5 Tendências-Chave Impulsionando o Mercado de Materiais para Impressão 3D em 2019

Quais forças moldam o mercado de materiais para impressão 3D à medida que a indústria amadurece?
Materiais permanecem um dos três pilares que sustentam a impressão 3D — junto com hardware e software. O Wohlers Report 2019 notou que o segmento de materiais registrou crescimento sem precedentes em 2018, impulsionado pelo uso expandido de manufatura aditiva para produção seriada. 2019 deve construir sobre esse momentum, graças a várias tendências convergentes que examinamos abaixo.

1. Impressão 3D de compósitos está decolando

O segmento de compósitos apresenta oportunidade de alto valor para manufatura aditiva. Relatório da SmarTech Analysis projeta mercado global de impressão 3D de compósitos crescer a CAGR de 22,3% nos próximos cinco anos — significando parcela substancial do panorama de manufatura de compósitos. Na impressão 3D, compósitos tipicamente combinam núcleo polimérico (ex.: nylon) com agente reforçador como fibra picada ou contínua. Resultado: material com resistência e rigidez superiores, frequentemente rivalizando com metais como alumínio.

Essas propriedades aprimoradas tornam compósitos atraentes para ferramentas e componentes de uso final across aeroespacial, automotivo, energia e óleo & gás. Exemplo: Shawcor, empresa canadense de serviços energéticos, economizou ~US$ 1,2 mi usando impressora compósita Markforged para produzir máquina de carregamento customizada. Cerca de 50% das 53 peças impressas foram reforçadas com Kevlar, vidro HSHT ou fibra de carbono, substituindo elementos tradicionais de alumínio e chapa.

O quadro de bicicleta de peça única da Arevo demonstra outro breakthrough. Usando impressão 3D robótica de compósitos, Arevo produz quadro completo em dias vs. meses da manufatura tradicional. Exemplos ilustram potencial inexplorado de compósitos e trajetória de crescimento do setor.

Desenvolvimento de materiais

Lançamento recente da Markforged, Onyx FR — primeiro compósito retardante a chama — destaca inovação contínua. Material baseado em nylon reforçado com fibras contínuas de carbono é autoextinguível, atendendo normas rigorosas de segurança contra incêndio para automotivo, aeroespacial e defesa. Techmer PM abriu linha de produção de alta capacidade para polímeros reforçados com fibra de carbono, impulsionada por demanda de fabricantes de impressoras 3D de grande formato. Nova planta da Arkema para Kepstan PEKK reflete compromisso similar com demanda crescente por compósitos de fibra de carbono e impressão 3D.

2. Produção de materiais está aumentando

A indústria expande sua pegada de manufatura. Em fevereiro, Amastan Technologies adquiriu AL Solutions, produtora de titânio refinado, rebatizando como Amastan Additive. Uso combinado de tecnologia de reciclagem da AL Solutions e plasma UniMelt® da Amastan posiciona empresa como player-chave no fornecimento de pó de titânio para AM.

Jabil também lançou unidade dedicada — Jabil Engineered Materials — para desenvolver, validar e comercializar materiais de AM engenheirados. Unidade oferece atualmente PETg, PETg ESD, TPU 90A e TPU 90A ESD, com materiais adicionais planejados. Oferecendo internamente e ao mercado amplo, Jabil visa ampliar escolhas de materiais e acelerar adoção.

À medida que mais empresas aumentam capacidades de produção, mercado preparado para impulso substancial, suportando crescimento da impressão 3D across setores.

3. Materiais abertos é conceito em expansão

Inovação em materiais muitas vezes fica atrás de desenvolvimento de máquinas, largamente devido a cadeias de suprimento proprietárias. Muitos fabricantes de impressoras restringem dispositivos a materiais internos, elevando preços e sufocando inovação.

Modelo de materiais abertos encoraja colaboração entre produtores de materiais e fabricantes de impressoras, entregando dois benefícios principais: seleção mais ampla para usuários e ciclos de desenvolvimento mais rápidos. Programa Material Alliance da Ultimaker exemplifica essa abordagem, fornecendo base de dados de parâmetros de impressão para filamentos third-party. Desde lançamento em abril 2018, programa inclui >80 empresas, como BASF, DSM, Arkema e Jabil. Entrada recente da Arkema com filamento FluorX baseado em PVDF expande opções de alto desempenho e termicamente resistentes.

Outros players — HP, Origin, Prodways, e até Stratasys — adotam estratégias similares de materiais abertos. Stratasys reconhece necessidade de parcerias externas para desenvolver materiais de alto desempenho, sinalizando mudança para maior colaboração.

4. Custos de materiais estão caindo (lentamente)

Altos custos de materiais longamente foram barreira para adoção ampla de impressão 3D. Estudo indica que matérias-primas para impressão 3D podem custar até 10x mais que equivalentes de manufatura tradicional, dependendo de processo e material.

Preços de resinas para SLA tipicamente variam de US$ 50/litro para resinas padrão a US$ 500/litro para graus profissionais, embora alguns fabricantes ofereçam preços tão baixos quanto US$ 10–20/litro. Volume relativamente baixo de remessas de materiais e dominância de cadeias proprietárias mantiveram preços altos.

Porém, volumes crescentes de produção seriada e ascensão de ecossistemas open-materials prometem reduções de preço. Carbon, por exemplo, baixou preços de resina de US$ 300 para US$ 50/litro entre 2016 e 2018, citando aplicações de alto volume como catalisador. Se outros fabricantes seguirem, podemos esperar declínio gradual, market-driven, nos custos de materiais.

5. Grandes empresas químicas globais estão se envolvendo mais

Grandes firmas químicas reconheceram potencial industrial da manufatura aditiva. Parcerias, novas instalações e lançamentos de materiais aceleram sua entrada. Stratasys e Solvay anunciaram roadmap conjunto em maio, focando em materiais de alto desempenho como PEEK e PPSU para impressoras Stratasys. Victrex investe milhões de euros na Bond 3D para acelerar entrada de peças PAEK e PEEK no mercado. Colaboração da BASF com Impossible Objects entrega Poliamida 6 combinada com tecnologia compósita, mirando aplicações automotivas e industriais.

Essas alianças ressaltam tendência crescente: gigantes químicos investindo pesado em AM, validando viabilidade comercial de longo prazo da tecnologia.

Rumando a um futuro próspero

Mercado de materiais permanece crítico para evolução contínua da manufatura aditiva. Tendência mais impactante é surge no desenvolvimento de materiais — impulsionado por demanda de mercado por peças de grau de produção. Empresas químicas reforçam posições via P&D, investimento e parcerias estratégicas, enquanto fabricantes de impressoras abraçam colaboração para ampliar ecossistemas de materiais.

À medida que portfólio de materiais expande e custos diminuem, aplicabilidade da impressão 3D se ampliará, acelerando sua adoção across diversas indústrias.