julho de 2016".

Impressão 3D

Fabricantes de Impressoras e Adotantes

Em termos de fabricantes de impressoras, a principal mudança até 2018 foi a mudança para sistemas mais caros. O principal crescimento do segmento é o número de empresas que produzem impressoras na faixa de ou acima de $5.000, com firmas subindo de 135 fabricantes para 177. Em comparação, as empresas produzindo máquinas abaixo desta faixa de preço diminuíram, porém o mercado geral está em trajetória ascendente em termos de receita e investimento.

Vale notar que devido ao aumento da adoção ano a ano, é difícil manter um rastreio exato de quais indústrias estão usando impressão 3D. No entanto, aeroespacial e defesa estão definitivamente entre os usuários mais proeminentes. Em 2018, 64% das empresas de A&D usavam impressão 3D em produção, liderando todas as outras indústrias incluídas na pesquisa.

Em termos de casos de uso, há alguns avanços recentes que indicam uma vida saudável para a tecnologia. Em abril, a HP celebrou sua 10 milionésima peça impressa usando sua tecnologia Multi-Jet Fusion em um ano. A HP tem trabalhado com Daimler Trucks North America, Fast Radius, Linear AMS e o Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA e muitas outras indústrias.

A pesquisa da Nano Dimension mostrou que na indústria eletrônica, impressão 3D de PCBs multicamadas e eletrônicos flexíveis são os usos mais populares. Outra descoberta mostra que os interesses primários da indústria em aplicar impressão 3D são para acelerar o desenvolvimento de produtos e fomentar inovação.

A indústria médica tem empregado impressão 3D há algum tempo. Segundo a Harvard Business Review (2015), a indústria de aparelhos auditivos dos EUA converteu-se a 99% de manufatura aditiva em menos de 500 dias. Da mesma forma, a impressão 3D odontológica ainda é um dos usos médicos mais proeminentes, com empresas como ClearCaps usando-as para produzir alinhadores dentários para fabricação em alto volume.

Uso e Materiais

Segundo a Sculpteo, 55% das empresas previam que poderiam gastar mais em serviços e soluções de impressão 3D em 2017. Um ano depois, a Sculpteo descobriu que 70% das empresas aumentaram seus investimentos em impressão 3D em 2018 versus 49% em 2017. No geral, o nível crescente de investimento é um bom sinal de saúde para a tecnologia. Esses investimentos vão para várias funções possíveis que a impressão 3D serve dentro dessas empresas.

Em 2017, segundo a pesquisa da Sculpteo com empresas, a impressão 3D era usada principalmente para acelerar o desenvolvimento de produtos (28%), oferecer produtos personalizados (16%) e aumentar a flexibilidade de produção (13%).

2018 marcou as maiores vendas de materiais para fusão de leito de pó de polímero. A tecnologia atingiu um valor aproximadamente na região de $400 milhões de dólares. Embora plásticos ainda sejam o material de impressão mais comum, a taxa de crescimento estava estagnando até 2017, quando houve um crescimento repentino em polímeros de grau industrial. Da mesma forma, materiais metálicos cresceram 41% ao longo do ano.

Crescimento e Previsão

Até 2020, o mercado geral de impressão 3D deve totalizar $15,8 bilhões para todos os produtos e serviços AM no mundo. O relatório Wohler espera que as previsões de receita subam para $23,9 bilhões em 2022, e $35,6 bilhões em 2024. No geral, o futuro parece mais brilhante para a indústria com crescimento ano a ano superior a 40% nos próximos anos.

Outra estatística interessante é o número de empresas que agora se consideram "impressão 3D primeiro" e usam a tecnologia como seu modo primário de produção. O número dessas empresas saltou de 15% para 22% de 2017 para 2018. No mesmo ano, 36% das empresas pesquisadas pela Sculpteo usavam impressão em metal, subindo de 28% pelos cálculos anteriores.

Entre toda a gama de tecnologias de impressão 3D, a fusão de leito de pó deve manter a maior participação até 2024. As indústrias aeroespacial, automotiva, saúde e engenharia mais comumente usam tecnologias como sinterização a laser direta de metal (DMLS), fusão por feixe de elétrons (EBM), sinterização seletiva de calor (SHS), fusão seletiva a laser (SLM) e sinterização seletiva a laser (SLS) para desenvolvimento de peças funcionais.

Fundição sob Pressão (Die Casting)

Fabricantes e Adotantes

Os principais fabricantes dentro da tecnologia são Alcoa Corporation; Walbro; Consolidated Metco, Inc.; Dynacast; Gibbs Die Casting Corporation; Bodine Aluminum, Inc.; Ryobi Ltd; Aluminum Corporation of China Limited; Martinrea Honsel Germany GmbH; Endurance Technologies Limited; e Alcast Technologies.

O mercado de fundição sob pressão é bastante grande na indústria automotiva. Seu principal interesse está em produzir peças de fundição sob pressão altamente duráveis. Fabricantes de máquinas industriais e tubulações estão empregando cada vez mais fundição sob pressão, junto com crescimento nas indústrias aeroespacial e de defesa nos últimos anos. Outro avanço recente é o uso de componentes de alumínio mais fortes na agricultura e dispositivos médicos também testemunhou aumento.

O alumínio é o metal mais amplamente usado com tecnologia de fundição. O mercado mundial de fundição de alumínio foi estimado em USD 47,1 bilhões em 2018, com CAGR antecipado de 9,1% de 2019 a 2025. Este aumento no uso de alumínio se deve à fabricação automotiva e demanda elevada do setor de construção na Ásia-Pacífico. Outro segmento promissor e de rápido crescimento para peças de alumínio de uso final é o setor industrial. O crescimento do segmento até 2025 pode ser amplamente atribuído à modernização de países agrícolas tradicionais, incluindo Índia e Brasil.

O processo de fundição sob pressão representou aproximadamente 53,0% da receita de mercado em 2018, devendo sua popularidade à produção em alto volume. Fundição sob pressão de alta pressão (HPDC) responde por 71,0% do processo de fundição sob pressão, permitindo taxas de produção mais altas em várias indústrias.

Crescimento e Previsão

Em 2017, o mercado global de fundição sob pressão foi avaliado em USD 62,87 bilhões, projetado para atingir USD 93,87 bilhões até 2023. O mercado está preparado para registrar uma CAGR superior a 6,93% durante 2018-2023 (período de previsão). A Ásia-Pacífico é, de longe, o maior mercado para fundição sob pressão, respondendo globalmente por mais de 58% da participação em 2017. Crescimento adicional é iminente no mercado de fundição sob pressão de liga de magnésio da Ásia-Pacífico para muitas novas empresas iniciantes devido à crescente preferência dos usuários finais por custos de produção mais baixos. Empresas estabelecidas representam um grande desafio em termos de questões tecnológicas, confiabilidade e qualidade, levando a fusões e aquisições assinadas entre empresas menores e estabelecidas.

Os dois principais mercados para a indústria de fundição sob pressão são a indústria automotiva em primeiro lugar e a indústria de habitação em segundo. Ambas formam um bom barômetro para a saúde geral da indústria de fundição. Vendas de veículos leves em 2016 atingiram 17,55 milhões de unidades, tornando-o outro bom ano consecutivo apesar de especulações de que não igualaria 2017. Manteve-se estável, apesar do crescimento de 2016 para 2017 ser maior. Em nível global, aproximadamente 60,0% de todos os produtos fundidos no mercado são direcionados à indústria automotiva.

Recentemente no mercado norte-americano, um impulso no uso de tecnologia de fundição sob pressão no setor automotivo foi atribuído a regulamentações da EPA sobre milhas por galão para veículos. Isso pode ter contribuído para aumentos imprevistos. Conforme os novos requisitos, fabricantes buscaram tornar novos veículos mais leves, o que, como resultado, aumentou o uso de fundição sob pressão. O passo da EPA, de elevar os padrões de milhas por galão para 35,5 mpg até 2016 e então 54,5 mpg até 2025. A Europa também deve registrar uma CAGR de 7,1% em termos de valor de 2019 a 2025, particularmente Alemanha, França, Itália e Rússia.

Injeção de Plástico (Injection Molding)

Fabricantes e Adotantes

Tecnologias de injeção de metal têm sido adotadas por fabricantes automotivos & aeroespaciais, bens de consumo e dispositivos médicos, o que certos estudos acreditam ter levado ao crescimento no setor ao longo do tempo. Espera-se que experimente mais crescimento considerando a demanda por smartphones & outros produtos eletrônicos, já que vários componentes como conectores lightning, deslizadores de flip de telefone & peças de fibra óptica são produzidos usando máquinas MIM.

No departamento de plásticos, os principais adotantes de injeção de plástico também têm sido automotivo e médico, seguidos por construção, médico e indústrias de embalagem. Há muitas indústrias, como a automotiva, substituindo aço por plásticos para menor peso. Isso está causando uma mudança crescente de um para o outro em termos de preferências de produção.

Principais players em injeção incluem Dynacast, GKN Plc, Britt Manufacturing, Dean Group International Ltd., Cypress Industries, Sintex, CMG Technologies, Indo-MIM Pvt. Ltd., Real Technik AG e ATW Companies. Quando se trata de plásticos, as principais empresas são BASF, Dow Chemical Company, DuPont e HTI Plastics.

Empresas adotam injeção para tempo de processamento mais rápido, eliminação de operações secundárias, e melhores níveis de tolerância de produtos finais. Também permite que as empresas minimizem acabamento e pós-processamento em suas operações. Além disso, também é custo-efetivo, particularmente em comparação com vários outros métodos de fabricação.

A indústria médica também faz uso de injeção em suportes, dispositivos de liberação de medicamentos, equipamentos de substituição articular e vários implantes.

Materiais

Em termos de plásticos, há uma volatilidade recente no preço de mercado, que provavelmente afetará o crescimento. Matérias-primas como benzeno, etileno, propileno e estireno estão passando por flutuações, além de estarem sob fogo por preocupações ambientais sobre seu descarte. Isso torna o mercado incerto no futuro. Isso, no entanto, impulsionou empresas a investir em vários materiais biodegradáveis alternativos nos últimos anos.

Ásia-Pacífico lidera em ambas as categorias de injeção. Detém 37% do mercado em termos de moldagem de plástico, possivelmente devido a embalagens, celulares e bens de consumo. América do Norte emergiu como segundo grande consumidor e espera-se que cresça a uma CAGR de 10%. Europa foi outro grande mercado para plásticos injetados com demanda total estimada para atingir USD 45,29 bilhões até 2025.

Crescimento e Previsão

O tamanho do mercado global de plásticos injetados foi avaliado em USD 325,69 bilhões em 2018. Espera-se que se expanda a uma CAGR de 5,7% durante o período de previsão. Da mesma forma, o tamanho do mercado global de injeção de metal (MIM) foi avaliado em USD 2,1 bilhões em 2015 e projeta-se crescimento a uma CAGR de 11,9% de 2016 a 2025.

Aumento de gastos com produtos no Brasil, China, Índia, México, Rússia e África do Sul está preparado para ajudar a criar mais crescimento. Tanto em plásticos quanto em metais, a crescente demanda por peças automotivas leves & menores está impulsionando oportunidades para tecnologia MIM. Isso também é verdade para componentes de alta resistência em motores & sistemas eletrônicos para a indústria automobilística.

Clareza óptica, biocompatibilidade e métodos de produção custo-efetivos são todos esperados para impulsionar a demanda na indústria médica. Campos de saúde e médicos devem atingir uma CAGR superior a 6,3% alcançando valor líquido de USD 40,49 bilhões até 2025.

As principais fontes para os dados usados no artigo são o relatório Wohler, Sculpteo, Grand View Research, Technavio, Reuters, a Associação Norte-Americana de Fundição sob Pressão e Mordor Intelligence.