Groei van Productietechnologie: Trends, Adoptie en Prognoses voor CNC, 3D-printen en Gieten

Innovaties in CNC-bewerking, additieve productie en giettechnologieën geven bedrijven, prosumers en consumenten een ongekend niveau aan ontwerpopties. Toch blijft de vraag: hoe schneiden ze af in termen van groei en welke industrieën zetten ze het meest in? Hier bekijken we de groeitrends van CNC-bewerking, 3D-printen en vacuümgieten voor 2019 en kijken we vooruit naar prognoses.

CNC-bewerking

Adoptie- en gebruiksstatistieken

Volgens Raghav Bharadwaj Shivaswamy, lead analist bij Technavio voor automatiseringsonderzoek: "Machinetool-toepassingen zijn ingedeeld in drie belangrijke productsegmenten: metaalbewerkende machines, metaalvormende machines en overige accessoires. Het segment metaalbewerkende machines domineerde de Amerikaanse markt in 2016 met een marktaandeel van ongeveer 51%, voornamelijk door de hogere vraag naar industriële metaalbewerkingsapplicaties."

Automotive, luchtvaart en metaalbewerkende bedrijven zijn de meest prominente gebruikers van geautomatiseerde, subtractieve bewerkingstechnologieën. Andere prominente sectoren zijn bouw, energie en kracht. De VS is de grootste markt voor automotive tools en wordt verwacht verder te groeien door factoren zoals bevolkingsgrootte, overheidsaanmoedigingen en consumentenbasis.

De top leveranciers van bewerkingstechnologieën (CNC en laser) benadrukt door Technavio's industriële automatiseringsmarktonderzoekanalisten in dit rapport zijn Dalian Machine, DMG MORI, Haas Automation, JTEKT en Komatsu. CNC-machines worden gebruikt voor, zoals te verwachten, diverse doeleinden zoals frezen, boren, draaien en boren.

Terwijl APAC-regio's momenteel CNC-controllers het meest gebruiken, wordt verwacht dat de Europese markt veel groei zal doormaken door technologische vooruitgang en investeringen. Belangrijke wereldwijde spelers in de markt zijn Bosch Rexroth AG (Duitsland), DMG MORI CO., LTD. (Japan), Fagor Automation (VS), FANUC Corporation (Japan), Haas Automation, Inc. (VS), Hurco Companies, Inc. (VS), Mitsubishi Electric Corporation (Japan), Okuma Corporation (Japan), Siemens AG (Duitsland).

Groei en prognoses

De CNC-controller markt had specifiek een waarde van USD 2,86 miljard in 2016 en werd verwacht te groeien met een CAGR van 3,8% tussen 2017 en 2023, met schattingen die uitkomen op een waarde van USD 3,70 miljard aan het einde van die periode. Toename in de adoptie van industriële automatisering in de productiesector, vermogen om operationele kosten te verlagen en stijgende vraag naar massaproductie in eindgebruikersindustries zijn de sleutelfactoren die de groei van de CNC-markt drijven, volgens 'Markets and Markets'.

Specifieker, 3-as CNC-machines worden verwacht het hoogste marktaandeel te houden tijdens deze periode. Terwijl 3-as machines het hoogste gebruiksniveau in de industrie hebben, komen 5-as machines ook naar voren en worden verwacht te groeien vanaf nu tot 2023.

De automotive-industrie zal waarschijnlijk zijn dominantie in CNC-gebruik behouden. Innovatie, de behoefte aan snelle productie en betere kwaliteit zijn de hoofdfactoren die het vooruitsturen, niet alleen in auto-productie, maar ook in defensie en luchtvaart.

Een andere schatting toont een toename van 4% tot 2021. Dit is bijzonder interessant omdat de markthistorie liet zien dat velen dachten dat de bewerkingsindustrie al piek had bereikt. Volgens een rapport van Gardner Business Intelligence: "De Amerikaanse machine tool industrie, gemeten aan machine tool orders (USMTO), piekte op 7,4-procent groei in september 2014, en ervoer daarna een daling met eenheid volumes van 19,4 procent in juli 2016."

3D-printen

Printerfabrikanten en adopters

Wat printerfabrikanten betreft, was de grote verandering tot 2018 de verschuiving naar duurdere systemen. Het hoofdsegmentgroei is het aantal bedrijven die printers produceren in of boven de $5.000 prijsrange, met firma's die stegen van 135 fabrikanten naar 177. In vergelijking, het aantal bedrijven dat machines onder deze prijsrange produceert, is gedaald, hoewel de algehele markt een opwaartse traject volgt in termen van pure omzet en investeringen.

Het is de moeite waard om te vermelden dat door toegenomen jaar-op-jaar adoptie, het moeilijk is om exact bij te houden welke industrieën 3D-printen gebruiken. Echter, luchtvaart en defens zijn zeker onder de meest prominente gebruikers. In 2018 gebruikten 64% van de A&D-bedrijven 3D-printen in productie, leidend boven alle andere industrieën in de enquête.

Wat use cases betreft, zijn er diverse recente ontwikkelingen die een gezond leven voor de technologie aanwijzen. Deze april vierde HP zijn 10 miljoenste geprint onderdeel met hun Multi-Jet Fusion technologie in de loop van één jaar. HP werkt samen met Daimler Trucks North America, Fast Radius, Linear AMS, het US Marine Corps en vele andere industrieën.

Nano Dimension's eigen onderzoek toonde aan dat in de elektronica-industrie 3D-printen van multi-layer PCB's en flexibele elektronica de populairste toepassingen zijn. Een andere uitkomst toont aan dat de primaire belangen van de industrie in het toepassen van 3D-printen liggen in het versnellen van productontwikkeling en het stimuleren van innovatie.

De medische industrie gebruikt al enige tijd 3D-printen. Volgens de Harvard Business Review (2015) converteerde de Amerikaanse hoortoestelindustrie in minder dan 500 dagen naar 99% additieve productie. Op dezelfde manier is tandheelkundig 3D-printen nog steeds een van de meest prominente medische toepassingen, met bedrijven als ClearCaps die ze gebruiken om tandlijnen voor hoge volume productie te produceren.

Gebruik en materialen

Volgens Sculpteo voorspelden 55% van de bedrijven in 2017 dat ze meer zouden uitgeven aan 3D-printdiensten en -oplossingen. Een jaar later vond Sculpteo dat 70% van de bedrijven hun investeringen in 3D-printen in 2018 verhoogden versus 49% in 2017. Over het algemeen is het stijgende investeringsniveau een goed teken van gezondheid voor de technologie. Deze investeringen gaan naar een aantal mogelijke functies die 3D-printen binnen deze bedrijven vervult.

In 2017, volgens Sculpteo's enquête onder bedrijven, werd 3D-printen voornamelijk gebruikt om productontwikkeling te versnellen (28%), aangepaste producten aan te bieden (16%) en productieflexibiliteit te vergroten (13%).

2018 markeerde de hoogste verkoop van materialen voor polymeren poederbedfusie. De technologie bereikte een waarde van ruwweg $400 miljoen. Terwijl kunststoffen nog steeds het meest voorkomende printmateriaal zijn, was de groeisnelheid tot 2017 gestagneerd, waarna er een plotselinge groei was in industriële sterkte polymeren. Op dezelfde manier groeiden metalen materialen met 41% door het jaar heen.

Groei en voorspellingen

In 2020 wordt de algehele 3D-printmarkt verwacht te bedragen $15,8 miljard voor alle AM producten en diensten wereldwijd. Het Wohler's rapport verwacht omzetprognoses te stijgen tot $23,9 miljard in 2022, en $35,6 miljard in 2024. Over het algemeen ziet de toekomst er roser uit voor de industrie met jaar-op-jaar groei hoger dan 40% voor de komende jaren.

Een andere interessante statistiek is het aantal bedrijven dat zich nu "3D-print eerst" noemt en de technologie als primaire productiemodus gebruikt. Het aantal van deze bedrijven steeg van 15% naar 22% van 2017 tot 2018. In datzelfde jaar gebruikten 36% van de door Sculpteo ondervraagde bedrijven metaalprinten, op van 28% bij eerdere berekeningen.

Onder de gehele oogst van 3D-printtechnologieën wordt verwacht dat poederbedfusie het grootste aandeel houdt tot 2024. De luchtvaart, automotive, gezondheidszorg en engineering industrieën gebruiken het meest technologieën zoals direct metal laser sintering (DMLS), elektronenstraalsmelting (EBM), selectieve warmtesintering (SHS), selectieve lasersmelting (SLM) en selectieve lasersintering (SLS) voor de ontwikkeling van functionele onderdelen.

Drukgieten

Fabrikanten en adopters

De sleutelfabrikanten binnen de technologie zijn Alcoa Corporation; Walbro; Consolidated Metco, Inc.; Dynacast; Gibbs Die Casting Corporation; Bodine Aluminum, Inc.; Ryobi Ltd; Aluminum Corporation of China Limited; Martinrea Honsel Germany GmbH; Endurance Technologies Limited; en Alcast Technologies.

De drukgietmark is vrij groot in de automotive-industrie. Hun hoofdbelang ligt in het produceren van zeer duurzame drukgietonderdelen. Industriële machines en buizenfabrikanten zetten drukgieten steeds vaker in, samen met groei in de luchtvaart- en defensie-industrie in de afgelopen jaren. Een andere recente ontwikkeling is het gebruik van sterkere aluminiumcomponenten in landbouw en medische apparaten, wat ook een toename heeft gezien.

Aluminium is het meest gebruikte metaal in giettechnologie. De wereldwijde aluminiumgietmarkt werd in 2018 geschat op USD 47,1 miljard, met een verwachte CAGR van 9,1% van 2019 tot 2025. Deze opswing in aluminiumgebruik is te danken aan automobielfabricage en verhoogde vraag uit de bouw- en constructiesector in Azië-Pacicfic, wat de marktgroei heeft gestimuleerd. Een ander veelbelovend en snel groeiend segment voor eindgebruik aluminiumonderdelen is de industriële sector. De groei van dit segment tot 2025 kan grotendeels worden toegeschreven aan de modernisering van traditionele landbouwlanden zoals India en Brazilië.

Het drukgietproces stond voor ongeveer 53,0% van de marktomzet in 2018, dankzij zijn populariteit door hoge-volume productie. Hoogdruk drukgieten (HPDC) staat voor 71,0% van het druk-gietproces, wat hogere productiesnelheden in diverse industrieën mogelijk maakt.

Groei en voorspellingen

In 2017 werd de wereldwijde drukgietmark gewaardeerd op USD 62,87 miljard, wat geprojecteerd wordt een waarde van USD 93,87 miljard te bereiken in 2023. De markt staat te registreren een CAGR van meer dan 6,93% tijdens 2018-2023 (de voorspellingperiode). Azië-Pacicfic is verreweg de grootste markt voor drukgieten, wereldwijd goed voor meer dan 58% aandeel in 2017. Verdere groei is onvermijdelijk in de Azië-Pacicfic magnesiumlegering drukgietmark voor veel nieuwe start-up bedrijven vanwege een toenemende voorkeur van eindgebruikers voor lagere productiekosten. Gevestigde bedrijven vormen een grote uitdaging in termen van technologische, betrouwbaarheids- en kwaliteitskwesties, wat leidt tot fusies en overnames tussen kleinere en gevestigde bedrijven.

De twee grootste markten voor de drukgietindustrie zijn de automotive-industrie op de eerste plaats en de woningbouwindustrie op de tweede. Beide industrieën vormen een goede barometer voor de algehele gezondheid van de gietindustrie. Lichte voertuigverkopen in 2016 bereikten 17,55 miljoen eenheden, wat het nog een goed jaar maakte in een rij, ondanks speculatie dat het 2017 niet zou evenaren. Het heeft zich stabiel gehouden, ondanks dat de groei van 2016 tot 2017 hoger was. Op wereldniveau worden ongeveer 60,0% van alle gegoten producten op de markt gericht naar de automotive-industrie.

Recent in de Noord-Amerikaanse markt is een boost in drukgiettechnologiegebruik binnen de automotive-sector toegeschreven aan EPA-regelgeving over mijl per gallon voor voertuigen. Dit kan hebben bijgedragen aan onvoorziene toenames. Volgens de nieuwe eisen zochten fabrikanten voertuigen lichter te maken, wat als resultaat had dat het drukgietgebruik toegen. De stap van de EPA, om de mijl per gallon standaarden te verhogen naar 35,5 mpg in 2016 en dan 54,5 mpg in 2025. Europa wordt ook verwacht een CAGR van 7,1% te boeken in termen van waarde van 2019 tot 2025, met name voor Duitsland, Frankrijk, Italië en Rusland.

Spuitgieten

Fabrikanten en adopters

Metaal spuitgiettechnologieën zijn geadopteerd door automotive & luchtvaart, consumentengoederen en medische apparaatfabrikanten, wat volgens bepaalde studies heeft geleid tot groei binnen de sector over de tijd. Er wordt verwacht dat het meer groei zal ervaren gezien de vraag naar smartphones en andere elektronische producten, aangezien verschillende componenten zoals lightning connectors, telefoon flip schuifers en glasvezelonderdelen geproduceerd worden met MIM-machines.

In de kunststofafdeling zijn de hoofdadopters van spuitgieten ook automotive en medisch, gevolgd door bouw, medisch en verpakkingsindustrieën. Er zijn veel industrieën, zoals automotive, die staal vervangen door kunststoffen voor lichter gewicht. Dit veroorzaakt een toename in de verschuiving van de ene naar de andere in termen van productievoorkeuren.

Belangrijke spelers in spuitgieten zijn Dynacast, GKN Plc, Britt Manufacturing, Dean Group International Ltd., Cypress Industries, Sintex, CMG Technologies, Indo-MIM Pvt. Ltd., Real Technik AG en ATW Companies. Bij kunststoffen zijn de hoofdbedrijven BASF, Dow Chemical Company, DuPont, en HTI Plastics.

Bedrijven adoptieren spuitgieten voor snellere verwerkingstijd, eliminatie van secundaire operaties, en betere tolerantieniveaus van eindproducten. Het stelt bedrijven ook in staat om afwerking en post-processing in hun operaties te minimaliseren. Bovendien is het ook kosteneffectief, met name in vergelijking met diverse andere fabricagemethoden.

De medische industrie maakt ook gebruik van spuitgieten in beugels, medicijnafgifteapparaten, gewichtsvervangingsapparatuur en diverse implantaten.

Materialen

Wat kunststoffen betreft, is er recente volatiliteit in de marktprijs, wat waarschijnlijk de groei zal beïnvloeden. Grondstoffen zoals benzeen, ethyleen, propyleen en styreen doorlopen fluctuaties, naast kritiek om milieuverontreiniging door hun afvalverwerking. Dit maakt de markt onzeker in de toekomst. Dit heeft bedrijven echter gedreven om in de afgelopen jaren te investeren in diverse alternatieve biologisch afbreekbare materialen.

Azië-Pacicfic leidt in beide categorieën van spuitgieten. Het houdt 37% van de markt in termen van kunststofgieten, mogelijk door verpakking, mobiele telefoons en consumentengoederen. Noord-Amerika kwam als tweede grote consument naar voren en wordt verwacht te groeien met een CAGR van 10%. Europa was een andere grote markt voor gespuitgieten kunststoffen met een totale vraag geschat op USD 45,29 miljard in 2025.

Groei en voorspellingen

De wereldwijde marktgrootte voor gespuitgieten kunststoffen werd in 2018 gewaardeerd op USD 325,69 miljard. Het wordt verwacht te expandieren met een CAGR van 5,7% tijdens de voorspellingsperiode. Op dezelfde manier werd de wereldwijde marktgrootte voor metaal spuitgieten (MIM) in 2015 gewaardeerd op USD 2,1 miljard en wordt verwacht te groeien met een CAGR van 11,9% van 2016 tot 2025.

Toegenomen productuitgaven in Brazilië, China, India, Mexico, Rusland en Zuid-Afrika zijn gericht om meer groei te creëren. Zowel in kunststoffen als in metalen, de toenemende vraag naar lichtere en kleinere automotive onderdelen drijft de kansen voor MIM-technologie op. Dit geldt ook voor hoge sterkte componenten in motoren en elektronische systemen voor de automobile industrie.

Optische helderheid, biocompatibiliteit en kosteneffectieve productiemethoden worden alle verwacht de vraag in de medische industrie aan te drijven. Gezondheids- en medische velden worden verwacht een CAGR te halen van meer dan 6,3% wat een netto waarde van USD 40,49 miljard bereikt in 2025.

De belangrijkste bronnen voor de data in dit artikel zijn het Wohler's rapport, Sculpteo, Grand View Research, Technavio, Reuters, de Noord-Amerikaanse Drukgiet Associatie en Mordor Intelligence.