マーケットトレンド の 自動3Dプリント 産業
自動車分野が市場の成長を牽引すると予想される
- 自動車は今日、主要な交通手段として人間の生活に欠かせないものである。現在、世界には13億台以上の自動車が走っており、その数は2035年までに18億台に増加すると予想されている。乗用車はこの統計のおよそ74％を占め、小型商用車と大型トラック、バス、コーチ、ミニバスが残りの26％を占めている。
- 3Dプリンティングは、グリップ、治具、固定具を迅速に製造するための金型や熱成形ツールの製造に使用できる。これにより、自動車メーカーはサンプルや工具を低コストで製造でき、高コストの金型に投資する際の将来の生産ロスをなくすことができる。史上初の3Dプリント電気自動車は、2014年にローカル・モーターズによって発売された。その後、BMWグループのような他の老舗企業も、自動3Dプリント技術の採用という点で追随している。米国の大手自動車メーカー数社では、各初期プロトタイプの組み立ての約80％～90％が3Dプリントされており、自動化の傾向はますます強まっている。人気のある部品の中には、排気、吸気、ダクトの部品がある。これらの部品はデジタルで設計され、3Dプリントされ、短時間で自動車に取り付けられ、その後何度も繰り返しテストされる。
- 自動車業界における自動3Dプリントの最も一般的な用途は、治具や冶具のような製造補助具の製作でしょう。従来の方法で製造ツールを作成するのは、かなりコストと時間がかかり、形状の制限により製造プロセスの効率が低下し、最終使用部品の形状に制約が生じます。3Dプリントされた製造ツールは、より軽量で人間工学的であるため、工場の作業員がより簡単かつ安全に作業を行うことができます。
- さらに、自動車製造に関連する生産量は非常に多く、すべての部品で数十万回にのぼる。これは、ほとんどの3Dプリント技術では（今のところ）追いつくのが難しいだろう。しかし、多くのハイエンド自動車メーカーは、自動車の生産台数を数千台に制限しているため、自動3Dプリントは現実的な選択肢となっている。
- 世界経済フォーラムによると、2035年には完全自律走行車が前年比1,200万台以上販売され、世界の自動車市場の25％をカバーすると予想されている。また、電気モーターメーカーによるいくつかの取り組みが、市場の成長につながっている。2020年3月、英国のエンジニアリング会社Equipmakeは、パワー密度の高い永久磁石電気モーターを開発した。このモーターは、3DプリンティングのスペシャリストであるHieta社と共同で設計された。EquipmakeのAmpereモーターは、重量は10kgに近いが、出力は295bhpを発揮する。
- さらに、ブラケットは小さくてありふれた部品であるため、エンジニアが伝統的な製造方法に制約されていた以前は、最適化することが非常に困難だった。現在では、エンジニアは最適化されたブラケットを設計し、3Dプリントの助けを借りてこれらの設計を実現することができる。ロールスロイスは最近、ブラケット用の3Dプリンティングの能力を披露した。同社は、DfAMで最適化され、3Dプリントされた大量の自動車用金属部品を披露したが、その多くはブラケットに見えるものだった。自動車業界では、プロトタイピングが3Dプリントの主な用途であることに変わりはないが、この技術を金型に使用する動きが急速に広まっている。フォルクスワーゲンは、数年前から社内で3Dプリンティングを使用している。同社のバインダージェッティング技術もコンポーネントの構築に使用されている。また、フォルクスワーゲンは2021年7月、シーメンスおよびHPと提携し、構造部品の3Dプリントを工業化すると発表した。
この市場を形作る主な傾向を理解する
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北米が大きな市場シェアを占めると予想される
- 北米は、自動3Dプリンティングの世界的に重要な市場の1つであり、米国がこの地域で大きなシェアを占めている。同国の需要の高まりは、大小さまざまなベンダーが存在することに起因している。例えば、カリフォルニア州カールズバッドにあるForecast 3D社は、ヘルスケア、自動車、航空宇宙、消費者製品、デザイン業界向けに、さまざまな材料での3Dプリントサービスを提供している。
- クローズドループ制御システムは、強力なAIアプリケーションの急速な発展により、積層造形技術者の基本的な目標となって久しい。例えば、ニューヨーク州にあるGEのニスカユナ積層造形研究所の研究者たちは、高解像度カメラを使って層ごとに印刷プロセスを監視し、肉眼では通常見えないストリーク、ピット、穴、その他の問題を検出する独自の機械学習プラットフォームを開発した。さらに、このデータは、コンピューター断層撮影（CT）画像を利用して事前に記録された欠陥データベースとリアルタイムで比較される。AIシステムは、高解像度の画像とCTスキャンデータを使って、印刷プロセス全体を通して困難を予測し、欠陥を検出するように訓練される。
- さらに、市場はポリマー3Dプリンティングに関する様々な技術特許を目の当たりにしている。例えば、2020年8月、産業用3Dプリンティング向けの自動化されたインテリジェントなポストプリンティング・ソリューションのプロバイダーの1つであるPostProcess Technologies Inc.は、ポリマー3Dプリンティング向けの自動ポストプリンティング技術の特許を取得した。SVC技術は、PostProcessのアディティブ・マニュファクチャリングファミリーの3Dプリンティングポリマーサポート除去および樹脂除去ソリューションの一部である。この特許取得済みの方法は、特許申請中の洗浄剤と独自のアルゴリズムを使用し、3Dプリントされたコンポーネントがポストプリント中に均一、一貫、確実に洗浄剤とキャビテーションにさらされるようにする。
- また、様々なベンダーが、主にサプライチェーンの課題と様々なエンドユーザー垂直分野での需要拡大に対応するために、この地域に施設を拡大している。例えば、Robozeは2021年2月、国内生産のリショアリングを促進し、サプライチェーンの問題に対処するため、テキサス州ヒューストンに米国本社を開設すると発表した。Robozeは今後2年間で100人以上の従業員を雇用する計画で、米国でのエンジニアリングと生産能力を増強し、航空宇宙、石油・ガス、モビリティなどの業界における3Dプリンティング技術への需要の高まりに対応できるようになる。
- 同様に、Robozeは2021年4月、スーパーポリマーや複合材を使ったカスタマイズ3Dプリンティングを極端なエンドユーザー用途の生産ワークフローに取り入れるための産業用自動化システム「Roboze Automateの発売を発表した。米国は、エネルギーから輸送、製造に至るまで、インフラストラクチャーの推進に着手する中で、各産業分野に影響を及ぼす金属不足に見舞われている。Roboze社は、理想的な金属代替技術である新規ポリマープラットフォーム技術PEEKと、BR社との提携により開発されたPLC産業用オートメーションシステムを組み合わせました。
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