3D 프린팅이 생산성의 정점에 이르렀습니까?

꾸준히 성장하는 3D 프린팅 산업

몇 가지 추세와 발전은 업계가 성숙 단계에 있음을 나타냅니다. 아래에서는 M&A 활동의 증가, 기술 발전에 따른 3D 프린팅 사용 확대, 더 큰 통합 및 상호 운용성에 대한 욕구를 분석합니다.

통합의 물결

대부분의 새로운 산업은 단편화되고 성숙함에 따라 통합됩니다. 통합 곡선 프레임워크에 따르면 모든 산업은 개방, 규모, 집중, 균형 및 동맹의 4단계를 통해 유사한 수명 주기를 따릅니다.

프레임워크와 3D 프린팅의 역사를 지침으로 사용하여 업계가 통합 곡선에서 어느 위치에 있는지 측정할 수 있습니다.

1980년대에 등장한 3D프린팅은 2000년대 말까지 개통기를 맞이하여 Stratasys, 3D System, Materialise와 같은 회사가 글로벌 발자취를 만들고 독점 기술을 보호하여 진입 장벽을 설정했습니다.

2010년대 초는 통합 곡선의 다음 단계인 규모에 진입하는 3D 프린팅의 변혁기를 표시했습니다. 산업은 기하급수적으로 성장하고 있었습니다. MakerBot, 3DHubs, Formlabs와 같은 새로운 주요 플레이어가 등장했습니다. 그리고 주로 Stratasys와 3DSystems가 주도하는 인수 건수가 가속화되었습니다.

그러나 업계는 또한 그것에 대해 많은 과대 광고를 축적하고 있었습니다. 과대 광고 사이클이 2015년 즈음에 바닥을 쳤을 때 많은 사람들이 3D 프린팅 산업의 종말을 예측했습니다.

그러나 현실에서 끝난 것은 소비자의 이익이었다. 과대 광고의 끝은 많은 산업 분야에서 거대한 잠재력을 지닌 제조 기술로서 3D 프린팅의 진정한 본질을 드러냈습니다.

소비자용 3D 프린팅의 규모 단계가 축소된 반면 산업용 3D 프린팅의 규모 단계는 번성했습니다.

2020년대에 들어서면서 우리는 두 번째 규모 단계에서 세 번째 집중 단계로 전환하기 시작했습니다. 지난 12개월은 대규모 M&A 활동이 눈에 띄게 증가하면서 이 추세만 강조했습니다.

지난 몇 달 동안 가장 눈에 띄는 3D 프린팅 M&A 움직임은 다음과 같습니다.

3D 프린팅에서 M&A 증가의 핵심 전략은 다음과 같습니다.

단, 3D 프린팅 산업은 Balance &Alliance의 마지막 단계까지 아직 몇 년이 남았지만, 소수의 산업 거물만이 시장의 70~90%를 차지하며 지배하고 있습니다.

지금 보이는 대로 2020년대는 3D 프린팅 산업을 재편하고 전 세계적인 규모로 재배치할 메가딜 트렌드로 표시될 것입니다.

시제품 제작을 넘어 3D 프린팅의 사용이 증가하고 있습니다.

3D 프린팅이 등장한 이후로 3D 프린팅은 주로 프로토타입 제작, 출시 시간 단축 및 제품 개발 향상에 사용되었습니다. 그러나 지난 몇 년 동안 우리는 3D 인쇄 최종 사용 부품의 비율이 증가함에 따라 사용 방식의 변화를 감지했습니다.

이러한 경향은 여러 산업 조사에서 강조됩니다. 예를 들어, Ultimaker의 3D Printing Sentiment Index 2021은 프로토타이핑 애플리케이션이 7% 감소한 반면 최종 사용 부품 사용량은 2019년 결과에 비해 5% 증가했다고 보고했습니다.

Jabil의 3D 프린팅 기술 동향 2021 보고서도 비슷한 이야기를 합니다. 설문 조사에 따르면 프로토타이핑은 평평하게 유지되었지만 최종 사용 부품에 대한 3D 프린팅의 사용은 성장 궤도에 있었습니다. 거의 55%의 설문 조사 기업이 3D 프린팅 능력의 최소 4분의 1을 기능적 또는 최종 사용 부품을 생산하는 데 사용한다고 밝혔습니다. 이는 2019년 수치와 비교할 때 괄목할 만한 성장입니다.

이 수치는 AM이 변곡점에 도달했음을 의미하며, 애호가와 얼리 어답터를 위한 기술에서 광범위한 산업 응용 분야의 기술로 진화했습니다. 즉, AM의 채택은 또 다른 수준, 즉 조기 성숙 단계에 도달했습니다.

고속 3D 프린팅 및 재료 선택 확장

기능적 응용을 위한 3D 프린팅의 부상은 재료 및 하드웨어의 발전과 밀접하게 관련되어 있습니다.

기존 제조 방식에 비해 대부분의 3D 프린팅 프로세스는 느리고 생산 애플리케이션을 위한 기능적이고 인증된 재료가 부족했습니다.

AM을 통한 전통적인 제조 산업의 붕괴를 꿈꾸는 3D 프린팅 업계 관계자들은 3D 프린팅을 산업화할 방법을 찾아야 했습니다.

이는 더 많은 생산량을 지원하는 기술과 고급 AM 애플리케이션을 가능하게 하는 재료를 개발하는 것을 의미했습니다.

그 결과 하드웨어 측면에서 금속을 위한 바인더 분사 및 다중 레이저 분말 베드 융합과 플라스틱을 위한 Vat 광중합 공정의 부상을 목격하고 있습니다.

한편 소재 브랜드는 고급 합금 및 복합 재료를 비롯한 고성능 소재에 점점 더 집중하고 있습니다.

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궁극적으로 생산 가능한 솔루션에 초점을 맞추는 것은 이전에 기능적 애플리케이션에 3D 프린팅을 채택하는 것을 주저했던 산업 부문에서 AM의 성장을 촉진하는 데 도움이 됩니다.

통합 AM 생태계 구축

인더스트리 4.0 기술인 AM은 운영 및 공급망 전반에 걸쳐 사일로를 제거해야만 성숙기에 도달할 수 있습니다.

AM에서 대부분의 초점은 하드웨어와 재료에 남아 있지만 상호 연결되고 자동화된 생태계를 만드는 데 점점 더 중점을 두고 있습니다.

이러한 경향은 설계 자동화부터 토폴로지 최적화, 복잡성과 수작업을 상당 부분 제거하는 사후 생산 자동화에 이르기까지 여러 측면에서 분명합니다.

생산 관리 측면에서 주문 처리 및 생산 일정 프로세스를 자동화하는 특수 적층 MES 소프트웨어가 등장했습니다.

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자동화의 또 다른 중요한 단계는 타사 소프트웨어와의 통합을 위해 시스템을 개방하는 하드웨어 제조업체에서 비롯됩니다. AM 시스템과 소프트웨어 솔루션 간의 연결성을 개선하면 궁극적으로 상호 운용 가능하고 확장 가능한 적층 제조를 지원하는 통합 생태계를 만드는 데 도움이 될 것입니다.

생산성의 고원:어떤 3D 프린팅 부문이 도달했습니까?

3D 프린팅 산업이 성숙 단계에 접어들고 있지만 각 부문의 발전은 균일하지 않습니다.

3D 프린팅의 일부 부문은 3D 프린팅된 인간 조직과 같이 아직 초기 단계인 반면, 폴리머를 사용한 3D 프린팅과 같은 다른 분야는 성숙 단계에 가깝습니다.

그러나 성숙의 고원을 오르고 있는 다른 세그먼트는 무엇이며 성장을 주도하는 것은 무엇입니까?

3D 인쇄 서비스 제공업체

AM 서비스 산업에 대한 몇 가지 간단한 사실:

2020년 3D 프린팅 산업이 전반적으로 쇠퇴하는 동안 서비스 비즈니스는 계속 성장했습니다. 대부분은 아니지만 많은 기업이 서비스 제공업체를 통해 3D 프린팅에 익숙해지고 있습니다.

최근 공급망 충격으로 기업은 3D 프린팅이 공급망에 제공할 수 있는 이점을 조사하기 시작했으며 서비스 제공업체는 많은 사람들이 기술을 배우고 이해하는 초기 접점이 되었습니다.

그러나 3D 프린팅 서비스 산업의 경쟁은 전체 부문의 성장과 함께 증가했습니다.

한편, 하드웨어 제조사와 소재 업체들은 AM 서비스 사업을 시작하거나 인수를 통해 확장하고 있다. 반면에 단일 사이트를 통해 구매자와 공급업체를 연결하는 서비스형 제조(Manufacturing-As-A-Service) 비즈니스 모델이 호황을 누리고 있습니다.

이러한 경쟁 환경에서 서비스 제공업체는 서비스 제공을 다양화하고 프로세스를 표준화 및 자동화하고 새로운 시장을 활용하여 끊임없이 혁신해야 합니다.

치과용 3D 프린팅

고속 폴리머 AM 기술의 도입은 치과에서 3D 프린팅의 성장을 크게 촉진했습니다.

시장 조사 기관인 SmarTech에 따르면 AM 치과 및 의료 산업은 30억 달러를 넘어섰습니다.

치과 진료에 디지털 기술을 도입하는 디지털 치과는 치과의 일반적인 추세가 되었습니다. 그리고 3D 프린팅은 구강 스캔과 함께 이러한 추세를 주도하는 핵심 기술 중 하나입니다.

3D 프린팅은 브리지 모델, 수술 가이드 및 의치를 포함하여 치과 산업에서 많은 응용 분야를 가지고 있습니다. 그러나 투명 교정기 모델의 제조는 오늘날 치과용 3D 프린팅의 가장 일반적인 용도 중 하나입니다.

SmarTech Analysis에 따르면 투명 얼라이너는 "오늘날 세계에서 3D 프린팅 기술을 위한 단일 최대 볼륨 애플리케이션"입니다.

3D 프린팅은 한 배치에서 환자의 디지털 스캔에서 직접 수백 개의 맞춤형 몰드를 생성할 수 있도록 하여 환자별 투명 교정 장치를 만드는 프로세스를 가속화합니다.

3D 프린팅 외에 다른 어떤 기술도 그렇게 빠르고 비용 효율적인 방법으로 그 정도의 맞춤형 몰드를 만들 수 없었을 것입니다.

3D 프린팅은 고객이 치아를 더 저렴하고 빠르며 광범위하게 사용할 수 있도록 하는 솔루션을 제공함으로써 치과의 판도를 바꾸는 것으로 입증되었습니다.

따라서 미국 치과 기공소의 70% 이상이 2021년 말까지 3D 프린팅 기술을 소유할 것으로 예상되며 치과 3D 프린팅은 향후 5~7년 동안 92억 달러 규모의 산업이 될 것으로 예상됩니다.

금속 분말 베드 융합

Metal 3D 프린팅은 많은 기술을 포괄하지만 그 중 가장 성숙한 기술 중 하나는 Metal PBF(Powder Bed Fusion)입니다.

지난 10년 동안 금속 PBF 3D 프린터 제조업체는 생산 기술을 최적화하기 위해 열심히 노력해 왔습니다. 이를 위해 주요 시장 참여자들이 자동화 및 통합 생산 솔루션을 출시하는 것을 보았습니다.

이러한 솔루션의 대부분은 유사한 특성을 공유합니다. 모듈식이고 구성 가능하며 효율성을 극대화하고 필요한 수작업의 양을 줄이기 위해 높은 수준의 자동화를 제공합니다.

이러한 발전 덕분에 레이저 PBF는 많은 산업 및 응용 분야에 적용되었습니다. 금속 PBF 채택에 특히 열성적인 한 산업은 항공 우주입니다.

오늘날 금속 PBF 3D 인쇄 부품은 엔진과 같은 중요한 항공기 및 우주선 시스템에 동력을 공급하고 있습니다. 여기에서 이 기술의 핵심 기능인 조립이 간소화되고 재료 낭비가 적은 복잡한 부품 생산이 진정으로 빛을 발합니다.

현재 레이저 PBF 기술은 기능 부품을 반복적으로 전달할 수 있습니다. 그러나 제조업체가 본격적인 생산에 착수하려면 여전히 약간의 미세 조정과 테스트가 필요합니다.

앞으로 소프트웨어 및 전체 워크플로의 발전으로 인해 금속 PBF 시스템의 사용 용이성과 안정성이 향상될 것입니다.

이 추세를 뒷받침하는 한 가지 예는 캘리포니아에 기반을 둔 금속 3D 프린터 제조업체인 VELO3D입니다.

Intelligent Fusion이라고 하는 금속 PBF 기술을 개발할 때 회사는 소프트웨어 및 하드웨어 통합에 중점을 두었습니다. 그 결과 더 적은 수의 지지대, 더 나은 표면 조도 및 더 높은 성공률로 부품을 인쇄할 수 있는 긴밀하게 통합된 시스템이 탄생했습니다. 이는 차례로 더 높은 신뢰성, 더 빠른 생산 및 더 적은 후처리로 이어집니다.

금속 PBF는 금속 3D 프린팅 산업의 원동력으로 남아 있습니다. Metal PBF 3D 프린터는 다른 금속 3D 프린팅 기술 중에서 가장 큰 설치 기반을 가지고 있습니다. 그리고 PBF 3D 프린터 제조업체는 다른 유형의 금속 3D 프린터를 생산하는 회사와 비교할 때 금속 3D 인쇄 시장의 가장 큰 점유율을 가지고 있습니다.

게다가 3D 프린팅에서 금속 사용은 2019년 이후 20% 증가했지만 폴리머 사용은 12%만 증가했습니다. 이는 금속 3D 프린팅 성숙도에 대한 자신감이 커짐을 예고하는 또 다른 통계입니다.

산업용 3D 프린팅:지속적인 성장의 10년 진입

3D 프린팅 산업은 새로운 성장과 산업화 시대에 진입했습니다.

오늘날의 복잡한 환경에서 점점 더 많은 기업이 3D 프린팅을 통해 공급망 및 제조 운영의 제약에 대응하고 있습니다.

우리 업계에서 이것은 위에서 강조한 것뿐만 아니라 3D 프린팅의 다양한 부문에서 더 많은 발전을 의미합니다.

적층 제조의 가속화된 발전은 궁극적으로 분산된 디지털 제조의 비전을 현실로 가져올 것입니다. AM 생태계의 모든 부분이 점차적으로 결합됨에 따라 오랫동안 작업 중이었고 이제 서서히 구체화되고 있습니다.

AM 기술이 완전히 성숙하면 제조 산업은 어떤 모습일까요? 나는 우리가 배우는 데 너무 오래 걸리지 않을 것이라고 믿습니다.

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