VoxelMatters分析レポート：金属積層造形市場は今後も成長を続ける

ほとんどの業界アナリストの予測によると、金属製造は 12 兆ドル規模の世界製造市場の約 25% ～ 30% を占めています。これらの数字は非常に広範囲ですが、金属 AM が直面している潜在的な機会を明確に示しています。現在、金属 AM 市場は、定義に何を含めるかによって異なりますが、金属加工市場全体のほんの一部に過ぎないと推定されています。 VoxelMatters Research による 2023 年の金属付加製造に関するレポートによると、現在の 28 億ドルから今後 10 年間で 403 億ドルに成長することは現実的な目標であり、この産業分野に携わるすべての企業に多大な利益をもたらし、2032 年以降もさらなる成長の大きな可能性を残しています。

金属付加製造 (Metal AM) は、1990 年代半ばから市販技術として利用されてきました。しかし、過去 25 年間にわたり、その主な用途は、高度な部品やツールの試作と実験的な生産に限られてきました。現在、ほとんどの主要テクノロジーがスケーラビリティの可能性を実証し、探求し始めているため、小ロット生産から中規模、さらには大規模（連続）の最終部品生産へと移行しています。主要な金属 AM 技術はそれぞれ異なるアプローチを持ち、継続的かつ大規模な生産をデジタル化するための利点と課題も異なります。しかし、これらの技術に共通するのは、より高品質で、より効率的かつ環境的に持続可能な製品を生産できる新しい製造方法を実現するという目標です。
ほとんどの市場運営者や利害関係者が予想しているように、持続可能な移行がうまく達成されれば、金属 AM 市場はこれまでに見たことのないほど飛躍的に成長するでしょう。こうした機会は、ハードウェアを開発・製造する企業、特に金属 AM 材料や部品を製造する企業で生まれます。
決まり文句のように聞こえるかもしれませんが、金属積層造形は金属製造の未来であると考えられています。金属 AM は既存の技術に取って代わることはありませんが、エンジニア、メーカー、部品サプライヤーに新しい、真にユニークな可能性を提供するため、他の既存の製造技術よりも急速に進歩し続けるでしょう。私たちはまだ可能性の表面に触れ始めたばかりですが、新しいアプリケーションが毎日登場しています。プロセス関連の設計制約がほとんどなく、CAD から直接部品を製造できる Additive Manufacturing の独自の機能により、これらのアプリケーションをはるかに迅速に実現でき、これまでに作成された中で最も複雑な製造テクノロジーの一部をより迅速に導入できるようになります。
成長する金属積層造形市場<br /> 金属 AM ハードウェアの開発は、初期の市場成長を促進する上で重要な役割を果たしてきました。現場がより高いスループットの生産に移行するにつれて、ハードウェアシステムの価格が下がることが予想され、業界はますます付加価値の高いアプリケーションによって推進されるようになります。進行中のプロセスはいくつかのステップを経ます。最初のステップでは、高額の設備投資を伴うハードウェア投資と比較的小規模な材料投資を組み合わせることで、積層造形サービスの最初の付加価値機会が生まれます。これが過去 20 年間に起こったことです。

上図に示すように、ハードウェア、材料、サービスは、短期から中期的には金属積層造形市場の中核であり続けると予想されます。最終的には、付加製造、プロセス自動化、工業化設計の最適化への投資を増やすことで、さまざまな産業アプリケーション分野にわたって最高の付加価値の機会が実現します。
金属 AM ハードウェアは、テクノロジ AM ファミリと関連するサブセグメントによって定義される 5 つの主要なカテゴリにマッピングできます。現在商業的に実現可能なテクノロジーには以下のものがあります。

粉末床溶融結合法（L-PBF、EB-PBF）
指向性エネルギー堆積（L-DED、EBAM、WAAM）
ジェッティング技術（金属バインダージェッティング、マテリアルジェッティングを含む）*
メタルボンドプリンティング（フィラメント、ステレオリソグラフィー、PBF）*
固化プロセス（コールドスプレー、超音波、摩擦撹拌）

*すべてのジェッティングおよび結合金属印刷技術は、後処理の一部として焼結を必要とするため、「焼結ベースの技術」のカテゴリに属します。

金属積層造形分野の主要プレーヤー<br /> 金属付加製造市場は、さまざまな事業者と関係者で構成されています。大手の金属 AM ハードウェアメーカーは金属 AM 市場の確立に貢献し、今日でもその成長を牽引し続けています。ただし、現在では新世代のプレーヤーが加わり、ますます困難に直面しています。伝統的な業界リーダーである EOS、SLM Solutions、GE Additive、3D Systems、Renishaw はすべて、ドイツ企業が主流を占める金属粉末床溶融結合分野で活動しています。米国のVelo3D、フランスのAddUpなどの新規参入企業や、BLT、Farsoon High-Tech、EPlus3Dなどの中国企業も市場シェアを拡大している。
EOSとSLM Solutions（最近ニコンに買収された）はともにドイツに拠点を置いており、米国企業のGE Additiveと3D Systemsは欧州企業を買収してこの分野に参入した。GE Additiveは2016年にドイツ企業のConcept Laserとスウェーデン企業のArcam ABを買収し、3D Systemsは2013年にフランス企業のPhoenixを買収した（さらに2014年にはベルギーの医療用3DプリントサービスプロバイダーLayerwiseを買収）。

前述の新世代の挑戦者たちは、生産量の増加を目標に金属 AM 市場に参入しました。さらに、いくつかの企業は、金属バインダージェッティング技術を工業化し、金属 PBF の高スループットの代替品として市場に投入するために多大な努力を払ってきました。これらには、HPやGEなどの大企業のほか、Desktop Metal（独自の技術を開発しており、金属バインダージェッティングのパイオニアであるExOneも買収）やMarkforged（スウェーデンのDigital MetalをHoganasから買収）などの中小企業も含まれる。
金属AM材料メーカーは、金属粉末製造のための基本的な噴霧設備を構築しながら、AM用の金属合金材料の開発や最適化を行ってきました。現在、Carpenter Technologies、GKN、Oerlikon、Sandvik、ATI、Linde (Praxair) などの大手国際専門企業を含む約 20 社のグループが、この分野で明確なリーダーシップの地位を確立しています。しかし、積層造形を次の重要な成長分野として位置づけ、現在市場に参入している大手材料グループが数十社あり、利用可能な材料が急速に拡大しています。とはいえ、材料の需要は量的にはまだ低いため、AM材料を活用する機会として金属AMサービスの提供を開始した企業も出てきている。

金属 AM サービスプロバイダーは、AM 部品を必要としているものの、ハードウェアコストや人的資本、労働力、経験に多額の初期投資をして AM 生産機能を社内に導入する準備ができていない企業に、金属 AM 機能を販売します。主要な国際的 AM サービスプロバイダーには、Protolabs、Toolcraft、Materialise のほか、BEAMIT、Poly-Shape (現在は AddUp の一部)、Siemens Materials Solutions、Sintavia などの金属 AM サービスプロバイダー専門企業、さらに数社の中国企業 (主に国内市場で事業を展開) や数十社の中小企業が含まれます。金属 AM サービスプロバイダーは、多くの場合、AM 用の新しい統合エンドツーエンドの生産ワークフローの開発、実装、場合によっては特許取得を担当します。
これらの企業は、販売用または自社使用用の部品を製造するために技術を使用するのではなく、通常、アプリケーションに依存しない 3D 印刷サービス (幅広い産業要件を満たすことができます) を販売するという点で、AM 採用企業 (市場運営者の 4 番目に大きいカテゴリ) とは異なります。 AM サービスプロバイダーと同様に、AM 導入企業も AM を使用して部品を製造し、AM 統合ワークフローにおけるセグメント固有の専門知識を開発します。彼らは、OEM 3D プリント部品の Tier 1 または Tier 2 サプライヤーとして機能するか、社内で製造された 3D プリント部品のエンドユーザーとして機能します。

金属 AM の工業化に多額の投資を行っている典型的な AM 採用企業には、エアバス、ボーイング (航空宇宙)、BMW、ダイムラーベンツ、フォルクスワーゲン (自動車)、ストライカー、ジマーバイオメット (医療)、ティッセンクルップ、ヴィルヘルムセン (海事) など、航空宇宙、自動車、医療、海事、エネルギーなどの分野の大手Tier 1 および Tier 2 サプライヤーが含まれます。