HP MJFが市場開発を加速し、3Dプリンティング業界の状況は大きく変化

著者について: 国内 3D プリント販売分野のベテラン、張磊。 2011年に輸入産業グレード3Dプリント機器の販売に携わり始めました。2015年から2018年まで、外資系3Dプリントブランドのキーアカウントマネージャーを務めました。現在は、HP 3Dプリントの最初のパートナーの1つであるYiweisheng 3Dの営業部長を務めています。長年、最前線で3Dプリント技術の普及に携わり、顧客のアプリケーション、技術開発、業界動向を深く理解しています。

2016 年 5 月、HP は 10 倍高速の革新的な Jet Fusion (MJF) 3D 印刷技術で 3D 印刷業界に参入し、業界に衝撃を与えました。わずか 1 年で、HP のナイロンプリンターの売上は世界市場セグメントで第 1 位に躍り出ました。同時に、MJF技術の印刷効率が大幅に向上したため、3Dプリントはこれまで主に手作業による試作品の印刷に使用されてきたボトルネックを打破すると期待されており、製造企業は小ロットのオンデマンド生産に3Dプリントの使用を加速させています。 MJF の出現により、3D プリント市場の構造と業界のアプリケーションに大きな変化が生じています (この記事では主に非金属 3D プリント市場を分析します)。

業界の変化 1: 印刷効率が大幅に向上し、業界のアプリケーションではラピッドプロトタイピングからターミナルバッチ製造への移行が加速しました。<br /> 業界では一般的に、3D プリントの用途をラピッドプロトタイピング (コンセプトモデルや機能プロトタイプを含む)、生産補助ツール、端末部品製造の 3 つの領域に分類しています。 3D プリンティングは、1988 年に最初の 3D プリンター SLA-250 が発売されて以来、ちょうど 30 年の歴史があります。 2012年から2014年にかけて中国で継続的に盛り上がっていた時期に、3Dプリントはかつて「ほぼ万能の革命的な技術」として宣伝されていましたが、業界を知る人々は、3Dプリントの役割にはかなりの限界があるという事実を認識しています。 3D プリント (プラスチック) は、主に製造業界でプロトタイプと呼ばれるラピッドプロトタイピングのツールとして使用されており、最終使用部品の印刷への応用は非常に限られています。 30年かけて開発され、大きな期待が寄せられている技術も、印刷された製品が「見る・試すだけで使えない」としたら、その応用価値は大きく下がってしまいます。それはなぜでしょうか。これは、従来の 3D 印刷技術のカテゴリから始める必要があります。

2016 年以前に最も広く使用されていた 3D 印刷プロセスは、ステレオリソグラフィー、FDM ホットメルト成形、SLS レーザー焼結の 3 つでした。ステレオリソグラフィー技術は、表面が滑らかで細部まで優れた部品を印刷できますが、材料の機械的特性が劣っており、製品開発の初期段階で外観プロトタイプを印刷するためにしか使用できず、直接製品を生産するために使用することはできません。工業用 FDM プリンターは、ABS や PC などのエンジニアリングプラスチックを使用できますが、印刷速度が遅い、表面が粗い、印刷された部品の水平方向と垂直方向の機械的特性が一貫していないなどの理由で、少数のラピッドプロトタイプの印刷とツール固定具の製造に限定されており、最終的な大量生産に進むことができませんでした。
HP が MJF をリリースする前は、SLS レーザー焼結法が小ロット生産に最も近い 3D 印刷プロセスでした。ナイロン粉末から作られた SLS プリントは機械的特性が優れており (FDM よりも優れています)、複数の部品を印刷する場合、FDM よりも効率的です。しかし、レーザービーム焼結法は点ごとに形成する方法であるため、SLS は従来の製造方法に比べて依然として非効率的で高価です。 SLS は 1989 年に初めて発明されました。30 年にわたる開発と応用推進を経てきましたが、端末製品の大量生産分野への実際の応用は非常に遅れています。

業界の転機は2016年に訪れました。5年後の3Dプリント業界の発展を振り返ると、2016年5月にHPが発表したMJFジェットフュージョン3Dプリント技術が、業界にとって画期的な出来事となったことがわかります。 MJFの直接的な性能は、印刷効率がFDMの10倍以上、SLSの5～10倍高く、消耗品コストが66％削減されることです。同時に、ナイロン粉末で作られたMJFプリントの機械的強度は射出成形ナイロンの強度に近く、最終製品として使用するための要件を満たすことができます。印刷効率が大幅に向上したため、MJF は 3D プリントの応用において大きな前進を遂げました。企業が小ロット生産に 3D プリントを使用することが可能になり、従来の製造企業は小ロット直接製造のために 3D プリントを生産プロセスに組み込むプロセスを加速することになります。

業界の変化2：新旧の巨人が入れ替わり、業界の再編が加速。業界には3Dプリント業界に対する比喩があります。伝統的な3Dプリント市場は池のようなもので、SSYSとDDDはこの池の大魚です。池の横には海があり、HP と GE は海の中のクジラです。池と海を隔てていたダムが消滅した今、クジラが池に押し寄せ、大きな魚を食べようとしながら池を広げようとしている。
3D プリンティングの最初の 20 年間、世界の 3D プリンティング市場は基本的に米国の SSYS と DDD という 2 つの大企業によって支配されていました。しかし、2014年以降、この2つの老舗巨人の状況は悪化している。 SSYS の株価は 2014 年に 120 ドルでピークに達しましたが、現在は 20 ドルまで下落しています。DDD は現在 11 ドルです。株価の下落に伴い、市場シェアも急速に減少した。 2017年第3四半期、DDDは世界の産業用3Dプリンティング市場ランキングで5位に落ちました。 SSYS は依然として業界トップの地位を維持していますが、そのシェアは 2015 年の約 50% にはもはや匹敵しません。 SSYS と DDD が急速に人気を失った理由を分析すると、その理由は依然としてテクノロジーにあることが簡単にわかります。
SSYS は FDM 技術の発明者であり、Polyjet 技術も所有しています。FDM は今でも世界で最も広く使用されている技術です。しかし、以前に分析したように、FDM はラピッドプロトタイプと生産補助ツールの印刷にしか使用できず、印刷速度を上げるのが難しい、材料の機械的特性が不十分であるなどの理由により、大量生産の要件を満たすことができません。 Polyjet は、ハンドボードのプロトタイプを印刷するための技術にすぎません。J750 は現在でも最もクールなカラープリンターですが、その用途は工業デザインのプロトタイプや医療用モデルなど、一部の分野に限られています。さらに、J750 は中国の Zhuhai Senna などの模倣業者との競争にも直面しています。 SSYSは2016年にSLSメーカーTPM Yingpuを買収したが、買収後も大きな売上の伸びは見られなかった。現在、3D プリントの用途はプロトタイプの製造から端末の大量生産へと徐々に移行しており、実際、SSYS にはこの傾向に対応できる優れた技術がありません。同時に、HP MJF が市場展開を加速し、業界のスターである Markforged が SSYS FDM に直接影響を与える中、SSYS が今後数年間に適切な対応戦略をとらなければ、市場はますます厳しくなるでしょう。
DDD をもう一度見てみましょう。状況はさらに悪化している可能性があります。 DDD は SLA 技術の発明者であり、3DP カラー粉末接合、SLS ナイロン焼結、MJP 樹脂射出成形、CJP ワックスマシン、金属マシンも備えています。技術は包括的ですが、実際にはあらゆる面で強力な競合相手が存在します。例えば、国内のSLA市場では、LiantaiとZhongruiがSLA市場シェアの80％以上を占めています。3DPは、2012年から2014年にかけての国内3Dプリント写真スタジオの流行期に人気があった時期を除いて、基本的に姿を消しています。 SLSの部分では、EOS、Huashuなどが競合しています。 MJP は、SSYS の Polyjet と直接競合します。金属加工機に関しては、大手ランキングリストではEOS、Concept Leaser、SLM Solution、Renishawなどしか見たことがありません。個人的にはDDDの金属加工機はリストに載っていないと思います。同様に、HP MJF が参入し、HP が小規模オフィス向けに 3D 印刷システムをリリースすると、DDD の SLS ナイロンマシンと MJP 光硬化マシンも影響を受けることになります。
図4：2015年/2016年の世界産業用3Dプリント市場における各ブランドのシェア HPがMJFをリリースした2016年5月から、アジア太平洋市場でのプロモーションが始まる前の2017年11月までに、HPはすでに350セット以上の販売を達成し、ナイロンマシン市場セグメントで確立されたブランドのEOSと3D SYSTEMSをすでに追い抜いており、その進歩は急速であると言えます。これは、市場がHPのMJFテクノロジーに良いフィードバックを持っていることを示し、従来の大規模製造から小ロットの効率的なカスタマイズへの移行を背景に、市場はより効率的で信頼性が高く、低コストの3Dプリントプロセスに強い期待を抱いています。当社は 30 年間、光硬化、FDM、SLS に注目してきました。これらの従来のプロセスはあまり進歩していないため、市場ではより高度な技術の出現が期待されています。同時に、HP が MJF 技術の推進に力を入れ、市場が MJF をますます認知するようになるにつれて、工業用グレードの FDM および SLS ナイロン焼結装置は徐々に衰退する可能性があると著者は予測しています。

業界の変化3：HPの小規模オフィス向け3Dプリントシステムが市場に登場し、3Dプリントが一般的なオフィス機器になります。3Dプリント実践者の目標の1つは、従来のプリンターやコピー機のように、エンジニアリングデザイナーがオフィスで自由に使用できる一般的なオフィス機器として3Dプリントを推進することです。これまで、SSYS と DDD は、システムの小型化、クリーン化、プロセスの簡素化など、この目標に向けて取り組んできました。 2013年、SSYSは伝統的なオフィス大手のAurora Groupと提携し、Auroraに同社のInspirationシリーズの小型3Dプリンターの総代理店権を与えました。これも、Auroraのチャネルリソースの助けを借りて、企業のR＆Dオフィスに3Dプリントを促進するための措置の1つであると考えられています。しかし、何年もの推進を経ても、オフィスでの 3D プリントの導入は理想的とは言えないようです。
筆者は輸入ブランドの3Dプリンター機器の販売に携わっており、もちろんユーザーが機器を購入した後の使用状況も追跡しています。 2012年に中国で3Dプリントの概念が普及して以来、多くの企業の研究開発部門が3Dプリント機器の購入を開始しました。これらの最大シェアは、SSYSのPolyjetシリーズマシン、産業グレードのFDMマシン、DDDのMJPシリーズマシンで、価格は数十万から数百万に及びます（SLSはほこりのためオフィス環境での使用には適しておらず、SLAは樹脂の揮発のためオフィス環境での使用には適していません）。データによれば、機器調達量は増加し続けているものの、3D プリント機器を使用するユーザーの実際の状況は理想的ではありません。
図6：HPの小規模オフィス向け3Dプリントシステムは、2018年第3四半期に中国で発売される予定です。筆者が販売した3Dプリント機器を例にとると、10セット中7セットが未使用か、使用率が非常に低い状態です。機器を購入した顧客が戻ってきて、機器の譲渡を求めることがよくあります。企業が高額で購入した 3D プリントシステムが、なぜこれほど多く使われずに放置されているのでしょうか?主な理由は次のとおりです。
まず、市場での誇大宣伝により、ユーザーは 3D プリントに対して過大な期待を抱くようになりました。購入前は、この技術は「万能」だと思っていましたが、購入後、その用途は校正に限られていることがわかりました。次に、印刷効率が遅く、自社設備で印刷した場合の時間的利点は、アウトソーシング処理と比較して明らかではありません。例えば、Polyjet/MJP/FDM技術では、通常10*10cmサイズのサンプルを印刷するのに数時間かかり、複数個の印刷には数日かかります。しかし、国内外で大量のサンプルを処理する場合の応答時間は数日しかありません。3つ目は消耗品のコストが高いことです。現在、Polyjet/MJP/FDMで使用される主な消耗品のコストは、依然として2,000〜3,000元/ kgです。企業が3Dプリンター設備を購入して自社で印刷するコストは、外注処理よりも高くなります。4つ目は適用範囲が狭いことです。例えば、光硬化成形技術を採用したPolyjet/MJPは材料強度が低く、通常は製品の外観プロトタイプの印刷にのみ使用されます。また、FDMは印刷面に明らかな質感があるため、通常はいくつかの機能プロトタイプの校正にのみ使用されます。
これまで、ユーザーに 3D プリント技術を紹介する際、見た目と機能のどちらを重視するかを尋ねていました。見た目を重視する場合は光硬化技術を、機能を重視する場合は FDM を推奨していました。両方を同時に実現することはできません。
当社の長年の市場経験と、HP の MJF テクノロジーを 4 か月間注意深く研究した結果、SSYS と DDD がこれまで実現できなかった 3D プリントオフィスアプリケーションが、HP によって実現される可能性が非常に高いと予測しています。その理由は、HPのMJF技術がFDMや光硬化技術に比べて大きな進歩を遂げ、HPの小型3Dプリントシステムが粉末オーバーフローの問題を解決したからです。同時に、その価格は主力のSSYS/DDDシリーズ製品と同レベルかそれ以下（5万ドル～12万ドル）となっています。印刷効率の面では、MJFのマルチピース印刷速度はFDM /光硬化よりも平均10倍速く、自社設備での印刷は外注処理よりも時間的に大きな優位性があります。第二に、消耗品のコストが大幅に削減され、部品1グラムあたりのMJF印刷の平均コストは約0.8元に削減され、会社の長期使用コストはもはや高くありません。第三に、MJFの用途が大幅に拡大し、MJFで使用されるナイロン材料の機械的特性は、FDMで使用される光硬化樹脂材料やABS材料を大幅に上回ります。最後に、印刷部品の表面の滑らかさと細部の点で、MJFは光硬化に近いですが、FDMよりはるかに優れています。これは、企業がMJFを使用して外観プロトタイプを印刷するだけでなく、機能プロトタイプを印刷し、直接製品の試作を行うこともできることを意味します。MJFのナイロン材料の機械的特性は端末の使用要件を満たすことが検証されているため、3Dプリントの価値が大幅に向上したことで、ユーザーは3Dプリントへの投資を再考するようになります。
結論：過去1年間は3Dプリント業界にとって非常に刺激的な年でした。HPはMJFテクノロジーで3Dプリント業界に参入し、徐々にオリジナルの3Dプリントプロトタイプと生産ツール市場を獲得しながら、多数の同盟国（材料分野ではエボニック、BASF、ヘンケル、コンサルティング分野ではデロイトなど）を集め、端末製造分野への浸透を加速しました。呉暁波教授は次のように述べた。「インダストリー4.0の核心は高効率カスタマイズを実現することであり、3Dプリンティングは高効率カスタマイズを実現するための重要な部分です。」 MJF の出現により、従来の製造企業による 3D プリンティングの導入ペースは必然的に加速するでしょう。従来の製造市場は 12 兆ドルのケーキのようなもので、現在の 3D プリンティングはこのケーキの中の小さなゴマ粒にすぎません。HP とその同盟国がこのゴマ粒をどれだけ大きくできるか、楽しみに待ちましょう。

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