Como o mercado de hardware de impressão 3D está evoluindo em 2020

No início deste ano, AMFG publicou seu segundo Relatório de cenário de fabricação aditiva de 2020 , observando os principais participantes do mercado e as maiores tendências que moldam o setor. Hoje, estamos lançando uma série de artigos, dando um mergulho mais profundo em cada segmento do ecossistema de manufatura aditiva (AM), começando com hardware.

Em 2020, os fabricantes de hardware representam mais da metade do cenário de AM, com um grande número deles tendo ingressado na indústria na última década.

Com o afluxo de novas empresas, nos últimos anos assistimos a uma rápida evolução das impressoras 3D, uma vez que estão a tornar-se mais rápidas, fiáveis ​​e capazes de produzir.


Abaixo, apresentamos alguns dos desenvolvimentos e tendências mais proeminentes que moldam o mercado de hardware de impressão 3D.


Dê uma olhada nos outros artigos abordados nesta série:

A evolução do mercado de materiais de impressão 3D:tendências e oportunidades

Software de impressão 3D:Atingindo a verdadeira produção digital

Pós-processamento para impressão 3D industrial:principais tendências que você deve conhecer

Hardware de impressão 3D de metal

Indiscutivelmente, o mercado de hardware de metal é um dos segmentos de impressão 3D de crescimento mais rápido. A empresa de pesquisa CONTEXT estima que as remessas de impressoras 3D de metal terão taxas de crescimento de volume unitário ano a ano de mais de 49 por cento.

O segmento de hardware de metal AM também deve criar uma oportunidade de receita de quase US $ 4 bilhões, de acordo com um relatório recente da empresa de análise da indústria, SmarTech Analysis.

Em 2020, o O mercado de impressão 3D de metal é extremamente diversificado, com até 18 tecnologias diferentes que o modelam, conforme relatado pela AMPOWER.


Entre essas tecnologias, a família Powder Bed Fusion (PBF) desempenha o maior papel no metal AM, compreendendo 80 por cento de todas as instalações de sistemas AM de metal em todo o mundo. A família PBF abrange tecnologias baseadas em laser e feixe de elétrons.

O mercado de hardware PBF está dividido entre algumas empresas estabelecidas, incluindo EOS, Renishaw, Sistemas 3D, Soluções SLM, Trumpf e GE.

A GE, em particular, se destaca por sua diversificação única de ofertas no mercado de metal AM. Além de fornecer impressoras Concept Laser 3D baseadas em laser, a GE também é uma das poucas empresas que oferece equipamentos de fusão de feixe de elétrons (EBM), fabricados pela Arcam. Além disso, a empresa também está desenvolvendo impressão 3D por jato de ligante metálico, já adotada por alguns dos primeiros usuários.

Com o foco da impressão 3D de metal mudando para as aplicações de produção, muitos jogadores neste campo têm evoluído seus sistemas para atender a demanda por velocidade mais rápida e maior confiabilidade.

Um dos temas comuns nesta corrida é a introdução de sistemas multilaser.

Usar vários lasers (geralmente 2 ou 4) pode acelerar o processo de impressão, aumentando-o em até quatro vezes. Além disso, os sistemas multilaser são mais produtivos, o que ajuda a baratear o custo da peça e / ou produzir mais peças em menos tempo. Também é afirmado que as máquinas multicamadas podem permitir que várias peças sejam impressas de uma vez.

Entre os fabricantes de impressoras 3D que oferecem esses sistemas estão EOS, Concept Laser (GE), SLM Solutions, Renishaw e Additive Industries.

Fora dos players já estabelecidos, o mercado de PBF viu crescer o número de novos entrantes, cada um com sua abordagem única sobre a tecnologia.

Um exemplo inclui a VELO3D, que desenvolveu um sistema que pode imprimir com quase nenhum suporte, graças ao mecanismo de recobrimento avançado e estreita integração entre hardware e software.

Aurora Labs é outra virada de jogo em potencial, oferecendo um sistema de metal que pode imprimir várias camadas de pó, simultaneamente, em uma única passagem. Essencialmente, isso equivale a uma melhoria substancial na velocidade de impressão. Recentemente, a empresa informou que sua impressora 3D PMP1 pode atingir uma velocidade de impressão de 350 kg / dia.

A ascensão das tecnologias de jato de aglutinante de metal

Outra tendência notável é um novo foco em jateamento de aglutinante de metal. Embora a tecnologia já exista há algum tempo, apenas recentemente ela foi reconhecida como um método viável para aplicações de alto volume. Por um lado, os sistemas de jato de ligante de metal são normalmente mais baratos e mais rápidos do que os sistemas PBF.

ExOne, o primeiro fabricante de sistemas de jateamento de aglutinante de metal, agora tem que competir com uma série de recém-chegados como Digital Metal, Desktop Metal e HP.



A Desktop Metal e a HP, em particular, têm uma estratégia agressiva ao tornar o binder jetting um método que pode competir com a fabricação tradicional para certas aplicações. Para isso, a Desktop Metal, por exemplo, desenvolveu um sistema bidirecional (impressão em duas direções), que possibilita impressão em alta resolução de até 12.000 cm3 / h. Isso se traduz em mais de 60 kg de peças de metal por hora.

A HP, por outro lado, desenvolveu um ligante inovador para fazer o processo de sinterização, que ocorre quando as peças são impressas, de forma mais rápida e barata.

'Com metal moldagem por injeção você normalmente tem mais de 10% em peso de aglutinante que precisa ser queimado. No nosso caso, temos menos de 1%, o que uma ordem de magnitude é menor, tornando-o mais rápido, mais barato e muito mais simples de sinterizar ', disse Tim Weber, chefe global de metais da HP, em entrevista à AMFG. O jato de ligantes metálicos tem o potencial de desbloquear as aplicações, atualmente inviáveis ​​com outras tecnologias de impressão 3D de metal, particularmente em indústrias de alto volume como a automotiva. Isso significa que a evolução neste setor continuará, tornando-se o um para ficar de olho.

Impressoras 3D compactas de metal:um novo segmento cheio de crescimento

Enquanto os sistemas de jato de PBF e aglutinante de metal são projetados para atender às necessidades de produção, outro setor de impressoras 3D compactas de metal está crescendo para tornar a prototipagem de peças de metal mais barata e fácil. Um relatório recente da SmarTech Analysis prevê que as vendas de impressoras compactas de metal industrial chegarão a US $ 1 bilhão em 2027.

Markforged e Desktop Metal são atualmente as duas maiores empresas que desenvolvem impressoras 3D compactas de metal.

Tanto o Metal X da Markforged quanto o Desktop Metal's Studio System são impressoras 3D baseadas em extrusão que usam pós de metal encapsulados em plástico para criar peças verdes, que são então sinterizadas em um forno. Essa abordagem a torna uma opção muito mais acessível em comparação com as impressoras 3D de metal tradicionalmente mais caras. Isso se deve em grande parte aos custos operacionais mais baixos, possibilitados por materiais de moldagem por injeção de metal mais baratos.

O preço acessível e a configuração mais fácil de sistemas AM compactos de metal estão claramente repercutindo no mercado. No primeiro trimestre de 2019, a Markforged e a Desktop Metal ocuparam o centro do palco em termos de remessa de impressoras 3D, com a Desktop Metal remetendo o maior número de impressoras 3D de metal no período.

Esperamos que este segmento de impressão 3D em metal continue a crescer, já que as impressoras 3D compactas podem entrar em um mercado inteiramente novo de prototipagem de metal acessível e desenvolvimento de produtos. Isso também significa que os clientes industriais têm agora mais opções do que nunca para ajudar na exploração do metal AM.

Aumento da confiabilidade da impressão 3D de metal

Para avançar ainda mais nas impressoras 3D de metal, as empresas precisam introduzir um nível mais alto de repetibilidade no processo. A solução chave para isso está em equipar as impressoras 3D com sensores e visão de máquina para permitir o monitoramento em processo.

Sensores e câmeras, colocados dentro de uma impressora 3D, podem ser usados ​​para medir vários aspectos de uma construção em tempo real, ajudando a documentar o processo de construção e garantindo que os requisitos sejam atendidos. Os dados obtidos a partir dos sensores podem ser alimentados de volta em um software especializado, que irá analisar os dados e, em seguida, fornecer feedback sobre como o processo pode ser melhorado.

Esta solução é conhecida como sistema de controle de circuito fechado , e está se tornando um requisito essencial para impressoras 3D de metal.

Manter o controle sobre o processo de construção, através do sistema de controle de circuito fechado, permite que os fabricantes alcancem geometrias, acabamentos de superfície e propriedades de materiais consistentes que sustentam a qualidade.

No entanto, o controle de qualidade em processo, habilitado por um sistema de circuito fechado, ainda é relativamente novo para as tecnologias AM e apresenta uma barreira para os fabricantes implementarem. A partir de 2019, apenas uma pequena percentagem de impressoras 3D, disponíveis no mercado, estão equipadas com unidades de controlo de circuito fechado.

No futuro, prevemos que todas as impressoras 3D metálicas serão equipadas com o sistema de controle de malha fechada, que aumentará significativamente a repetibilidade do processo, reduzindo o risco de falhas de construção.

Impressoras 3D de polímero

Enquanto o hardware de impressão 3D de metal está crescendo rapidamente, o hardware de polímero continua sendo o maior segmento em termos de sistemas em uso. 72 por cento das empresas pesquisadas para o Global 3D Printing Report 2019 da EY, estão usando sistemas AM de polímero, em comparação com 49 por cento que usam sistemas de metal.

Fluxo de trabalho menos complexo e maior acessibilidade são os dois fatores-chave para escolher impressoras 3D de polímero em vez de impressoras 3D de metal.


Semelhante ao mercado de impressão 3D de metal, o mercado de polímeros é dividido por uma série de tecnologias, incluindo Fused Filament Fabrication (FFF), Stereolithography (SLA) / Digital Light Processing (DLP), Selective Laser Sintering (SLS) e Multi Jet Fusion (MJF), com muitas novas tecnologias aguardando comercialização nos próximos anos.

Cada uma destas tecnologias está a sofrer uma evolução, visto que as empresas procuram desenvolver soluções profissionais fiáveis, tanto para a produção como para a prototipagem.

Talvez os desenvolvimentos mais impressionantes estejam ocorrendo no segmento de hardware SLA / DLP. Essas tecnologias estão se tornando verdadeiras soluções de produção, especialmente para setores como odontológico e produtos de consumo. Por exemplo, as impressoras 3D SLA são usadas para produzir a maioria dos moldes para alinhadores transparentes odontológicos, produzindo centenas de milhares de dispositivos por ano.

No entanto, a tecnologia ainda precisa de amadurecimento para ir além dos moldes e permitir a produção direta de tais dispositivos.

Quando se trata de hardware com a maior base de instalação , As impressoras 3D FFF permanecem no topo. Isso pode ser explicado pela popularidade de impressoras 3D FDM de desktop acessíveis de empresas como Ultimaker e Makerbot.

Desenvolvimentos empolgantes em impressoras 3D SLS

Passando para as impressoras 3D SLS, este setor também viu alguns desenvolvimentos notáveis. Um exemplo envolve a Aerosint, uma empresa belga, que está trabalhando em um sistema SLS que poderá imprimir com dois pós diferentes. Isso permitirá que a máquina use um pó como material de suporte barato. Normalmente, o pó de suporte não fundido em uma máquina SLS é o mesmo material usado para imprimir uma peça e tende a ser caro. A introdução de uma máquina que pode usar material de suporte barato e um segundo material para impressão de peças pode economizar uma quantia significativa de dinheiro para quem usa processos SLS.

Outro desenvolvimento que pode reimaginar a impressão 3D SLS vem da EOS. No Formnext 2018, a EOS estreou um sistema LaserProFusion que promete tornar a produção 3D de polímero 10 vezes mais rápida. Para alcançar essa façanha, a empresa passou mais de 8 anos reinventando a tecnologia de laser usada no processo.


Enquanto as máquinas SLS atuais usam um ou alguns lasers de CO₂, o sistema LaserProFusion será capaz de usar até um milhão de lasers de diodo. Isso permitirá a criação de peças, não apenas com alta resolução, mas também a uma velocidade de impressão muito maior, potencialmente rivalizando com a moldagem por injeção.

A tecnologia está programada para lançamento comercial nos próximos anos.

O rápido crescimento do HP Multi Jet Fusion

MJF entrou no mercado em 2016, quando a HP revelou publicamente sua mudança para a impressão 3D e lançou sua primeira impressora 3D de polímero. Desde então, o MJF se tornou um dos processos de impressão 3D de polímero de crescimento mais rápido. Mais de 10 milhões de peças foram produzidas usando impressoras 3D MJF da HP em 2018.

MJF, que pertence a uma família de fusão de leito de pó como SLS, tem vantagens quando se trata de precisão dimensional e material propriedades, tornando possível imprimir peças de alta tolerância que são superiores em resistência e flexibilidade.

A HP está comprometida com o avanço da tecnologia MJF. No ano passado, lançou um Jet Fusion 5200 Series. Esta nova série expande o portfólio MJF existente da HP, que também inclui a série Jet Fusion 300/500 para prototipagem funcional e a série Jet Fusion 4200 para tiragens curtas e produção. A nova série de impressoras 3D adiciona ao portfólio, oferecendo uma solução para produção de volume.


Entre as características mais notáveis ​​da Série 5200 está o poder atualizado das lâmpadas dentro das impressoras 3D 5200. Isso permite que o novo sistema fundir o pó em uma única passagem, ao contrário do modo de duas passagens nos sistemas anteriores. Como resultado, o sistema tem uma melhoria de 40 por cento na produtividade e abre possibilidades para a impressão 3D de materiais de alta temperatura.

Impressoras profissionais 3D de mesa

O mercado de impressão 3D para desktops é um dos mais jovens no setor de hardware. Seu surgimento pode ser rastreado até o início do "movimento criador", no final dos anos 2000. O movimento trouxe a revolução da impressão 3D para o consumidor, que, no entanto, entrou em colapso devido à falta de demanda no mercado consumidor. A explosão de entusiasmo em torno da impressão 3D para o consumidor tirou do mercado muitas empresas de impressoras 3D para desktops. No entanto, alguns sobreviveram ao fazer a transição do mercado consumidor para o mercado profissional e empresarial.

Isso permitiu que fornecedores como Ultimaker, MakerBot e Formlabs entrassem, crescessem e prosperassem. Essa mudança também revelou uma necessidade crescente de sistemas industriais menores e com uma fração do custo de seus equivalentes maiores.

Mudando o foco para os usuários profissionais, os fornecedores de impressoras 3D para desktops renovaram suas soluções. Isso resultou na introdução de recursos industriais que antes eram encontrados apenas em impressoras 3D de ponta. Por exemplo, uma cama aquecida, um gabinete e uma extrusora dupla tornaram-se os elementos necessários das impressoras 3D de mesa FFF, visando a aplicação profissional. Geralmente, as empresas têm tentado tornar os sistemas mais produtivos e confiáveis, mantendo um formato compacto.

Considerando o SLA de desktop, a Formlabs continua sendo uma das empresas líderes neste setor. Ela afirma ser a maior vendedora mundial de impressoras SLA 3D para desktop, com mais de 40.000 sistemas vendidos.


Em 2019, a Formlabs introduziu uma nova tecnologia, chamada Low Force Stereolithography (LFS). O processo LFS oferece detalhes e acabamento de superfície aprimorados, graças ao seu tanque flexível que reduz as forças nas peças durante a impressão.

Construídas com base na tecnologia LFS avançada, as novas impressoras Form 3 e Form 3L 3D da Formlabs estão ajudando a preencher a lacuna entre a impressão 3D de desktop e de nível industrial.

Impressoras 3D cerâmicas

Em 2020, a impressão 3D de cerâmica não está tão bem estabelecida quanto as tecnologias de impressão 3D de polímero e metal. A tecnologia ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento, embora deva atingir a maturidade nos próximos 5 a 6 anos.

Devido à inovação da tecnologia, existem vários fornecedores que oferecem sistemas para impressão 3D de cerâmica. Entre eles estão sistemas 3D, ExOne, Prodways, Lithoz, 3DCeram e XJet.

Um desenvolvimento que pode ser particularmente transformador para a impressão 3D em cerâmica é a introdução da Nanoparticle Jetting Technology (NPJ) da XJet.


Lançado em 2016, o NPJ é um tipo de jato de tinta em que nanopartículas de material (pode ser cerâmica ou metal) são suspensas em uma formulação líquida. Em seguida, milhares de bicos no sistema XJet injetam milhões de gotas ultrafinas dessas suspensões líquidas, tanto no material de construção quanto no de suporte.

Uma impressora XJet mantém a alta temperatura interna (até 300 ° C) durante o processo de impressão. Isso ajuda a queimar o líquido à medida que é depositado, resultando em uma parte sólida. A parte que sai da impressora, no entanto, permanece no estado verde e precisa de uma posterior sinterização para completar a solidificação. A impressão 3D a jato de tinta é bem conhecida por sua precisão e capacidade de obter um alto nível de detalhe. Isso significa que os sistemas XJet são potencialmente capazes de criar peças acabadas de quase qualquer geometria, incluindo aquelas com orifícios minúsculos, paredes finas, arcos desafiadores e bordas afiadas.

Aplicações como componentes para um novo tratamento de câncer de mama e Antenas impressas em 3D já mostraram a adequação das impressoras 3D da XJet para aplicações industriais.

Apesar do progresso recente, ainda há um longo caminho a percorrer para a impressão 3D em cerâmica. No entanto, como a demanda por peças cerâmicas impressas em 3D está crescendo, a impressão 3D de cerâmica se tornará uma seção importante e lucrativa da indústria de manufatura.

Impressoras 3D eletrônicas

Assim como o mercado de cerâmica, o mercado de impressão 3D para eletrônicos ainda é relativamente jovem, mas promete muito. Atualmente, apenas algumas empresas estão fornecendo hardware para impressão 3D de eletrônicos, com empresas como Nano Dimension e Optomec liderando o ataque.

As tecnologias por trás dos sistemas Nano Dimension e Optomec são muito diferentes, mas oferecem uma oportunidade igualmente empolgante para prototipagem e produção direta de componentes eletrônicos, como antenas, placas de circuito impresso (PCBs), capacitores e sensores.

Um desenvolvimento que tem gerado muita atenção recentemente envolve a introdução do DragonFly Lights-Out Digital Manufacturing (LDM).


O sistema baseia-se no sistema DragonFly Pro da Nano Dimension, que foi lançado em 2017, para permitir que engenheiros e designers desenvolvam rapidamente protótipos de componentes eletrônicos. Diz-se que o LDM leva esses recursos além da prototipagem, para fornecer manufatura interna e ininterrupta para pequenas tiragens de pequenos lotes de peças.

Como as versões anteriores dos sistemas de impressão 3D da Nano Dimension, este sistema funciona através da co-deposição de materiais condutores e isolantes em um substrato de PCB. O que é diferente, no entanto, é a produtividade da máquina, que aumentou em mais de 40 por cento, em comparação com o DragonFly Pro.

Avanços como este são encorajadores, pois ajudam a empurrar o envelope para a impressão 3D eletrônica, além da prototipagem. While there’s still much to be done, not only in terms of hardware but also materials and software, it definitely sets the foundation for electronic 3D printing to reach maturity.

3D printing hardware:Achieving ultimate reliability 

The 3D printing hardware sector is evolving rapidly, as companies are constantly improving upon the available systems and developing entirely new hardware solutions. 

That said, the cost of equipment remains one of the biggest deterrents to investing in AM. According to the EY Global 3D Printing Report 2019, 87 per cent of companies see high systems’ prices as a critical barrier to 3D printing adoption. This means that lowering the cost of AM equipment will be key to expanding the use of the technology. 

The 3D printing industry is solving this issue by introducing more accessible desktop 3D printers and compact metal AM machines.

In the meantime, it’s clear that the 3D hardware industy has been affected by the outbreak of the pandemic, with shipments seeing unsurprising drop. Market research firm, CONTEXT, indicates that hardware revenues in the overall 3D printer market are down by -27 per cent from last year’s figures . Almost all Western top 20 industrial printer companies saw sizable year-on-year declines in the number of 3D printers shipped.

That said, 3D printing vendors have been reporting renewed interest in the technology throughout Q3 – from new sectors as well as known markets. According to CONTEXT, they are hopeful that this interest will turn into Q4 orders.

All in all, the demand for more sophisticated industrial-grade systems will continue to fuel the evolution of the AM hardware. In the next five years, we expect 3D printing hardware to reach much greater reliability, thanks to in-process monitoring solutions and tighter integration with software.