デロイトの2019年TMT業界予測：3Dプリンティングは誇大宣伝を終えて着実な成長を達成、収益は27億ドルに達する

技術の進歩に伴い、3D プリンティング業界はゆっくりとした発展の時期を経験し、最終的に安定した 2 桁の成長を達成しました。

デロイトは、大手上場企業による 3D プリンティング (積層造形とも呼ばれる) 関連の売上高 (エンタープライズ 3D プリンター、材料、サービスを含む) が 2019 年に 27 億ドルを超え、2020 年には 30 億ドルを超えると予測しています。 (参考までに、世界の製造業全体の収益は年間約 12 兆ドルです。) 3D プリント業界のこの部分は年間約 12.5% の成長率で成長しており、数年前の 2 倍以上となっています (図 1)。

他の研究機関は、3D プリンティングについてより明確な予測を行っています。IDC は、2019 年の世界の支出が 2018 年より 23.2% 増加して 140 億米ドルを超え、2022 年には 230 億米ドルに達すると予測しています。

研究者らによると、3Dプリンターと材料の支出は世界市場全体の3分の2を占め、2022年にはそれぞれ78億ドルと80億ドルに達する見込み。一方、サービス支出は2022年に48億ドルに達し、サービス市場はオンデマンド部品サービスとシステム統合サービスが主流となる見込み。一方、3Dプリント関連ソフトウェアの売上は市場全体よりも緩やかに成長し、5年間の成長率は16.7%となる見込みです。

地域別に見ると、2019年の総支出額が最も大きかったのは米国で、54億米ドルに達し、次いで西ヨーロッパが40億米ドルでした。これら 2 つの地域を合わせると、3D プリント支出のほぼ 3 分の 2 を占めることになります。中国は支出額が19億ドルを超え、3番目に大きな地域となり、次いでアジア太平洋（日本を除く）、中央・東ヨーロッパ（CEE）、中東・アフリカ（MEA）となる。

3D プリンティングは今、転換点を迎えています。これは、ラピッドプロトタイピングだけでなく、さまざまな業界の企業が 3D プリンティングをますます多く利用しているためと考えられます。今日の 3D プリンターは、より多様な材料で印刷できます (主に金属印刷が増え、プラスチック印刷が減ることを意味しますが、おそらくプラスチックが依然として主流になるでしょう)。以前よりも速くオブジェクトを印刷でき、より大きなオブジェクト (ビルドボリューム) を印刷できます。新規参入者が続々と現れ、市場が拡大しています。 3D プリンティングは、インダストリー 4.0 の「不可欠な部分」と考えられています。高度な生産・運営技術とインテリジェントデジタル技術の組み合わせは、「第4次産業革命」と呼ばれています。

業界の過去、現在、および予測の市場規模を示すレポートは他にもあります。ただし、これらは特許取得済みの研究に基づいているため、再現も偽造もできません。一方、当社は大規模な上場企業に焦点を当てているため、過去および現在のデータは公開されている情報源、監査済みの財務諸表、四半期ごとの更新情報から収集されます。当社の将来予測は、公開情報を活用し、入手可能なアナリストのコンセンサス予測に基づいています。これらの企業の一部については、12 名を超えるアナリストが将来予測を提供しています。

3Dプリントの台頭、衰退、そして台頭

多くの新しいテクノロジーと同様に、3D プリンティングも初期の頃は過大評価されていました。 2014 年までに、業界 (大規模な上場企業を含むが、これに限定されません) の収益は 20 億ドルを超え、2009 年の 10 億ドル未満 (特定の基礎特許が失効し、最初の消費者向け家庭用 3D プリンターである RepRap3 が発売された年) から増加しました。ニュースでは「すべての家庭が工場になる」と興奮気味に語られ、従来の部品メーカー、倉庫、物流会社は短期的には大きな混乱に陥ると予測する声もある。実際には、当時 3D プリンターは主にプラスチックの試作品を作るために使用されており、家庭用 3D プリンターは楽しくて教育的でしたが、作成されたものに実用的な価値はほとんどありませんでした。

3D プリント業界は崩壊していないものの、過大評価されすぎて、その発展が鈍化しています。図 1 に見られるように、業界の大手上場企業は 2015 年と 2016 年に 1 桁台半ばの成長率を記録しました (一部の企業では前年比で収益が減少しましたが)。これは、過去数年間の過大な期待を経験した後に、期待低下の谷間に入ったことを意味します。しかし、これは浅い谷であり、2017年までに成長は再び加速しました。現在、当社は今後数年間の業界の年間成長率が 10% を大きく上回ると予測しています。

なぜ成長見通しは回復しているのでしょうか? まず第一に、3D プリント材料の増加のおかげです。 2014 年には、3D プリントに使用できる材料のリストはすでに長くなっていましたが、部品製造で一般的に使用される材料の完全なリストにはほど遠いものでした。さらに、多くの部品を複数の材料から作る必要がありましたが、当時利用可能な 3D プリンターはそのような作業にはあまり適していませんでした。 2019 年初頭に早送りすると、3D プリント可能な潜在的な材料のリストは 5 年前の 2 倍以上に拡大し、混合材料プリンターはますます一般的になりつつあります。

この点における最大の変化は、プラスチック印刷から金属印刷への移行です。プラスチックはプロトタイプや一部の最終部品には適していますが、数兆ドル規模の金属部品製造市場は 3D プリンターにとってより重要な市場です。 2017年から2018年にかけて行われた3Dプリント業界の調査によると、プラスチックは依然として最も一般的な素材であるものの、3Dプリントにおけるプラスチックのシェアはその年だけで88%から65%に低下し、金属プリントのシェアは28%から36%に上昇しました。このペースでいくと、2020年か2021年までに、3Dプリントの半分以上がプラスチックから金属に置き換わる可能性があります。

もう一つの要素は速度です。一度に 1 つずつ（あらゆる材料から）極薄の層を作成するのは、本質的に時間のかかるプロセスです。しかし、2014年以降、状況は変わりました。印刷時間は形状の複雑さ、印刷ジョブの品質、使用する材料によって異なりますが、一般的に、他の条件が同じであれば、2019 年に市場に出回っている 3D プリンターは 2014 年の 2 倍の速度です。

特に興味深い革新の 1 つは、金属印刷の分野です。過去数年間にわたり、多くの金属部品が選択的レーザー焼結法 (SLS) を使用して印刷されてきました。このプロセスは比較的時間がかかり、費用もかかる上、真空に近い環境が必要です。各部品の製造に必要な時間を半分に短縮できるバインダージェット金属印刷と呼ばれる最新の技術が、2019年に発売される予定です。バインダージェッティング技術により、実際には SLS よりもはるかに高速に部品を 3D プリントすることが可能になりますが、この方法でプリントされた部品はまだ完成しておらず、金属粉末が溶けるまでオーブンで焼結および焼成した後、後処理が必要です。ただし、焼結には時間がかかりますが、集中的に行うことができるため、多数の部品を造形する場合の平均時間は SLS よりも速くなります。）

3D プリンターは高速化しているだけでなく、造形ボリューム (印刷可能なオブジェクトのサイズ) も拡大しています。数年前、一般的なハイエンド金属プリンターでは、10 x 10 x 10 センチメートル未満のオブジェクトしか作成できませんでした。しかし、2019 年には、30 x 30 x 30 cm (9 立方リットル) の体積のオブジェクトを構築できるさまざまなプリンターが利用可能になりました。これにより、小さなオブジェクトを印刷して組み立てる必要がなくなり、より大きなオブジェクトを作成できます。さらに、オークリッジ国立研究所などの研究所では、X、Y、Z 軸がセンチメートルではなくメートル単位で測定される Big Area Additive Manufacturing (BAAM) 技術を使用して、非常に大規模な建物の体積を実現する技術が進歩しています。

最後に、いくつかの大企業が 3D プリント市場に参入し、その領域を検証し、業界全体でより迅速なイノベーションを推進しています。これらの大企業は、研究投資、信頼性、大規模な顧客基盤、マーケティング力をもたらし、業界の成長にとって幸運なことに、既存の競合他社から売上を奪うのではなく、市場全体を拡大することが一般的です。フォーチュン 500 企業にとって、3D プリンティングから得られる収益は重要ではありません。500 億～1,000 億ドル規模の企業にとって、3D プリンティング関連の収益が 2 億 5,000 万ドルであっても、その売上の 0.5% 未満です。しかし、3D プリンティング業界にとって、これは非常に重要であり、2020 年までに 3D プリンティング業界全体の収益の約 15% を占める可能性があります。さらに、これらの大企業の 3D プリンティングへの参入は、自社製品にとって非常に戦略的です。彼らは 3D プリンティングを使用してロングテールを管理し、軽量部品の印刷、製造の柔軟性の向上、部品の簡素化など、興味深い方法で部品のパフォーマンスを向上させています。

3D プリンティングは 100% 製造市場になるでしょうか?

近年のあらゆる進歩にもかかわらず、なぜ 3D プリンティングは年間約 12% しか「成長」していないのかと疑問に思う人もいるかもしれません。 3D プリンターが最終部品の製造に今とても役立っているのなら、なぜ成長率がもっと高くならないのでしょうか? 3D プリントが物を作る唯一の方法になるのでしょうか?

一言で言えば、いいえ。しかし、その理由を理解するには、部品がどのように作られているかを詳しく調べる価値があります。

パーツを作成するには、基本的に 3 つの方法があります。

必要な量の材料を入手し、必要に応じて形を整えます

余分な材料を取り、不要なものを取り除く（減算的製造）

材料を使用して、目的の部品が完成するまで時間をかけて部品を段階的に構築する (付加製造または 3D プリント)

最初の方法にはさまざまな技術と材料が関係しますが、最も一般的なのは鍛造、鋳造、スタンピング、成形（プラスチック射出成形）です。これらの技術は数十年、さらには数世紀にわたって使用されており、よく知られており、部品 1 個あたりのコストが比較的安く、平均して数秒で部品を製造できます (仕上げを除く - ほぼすべての種類の部品製造では、仕上げのためにさらに機械加工が必要であり、数秒から数時間かかる場合があります)。 2018年時点では、このように稼働している機械は年間3,000億ドル相当あり、そのうち7台が年間1兆ドル以上の部品を生産している。この製造モデルは成熟した産業であり、世界中で年間平均 2 ～ 3% の成長率で成長しています。

2 番目の技術である減算的製造では、旋盤やその他の多くの大型工場ツールを使用できますが、重要な点は、ほぼ普遍的になりつつあるコンピュータ数値制御 (CNC) マシンでも実行できることです。 CNC マシンを使用してオブジェクトを作成するコストは上記の技術よりも高く、各部品の製作には数秒ではなく数分かかります (仕上げ時間は含みません)。ただし、CNC マシンベースの製造は、特に金型の製造よりも生産量が少ない場合や、最終部品を古い技術で製造できない場合など、多くの市場で非常に役立ちます。世界のCNC工作機械市場は年間約7%の成長率で成長しており、これは従来の製造業の約2倍の伸び率です。2018年の約600億ドルから2025年までに1000億ドルに達すると予想されています。

付加製造（3D プリント）は、CNC マシンを使用する場合よりも部品 1 個あたりのコストが高く（従来の製造よりもはるかに高価）、部品 1 個あたりの所要時間は数分ではなく数時間です（これも、さまざまな種類の仕上げと後処理は除きます）。ただし、3D プリントでしか製造できない部品や、部品の体積が非常に小さいために従来の製造方法も減算製造方法も最適ではない状況もあります。これらの市場は、私たちが予測する 3D プリンティングの成長の一部を牽引します。もう一つの成長の原動力は、3D プリントが、最初の 2 つのテクノロジーで使用される可能性のある金型、鋳造品、ツール、ダイキャスト金型、固定具の作成に非常に役立つことが多いことです。

3D プリンターは必ずしも作業に適したツールではありません。近い将来、ほとんどの部品は依然として鋳造、鍛造、スタンピング、成形などによって製造されると思われます。CNC マシンが占める割合はわずかで、3D プリントが占める割合はさらに小さくなります。しかし、数兆ドル規模の世界部品業界（金属部品業界だけでも年間1兆ドルの価値がある）の1％でも、依然として大きなチャンスです。

さらに、3 つの技術のそれぞれを使用して製造された部品の割合が、部品の単位体積あたりに示されます。ただし、CNC マシンや 3D プリンターを使用して製造されたアイテムは、従来の方法で製造されたアイテムよりもはるかに価値がある傾向があるため、より高度な技術を使用して製造された部品のドル価値は、ユニットあたりの割合が示すよりも高くなります。つまり、ナットやボルトなどの部品は伝統的な方法で製造されることになります。しかし、これらの部品は日用品であり安価であるのに対し、3D プリントされた部品は数百ドル、あるいは数千ドルもかかることがあります。

3D プリンターが従来の製造技術に取って代わる可能性は低いという事実は非常に重要です。メーカーが古い機械をすべて廃棄し、完全に 3D プリントされた世界に切り替える必要がある場合、それは困難な作業になりますが、プロセスの最後には、ある程度の単純さが得られます。すべての商品は3Dプリンターを使用して製造され、企業は大量の原材料の在庫を必要とする一方で、部品倉庫、倉庫、配送センターは必要なくなります。サプライチェーンと物流の問題は当時は異なり、ある意味では今日よりも単純でした。

しかし、おそらくそれは起こらないでしょう。代わりに、企業や業界は常に、より複雑で管理が難しいハイブリッド製造に対処しなければなりません。部品はこれら 3 つの方法すべてを使用して製造され、多くの場合、一度に複数の方法が使用されることになります (これは実際には市場を大幅に拡大する非常に重要な技術です)。これらすべてにより、以下に説明するソリューションは、単に 3D プリントを置き換えることよりも重要になります。

結果

今日のますます複雑化する生産および保守環境において、サプライチェーンと製造業務の制約に対応するために 3D プリンティングを導入する組織が増えています。

企業はどのように 3D プリントを開始すればよいのでしょうか? もちろん、答えは 1 つではありません。代わりに、3D プリントを組織戦略に統合する方法は複数あります。

組織は、高いレベルでビジネスモデルを検討する必要があります。リーダーは、3D プリントが自社のビジネスにもたらす機会や脅威、また 3D プリントがどのように業界に混乱をもたらす可能性があるかを理解する必要があります。次に、3D プリントのビジネスケースを検討する必要があります。従来の 1 個あたりの価格比較では、3D プリントのメリットを必ずしも十分に把握できるわけではありません。そのため、ビジネスケースを適切に評価するには、企業はライフサイクルコストの比較を行い、製品開発、生産、サービス/アフターマーケット全体にわたる 3D プリントのメリット (ある場合) を把握する必要があります。評価の鍵となるのは、企業が現在 3D プリントをどこに導入しているか、どこに 3D プリントを適用したいか (願望)、そして最終的にどこに適用されているか (現実的な野心) を理解することです。その後、企業は目標を進めるかどうか、つまり 3D プリントのビジネスケースが理にかなっているかどうか、また、理にかなっている場合はどこで (サプライチェーン、製品開発、その他の領域など) 進めるかを決定する必要があります。実現可能性、使いやすさ、望ましさをテストした後、リーダーはプロセスと資産の現在の状態を評価し、時間の経過とともに拡張するためのロードマップを作成する必要があります。

3D プリントを産業規模で使用するには、組織は複雑で相互接続されたデータ駆動型の一連のイベントを管理する必要があります。「デジタルスレッド」とは、初期設計から完成品までのシームレスなデータチェーンであり、3D プリントの生産能力を最適化するための鍵となります。デロイトはこれを「積層造形のためのデジタルスレッド」、略して DTAM と呼んでいます。

DTAM と 3D プリントに関する当社の 5 つの主な推奨事項は次のとおりです。

ツールとテクニックの現在の状態を評価します。製造リソースの現在の状態を把握することで、企業は問題点を特定し、どこに重点を置く必要があるかを理解できます。

企業が注力すべきもの（製品開発、サプライチェーンの最適化、またはその両方）を決定します。メーカーは、自社の現在の能力と、図 2 に示す 3D 印刷フレームワーク内での目標を評価したら、DTAM または一般的な 3D 印刷アプローチを構築および実装するためのロードマップの作成を開始できます。重要なのは、これをビジネスケースにリンクさせる必要があるということです。つまり、能力の構築だけでなく、ビジネス成果を促進することに重点を置く必要があります。

現在のデータの保存および使用方法と、それらが DTAM にどのようにマッピングされるかを検討します。 3D プリンティングは一般的な製造プロセスに統合される必要があります。これを実現するには、組織には 3D プリントだけでなく、使用する可能性のある成形技術や減算技術も網羅するデジタルスレッドが必要です。企業は、現在の製造現場でデータをどのように収集、保存、使用しているかを調べ、工場現場からの情報をできるだけ効率的に保存および使用しているかどうかを検討できます。このようにして、より効率的な DTAM を構築できます。これら 3 つの製造技術がすべて使用されるシナリオを想像するのは簡単ですが、これらのアクティビティは、製造プロセス全体にわたって実行されるデジタルバックボーン (スレッド) によってサポートされる必要があるでしょう。

DTAM を作成するためのワンストップのエンドツーエンドソリューションは存在しないことが理解されています。企業は、DTAM の実装と 3D プリントの拡張が自社のビジネスにどのような影響を与えるかを検討し、自社の特定のニーズに基づいて要件の構築を開始する必要があります。

従業員のことを考えてください。 3D プリントと DTAM はどちらも、エンジニアや組織内の他の人による承認と採用が必要なため、変更管理と同様に、採用、トレーニング、維持が重要な考慮事項となります。

数十年にわたる開発を経て、3D プリンティングはついに他のほとんどの製造技術よりも持続的な成長期に到達しました。他の多くの新しいテクノロジーと同様に、「大きく考え、小さく始めて、素早く拡張する」ことが重要です。「今後数年間で、3Dプリンティングはロボットからロケットまであらゆる製造業でより広く使用されるようになるでしょう。」製造業以外の業界への波及効果は甚大なものとなる可能性があります。

出典: Qianzhan.com

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