5 sleuteltrends die de 3D-printmaterialenmarkt drijven in 2019

Wat zijn de krachten die de 3D-printmaterialenmarkt vormgeven naarmate de industrie rijpt?
Materialen blijven een van de drie pijlers die 3D-printing ondersteunen – naast hardware en software. Het Wohlers Report 2019 merkte op dat het materialensegment in 2018 ongekende groei noteerde, gedreven door het uitbreidende gebruik van additieve productie voor serieproductie. 2019 bouwt op die momentum, dankzij verschillende convergerende trends die we hieronder onderzoeken.

1. Composiet 3D-printing neemt de vlucht

Het composietsegment biedt een hoge-waarde kans voor additieve productie. Een SmarTech Analysis rapport projecteert de wereldwijde composiet 3D-printmarkt te groeien met een CAGR van 22,3% over de komende vijf jaar – wat een substantieel aandeel van het algehele composietproductielandschap betekent. In 3D-printing combineren composieten typisch een polymere kern (bijv. nylon) met een versterkingsmiddel zoals gehakte of continue vezel. Het resultaat is een materiaal dat superieure sterkte en stijfheid levert, vaak rivaliserend met metalen zoals aluminium.

Deze verbeterde eigenschappen maken composieten aantrekkelijk voor tooling en eindgebruikcomponenten in luchtvaart, auto, energie en olie & gas. Bijvoorbeeld, Shawcor, een Canadees energiedienstbedrijf, bespaarde ongeveer VS$1,2 miljoen door een Markforged composietprinter in te zetten voor een custom laadmachine. Ongeveer 50% van de 53 geprinten onderdelen waren versterkt met Kevlar, HSHT glas of koolstofvezel, wat traditionele aluminium en plaatmetaal elementen verving.

Arevo's single-part composiet fietsframe demonstreert een andere doorbraak. Met robotische composiet 3D-printing kan Arevo een compleet frame in dagen produceren in plaats van maanden traditionele productie. Deze voorbeelden illustreren het onontgonnen potentieel van composieten en de groeitraject van de sector.

Materiaalontwikkeling

Markforged's recente lancering van Onyx FR – het eerste vlamvertragende composiet – benadrukt voortdurende innovatie. Het nylon-gebaseerde materiaal is versterkt met continue koolstofvezelstrengen en is zelfblussend, voldoeend aan strenge brandveiligheidsstandaarden voor auto, luchtvaart en defensietoepassingen. Techmer PM heeft een hoge-capaciteitsproductielijn geopend voor koolstofvezel-versterkte polymeren, gedreven door vraag van grootformaat 3D-printerfabrikanten. Arkema's nieuwe fabriek voor Kepstan PEKK weerspiegelt een vergelijkbare toewijding aan het tegemoetkomen van de opschoting in koolstofvezel-composiet en 3D-printvraag.

2. Materialenproductie neemt toe

De industrie breidt haar productievoetafdruk uit. In februari verwierf Amastan Technologies AL Solutions, een gegolfd titaniumproducent, herbrandt als Amastan Additive. De gecombineerde inzet van AL Solutions' recyclingtechnologie en Amastan's plasma-gebaseerde UniMelt® positioneert het bedrijf als sleutelspeler in AM titaniumpoedervoorsiening.

Jabil heeft ook een toegewijde unit gelanceerd – Jabil Engineered Materials – om engineered AM-materialen te ontwikkelen, valideren en commercialiseren. De unit biedt momenteel PETg, PETg ESD, TPU 90 A, en TPU 90 A ESD, met extra materialen gepland voor de komende maanden. Door deze intern en aan de bredere markt aan te bieden, streeft Jabil ernaar materiaalkeuzes te verbreden en adoptie te versnellen.

Naarmate meer bedrijven productiemogelijkheden opschalen, staat de markt voor een substantiële boost, wat de groei van 3D-printing over sectoren heen verder ondersteunt.

3. Open materialen is een uitbreidend concept

Materiaalinnovatie loopt vaak achter machineontwikkeling, grotendeels door proprietaire supply chains. Veel printerfabrikanten beperken hun apparaten tot in-house materialen, wat prijzen opjaagt en innovatie verstikt.

Het open materialen model moedigt collaboratie aan tussen materiaalproducenten en printerfabrikanten, wat twee hoofddoeleveren levert: een bredere selectie voor gebruikers en snellere ontwikkelcycli. Ultimaker's Material Alliance Program verbeeldt deze benadering, met een database van printparameters voor third-party filaments. Sinds de lancering in april 2018 omvat het programma meer dan 80 bedrijven, zoals BASF, DSM, Arkema en Jabil. Arkema's recente toevoeging van zijn PVDF-gebaseerde FluorX filament breidt hoge-prestaties, thermisch-bestendige opties uit.

Andere spelers – HP, Origin, Prodways, en zelfs Stratasys – adopteren vergelijkbare open-materialen strategieën. Stratasys erkent de noodzaak voor externe partnerschappen om hoge-prestaties materialen te ontwikkelen, wat een verschuiving naar meer collaboratie signaleert.

4. Materialenkosten dalen (langzaam)

Hoge materialenkosten zijn lang een barrière geweest voor bredere 3D-printadoptie. Een studie geeft aan dat 3D-print grondstoffen tot tien keer duurder kunnen zijn dan traditionele productie-equivalenten, afhankelijk van proces en materiaal.

Hars prijzen voor SLA-printing variëren typisch van VS$50 per liter voor standaard harsen tot VS$500 per liter voor professionele graden, hoewel sommige fabrikanten prijzen van VS$10-20 per liter aanbieden. Het relatief lage volume van materiaalverzendingen en de dominantie van proprietaire supply chains hebben prijzen hoog gehouden.

Echter, toenemende serieproductievolumes en de opkomst van open-materialen ecosystemen beloven prijsverlagingen. Carbon verlaagde bijvoorbeeld zijn hars prijzen van VS$300 naar VS$50 per liter tussen 2016 en 2018, met hoge-volume toepassingen als katalysator. Als andere fabrikanten volgen, kunnen we een geleidelijke, markt-gedreven daling van materialenkosten verwachten.

5. Wereldwijde chemische bedrijven betrekken zich meer

Grote chemische firma's hebben het industriële potentieel van additieve productie herkend. Partnerschappen, nieuwe faciliteiten en materiaallanceringen versnellen hun instap. Stratasys en Solvay kondigden in mei een gezamenlijke roadmap aan, gefocust op hoge-prestaties materialen zoals PEEK en PPSU voor Stratasys printers. Victrex investeert miljoenen euro's in Bond 3D om de marktinstap van PAEK en PEEK onderdelen te versnellen. BASF's collaboratie met Impossible Objects levert Polyamide 6 gecombineerd met composiettechnologie, gericht op auto- en industriële toepassingen.

Deze allianties onderstrepen een groeiende trend: chemische reuzen investeren zwaar in AM, wat de lange-termijn commerciële levensvatbaarheid van de technologie valideert.

Naar een bloeiende toekomst

De materialenmarkt blijft cruciaal voor de continue evolutie van additieve productie. De meest impactvolle trend is de opschoting in materiaalontwikkeling – gedreven door marktvraag naar productieklare onderdelen. Chemische bedrijven versterken hun posities door R&D, investeringen en strategische partnerschappen, terwijl printerfabrikanten collaboratie omarmen om materiaalecosystemen te verbreden.

Naarmate het materialenportfolio uitbreidt en kosten dalen, zal 3D-printing's toepasbaarheid verbreden, wat de adoptie versnelt over diverse industrieën heen.