出典：国泰君安業界観察 付加製造は、デジタルモデルを基礎として、材料を層ごとに積み重ねて物理的なオブジェクトを作成する新興の製造技術です。従来のプロセスフロー、生産ライン、工場モデル、産業チェーンの組み合わせに大きな影響を与えます。これは、製造業界における代表的な破壊的技術です。世界の主要経済国は、将来の産業発展の新たな成長点として付加製造の育成に注力しており、情報ネットワーク技術、新素材技術、新設計概念と融合させ、伝統的な産業の変革を加速させています。近年、我が国は産業発展を促進するために、「付加製造産業発展行動計画（2017-2020）」など、さまざまな措置を導入してきました。 2017年、我が国の付加製造産業の市場規模は16億7,000万ドルで、前年比40.34%増加し、指定規模以上の付加製造企業の総生産額は32億4,000万ドルでした。 2023年までに、世界の3Dプリンティング市場規模は約330億米ドル、中国の3Dプリンティング市場規模は113億米ドルに達し、CAGRは約37.5%になると予測されています。
目次<br /> 1. 産業政策基準の策定を加速し、業界の持続可能な発展を促進する。 2. 業界規模は急速な成長を維持している。 3. 技術の蓄積から応用シナリオまで、アプリケーション主導の3Dプリントがさらに期待されている。 4. 付加製造は試作品の製造から本格的な生産へと発展している。 5. 上流の材料が中核となり、金属材料の市場空間が広がる。 6. 製品からサービスまで、製造業のサービスの特徴が提示されている。 7. 海外での経験：内発的研究開発、外部の合併と買収により、大手企業のための堀を築く。 8. 産業投資と融資が回復し、資本が業界の健全な発展を推進する。
1. 産業の持続可能な発展を促進するための産業政策基準の策定を加速する<br /> 近年、付加製造（3Dプリント）産業政策が集中的に導入され、国家の「製造強国」戦略、戦略的新興産業発展計画、各省庁委員会の産業発展行動計画、各省市の地方政策に至るまで、中国は国家、省庁、地方の3つの側面から産業の急速な発展を支援してきました。 「付加製造産業発展行動計画（2017-2020年）」では、3Dプリント技術と従来の製造技術を融合させ、製造業の変革と発展を促進することを提案している。2020年までに、付加製造産業の売上高は200億人民元を超え、年平均成長率は30％を超え、国際競争力の強い大手企業2～3社が育成される。
図 1 積層造形業界のトップレベル設計。業界の発展は標準から始まります。2018 年は積層造形業界の標準開発の元年です。 2018年12月現在、「付加製造用語」、「付加製造ファイル形式」、「付加製造プロセスの分類と原材料」、「付加製造部品と粉末原材料の主な特性と試験方法」の4つの国家標準と、1つの国際標準「情報技術3Dプリントおよびスキャン付加製造サービスプラットフォームフレームワーク（AMSP）」が完成しています。工業情報化部などが2018年10月に発表した「国家インテリジェント製造標準システム構築ガイドライン（2018年版）」の指導の下、積層造形産業の高品質な発展が引き続き推進され、今後ますます完璧な業界標準の策定が進むことで、業界の持続可能な発展が効果的に促進されるだろう。
図2: 積層造形産業の政策・基準の策定
2. 業界規模は急速な成長を維持した<br /> Wohlers Reportによると、2017年の世界の3Dプリンティング業界の市場規模は73億4,000万米ドルで、前年比21.1%増加しました。中国は市場規模が16億7,000万米ドルで、米国に次ぐ世界第2位の3Dプリント市場であり、前年比40.34%の成長を記録しています。 Market and Marketsによると、2023年までに世界の3Dプリンティング市場規模は330億米ドルに達し、中国の3Dプリンティング市場規模は113億米ドルに達し、CAGRは約37.5%になると予想されています。
図3 世界と中国の3Dプリント市場規模、2010年～2017年
図4 世界と中国の3Dプリント市場規模予測
図9 2017年の自動車・非自動車産業における産業用ロボット密度
2017 年、3D プリンター機器の世界出荷台数は 401,200 台に達し、そのうち 389,700 台が消費者向け/デスクトップ グレード、11,500 台が産業グレードでした。消費者向け3Dプリンター機器の急速な普及により、急速な成長傾向を維持し続けています。
図5 世界の3Dプリンター機器出荷量
消費者レベル：出荷が急成長を維持し、国内企業が国際舞台に登場<br /> デスクトップ/コンシューマー3Dプリンティング市場は、2017年の前年比成長率が32.7%でした。コンシューマー3Dプリンティング市場は現在、CAR5=75%と市場集中度が高く、競争の激しいレッドオーシャンです。売上高で世界トップ5の企業は、XYZprinting、Monoprice、Prusa Research、Marriott、Flashforgeです。XYZprintingは2017年に81,840台を出荷しました。国内企業ではマリオットとフラッシュフォージの2社が世界トップ5にランクインした。さらに、台湾のサンウェーブテクノロジーと北京ティアタイムも出荷量でトップに立っています。
図6 消費者向け3Dプリンター機器の世界出荷量
図7 世界の消費者向け3Dプリンター出荷台数
工業用グレード: 出荷は着実に増加し、金属 3D 印刷装置が成長のハイライトとなりました<br /> 産業グレードの 3D プリンターには大きな発展の余地があります。 2018 年上半期には、産業用 3D プリンターの出荷台数が 22% 増加しました。そのうち、消費者向け 3D プリンターの出荷台数は、HP と Carbon の成長により 18% 増加しました。一方、GE と EOS が牽引する金属ベースの産業用 3D プリンターの出荷台数は 30% 増加しました。金属産業用 3D プリンターの急速な成長は、市場の関心と需要の継続的な増加を反映しています。
図8 世界の産業用3Dプリント機器出荷量 産業分野では、2017年にストラタシスが引き続き業界の市場シェアをリードし、産業用3Dプリント機器分野の25％を占め、売上高は4億700万米ドルでした。市場の合併と統合に伴い、業界大手が動き出しました。業界大手のGEとHPは、市場シェアを大幅に拡大しました。同時に、CarbonやTRUMPFなどの企業も産業グレードのアプリケーションに注力しています。
図9 世界の産業用3Dプリンター企業出荷台数
3. 技術の蓄積から応用シナリオまで、アプリケーション主導の3Dプリンティングがさらに期待される<br /> 積層造形技術は1980年代に誕生しました。1986年、チャールズ・ハルはSLA技術の発明の特許を取得し、3D Systemsを設立しました。1987年には、初の商用SLA印刷装置を発売しました。過去10年間で、FDM、SLS、LOM、3DP、EBM、SLM、LENSなどの3D印刷のコア技術が次々と導入され、3D Systems、Stratasys、EOSなどの企業も設立され、業界は急速な発展期を迎えています。
図10 典型的な積層造形プロセスの概略図。現在、積層造形業界は技術蓄積の段階から応用シナリオの実装の段階へと発展しています。1988年以来、積層造形技術は医療、自動車、航空宇宙、手工芸品製造などの業界で応用されてきました。業界の今後の発展は、積層造形プロセスをさまざまなシナリオにどのように適用するかに重点が置かれることになります。
図11 積層造形産業の発展の歴史 積層造形のための新技術の開発は終わりを迎えました。技術競争は主に、印刷の高速化、印刷精度の向上、印刷サイズの拡大など、7つの主流の積層造形プロセスの改善に焦点を当てています。業界全体が、適切なアプリケーションシナリオを備えた3Dプリントを見つけることに焦点を当てています。アプリケーション主導の3Dプリントはより期待されています。そのため、投資家はもはや機械メーカーに焦点を当てるのではなく、特定の分野で3Dプリントを応用して真の価値を生み出す企業や新興企業に投資する傾向があります。
4. 付加製造は試作から量産まで発展する
3Dプリントの発展における次の大きなマイルストーンは、量産です。積層造形技術の応用は、単純なコンセプトモデルや機能プロトタイプから機能部品の直接製造へと発展し、複雑な構造部品の設計と製造に浸透しています。たとえば、GEは積層造形技術を使用して2万個のLEAPエンジン燃料を印刷し、米国のAligen Techonolgyは3Dプリント技術を使用して高度にパーソナライズされた目に見えない矯正器具を量産し、BMWはHP MJF技術を使用して約100万個の自動車部品を製造しています。世界の 3D プリンティングおよび関連サービスにおいて、世界の印刷製品に占める 3D プリンティングを使用して直接製造された製品の割合は増加し続けています。
図 12 積層造形製品の分類 現在、積層造形は製造業と医療分野で最も広く使用されており、主に機械、消費財/電子機器、自動車、航空宇宙、医療などの産業が含まれます。統計によると、産業機械、航空宇宙、自動車の分野が市場の 50% 以上を占めています。分析によると、機械分野の複雑な部品の製造、自動車分野の機能部品の生産、航空宇宙分野の部品の直接製造、医療分野の複雑な構造の医療機器、体内のインプラントはすべて直接製造分野に浸透しています。家電、政府/軍事、建設など、その他の分野も徐々に直接製造の割合に浸透していきます。
図15 2017年の我が国における産業用ロボットの市場シェア
図13: 積層造形の下流応用分野の割合
図14: 積層造形の下流応用シナリオ
5. 上流材料が中心で、金属材料の市場は拡大する
材料の研究開発と応用は、3D プリント業界の発展を推進します。ある程度、材料の開発は 3D プリントの応用の幅と深さを決定します。材料は、金属材料と非金属材料の 2 種類に分けられます。金属材料は主に粉末合金材料であり、非金属材料は主にプラスチック粉末と感光性ポリマー材料であり、3D プリント操作で最も広く使用されています。金属材料は現時点では小さな割合を占めていますが、将来的には大きな市場スペースを持つことになります。
図15 上流材料市場スペース 産業用3Dプリンター出荷台数の観点から見ると、金属3Dプリンターは2017年に983台から1,768台へと約80％増加しました。このような背景から、下流の3Dプリントサービスプロバイダーと顧客からの金属材料の需要は今後さらに増加するでしょう。
図16 金属3Dプリンターが成長のハイライトとなる
2016年、3Dプリント材料の主なサプライヤーはArcam、EOS、Hoganas、Sandvik、Solvay、3D Systems、Stratasysで、そのうちArcamとHoganasは主に金属粉末材料を生産していました。
表1 世界の3Dプリント材料の主要サプライヤー
6. 製品からサービスまで、製造業のサービス指向の特徴が示される
業界の動向の変化から判断すると、2018年の付加製造業界の売上高は73億3,600万米ドルで、そのうち世界の独立系サービスプロバイダーの貢献は29億5,500万米ドルで、43.81%を占めました。 2016年と比較すると、独立系サービスプロバイダーは21億7,300万米ドルから29億5,500万米ドルに増加し、前年比で36%以上の成長率を記録しました。 Wholer のデータによると、独立系サービス プロバイダーの 48.8% がポリマー印刷サービス、23.2% が金属印刷サービス、28% が両方のサービスを提供しています。
図17 独立した積層造形サービスプロバイダーの規模は急速に拡大している
図18：独立したサービスプロバイダーが提供するサービスタイプの割合 積層造形業界の企業の観点から見ると、企業が提供するサービスの割合は近年ますます重要になっています。 3Dプリンティング大手のストラタシスの収益事業構成比は2013年の14.4%から2018年には29.0%に増加し、3Dシステムズも2013年の30.7%から2018年には41.3%に増加した。産業チェーンの観点から見ると、下流の3Dプリントサービスプロバイダーもスマイルカーブの右側にあり、印刷サービスの粗利益率は高く、継続的に安定しています。
ストラタシスは3Dプリンティングのあらゆる分野に携わっており、サービス産業の収益の割合は2013年の14.4%から2017年には29.0%へと年々増加しています。粗利益率で見ると、主に製品の粗利益率が良好に改善したことにより、2015年の15%から48%に増加しました。
図19: Stratasysのサービス収益シェアは年々増加している
図20 ストラタシス製品の粗利益率
3D Systemsの事業は、プリンター機器、印刷材料、関連サービスを含む3D印刷業界チェーン全体に及び、各事業は同社の収益構造において重要な割合を占めています。2017年、プリンターおよびその他の製品が32.5%、印刷材料が26.1%、関連サービス収益が41.3%を占めました。これら3つの事業のうち、印刷資材販売の売上総利益率が最も高く、2017年には72.9％に達しました。プリンターとその他の製品・サービス事業の売上総利益率はそれぞれ25％と48.4％で、全体の売上総利益率は47.2％でした。
図21: 3D Systemsの収益サービスシェアは年々増加している
図22 3Dシステム製品の粗利益率
7. 海外経験：社内研究開発、社外合併・買収、大手企業の堀の構築
2017年、3Dプリント業界の二大巨頭である米国のストラタシスと3Dシステムズは、それぞれ6億6,800万ドルと6億4,600万ドルの売上を達成し、依然として世界における絶対的なトップの地位を維持している。 2016年、海外の3Dプリント企業10社は23億4,300万米ドルの営業収益を達成し、ストラタシスと3Dシステムズは世界トップ10の3Dプリントメーカーの総営業収益の28.5%と27.6%を占めました。
図23 主要3Dプリンターメーカーの売上高規模の比較 データソース：CCIDシンクタンク、公開情報、Wohlers Associates
3D Systems と Stratasys はどちらも、プリンターの研究開発と製造、印刷材料の販売、印刷サービスなどの事業を展開し、3D 印刷業界チェーン全体をカバーしている企業です。両社は成長過程において、膨大な研究開発と多数の合併・買収を実施し、内発的研究開発と外部合併・買収を通じて強固な防御壁を築いてきました。
ストラタシスはアメリカの企業で、FDM技術の発明者です。同社は1994年にNASDAQに上場しました。2017年の売上高は6億6,800万ドル、損失は4,000万ドルでした。同社の営業利益は2015年から2017年にかけて安定しており、純利益は徐々に改善しています。
図24 ストラタシスの収益規模の比較
図25 Stratasysの純利益規模の比較。米国の3D SystemsはSLA技術の発明者によって設立され、1990年にニューヨーク証券取引所に上場した。2017年の同社の営業利益は6億5,000万ドル、純利益は-6,619万ドルであった。 2015年から2017年にかけて、同社の営業利益は安定しており、純利益は年々向上しました。
図26 米国における3D Systemsの売上高規模の比較
図27 米国3D Systemsの純利益規模の比較
内発的研究開発：技術的リーダーシップの堀を築くための継続的な高額投資
3D プリンティングは急速な技術進歩を伴う技術集約型産業であり、業界企業が技術的リーダーシップを維持したい場合には継続的な研究開発投資を行う必要があります。 3D SystemsとStratasysの粗利益率はともに約50%であり、高い粗利益率を維持できるのは研究開発への継続的な投資によるものです。両社は過去5年間、研究開発投資を継続的に増加させており、技術、材料、製品のすべての分野にわたって、収益に対する研究開発費の割合が増加し続けています。 2017年、両社の売上高に対する研究開発費の割合は変わらず、約15%を維持しました。
図28 積層造形大手企業の研究開発費の比較
外部合併と買収：業界チェーン全体の統合
3D プリントの大手企業は、継続的な合併と買収を通じて R&D の共有と業界の統合を実現し、企業がより多くのリソースを活用して業界チェーン全体を設計できるようにしています。これには、Stratasys、GE、3D Systems などの企業が含まれており、これらの企業は発展の過程で多数の合併と買収、投資イベントを経験しています。
Stratasys は世界的な合併と買収を通じて競争力を強化します。 2012年4月にはイスラエルの産業用3Dプリンター機器プロバイダーであるObject社と合併し、産業用3Dプリンターの世界的大手としての地位を確立しました。その後、Makerbot を買収して消費者向け製品ラインを拡大し、GrabCAD を買収して上流設計分野に参入し、製造サービス プロバイダーの Harvest Technologies と Solid Concepts を買収して事業変革を完了しました。Stratasys は、継続的な合併と買収を通じて業界の堀を形成してきました。
表2 ストラトシス買収の経緯
GEは2010年に積層造形産業の発展に着手し、積層造形技術のユーザーからサービスプロバイダーへと転換しました。2016年には電子ビーム溶融技術企業のArcamとレーザー焼結技術企業のConcept Laserを13億ドルで買収し、金属印刷分野でのGEの強固な地位を確立しました。同社の積層造形技術の配置から判断すると、今後も製造業、エネルギー業界などの分野で積層造形技術の応用を推進し続けるでしょう。
図29 GEの積層造形開発の道筋
3D Systemsは上場以来、60社以上の企業を買収してきました。同社は現在、主に産業チェーンの合併と買収の歴史により、SLA、SLS、DM、MJP、CJP、FTI、PJPなどの技術に基づくさまざまなタイプのデスクトップ産業用3Dプリンターを提供することができます。重要な合併や買収には、2001 年の DTM (SLS 特許所有者) の 4,300 万ドルでの買収、2011 年末の強力な科学研究能力を持つ 2 つの企業である Z Corp と Vidar Systems の 1 億 3,700 万ドルの現金での買収、2012 年の INUS Technology の 3,500 万ドルでの買収、2013 年初頭の Geomagic の 5,500 万ドルでの買収、および 2013 年の Xerox の Wilsonville 関連資産の 3,250 万ドルでの買収などがあります。
8. 産業投資と資金調達の慎重な配置、資本主導型産業の健全な発展
2018年の産業投資・融資状況は2017年に比べて改善した。2017年と2018年にはそれぞれ75回と80回の融資があり、総額はそれぞれ75億人民元と203億人民元であった。 2018年、中国では33件の投資・融資イベントがあり、その総額は18億人民元に上りました。 2018年は中国国内で積層造形をテーマにした企業の上場はなく、その大半がAラウンドであったが、海外では合併・買収の事例が増加し、業界情勢の変化が加速した。投資分野の観点から見ると、3D技術応用企業は投資のホットスポットとなっている。
図30 付加製造産業への投資と資金調達
図31 付加製造産業への投資と資金調達
図32 付加製造産業への投資と資金調達
2018年の最大投資は米国K2M（米国整形外科インプラント）の買収であり、買収額は最大14億ドルでした。同様に、米国のRocket Lab、英国のLPW、3rdDimension、Frustum Incなどの買収額も7,000万ドルを超えた。国内の投資と融資は引き続き好調だ。2018年に単独投資額が最も高かったHeige Technology、創向志成、華空ベンチャーキャピタルは新京河に1億元近くを投資した。新世代の急速光硬化技術のQingfeng Eraと大型LCD急速光硬化企業のPrismはBASFから戦略投資を受けた。液体金属3Dプリント企業のDreamMoもある。
2019年に資本から最も注目されるのは、以下の分野だと私たちは考えています。
1. 産業応用のシナリオでは、主にプロトタイプ生産から将来的な量産への移行の機会を探り、積層造形技術のブレークスルーを伴う主要ターゲットに焦点を当てます。生産精度、製造コストなどの観点から技術を評価することをお勧めします。
2. サービス指向の付加製造産業のプロセスにおいて、ニッチなサービスアプリケーション市場を探し、企業のビジネスモデルとそのニッチ領域における潜在的な需要に注目します。
3. 積層造形業界の参加者は比較的少なく、投資と資金調達のローテーション現象の中で、業界の投資と資金調達のホットスポットと主導ターゲットに注意を払う必要があります。
著者: 張軍、高磊 出典: 国泰君安産業観察
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