製造業は依然として最大の応用分野、3Dプリンティング市場分析

ASTM (米国材料試験協会) によると、3D プリントは AM (積層造形) であり、「積層造形とは対照的に、3D モデルデータを使用して材料を通常は層ごとに積み重ねて接続し、オブジェクトを構築するプロセス」と定義されています。材料の特性に応じて、プラスチック、金属、生体材料などに基づく積層造形プロセスが含まれます。技術分類（各技術には異なる利点があります）では、ラミネーション、材料押し出し、直接エネルギー堆積、ハイブリッド付加製造、光重合、粉末床溶融、バインダー噴射、材料噴射が含まれます。

「3Dプリンティングの現状 2016」のデータによると、世界の3Dプリンティング市場規模は2016年に100億米ドルに達しました。業界の専門家によると、今後3年間でCAGRは44.22%に達し、市場規模は300億米ドルに達すると予想されています。

市場セグメントの観点から見ると、2016年には、印刷機器が世界の3D印刷市場の37％を占め、印刷材料が33％、印刷サービスが30％を占めました。下流アプリケーションの観点から見ると、機械、消費財/エレクトロニクス、自動車、航空宇宙、医療、その他の業界における世界の3Dプリント出力額は、それぞれ17.5％、16.6％、16.1％、14.8％、13.1％を占め、合計で78.1％を占めました。
2016年の世界3Dプリンティング市場における下流アプリケーション産業の割合（出典：3Dプリンティングの現状2016）中国市場

「3Dプリンティングの現状 2016」のデータによると、中国の3Dプリンティング市場の生産額は2016年に12億2000万米ドルに達しました。国内市場の成長率は世界市場の成長率を上回り、世界市場シェアも大幅に増加すると予想されています。

最新の市場動向
部品生産
3D プリンティングは、プロトタイプの作成からツールや金型の作成、部品の製造へと進歩しています。現在、3D プリントは主に試作品の製造に使用されています。3D プリントを使用したツールや金型の試作が増えています。コストが下がるにつれて、3D プリントによる部品製造が増えると予想されます。

例えば、自動車分野では、従来は3Dプリントの需要は主に自動車の設計段階で、3Dプリンターを購入する自動車メーカーは比較的少なかった。その多くは部品メーカーによる購入で、内装トリムやヘッドライト、金属部品の検証用途が中心だった。現在では部品の量産化が進んでいる。

「3D プリンティングの現状 2016」によると、2016 年の 3D プリンティングの主なアプリケーション分類 (アプリケーションシナリオ別) は、プロトタイピング (55%)、概念実証 (29%)、製造 (24%) です。

金属 3D プリント 金属 3D プリントは近年、注目の市場となっています。市場セグメントの観点から見ると、「3Dプリンティングの現状2016」によると、3Dプリンティング材料には主にエンジニアリングプラスチック、感光性樹脂、ゴム材料、金属材料、セラミック材料が含まれ、そのうちプラスチックが3Dプリンティング材料の主流（50％以上）であり、金属はわずか19.8％を占めています。 3Dプリンティング技術ツールの応用方向が徐々に最終製品の製造と応用に移行するにつれて、金属消耗品が占める市場シェアは増加します。金属材料のシェアは2022年に50％を超え、最も急速に成長するセグメントになります。

4D プリンティングと 3D バイオプリンティング 今後 5 ～ 10 年で、4D プリンティングと生物学的 3D プリンティングが新たなホットスポットになると予測されています。

4Dプリンティングとは、3Dプリンティングに時間という要素を加えることです。原理は、製造された物体が特定の条件（温度、湿度など）下で自己変形することです。これは、MITの自己組織化研究所と3DプリンターメーカーのStratasys Ltd.（米国とイスラエルの合弁会社）によって開発されました。現在、4Dプリンティングはまだ実験室でのテスト段階にあり、自動的に変形するストリップオブジェクトしか印刷できません。次の目標は、変形可能なシートオブジェクトを生産すること、そしてその後、より複雑なさまざまなものを製造することです。

生物学的 3D プリンターとは、デジタル 3 次元モデルによって駆動され、付加製造の原理を使用して生物学的材料または細胞ユニットを配置および組み立て、医療機器、組織工学の足場、組織器官、その他の製品を製造するテクノロジーを指します。現在、ほとんどの応用分野はステント分野（歯冠固定ブリッジ、パーソナライズされた舌側ブラケット、膝関節プロテーゼ、手術ガイド）です。2016年にはサルへの移植に成功し、生物学的3Dプリント技術は臨床試験段階に入りました。

最近の 3D プリントイベントの一覧(一部)
米国の3Dプリント超音速エンジン燃焼室のテストに成功
2016 年 1 月 18 日、バージニア州に拠点を置く Orbital ATK は、NASA のラングレー研究センターで 3D プリントされた超音速エンジン燃焼室のテストに成功したことを誇らしげに発表しました。テスト分析結果により、性能要件が満たされているか、あるいはそれを超えていることが確認されただけでなく、3D プリントされた超音速エンジン燃焼室は、最長時間の風洞テスト記録に耐えられるものであることも証明されました。

超音波技術が3Dプリント繊維強化複合材の新時代を切り開く
2016 年 1 月、英国ブリストル大学の研究論文「超音波選別による微細構造の 3D 印刷」が、Smart Materials and Structures 誌に掲載されました。複合材料の微細構造の分布と方向を完全に制御するために、英国ブリストル大学は、溶融フィラメントの代わりに複合材料を3Dプリントする方法を発見しました。これは、感光性樹脂技術に基づく3Dプリント技術です。

新しい複合印刷技術では、超音波を使用して何百万もの極小の強化繊維を配置し、微細な強化フレームワークを形成します。超音波はレーザービームと同時に作用し、超音波を使用して材料の微細構造配置を誘発し、レーザービームでエポキシ樹脂を硬化させます。

初飛行は成功しました！ボーイング737MAXに3Dプリント燃料ノズルを搭載
2016年1月29日、ボーイング社の最新モデル737MAXが、ボーイング社のレイトン工場の試験空港で初飛行に成功した。全体のプロセスは異常なく 2 時間 47 分かかりました。この航空機は、GEアビエーションとフランスの航空機メーカーSnecmaの合弁会社であるCFMインターナショナルが開発したLEAP-1Bエンジン2基を搭載している。この航空機には、単結晶ニッケル合金製コンプレッサーブレードと超軽量セラミック複合材（CMC）の使用に加えて、19個の3Dプリント燃料ノズルが搭載されているというハイライトもあります。

中国科学院福建省物質構造研究所は、より高速な印刷技術を開発した。中国科学院福建省物質構造研究所3D印刷工学技術研究開発センターの林文雄研究チームは、中国で初めて連続印刷可能な3次元物体のラピッドプロトタイピングの主要技術で画期的な進歩を遂げたと発表した。この3Dプリンターの速度は600mm/hという過去最高に達し、わずか6分で高さ60mmの3次元物体を樹脂タンクから「引き出す」ことができる。従来のステレオリソグラフィー（SLA）プロセスでは同じ物体を印刷するのに約10時間かかるため、100倍の速さだ。

日立、3Dプリント高エントロピー合金技術を開発
2016年2月、日立製作所と東北大学は、優れた引張強度と耐腐食性を備えた3Dプリント高エントロピー合金「HiPEACE」を開発しました。 HiPEACEは、従来の製造方法に比べ、引張強度が鋳造の1.4倍、孔食発生確率が1.7倍に向上します。化学プラントなどの製造設備部品に使用すると、設備の寿命を延ばし、稼働率を向上させることができます。

液体金属をインクのように印刷する？ Xjet、エバーブライトとオートデスクから投資を受ける
2016年3月、液体金属印刷技術のXjetは、中国光大ホールディングス、プライベートエクイティファンドCatalyst CEL、3Dソフトウェア大手AutoDeskが主導する総額2,500万米ドルの資金調達ラウンドを成功裏に完了した。 Xjet の技術的なハイライトには、ナノメタルジェット技術、金属混合インク、新しいインクジェットデバイスと噴射方法 (高温処理)、優れた解像度、SLS の 5 倍の速度などがあります。

超伝導共振空洞の製造に3Dプリントを世界で初めて使用
2016年4月、オーストラリアのメルボルン大学の科学者ダニエル・クリードン氏と彼のチームは、3Dプリントによる超伝導共振空洞の実現において画期的な成果を達成した。チームが使用したアルミニウム粉末の組成は、標準的な工業用アルミニウムAl-6061とは異なっていた。彼らが使用したアルミニウム粉末には、通常の 0.8% と比較して、重量で 12% のシリコンが含まれていました。さらに、鉄（0.118%）と銅（0.003%）が少量含まれています。

華中科技大学武漢光電子工学国家実験室は、4つのレーザーを備えた大規模なSLM金属印刷装置を開発した。
2016年5月、華中科技大学武漢光電子国家実験室の曽暁燕教授が率いるレーザー先進製造研究チームは、情報技術と製造技術を深く融合した大型SLM金属印刷装置を開発しました。これは、4つの500Wファイバーレーザーと4つのガルバノメーターの同時スキャンによって形成されました。

HP Multi Jet Fusion 3Dプリンターが発売されました
2016 年 5 月、HP の 3D プリントソリューションが正式に市場に投入されました。市場に最初に発売される 3D プリンターには、HP Jet Fusion 3D 3200 と HP Jet Fusion 3D 4200 の 2 つのモデルがあります。 4200 は、試作から少量生産までのニーズを満たす、より高いレベルの製造能力を持つように設計されています。そのうち、HP Jet Fusion 3D 3200の開始価格は13万ドルです。ユーザーが後処理システムなどの他のツールを選択する必要がある場合、価格は約155,000ドルになります。 HP Jet Fusion 3D 4200 の小売価格は、構成に応じて 20 万ドルを超えます。

防衛関連企業BAE Systemsは、化学ベースのChemputerプリンターの開発を発表した。
2016年7月、BAEは、高度に進化したカスタマイズされたドローンを製造できる「Chemputer」と呼ばれる化学3Dプリンターの開発に取り組んでいると発表した。添加物や栄養素の助けを借りて、これらの化学成分は反応し、望ましい機能的な形状に「成長」します。

華中科技大学、金属線を原料とした3Dプリントの開発に成功
華中科技大学は2016年7月22日、同大学デジタル装備技術国家重点実験室の張海欧教授のリーダーシップのもと開発された新しい金属3Dプリント技術「インテリジェントマイクロ鋳造・鍛造」により、このほど鍛造性能を備えた高級金属部品の3Dプリントに成功したと発表した。

後処理を必要としない世界唯一の産業用デスクトップ3Dプリンターが誕生
2016 年 7 月 21 日、RIZE は不必要な無駄をなくし、デザイナーやエンジニアがプロトタイプや最終製品を簡単に入手できる可能性を広げることを目指しています。それだけでなく、RIZE はより高速に、より強力な材料で印刷します。

金属積層造形用のシミュレーションベースの前処理ソフトウェアAmphyonが発売されました
2016 年 8 月、ドイツのスタートアップ企業 Additive Works は、金属積層造形用のシミュレーションベースの前処理ソフトウェア Amphyon を開発しました。Amphyon は、金属積層造形メーカーが 3D 印刷プロセス中の部品の変形を予測し、回避するのに役立ちます。 Additive Works は、Amphyon により、ひび割れ、表面品質の低下、密度不足など、金属 3D プリントに伴う多くの一般的な問題を排除できると主張しています。

中国の科学者がマイクロレンズのナノスケール3Dプリントで画期的な成果を達成
2016年8月、中国科学院物理化学研究所バイオニック知能界面科学センター有機ナノフォトニクス研究室の研究チームが、ナノスケール3Dプリント技術、超回折多光子直接描画技術を初めて使用して、髪の毛の直径のわずか半分の大きさのポリマー3次元リューネベルグレンズデバイスを作製した論文を発表しました。これにより、真の3次元リューネベルグレンズの動作帯域がマイクロ波から光帯域に拡張され、マクロなマイクロ波領域から光領域までの3次元リューネベルグレンズ研究が着実に前進しました。この研究成果は、マイクロ光学および変換光学の発展をさらに促進し、マイクロナノデバイスの分野におけるナノスケール 3D 印刷技術の新たな応用を開拓することになります。

フラウンホーファーは3DP技術を使用して超硬合金金型を製造
2016 年 9 月、ドイツのフラウンホーファー研究所の研究者らは、3DP バインダージェット 3D 印刷技術を使用して超硬合金の金型を製造することに成功しました。同研究所では、炭化物粉末を3DP印刷することで、複雑なデザインを簡単に作成できる。

中国初の小中学校向けクラウド型オンラインモデリングソフトウェア「GeekCAD」が正式に商品化されました。 2年間の開発と、ほぼ1年間の継続的な使用とメーカーからのフィードバックを経て、GeekCAD (geekcad.com) は2016年9月8日に正式に商品化されました。ソフトウェアをインストールする必要はありません。GeekCAD オンラインモデリングプラットフォームでは、モデリングを完了するために必要なのは、平面パターンの描画、3 次元平面の生成、微調整の 3 つのステップだけです。オンラインコミュニティに加えて、GeekCAD 操作インターフェイスには、中国語と英語のインターフェイスが含まれています。

ストラタシスの新たな目標は、大規模なカーボンファイバーの印刷である。
2016 年 9 月、ストラタシスは、より大規模な 3D プリントを実現するという目標と、この目標を達成するための 2 つの主な方法を発表しました。1 つは、ロボットを使用して 3D プリントの溶融押し出しヘッドの動作パスを完成させることであり、もう 1 つはストラタシスが「無限構築」と呼ぶ方法です。

板金加工機器メーカーのアディラが世界初の金属3Dプリントとレーザー切断を組み合わせた工作機械を発売
2016 年 11 月、Adira は直接エネルギー堆積 3D 印刷用のレーザー直接処理プロセスを開発しました。異なる機能を持つ処理ヘッドを切り替えることで、ユーザーは板金をレーザー切断するか、直接エネルギー堆積 3D 印刷技術を使用して部品を修理または印刷するかを選択できます。

浙江理工大学が超音速レーザー堆積3Dプリント技術を開発 浙江理工大学の姚建華教授チームは、3Dプリントと超音速コールドスプレー技術を革新的に融合し、超音速レーザー堆積技術を提案しました。この技術は、超音速レーザー堆積技術とレーザークラッディング技術のそれぞれの利点を活用し、堆積効率が高く、低温、低コスト、高性能などの利点があります。

Yuchai Casting の 3D プリント技術を統合した複合シリンダーヘッドサンドコアグループ 広西玉柴は、一体型複合シリンダーヘッドの鋳造用砂中子グループを積極的に研究し、部品の複雑度が高い一体型複合シリンダーヘッドの鋳造に成功しました。一体型複合シリンダーヘッドの複雑さには、吸気ポートと排気ポート、インジェクター取り付け穴、シリンダーヘッド上部ウォータージャケット、シリンダーヘッド下部ウォータージャケット、シリンダーボア、シリンダーボアウォータージャケット、およびカムリフター穴が含まれます。 3Dプリントの役割は、シリンダーヘッド上部ウォータージャケット砂型、シリンダーヘッド下部ウォータージャケット砂型、吸気ダクト砂型、排気ダクト砂型の複合砂型を全て3Dプリントで出力することです。

技術的なボトルネックを打破し、タングステン材料を3Dプリント多くの研究と実験を経て、BLTは高融点金属、高熱伝導性、高反射率金属専用の特別な3D印刷装置BLT-S300Tを開発しました。この装置は上記の問題を効果的に解決し、安定したプロセスパラメータと良好な成形性でタングステン合金部品を印刷します。部品全体は最小肉厚わずか0.1mmの薄肉構造を採用しています。

南京航空航天大学、アルミニウムベースのナノ複合材料を3Dプリント 南京航空航天大学は、レーザー付加技術の分野で使用されているSLM成形に基づくアルミニウムベースのナノ複合材料を提供しています。レーザー付加プロセス中のアルミニウムベースのナノ複合材料のプロセス性能と機械的特性の不一致、強化粒子の不均一な分布、セラミック相と基板相間の濡れ性の悪さなどの問題を効果的に解決し、得られた製品は良好な界面結合と優れた機械的特性を備えています。

3Dプリントされた一体型原子炉圧力容器
2016年12月、中国原子力研究開発研究所と南方加成材料の研究成果である3Dプリント原子炉圧力容器のサンプルが、国家エネルギー分野の関連専門家の技術評価に合格しました。サザン・アディティブ・テクノロジー株式会社は、直径最大5.6メートル、長さ最大9メートル、重量最大300トンの厚肉重金属部品を印刷できる大型電気融合3Dプリンター装置を独自に開発しました。

出典: 全向有書

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