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Los elementos clave del mercado para impulsar la impresión 3D en aplicaciones industriales

27-06-2016

Un nuevo análisis de Smithers Pira ha identificado seis factores clave para impulsar las aplicaciones de mercado de la impresión en 3D en la fabricación comercial. Si bien gran parte de la atención pública para la fabricación aditiva - comúnmente conocida como la impresión 3D - ha estado en el mercado aficionado el verdadero valor de la tecnología en la próxima década provendrá de complementar y desplazar a los procesos de fabricación existentes. Estos nuevos modelos de negocio, y las oportunidades que van a crear para los proveedores de materiales, son analizados y cuantificados en el próximo informe sobre el mercado Smithers Pira - El futuro de Materiales de impresión 3D para aplicaciones industriales hasta 2026.

Las primeras aplicaciones industriales para la impresión en 3D se encontraban en el prototipado rápido. El resto de las capacidades de impresión 3D se centran en acelerar el desarrollo de productos en etapa temprana mediante la reducción del tiempo de diseño, y de las múltiples interacciones experimentales requeridas para la optimización del diseño. Hoy en día, la creación de prototipos con la impresión 3D está siendo ampliado para permitir la producción más precisa de moldes y herramientas, así como la creación de la perspectiva de nuevos enfoques para el diseño final de un producto.

Las ventajas de los prototipos se notarán en todas las industrias, pero a medida que nuevos procesos 3D y materiales de rendimiento más altos llegan al mercado se abre el camino para ellos para sustituir a los procesos de producción comerciales existentes. el análisis exclusivo de Smithers Pira identifica los sectores de aplicación de mercado que a lo largo de la próxima década va a crear el mayor mercado de aditivos de fabricación de materiales como: Aeroespacial, automoción, y médico. Estas industrias ya están entre los primeros usuarios de maquinaria para la creación de prototipos 3D - que representa el 50% del valor de mercado en 2016 - lo que acelerará la transición de la tecnología en la producción de alto volumen.

Mientras esto sucede, hay seis tendencias tecnológicas y de mercado horizontales en impresión y materiales 3D que estimulan su despliegue para aplicaciones industriales de alto valor. Estos le ayudarán a alimentar la transformación de un mercado valorado en $ 5 mil millones en el 2015 a un valor de $ 60 mil millones en 2026.

 

La interrupción de la fabricación

La fabricación aditiva realmente merece ser clasificada como una tecnología punta para los fabricantes tradicionales, ya que tiene el potencial para reemplazar al plástico tradicional y moldeo de metales, y podría eliminar la necesidad de ensamblaje de varias partes de estructuras de ingeniería complejos por completo.

Sin embargo, su presencia en el mercado hoy en día es aún incipiente. Un valor de $ 5 mil millones representa en torno a sólo el 0,04% del valor añadido de fabricación global, que era más o menos $ 13 de billones de dólares en 2015. Esto pone de manifiesto que existe un enorme mercado para la impresión 3D para crecer cuando se identifiquen las oportunidades de mercado, y el perfil de costos y el rendimiento de una parte impresa en 3D pueda ser justificado.

La fabricación aditiva es un mercado altamente competitivo. Esto tiene la ventaja de empujar aún más la innovación en el diseño de la impresora 3D, y la reducción del precio de los equipos y los materiales que consumen. En 2016 la impresión en 3D ya se ha desarrollado rápidamente más allá de su conjunto de material de polímero básico inicial. Sistemas de fabricación de aditivos han demostrado trabajos con al menos 20 diferentes tipos de plásticos, fotopolímeros, diversos metales y aleaciones de metales, cerámicas, y hasta el tejido humano.

La gama creciente de opciones ayudará a abrir una gran variedad de mercados, especialmente porque los proveedores de equipos también responden a la exigencia de ofrecer plataformas capaces de resolución más precisa, más altas velocidades de impresión, las áreas de impresión más grandes, y depositar múltiples materiales para formar una única matriz de impresión.

Durante los últimos 20 años, muchas industrias, pero sobre todo la aeroespacial y automoción, han impulsado el diseño de piezas de menor peso. Menos peso se traduce en una mayor eficiencia de combustible, que es cada vez más importante para los clientes como las compañías aéreas y los operadores de flotas. En algunos mercados, esto coincide con el estrechamiento en la regulación ambiental, al igual que los objetivos de reducción de emisiones de vehículos privados de la Unión Europea.

Las estrategias de reducción de peso antes consistían en encontrar maneras de utilizar los metales más ligeros de peso, tales como aluminio, aceros para reemplazar más pesados; o sustitución del metal por completo con plástico cuando sea posible. En aplicaciones de alto rendimiento como las alas de los aviones de fibra de carbono ha llegado a presentar una alternativa viable, aunque la solución es costosa. Otras estrategias para aligerar el peso implican el diseño de las piezas de una manera que utiliza menos material, por ejemplo, reduciendo el espesor con la sustitución de la lámina metálica tradicional con un acero avanzado de alta resistencia (AHSS).

El imperativo de mercado significa que las estrategias de conmutación de materiales simples en gran medida han sido agotadas. La nueva frontera es el uso de la impresión 3D para producir piezas de peso más ligero, ya que permite los diseños de piezas complejas que el plástico tradicional o moldeo de metales es incapaz de reproducir. Esto puede incluir el desplazamiento de piezas huecas que requieren componentes complejos, situados precisamente en interiores como refuerzo - tales como barras transversales - que son imposibles con la fabricación de piezas de fundición. Como la impresión 3D es aditiva, el refuerzo interior de una parte simplemente se puede imprimir en un componente aditivo, así como oculto a la vista externa del diseño. Esta es una opción para ambas partes de plástico y de metal.

 

Desplazamiento de puntos de valor

La aceptación del mercado de la impresión en 3D en la fabricación se basa en el entendimiento de que es más barato que las técnicas existentes de procesamiento de plástico - tales como moldeo por inyección - para la fabricación de piezas individuales o un número limitado de piezas. A medida que aumenta el número de piezas, tecnologías de plástico o de procesamiento de metales tradicionales se vuelven mucho más económicas en comparación con la impresión en 3D. Esto está centrando el mercado de la impresión 3D industrial hacia las aplicaciones con los valores unitarios más altos.

Durante los próximos 5 a 10 años, los sectores de manufactura están buscando cambiar su forma de ver sus propias cadenas de suministro. A medida que esto sucede lentamente se añadirán los procesos de impresión en 3D para realizar una rápida comercialización, tanto para las piezas acabadas, como en la creación de moldes para la producción de mayor volumen. Mientras que las piezas moldeadas por inyección se pueden hacer mucho más rápido que las piezas 3D, hay momentos en que la conductividad térmica o la disipación térmica dentro del molde de inyección es insuficiente. Esto puede afectar seriamente la integridad general de la pieza - que conduce a un alto nivel de rechazos. En tales aplicaciones, un 3D impreso puede ofrecer una mejor eficiencia ya que sus construcciones incrementales no sufren estos factores de disipación térmica.

Menor tiempo de entrega al mercado, y justo a tiempo para los productos terminados se están convirtiendo en los conductores de la cadena de suministro de fabricación, con procesos de impresión en 3D y tecnologías preparada para ayudar a satisfacer ésta. Por tanto, será muy importante para los fabricantes apreciar las ventajas y desventajas de los diferentes equipos de impresión 3D y materiales, y asegurarse que selecciona la plataforma que se alinea con sus necesidades específicas de fabricación.

Este concepto de tiempo de lanzamiento al mercado en la cadena de suministro también es apoyado por el uso creciente de pedidos de productos en línea en modelos B2C y B2B. En algunos casos, puede ser práctico para el consumidor o la empresa en un producto terminado o parcial en línea, y si se han impreso localmente o cerca de la ubicación del uso final. Este modelo de fabricación distribuida ya está hecho sobre una base muy limitada por el gobierno y las entidades militares, y también está siendo desarrollado comercialmente para las reparaciones de ubicación remota, como en instalaciones de petróleo y gas en alta mar.

A pesar de todo es posible que la impresión 3D sea siempre un proceso más lento que la masa de moldeo por soplado, ya que actualmente se requieren acciones posteriores a la fabricación que están retardando aún más su entrada en el mercado, que puede ser superado. La primera cuestión es que las tecnologías de impresión 3D pueden dejar un acabado de superficie rugosa, lo que significa que a menudo requieren etapas de acabado adicionales, añadiendo costes y tiempo a los presupuestos de producción.

Un elemento adicional de costos para las tecnologías 3D es que las partes más impresas requieren algún tipo de ''estructuras de apoyo, que son por lo general de un componente auxiliar impreso adicional que, literalmente, apoya la pieza a medida que se imprime para evitar la flacidez y los cambios de orientación. Esto aumenta el costo de la materia prima, y de nuevo requiere un procesamiento adicional posterior a la generación de quitar los soportes.

Este es un requisito importante para los procesos de estereolitografía (SLA), otra tecnología de polímeros y fabricaciones de filamento fusionadas (FFF). Las excepciones son la fusión lecho de polvo (PBF), donde una parte puede ser apoyado por el lecho de polvo que rodea lo fabricado.

No existe una tecnología en un paisaje estático, y esto es particularmente cierto en la impresión 3D. A medida que crece la demanda, los proveedores de materiales más grandes entrarán e impulsarán la innovación para superar los problemas identificados anteriormente. Las perspectivas de estos datos de mercado y datos exclusivos sobre cómo el mercado de material de impresión industrial global 3D va a evolucionar a través de los próximos 10 años estarán disponibles en el informe de Smithers Pira El futuro de Materiales de impresión 3D para aplicaciones industriales hasta 2026.


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