[詳細レポート] 2017 年の世界 3D プリント市場の分析 (パート 1)

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-9-22 10:18 に最後に編集されました。

2017年は、今年急速に発展した3Dプリンティングにとって重要な年です。 3Dプリンティング産業チェーンの上流から下流まですべての関連企業は、前例のない発展の機会を得ています。将来的には、主要技術の継続的な革新とプロセスレベルの継続的な改善により、3D プリンティング業界はより広い発展空間を切り開くことになるでしょう。次に、2017 年の 3D プリントの世界市場環境について表面的な分析を行い、主に国レベルから世界の 3D プリント産業の発展状況と展望について説明します。同時に、皆さんが読みながらさらに価値ある提案をしてくれることも願っています！（この記事はいくつかのパートに分かれており、これはその第1部です）

このレポートでは、現在の世界の3Dプリント市場の状況を以下の側面から分析します。
1. 主要市場分布（主に国別）
2. 市場における主な3Dプリント技術の種類（各企業の主な技術プロジェクトによる区別）
3. 主な市場の需要
4. 消費者市場のその後の発展の可能性と主な発展方向

1: 3D プリント産業チェーンの簡単な分析 現在、3D プリント技術は、医療、航空宇宙、自動車、建設、軍事産業など多くの分野で広く使用されています。市場での認知度も高まっています。
付加製造としても知られる 3D プリンティングは、その独自の技術的特性により、従来の製造業にも大きな影響を与えるでしょう。

1. 3Dプリント技術の主な特徴：
1.1. 製造工程における技術プロセスの要件と、複雑な内部構造を持つワークピースの製造の難しさを軽減します。 3D プリンティングは、世界の製造業に革命をもたらしました。これまで、部品の設計は、生産プロセスが実現できるかどうかに完全に依存していました。3D プリンターの登場により、この生産概念は覆されます。これにより、企業は部品を製造する際に生産プロセスの問題を考慮する必要がなくなります。3D プリンターを使用すれば、どんな複雑な形状の設計も実現できます。

1.2. 3D プリントは、機械加工や金型を使わずにコンピュータグラフィックスデータから任意の形状のオブジェクトを直接生成できるため、製品の生産サイクルが大幅に短縮され、生産性が向上します。まだ改善の余地はあるものの、3D プリント技術は大きな市場の可能性を秘めており、将来の製造業における多くの画期的な技術の 1 つとなることは間違いありません。

1.3. 3D プリントにより、一部の電気店でこのようなプリンターを購入できるようになり、工場でも直接販売されています。科学者たちは、3Dプリンターの使用範囲はまだ非常に限られているが、将来的には、人々は3Dプリンターを通じてより実用的な物体を印刷できるようになるだろうと述べている。

1.4. 最先端の科学研究技術の研究開発に大いに役立ちます。 3D プリント技術は NASA の宇宙探査ミッションにとって極めて重要です。国際宇宙ステーションの既存のスペアパーツの 30% 以上は、この 3D プリンターで製造できます。この装置は、押し出し積層製造技術を用いてポリマーやその他の材料を使い、層ごとに物体を構築します。 3Dプリント実験は、NASAの今後の重要な研究プロジェクトの1つです。3Dプリントされた部品やツールは、宇宙ミッションの信頼性と安全性を高めます。同時に、地球から輸送する必要がないため、宇宙ミッションのコストを削減できます。

2. 3Dプリントの利点:
従来の製造方法と比較して、3D プリント技術は複雑なワークピースの加工において明らかな技術的利点があります。
利点 1: 複雑なアイテムを製造してもコストは増加しません。従来の製造方法では、物体の形状が複雑になるほど、製造コストが高くなります。 3D プリンターの場合、複雑な形状のオブジェクトを作成するコストは増加しません。美しく複雑な形状のオブジェクトを作成するのに、単純なブロックを印刷するよりも多くの時間、スキル、コストがかかることはありません。コストを追加せずに複雑なアイテムを製造すると、従来の価格設定モデルが破壊され、製造コストの計算方法が変わります。

利点 2: 製品の多様化によりコストが増加しません。 3D プリンターはさまざまな形状を印刷でき、職人のように毎回異なる形状のオブジェクトを作成できます。従来の製造設備は機能が少なく、製造できる形状の種類も限られています。 3D プリントにより、メカニックのトレーニングや新しい機器の購入にかかるコストが削減されます。3D プリンターに必要なのは、異なるデジタル設計図と新しい原材料のバッチだけです。

利点3: 組み立てが不要。 3D プリントでは部品を 1 つの部品にまとめることができます。従来の大量生産は組立ラインに基づいており、現代の工場では機械が同一の部品を大量生産し、その後ロボットや労働者（大陸をまたいでいる場合も）がそれを組み立てます。製品の部品の数が増えるほど、組み立てにかかる時間とコストも増えます。 3D プリンターは、階層化製造により、組み立ての必要がなく、ドアとそれに対応するヒンジを同時に印刷できます。組み立てをなくすことでサプライチェーンが短縮され、人件費と輸送費が節約されます。サプライチェーンが短いほど、汚染は少なくなります。

利点4: ゼロタイム配送。 3D プリンターはオンデマンドで印刷できます。ジャストインタイム生産により、企業の実在庫が削減されます。企業は 3D プリンターを使用して、顧客のニーズを満たすために顧客の注文に基づいて特別な製品やカスタマイズされた製品を製造できるため、新しいビジネスモデルが可能になります。人々が必要とする品物が需要に応じて、必要な場所の近くで生産されれば、ゼロタイムデリバリー生産によって長距離輸送のコストを最小限に抑えることができます。

利点5: 無制限の設計スペース。伝統的な製造技術と職人は限られた形状の製品を生産し、形状を生産する能力は使用されるツールによって制限されます。たとえば、従来の木製旋盤では円形の物体しか製造できず、圧延機ではフライス盤で組み立てられた部品しか加工できず、成形機では成形された形状しか製造できません。 3D プリンターはこれらの制限を克服し、巨大な設計空間を開き、現在は自然界にしか存在しない形状さえも作成することができます。

利点6：スキル不要の製造。伝統工芸士は、必要な技術を習得するために数年間、見習いとして働く必要があります。大量生産とコンピュータ制御の製造機械により、必要なスキルは減少しましたが、従来の製造機械では、機械の調整と調整を行うために熟練した専門家が依然として必要です。 3D プリンターは設計ファイルからさまざまな指示を取得し、同じ複雑さのオブジェクトを作成する場合、射出成形機よりも 3D プリンターの方が操作スキルが少なくて済みます。熟練を必要としない製造業は新たなビジネスモデルを切り開き、遠隔地や過酷な状況で生産するための新たな方法を人々に提供することができます。

メリット7：場所を取らず、持ち運び可能。ユニット生産スペースの点では、3D プリンターは従来の製造機械よりも優れた製造能力を備えています。たとえば、射出成形機はそれ自体よりもはるかに小さいオブジェクトしか製造できませんが、3D プリンターはプリントベッドと同じ大きさのオブジェクトを製造できます。 3D プリンターがデバッグされると、印刷デバイスは自由に移動できるようになり、プリンターは自身よりも大きなオブジェクトを生成できるようになります。 3D プリンターは単位スペースあたりの生産能力が高いため、物理的なスペースをほとんど必要とせず、家庭やオフィスでの使用に適しています。

利点8: 廃棄副産物を削減します。従来の金属製造技術と比較すると、3D プリンターは金属を製造する際に副産物が少なくなります。従来の金属加工における廃棄物の量は膨大で、未加工金属の 90% が工場の現場で廃棄されています。金属を 3D プリントする際の廃棄物を削減します。印刷材料が進歩するにつれて、「ネットシェイプ」製造はより環境に優しい加工方法になる可能性があります。
利点9: 素材の組み合わせは無制限。従来の製造機械では、切断や金型成形のプロセス中に複数の原材料を簡単に融合することができないため、異なる原材料を 1 つの製品に組み合わせることは、今日の製造機械にとって困難です。マルチマテリアル 3D プリント技術の発展により、さまざまな原材料を融合できるようになりました。これまで混ぜることができなかった成分を組み合わせることで、さまざまな色合いと独自の特性や機能を備えた新しい材料が生まれます。

利点 10: 正確な物理レプリケーション。デジタル音楽ファイルは、オーディオ品質を損なうことなく無制限にコピーできます。将来的には、3D プリンティングによってデジタル精度が物理的な世界にも拡張されるでしょう。スキャン技術と 3D プリント技術を組み合わせることで、物理世界とデジタル世界間のフォーム変換の解像度が向上します。物理的なオブジェクトをスキャン、編集、複製して、正確なコピーを作成したり、オリジナルを最適化したりできます。

3. 産業チェーン構造
3D プリント業界は、従来の製造業界に比べてリンクがはるかに少なく、その中で原材料と印刷設備は 2 つの重要なリンクであり、3D プリント用の基本的な設備と製品成形原材料を提供します。しかし、現段階では、3Dプリント技術で成熟して使用できる材料は限られており、ABS、PC、PLA、金属などの消耗品が主な使用できる材料です。
3D プリント技術が一般の人々の間で急速に普及し、大手 3D プリント機器メーカーがデスクトップ製品の開発に力を入れていることにより、3D プリント機器の価格帯は数千ドルから数百万ドルまで、さまざまなレベルに広がっています。

現在、3D プリントモデルは主に CAD ソフトウェアに基づいており、他の 3D プリントソフトウェアと組み合わせて設計レベルのサービスを実現しています。

4. 産業チェーンの発展における困難 現在の 3D プリント技術はまだ初期段階にあり、機器、原材料、技術の面で成長の余地がまだ大きく残されています。市場の需要は長い間飽和しないだろう。しかし、現在の 3D プリント技術には多くの問題があり、それが業界チェーン全体の発展を制限しています。

1) 価格要因 私はTaobaoやJD.comなどの複数の電子商取引プラットフォームを通じて3Dプリント関連製品を検索しました。印刷機器については、デスクトップマシンの価格は主に2万〜3万元程度です。国産のオリジナル（模倣度の高い）マシンの価格は比較的安く、6,000元前後で変動していますが、品質の信頼性は保証されていません。

2) 原材料現時点では、3D プリントに使用できる原材料の種類は、従来の製造方法に比べて非常に少ないです。さらに、3D プリントに使用できる材料は、現時点では物体の形状が限られています。現在の 3D プリンターは、液体、フィラメント、粉末粒子の 3 つの形態の材料のみを印刷できます。他の形態の材料や混合複合材料は、現時点では印刷できません。

3) 社会的リスクコスト 核反応が電気を生み出すと同時に破壊を引き起こすのと同じです。 3Dプリント技術は、その初期段階で人々に一連の隠れた懸念を抱かせており、その将来の発展もまた多くの人々を不安にさせるだろう。すべてを正確にコピーでき、考えられるあらゆるものを作成できるとしたら、それは美しいように聞こえますが、非常に恐ろしいことでもあります。

4) 業界全体の標準の欠如と不完全さ
21 世紀の 3D プリンターメーカーは、多くの武将が自らの領土を求めて戦う戦国時代のようなものです。しかし、業界全体では、設備や材料の規格が未整備（小規模な地域やグループ内では一定の規格が確立されているものの、業界全体では統一されていない）のため、業界内で同種の原材料を使用するプリンターの統一化には大きな制限がありました。それはリソースの統合を制限し、間接的に市場の閾値を引き上げます。
5. 産業チェーン開発の付加価値

5.1 経済モデルへの影響
1) 3Dプリントモデルは効果的な供給に役立ちます 世界経済がゆっくりと回復するにつれ、世界中の人々の収入が増加し、パーソナライズされたカスタマイズを求める人の数は年々増加しています。一般消費者部門にとって、3Dプリント技術は、従来の製造業では満たすことのできない需給関係を適切に補うことができ、消費者のニーズに合わせて製品を設計・製造できるため、希少資源の最適配分と最大限活用につながります。

2) 新たな経済成長ポイントの創出につながる近年、多くの国が徐々に3Dプリント技術の研究開発と応用に参加し、幅広い分野をカバーして良好な成果を上げています。しかし全体的に見ると、伝統的な製造業と比較すると、さまざまな分野における 3D プリント技術の研究開発と応用の割合は依然として非常に高いです。その中で、研究開発出願の割合が最も高い自動車・自動車部品業界は、わずか37％を占めています。まだまだ上向きの発展の余地が大きいことがわかります。

3) 3Dプリント技術の使用により、生産コストを効果的に削減し、生産効率を向上させることができます。
主に以下の点に焦点を当てています。
（１）生産効率を向上させる。それは次の 3 つの側面で現れます。
まず、製品設計の効率を向上させます。既存の生産技術の条件では、製品設計リンクで標準化された生産を実現することは依然として困難です。3Dプリント技術の応用により、製造業におけるラピッドプロトタイピングの効率が大幅に向上し、製品設計リンクがより効率的かつ経済的になり、生産効率が大幅に向上しました。
2番目に、製品開発サイクルを短縮します。 3D プリンティングは、機械加工や金型を必要とせずにコンピューターグラフィックスデータから直接任意の形状の部品を生成できるため、製品開発サイクルが大幅に短縮され、生産効率が向上します。
3番目に、プロセスを簡素化します。 3D プリンティングでは、3D CAD モデルを使用して複雑な形状のプロトタイプを作成するため、従来の多くのプロセスが不要になります。アメリカの3D Systems社は、この技術を直接製造にまで拡大し、複雑な加工や供給が不要になりました。
4番目に、生産時間を短縮します。 3D プリントは、部品を 1 つのステップで最終形状に加工できるため、製造時間が従来の 1/10 ～ 1/5 に短縮されます。構想から完成品までの時間が 50 ～ 80% 短縮され、市場投入までの時間が短縮されます。
5番目に、労働効率を向上させます。 3D プリンティングは労働力を大幅に解放します。熟練した作業員 1 人が複数のプリンターを管理できるため、多くの労力が節約され、労働効率が数倍、あるいは数十倍も向上します。

（２）生産ライン投資を削減する。 3Dプリントにより、生産ラインへの投資が不要になります。「デジタル生産工場」の出現により、企業は設備投資に多額の費用をかける必要がなくなりました。
（３）原材料の投入量を減らす3Dプリンティングは「付加製造」技術を使用して企業の原材料への投資を削減し、必要な原材料は従来の製造技術で必要な約10分の1にすぎません。
（４）廃棄物や無駄を削減する。 3D プリントは、スクラップを減らすことで材料の無駄を大幅に削減できます。

4) 同時に、3Dプリント技術の応用により、半完成原材料の在庫を大幅に削減し、企業への供給制限を軽減し、製品の市場投入を加速することもできます。

5) 3D プリンティングが急速に発展するにつれ、現在の世界の製造業の状況にも一定の影響を及ぼす可能性があります。
人件費や工場スペースの削減により、製造業の一部は先進国に戻るでしょう。この記事では、主に世界各国における 3D プリント技術の現在の主要な産業動向について説明します。

II. 各国の動向

オバマ大統領が2013年の一般教書演説で3Dプリント技術の重要性を強調して以来、3Dプリント業界は世界的な発展ブームを迎えており、近年では世界の3Dプリント市場も極めて急速な成長傾向を示しています。

1. アメリカ合衆国 2014年、世界の3Dプリント企業トップ30社のうち、大半は米国の3Dプリント関連企業で占められた。QYResearchが発表した「2017年世界の3Dプリント技術市場の発展状況と将来動向」のデータによると、2012年から2014年にかけて、米国は3Dプリントの市場シェア37.5%を占めていた。 2005 年と 2006 年の急速な発展と再編を経て、米国は 3D プリント技術の世界市場に対する支配力をさらに強化しました。

1) 米国政府も3Dプリント関連産業に巨額の政策的・財政的支援を投入している。
2012 年 2 月、米国国家科学技術会議は先進製造業のための国家戦略計画を発表しました。2012 年 3 月、オバマ大統領は 10 億ドルを投資して国家製造イノベーションネットワーク (NNMI) を実施すると発表しました。これらの戦略計画では、付加製造技術が米国の将来において最も重要な製造技術の 1 つとして挙げられています。 2012 年 8 月、オバマ大統領は NNMI 計画の一環として、連邦政府が国立製造イノベーション研究所 (NAMII) を設立するために 3,000 万ドルを投資し、さらに地方州政府から 4,000 万ドルを投資して、合計 7,000 万ドルを投資すると発表しました。この研究機関は、基本的に産業界、学界、研究メンバーで構成される官民パートナーシップです。

2) 世界の3Dプリント企業ランキングでは、アメリカの3Dプリント関連企業が大多数を占めています。
これらには、SLA および FDM 技術のコア特許を保有する 3D Systems や Stratasys などの大手企業だけでなく、プリンター製造を専門とする ExOne などの企業も含まれます。 GEの付加製造産業チェーン、キャタピラーの3Dプリントおよびイノベーションアクセラレーター、IT業界大手HPの3DプリントR＆Dセンター、アルコアの航空宇宙3Dプリント金属粉末工場など、他の分野を主な事業とする大規模な多国籍グループも、3Dプリント業界の発展に徐々に参加し始めています。世界の3Dプリンティングの発展動向と技術革新において主導的な役割を果たしてきました。さらに、そのサポート産業も非常に充実しており、3D プリンターを提供するだけでなく、顧客に完全な 3D 印刷ソリューションも提供しています。米国のCADソフトウェア産業や熱可塑性プラスチック、金属粉末、セラミック粉末などの印刷材料は比較的発達しており、米国の3D印刷企業に強力なサポートを提供しています。

3) 第二に、米国の 3D プリント業界は、比較的完全で健全な技術基準を備えています。
ASTM International は、米国材料試験協会 (ASTM) を基盤として、徐々に世界中の自主工業規格の主要な開発団体へと発展してきました。 2009 年、ASTM International は、ISO 150 における対応する TC261 とともに、特に付加製造技術に特化した委員会 (委員会 F42) を設立しました。 2011年にASTMと150は協力協定に署名し、3Dプリント技術に関する国際標準化作業を両者が共同で推進することを表明しました。

4) さらに、3D プリント技術は米国でも強い市場需要があり、業界の急速かつ着実な発展を支えています。
一部の伝統的な製造業も、3Dプリント技術を通じてかなりの市場展望を獲得し、大きな利益を上げており、3Dプリント技術の研究開発、生産、販売市場に参入しています。例えば、2016年に米国のゼネラル・エレクトリックは、3Dプリント技術の研究開発に携わるスウェーデンのArcam ABとドイツのSLM Solutions Groupの2社を14億ドルで買収した。これは、アメリカの企業が航空宇宙、医療などの重要な分野における 3D プリント技術の応用と推進を非常に重視していることを示しています。

2. 日本 2016年は日本にとって非常に重要な年でした。
今年6月、経済産業省は「ものづくり白書2017年版」を発表しました。報告書は、「大胆な金融政策」「機動的な財政政策」「民間投資を呼び込む成長戦略」を柱とする安倍内閣の経済政策（アベノミクス）の効果が表れ始めていると指摘。円安、世界経済の成長鈍化、米国大統領選による景気変動、中国市場の不透明感、欧州金融機関の経営不振による株式市場の急落など、多くの悪材料の影響があったにもかかわらず、2016年の日本の経常収支黒字は20.6兆円（約1.2兆元）と2年連続で増加し、2011年以来の赤字から反転し、初めて黒字を記録した。
しかし、中国やASEAN市場における長期的な貿易赤字により、日本の製造業は現在、国内への製造業の回帰を経験しています。
日本のアジア経常収支内訳（2015年）▼
日本のアジア経常収支明細（2016年第3四半期現在） ▼

2006年から2016年までの10年間で、日本企業の中には中国からASEANへ、そして徐々に日本へ移転してきた企業もあります。
日本・中国・ASEAN間の生産拠点移転マップ▼

過去2年間の「ものづくり白書」では積層造形産業の発展について明確な記述はなかったものの、2014年以前は、日本は3Dプリンティング産業の発展を重視しており、アジアで最も重視していた。さらに、日本政府も3Dプリント業界に多大な支援を与え、業界全体の発展を促進しており、新たなプロセスや技術の開発を通じて、近年の地元の伝統的な製造業の発展の遅れと全体的な衰退を促進したいと考えています。

1) 2016年7月、インターナショナル・データ・コーポレーション（IDC）ジャパンは、2015年の国内3Dプリンティング市場の総売上高が344億円（3億1,000万米ドル）で、前年比104.4％増加したと発表しました。 IDCのレポートでは、日本の3Dプリンティング業界のさまざまな分野を明確に分析し、2020年までの各分野の予想成長額も提案しています。レポートで取り上げられている分野は次のとおりです。
サービス市場：2020年までに202億円に成長すると予想。
材料市場：2020年までに299.7億円に成長すると予想。
業務用3Dプリンター市場：2020年までに232億円に成長すると予想。

2) 日本は2013年8月22日に早くも「3Dプリンター」の活用を模索する研究グループを設立した。今後3Dプリント技術をどのように普及させていくか、企業が3Dプリント技術の役割を十分に発揮し、国際競争力を高めるにはどうすればよいかといった重要な課題について明確な方向性を示しています。

3) 3Dプリンティング業界に関連する組織の設立に加えて、日本政府は3Dプリンティング業界に対して非常に強力な財政支援も提供してきました。 2014年、日本政府は3Dプリンティング技術の研究開発のための予算に45億円を追加した。これは2013年より22%増加した。

4) しかし、2013 年と 2014 年に 3D プリントが急速に発展しました。 2015年以降、3Dプリント技術は日本市場で弱体化の兆しを見せています。デスクトップ出荷台数は6,300台（2014年比19.3％減）、プロ仕様3Dプリンター出荷台数も23.5％増となった。

日本の3Dプリント技術の研究は、技術レベルでは具体的かつ大きな成果は出ていないものの、応用面では常に新しいものをもたらしています。例えば、2015年には日本の榎本工業株式会社が3Dプリントと切削加工の両方の機能を持つFDM技術を用いた3Dプリント複合機や、羽ばたき翼航空機メーカーが3Dプリントで製造した飛行用クローラーを発売しました。

また、3Dプリンター製造を専門とするCMETが主導する未来積層造形技術研究協会が開発中の高速3Dプリンターもある。同協会によると、この3Dプリンターのプロトタイプは、1時間あたり10万立方センチメートルの速度で物体を造形できるとのことで、これは通常の金属3Dプリンターの100倍の速さだ。

パナソニックや東芝など、日本の老舗製造企業の中には、3Dプリント技術を活用して他のデジタル家電製品の開発に着手しているところもある。
また、金型のインテリジェント製造を専門とする CLIMB NCD などの企業や、3D プリント技術を広く活用している自動車製造業界の多国籍グループもあります。

日本で3Dプリントに関する報道はあまり見かけませんが、3Dプリント技術の習得や関連技術の応用においては、日本はすでに世界の最先端を走っています。

インダストリアルインターネット 第四次産業革命に対応するため、安倍首相はドイツを訪問し、ハノーバー国際情報通信技術見本市（CeBIT）に出席する機会を得て、産業の相互接続の概念を世界に発信し、第四次産業革命における日本の目標とした。
産業連携の意味▼

その後、2016年9月に議論が再開され、第四次産業革命の夢を実現するための戦略領域を具体的に策定し、合理的な将来ビジョンを通じて政府と民間セクターのロードマップを導き出しました。ロボット技術や良質なリアルデータなど日本のリソース（強み）を活かし、 ①健康維持（健康・医療・介護）、②モビリティ（モバイルツール）、③スマートショッピング（製造・セキュリティ・小売・農業）、④スマートリビング（住宅・エネルギー・街路計画）の分野での開発を強化します。

3Dプリント技術に関しては、その優位性を十分に発揮し、伝統的な製造業を補完し、日本の発展ニーズを満たすことができます。

出典: 積層造形協会

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