A impressão 3D atingiu o patamar de produtividade?

[Crédito da imagem:BMW Group]

No Gartner Hype Cycle - um gráfico que mede a maturidade da tecnologia - o platô de produtividade representa um estágio em que a adoção convencional começa a decolar. Mas onde fica a impressão 3D neste gráfico? Em outras palavras, podemos dizer que atingiu a maturidade?

A indústria de impressão 3D é vasta:existem vários segmentos com vários graus de maturidade. Dito isso, ainda podemos capturar várias tendências, indicando que a impressão 3D está amadurecendo.

Vamos dar uma olhada neles abaixo, bem como nos aprofundar nos três setores da impressão 3D que mostram sinais de adoção inicial.

Uma indústria de impressão 3D em constante maturação

Diversas tendências e desenvolvimentos indicam que a indústria está a caminho da maturidade. Abaixo, analisamos o aumento na atividade de M&A, a expansão do uso de impressão 3D alimentada por avanços tecnológicos e o desejo de maior integração e interoperabilidade.

A onda de consolidação

A maioria das novas indústrias é fragmentada e se consolida à medida que amadurecem. De acordo com a estrutura da Curva de Consolidação, todas as indústrias seguem um ciclo de vida semelhante através dos 4 estágios de:Abertura, Escala, Foco e Equilíbrio e Aliança.

Usando a estrutura e a história da impressão 3D como orientação, podemos avaliar a posição do setor na curva de consolidação.

Surgida na década de 1980, a impressão 3D vinha passando pela fase de abertura até o final dos anos 2000, com empresas como Stratasys, 3D System, Materialize criando uma pegada global e estabelecendo barreiras de entrada protegendo tecnologia proprietária.

O início da década de 2010 marcou um período de transformação para a impressão 3D que entrava na próxima etapa da Curva de Consolidação - Escala. O setor crescia exponencialmente. Os novos jogadores principais estavam aparecendo, como MakerBot, 3DHubs, Formlabs, para citar alguns. E o número de aquisições estava acelerando, liderado principalmente pela Stratasys e 3DSystems.

Mas a indústria também estava acumulando muito entusiasmo em torno disso. Quando o ciclo de hype chegou ao fundo por volta de 2015, muitos previram o fim da indústria de impressão 3D.

No entanto, o que acabou na realidade foi o interesse do consumidor. O fim do hype revelou a verdadeira natureza da impressão 3D como tecnologia de manufatura com enorme potencial em muitos setores.

Enquanto o estágio de Escala da impressão 3D de consumidor diminuiu, o estágio de Escala da impressão 3D industrial floresceu.

Indo para a década de 2020, estamos começando a mudar do segundo estágio de Escala para o terceiro estágio de Foco - e os últimos 12 meses apenas destacaram essa tendência, com um aumento notável nas atividades de M&A em grande escala.

Entre alguns dos movimentos de M&A de impressão 3D de maior perfil nos últimos meses estão:

Stratasys adquirindo Origem
Stratasys adquirindo RPS
Desktop Metal adquirindo EnvisionTEC
DSM adquirindo partes do portfólio de impressão 3D da Clariant
Covestro adquirindo a linha de negócios DSM Resins &Functional Materials, incluindo DSM Additive Manufacturing
Protolabs adquirindo 3DHubs
BEAMIT Group adquirindo 3T Additive Manufacturing
Nikon compra uma participação majoritária na Morf3D

As principais estratégias por trás do aumento de fusões e aquisições na impressão 3D incluem:

Empresas de manufatura que desejam expandir seu alcance (Nikon &Morf3D);
Empresas AM melhorando sua posição ao longo da cadeia de valor (por exemplo, Desktop Metal &EnvisionTEC);
Fabricantes de equipamentos AM absorvendo tecnologias inovadoras (por exemplo, Stratasys &Origin).

Dito isto, a indústria de impressão 3D ainda está a anos de distância do último estágio de Balance &Alliance, enquanto apenas alguns titãs da indústria reinam, respondendo por até 70% a 90% do mercado.

Ao que parece, a década de 2020 será marcada pela tendência dos megadeals, que remodelará a indústria de impressão 3D e a reposicionará em escala global.

Os usos da impressão 3D além da prototipagem estão aumentando

Desde o seu surgimento, a impressão 3D tem sido usada principalmente para prototipagem, reduzindo o tempo de colocação no mercado e aprimorando o desenvolvimento de produtos. No entanto, nos últimos anos, temos notado uma mudança no uso, com o aumento da porcentagem de peças de uso final impressas em 3D.

Essa tendência é destacada por várias pesquisas do setor. Por exemplo, o 3D Printing Sentiment Index 2021 da Ultimaker relatou uma redução de 7% em aplicativos de prototipagem, enquanto o uso de peças de uso final aumentou 5% em comparação com os resultados de 2019.

O relatório Tendências de Tecnologia de Impressão 3D da Jabil para 2021 conta uma história semelhante. A pesquisa afirma que, embora a prototipagem permaneça estável, o uso de impressão 3D para peças de uso final tem apresentado uma trajetória de crescimento. Quase 55% das empresas pesquisadas dizem que usam pelo menos um quarto de sua capacidade de impressão 3D para produzir peças funcionais ou de uso final - um crescimento notável em comparação com os números de 2019.

Esses números sinalizam que a AM atingiu o ponto de inflexão, evoluindo de uma tecnologia para entusiastas e pioneiros para uma tecnologia com uma ampla gama de aplicações industriais. Ou seja, a adoção do AM atingiu outro patamar - o patamar de maturidade antecipada.

Impressão 3D de alta velocidade e a escolha do material de expansão

A ascensão da impressão 3D para aplicações funcionais está intimamente ligada aos avanços em materiais e hardware.

Em comparação com a manufatura tradicional, a maioria dos processos de impressão 3D eram lentos e sem materiais funcionais certificados para aplicações de produção.

Os participantes da indústria de impressão 3D, prevendo a ruptura da indústria de manufatura tradicional via AM, tiveram que encontrar uma maneira de industrializar a impressão 3D.

Isso significava desenvolver tecnologias que suportam maiores volumes de produção e materiais que permitem aplicativos AM avançados.

Como resultado, no lado do hardware, estamos testemunhando o aumento do jato de aglutinante e fusão de leito de pó multi-laser para metais e processos de fotopolimerização em cubas para plásticos.

Nesse ínterim, as marcas de materiais estão cada vez mais se concentrando em materiais de alto desempenho, incluindo ligas e compostos avançados.

Leia também:Impressão 3D composta:uma tecnologia emergente com um futuro brilhante

Por fim, mudar o foco em soluções com capacidade de produção ajuda a impulsionar o crescimento de AM em setores da indústria que antes hesitavam em adotar a impressão 3D para aplicações funcionais.

Criação de um ecossistema AM integrado

AM, como uma tecnologia da Indústria 4.0, pode atingir a maturidade apenas removendo silos em suas operações e cadeias de suprimentos.

Embora muito do foco em AM permaneça em hardware e materiais, há cada vez mais ênfase na criação de um ecossistema automatizado e interconectado.

Essa tendência é evidente em várias frentes, desde a automação do projeto, passando pela otimização da topologia, até a automação da pós-produção, que remove grande parte da complexidade e do trabalho manual.

No lado da gestão da produção, o software MES aditivo especializado apareceu para automatizar o processamento de pedidos e os processos de programação da produção

Leitura adicional:Resolvendo desafios de manufatura aditiva com MES

Outra etapa crucial na automação vem dos fabricantes de hardware que estão abrindo seus sistemas para integração com software de terceiros. Melhorar a conectividade entre os sistemas AM e as soluções de software, em última análise, ajudará a criar um ecossistema integrado que oferece suporte à manufatura aditiva escalonável e interoperável.

O patamar de produtividade:quais segmentos de impressão 3D o alcançaram?

Enquanto a indústria de impressão 3D está amadurecendo, o progresso em seus diferentes segmentos não é uniforme.

Alguns setores da impressão 3D ainda estão nos estágios iniciais, como os tecidos humanos impressos em 3D, enquanto outros estão se aproximando do estágio de maturidade, como a impressão 3D com polímeros.

Mas quais são os outros segmentos que estão escalando o platô da maturidade e o que está impulsionando seu crescimento?

Provedores de serviços de impressão 3D

Alguns fatos rápidos sobre a indústria de serviços de AM:

O Relatório Wohlers 2021 afirma que os provedores de serviços de impressão 3D geraram uma receita colossal de $ 5 bilhões em 2020;
De acordo com o Relatório EY 2019, os provedores de serviços representam 34% do cenário global de AM;
Cerca de 45% das empresas terceirizam trabalhos de impressão 3D, conforme relatado pelo Jabil 3D Printing Trends Report 2021.

Enquanto a indústria de impressão 3D experimentou um declínio geral em 2020, o negócio de serviços continuou a crescer. Muitas empresas, senão a maioria, se familiarizam com a impressão 3D por meio de provedores de serviços.

Com os choques recentes na cadeia de suprimentos, as empresas começaram a investigar os benefícios que a impressão 3D pode oferecer para suas cadeias de suprimentos - e os provedores de serviços se tornaram os pontos de contato iniciais para muitos aprenderem e entenderem a tecnologia.

No entanto, a competição na indústria de serviços de impressão 3D aumentou em sincronia com o crescimento geral do setor.

Por um lado, os fabricantes de hardware e empresas de materiais estão lançando linhas de negócios de serviços AM ou expandindo-as por meio de aquisições. Por outro lado, o modelo de negócios Fabricação como um serviço, que conecta compradores e fornecedores por meio de um único site, está crescendo.

Em um cenário tão competitivo, os provedores de serviço devem inovar constantemente, diversificando sua oferta de serviços, padronizando e automatizando seus processos e entrando em novos mercados.

Impressão Dental 3D

A introdução de tecnologias de polímero AM de alta velocidade impulsionou significativamente o crescimento da impressão 3D em odontologia.

Conforme estimado pela empresa de pesquisa de mercado SmarTech, a indústria odontológica e médica da AM ultrapassou US $ 3 bilhões.

Odontologia digital - a introdução de tecnologias digitais na prática odontológica - tornou-se uma tendência comum na odontologia. E a impressão 3D é uma das principais tecnologias, junto com a digitalização intraoral, que está impulsionando essa tendência.

A impressão 3D tem muitas aplicações na indústria odontológica, incluindo modelos de pontes, guias cirúrgicas e dentaduras. No entanto, a fabricação de modelos de alinhadores transparentes é um dos usos mais comuns da impressão dentária 3D atualmente.

De acordo com a SmarTech Analysis, os alinhadores transparentes são “talvez a aplicação de maior volume para tecnologias de impressão 3D no mundo hoje”.

A impressão 3D acelera o processo de criação de alinhadores transparentes específicos do paciente, permitindo que centenas de moldes personalizados sejam produzidos diretamente a partir de exames digitais dos pacientes em um lote.

Nenhuma outra tecnologia seria capaz de criar tamanha quantidade de moldes customizados de forma tão rápida e econômica, a não ser a impressão 3D.

A impressão 3D provou ser uma virada de jogo para a área odontológica, oferecendo uma solução que pode tornar a fixação dos dentes mais barata, rápida e amplamente disponível para os clientes.

Portanto, não é surpreendente que mais de 70% dos laboratórios dentais nos Estados Unidos tenham a previsão de possuir tecnologia de impressão 3D até o final de 2021, com a impressão 3D odontológica se tornando uma indústria de US $ 9,2 bilhões nos próximos cinco a sete anos.

Fusão de leito de pó metálico

A impressão 3D Metal engloba muitas tecnologias, mas uma das mais amadurecidas entre elas continua sendo o metal Powder Bed Fusion (PBF).

Na última década, os fabricantes de impressoras 3D de metal PBF trabalharam duro para otimizar a tecnologia de produção. Para tanto, vimos os principais participantes do mercado lançando soluções para produção automatizada e integrada.

A maioria dessas soluções compartilham características semelhantes:são modulares, configuráveis e oferecem um alto nível de automação em uma tentativa de maximizar a eficiência e reduzir a quantidade de trabalho manual necessária.

Graças a esses desenvolvimentos, o laser PBF encontrou seu caminho em muitos setores e aplicações. Uma indústria que tem estado particularmente interessada em adotar o metal PBF é a aeroespacial.

Hoje, as peças de metal PBF impressas em 3D estão alimentando sistemas cruciais de aeronaves e espaçonaves, como motores. É aqui que os principais recursos da tecnologia - a produção de peças complexas com montagem simplificada e menos desperdício de material - realmente brilham.

A partir de agora, a tecnologia laser PBF é capaz de fornecer peças funcionais repetidamente. No entanto, ainda requer alguns ajustes e testes antes que os fabricantes possam se comprometer com a produção em grande escala.

No futuro, a facilidade de uso e a confiabilidade dos sistemas de PBF de metal aumentarão, impulsionados de muitas maneiras pelos avanços no software e no fluxo de trabalho geral.

Um exemplo que apóia essa tendência vem do fabricante de impressoras 3D metálicas com sede na Califórnia, VELO3D.

Ao desenvolver sua tecnologia de metal PBF, chamada Intelligent Fusion, a empresa colocou um foco principal na integração de software e hardware. O resultado é um sistema totalmente integrado que pode imprimir peças com menos suportes, melhor acabamento de superfície e, supostamente, uma taxa de sucesso mais alta. Isso, por sua vez, leva a uma maior confiabilidade, produção mais rápida e menos pós-processamento.

Metal PBF continua a ser a força motriz da indústria de impressão 3D de metal. As impressoras 3D de metal PBF têm a maior base instalada entre outras tecnologias de impressão 3D de metal. E os fabricantes de impressoras 3D PBF têm as maiores participações no mercado de impressão 3D de metal quando comparados às empresas que produzem outros tipos de impressoras 3D de metal.

Além disso, o uso de metais na impressão 3D cresceu 20% desde 2019, enquanto o uso de polímeros cresceu apenas 12% - mais uma estatística que anuncia a crescente confiança na maturidade da impressão 3D em metal.

Impressão 3D industrial:entrada em uma década de crescimento sustentado

A indústria de impressão 3D entrou em um novo período de crescimento e industrialização.

No ambiente complexo de hoje, mais e mais empresas estão respondendo às restrições em sua cadeia de suprimentos e operações de manufatura, olhando para a impressão 3D.

Para o nosso setor, isso significa mais desenvolvimentos em diferentes segmentos de impressão 3D, não apenas aqueles que destaquei acima.

Os avanços acelerados na manufatura aditiva irão, em última instância, trazer uma visão da manufatura digital distribuída à realidade. Há muito tempo que está sendo trabalhado e agora está lentamente tomando forma, à medida que todas as partes do ecossistema AM estão gradualmente se unindo.

Como ficará a indústria de manufatura quando a tecnologia AM amadurecer totalmente? Acredito que não levaremos muito tempo para aprender.

Descubra como você pode estabelecer a base que irá acelerar a mudança para a manufatura aditiva distribuída em nosso white paper gratuito.

Estabelecendo um Caso de Negócio para Sistema de Execução de Fabricação em Fabricação de Aditivos Os gargalos mais comuns do fluxo de trabalho de impressão 3D - e como corrigi-los

impressao 3D

Processo de manufatura

impressao 3D

Sistema de controle de automação

Tecnologia industrial