Descripción general
Se espera que la creciente demanda de accesorios ligeros en los sectores de automoción y defensa, junto con la creciente inclinación hacia el uso de diseños complejos de fabricación con tiempos de ciclo de producción cortos, desempeñen un papel clave en la ampliación del alcance del mercado de la fabricación aditiva a nivel mundial. Además, la creciente importancia de inducir una reducción del coste total de propiedad (TCO) en el sector manufacturero. Con el creciente uso de la fabricación aditiva a nivel global, grandes empresas están ampliando sus capacidades de producción en diferentes países para fortalecer la presencia de estos productos en el mercado.
Se prevé que las ventajas que ofrece la fabricación aditiva en varios segmentos de compradores, la fácil personalización y la producción a granel mediante fabricación aditiva abran nuevas vías de mercado. Se espera que la actualización tecnológica en el sector de la salud, junto con la financiación gubernamental de apoyo para promover la fabricación aditiva, mantenga el mercado optimista para los participantes clave de la industria. Sin embargo, se prevé que los problemas relacionados con la disponibilidad de material, la fuga, la validación y la estandarización desafíen el crecimiento del mercado.
¿Qué es la fabricación aditiva?
La fabricación aditiva (AM) se diferencia del método de producción sustractivo, que consiste en triturar el material innecesario de un bloque de material. El uso de la fabricación aditiva en aplicaciones industriales suele hacer referencia a la impresión 3D. Implica una acumulación de material capa por capa para formar un objeto mientras se hace referencia a un archivo tridimensional con la ayuda de un equipo y software de impresión 3D. Se selecciona una tecnología de fabricación aditiva adecuada del conjunto de tecnologías disponibles según la aplicación.
Escenario de aplicación
Con el desarrollo de nuevos vehículos, existe una demanda cada vez mayor por parte de los clientes, junto con un aumento de la demanda de diseño y confort. Diversas medidas y regulaciones de seguridad impuestas por varios gobiernos han aumentado el peso de los componentes automotrices y aeroespaciales. Por tanto, con el aumento de peso, se producirá un elevado consumo de combustible para su correcto funcionamiento. Por lo tanto, para satisfacer la demanda y compensar la eficiencia del combustible, el diseño y el producto deben ser complejos y de estructura liviana. Esto se puede lograr gracias al potencial de las tecnologías de fabricación aditiva, como la fabricación aditiva reforzada con fibra (FRAM). Por ejemplo, el chasis de un coche de carreras se diseña y fabrica generativamente utilizando FRAM con una matriz de fibras cortas y fibras largas reforzadas con fibra de carbono, que es liviana en comparación con el chasis de metal. Esto ayuda a regular la aerodinámica del automóvil, lo que ayuda a acelerar y reducir el consumo de combustible.
Para lograr el objetivo de disponer de vehículos ligeros y otros componentes automovilísticos y aeroespaciales, diversas industrias de fabricación aditiva han desarrollado determinadas tecnologías y materiales que constantemente salen al mercado. Un ejemplo de este desarrollo es la combinación de extrusión de materiales (MEX) en forma de modelado de capas fundidas (FLM) de filamentos plásticos con refuerzo de fibras cortas y largas.
Además, el sector aeroespacial requiere numerosos objetivos técnicos y económicos de desempeño funcional que interactúan, lo que conduce a la reducción del tiempo, la ponderación del peso de los vuelos, la gestión de costos y la entrega de componentes críticos para la seguridad. Las tecnologías de fabricación aditiva, a diferencia de la fabricación tradicional convencional, utilizan la fabricación capa por capa basada en polvo o alambre típico y materiales como el polímero plástico, que es más liviano y permite lograr la naturaleza liviana de los motores y componentes de las aerolíneas.
La fabricación aditiva ha aumentado significativamente la velocidad del proceso de diseño. Al mismo tiempo, la fabricación tradicional puede tardar varios meses en producir las herramientas necesarias para crear piezas finales y prototipos. La industria automotriz y aeroespacial ha descubierto que la fabricación aditiva es ventajosa al evitar herramientas costosas y que consumen mucho tiempo.
La industria aeroespacial también ha descubierto que la impresión 3D produce objetos optimizados de forma libre, lo que significa que el peso de una pieza se puede reducir de manera efectiva mediante la fabricación aditiva, ahorrando así costos de material y tiempo de producción. Mediante el uso de herramientas de diseño avanzadas, los ingenieros han reducido la cantidad de componentes utilizados en los procesos tradicionales a solo uno mediante el uso de fabricación aditiva, simplificando así enormemente el proceso de ensamblaje de diseños complejos.
Además, tecnologías como la fabricación aditiva por arco eléctrico (WAAM) y la deposición directa de energía (DED) se utilizan ampliamente para reparar equipos militares funcionales en los sectores de defensa. Estas tecnologías ayudan a restaurar y reparar superficies desgastadas de álabes de turbinas y equipos de alta gama. Aunque las piezas de repuesto pueden agotarse, las técnicas de escaneo 3D son realmente útiles para realizar ingeniería inversa en una pieza disponible, que se puede replicar fácilmente mediante impresión 3D.
Cualquier industria puede beneficiarse de piezas y componentes livianos, ya que reducen el costo de material y el consumo de energía. Sin embargo, el uso de piezas ligeras en el sector de la automoción en la fabricación de vehículos es crucial. Además, los vehículos eléctricos no suelen alcanzar las mismas velocidades máximas que los motores de combustión. Se espera que hacer que los vehículos eléctricos sean más livianos mejore la eficiencia del motor y pueda ayudar a cerrar la brecha entre los dos tipos de vehículos.
USP de fabricación aditiva
La fabricación aditiva ha demostrado ser una tecnología poderosa que revoluciona los procesos de producción en diversas industrias de usuarios finales. Las tecnologías de fabricación aditiva han sido prácticas y fiables y se han utilizado de forma eficiente en los últimos años. Las tecnologías de fabricación aditiva a través de impresoras 3D permiten a las empresas obtener herramientas instantáneas sin depender de otro proveedor, ya que la impresora 3D les permite diseñar y personalizar piezas instantáneamente sin la necesidad de herramientas engorrosas o revisiones de moldes. Esto también ayuda a reducir los costos de envío y también ahorra tiempo cuando se necesitan repuestos para renovaciones, como en los autos de carreras.
Industrias como la aeroespacial y de defensa son algunas de las otras industrias que utilizan productos de fabricación aditiva para su desempeño. Las piezas de aviones se utilizan mediante productos de fabricación aditiva que son livianos y pueden soportar condiciones ambientales adversas. Debido a que se requiere menos material y al proceso de formar materiales capa por capa, las industrias aeroespaciales lo utilizan como ventaja para la reducción de peso y reducción de desperdicios, que son muy importantes para la fabricación de piezas aeroespaciales para las principales empresas.
Además, con el rápido avance y la innovación en las industrias médicas, la utilización de productos de fabricación aditiva es una gran ventaja para los médicos, los pacientes y las instituciones de investigación. A través del diseño de prototipos funcionales proporcionado por tecnologías de fabricación aditiva, ha sido de gran ventaja crear un diseño flexible de diversos diseños de herramientas que salvan vidas necesarias para fines quirúrgicos y de estudio, herramientas utilizadas en el procedimiento dental, modelos prequirúrgicos para tomografías computarizadas, Guías de sierra y perforación personalizadas, gabinetes e instrumentación especializada.
Aparte de esto, otras industrias dependen de las tecnologías de fabricación aditiva para obtener diseños rápidos y personalizables proporcionados por las impresoras 3D. Las tecnologías de fabricación aditiva aceleran la producción y hacen frente a la demanda de diferentes productos de diseño requeridos en diferentes formas y diseños con realismo y funcionalidad. Algunos de los usuarios finales son empresas de fabricación de productos electrónicos y diseñadores de modelos arquitectónicos, entre muchos otros.
La facilidad de personalización ha llevado a los compradores a aumentar el gasto en fabricación aditiva.
Dado que las empresas fabrican productos estandarizados y genéricos con el mismo diseño y patrón que los de producción en masa, existe una demanda de productos personalizados donde cada cliente es un individuo diferente con su diseño personal o producto utilizado según sus preferencias.
La fabricación aditiva permite la personalización, a diferencia de la fabricación tradicional, sin coste adicional y no requiere moldes ni herramientas adicionales para el proceso de diseño. Sólo necesita un prototipo de diseño 3D y puede ser creado por el propio cliente. Debido a la facilidad de personalización y la rápida producción, existe una gran demanda de fabricación aditiva. Además, el uso de tecnologías AM (fabricación aditiva) puede brindar a los consumidores una experiencia única de comprador y consumidor en la que les brinda un sentimiento de pertenencia y satisfacción del consumidor en comparación con la contraparte, que no brinda personalización.
Por ejemplo, el fabricante de automóviles con sede en Alemania llamado BMW ha permitido a los clientes de su serie BMW MINI personalizar su diseño a través de la tienda en línea de la compañía en algunas partes específicas como la manija de la puerta o partes de las placas laterales. Por otro lado, la empresa de auriculares NORMAL ha allanado el camino para que los clientes diseñen sus auriculares según la creatividad del cliente descargando sus aplicaciones, y los clientes recibirán sus propios auriculares personalizados.
Los procesos de fabricación de componentes convencionales dependen del uso de recursos de alta capacidad combinados con elementos de control para obtener niveles de precisión extremadamente altos. Sin embargo, los procesos de fabricación tradicionales no pueden superar las ventajas del uso de procesos de fabricación aditiva. Además, la fabricación aditiva puede crear diseños complicados que serían bastante difíciles de lograr mediante procesos de fabricación tradicionales. La funcionalidad y precisión de la fabricación aditiva son mucho mayores que los procesos de fabricación tradicionales. Los tiempos de producción se pueden acortar en la fabricación aditiva de semanas a días, a diferencia de los métodos de fabricación convencionales. Las máquinas de fabricación aditiva pueden imprimir de forma continua y requieren una supervisión mínima. Esto permite al fabricante operar según el principio "justo a tiempo" produciendo la cantidad necesaria y evitando desperdiciar dinero y espacio de almacenamiento en exceso de inventario.
Además, los variados procesos disponibles en la fabricación aditiva proporcionan varias ventajas de producción sobre los procesos de fabricación convencionales. Por lo tanto, se espera que la facilidad de fabricar diseños complejos y personalizados con un ciclo de producción corto impulse el mercado mundial de fabricación aditiva.
Temas candentes: de un vistazo
Se espera que el alto costo de los equipos y el acceso limitado a profesionales en la fabricación aditiva sean algunos de los factores que probablemente limiten el alcance de la tecnología de fabricación aditiva en los próximos años. Los equipos de fabricación aditiva tienen un coste de entre 300.000 y 1,5 millones de dólares. Además, los consumibles industriales se encuentran en el rango de precios de 100 a 150 dólares por pieza. Como resultado, es probable que las empresas manufactureras con uso intensivo de mano de obra se abstengan de utilizar dichas tecnologías de fabricación para su producción interna.
La fabricación aditiva se considera una salvación en la producción de diseños complejos. Pero todavía tiene una cierta limitación que dificulta aún más su crecimiento en el mercado. La fabricación aditiva se considera ideal para realizar prototipos y piezas o diseños complejos, pero sigue siendo complicado fabricar piezas individuales de gran tamaño.
La fabricación aditiva utiliza el proceso de fusión láser de lecho de polvo (PBF) que puede crear formas complejas e intrincadas junto con estructuras orgánicas. Estas formas se consideraban demasiado caras o complejas para su fabricación mediante el uso de operaciones de fabricación tradicionales. Por ejemplo, el PBF láser podría utilizarse para la producción de componentes livianos para garantizar que las estructuras reticulares más complejas induzcan un uso eficiente del material.
Perspectivas positivas hacia el sector sanitario
El desarrollo de la digitalización de imágenes médicas y esta digitalización permite la reconstrucción de modelos 3D a partir de la anatomía de los pacientes. El flujo de trabajo típico del dispositivo médico personalizado comienza con la obtención de imágenes o la captura de la geometría de la anatomía del paciente utilizando métodos de escaneo 3D computarizados. Estos datos se pueden utilizar para imprimir modelos 3D de la anatomía de un paciente o para crear dispositivos o implantes personalizados.
Existen diversas aplicaciones médicas de la fabricación aditiva en el sector médico, que incluyen modelos médicos, implantes, herramientas, instrumentos y piezas para dispositivos médicos, ayudas médicas, guías de apoyo, férulas y prótesis, y biofabricación, entre muchas otras. Por ejemplo, los modelos médicos se basan en la anatomía de los pacientes y se utilizan para la planificación operativa y preoperatoria y posoperatoria y para la formación de estudiantes de medicina y para informar a los pacientes y a sus familias. Los modelos se pueden tomar para una sección específica interesante. Los modelos médicos se utilizan ampliamente para el área craneomaxilofacial, las extremidades, la pelvis y otras estructuras óseas. Estos modelos médicos se fabrican mediante el diseño de prototipos en una impresora 3D donde el flujo de trabajo del diseño y las dimensiones se obtienen mediante rayos X, tomografías computarizadas y resonancias magnéticas, y muchos otros métodos de escaneo.
El segmento “independiente” dominó el mercado debido a la disponibilidad de dispositivos de impresión 3D independientes tecnológicamente avanzados, así como a una mayor investigación y desarrollo por parte de actores clave del mercado en preparación para el lanzamiento de sistemas independientes avanzados. Data Bridge Market Research analiza que se espera que el mercado de impresión 3D para el cuidado de la salud crezca a una tasa compuesta anual del 22,8% durante el período previsto de 2022 a 2029.
Para saber más sobre el estudio, visite https://www.databridgemarketresearch.com/es/reports/global-healthcare-3d-printing-market
Por otro lado, los implantes se fabrican directa e indirectamente de forma aditiva para reemplazar tejidos defectuosos o faltantes, y esto también incluye aplicaciones dentales como coronas y puentes. El material debe ser compatible con los tejidos. La fabricación aditiva es una solución favorable similar al modelo médico. A través de tecnologías de fabricación aditiva, podemos tener un implante personalizado y personalizado mediante impresión digital 3D, que es ajustes específicos del paciente.
Data Bridge Market Research analiza que se espera que el mercado crezca a una tasa compuesta anual del 4,21% en el período de pronóstico mencionado anteriormente. La creciente prevalencia de la epilepsia, los trastornos cardíacos y la enfermedad de Parkinson es el factor vital que impulsa el mercado de los implantes médicos microelectrónicos.
https://www.databridgemarketresearch.com/es/reports/global-microelectronic-medical-implants-market
Se espera que el gasto público intensifique el movimiento del mercado
La fabricación aditiva se considera una de las categorías potenciales en las que las empresas están revolucionando el panorama de la fabricación y la producción industrial a través de procesos digitales, comunicación e imágenes. Habiendo visto el potencial de la posibilidad de que este sector contribuya a las diversas economías nacionales, los gobiernos de diferentes países están ideando diferentes estrategias para apoyar y promover la fabricación aditiva en varios sectores.
Por ejemplo, los gobiernos de China, Estados Unidos y Rusia han reforzado la confianza de los usuarios en tecnologías avanzadas mediante la adopción y el desarrollo de una aplicación para la fuerza militar. Por ejemplo, la unidad de fabricación aditiva de la Infantería de Marina ha creado la impresora de hormigón 3D más grande capaz de imprimir barracones de 500 pies cuadrados en sólo 40 horas. Por otro lado, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) del Departamento de Comercio de EE. UU. ha otorgado 3,7 millones de dólares en subvenciones para ayudar a abordar las barreras actuales y futuras para la adopción generalizada de la fabricación aditiva basada en metales a través de investigaciones científicas de medición.
Conclusión
La fabricación aditiva se ha convertido en una de las herramientas clave que no sólo ahorra el coste total de propiedad de las empresas de fabricación, sino que también mejora las características estructurales de los componentes. Se espera que las perspectivas positivas hacia el sector manufacturero de los países en desarrollo, incluidos China e India, junto con el fuerte gasto en I+D en los sectores automovilístico, aeroespacial y sanitario, mantengan el dedo cruzado por los participantes de la industria que operan en toda la cadena de valor de la fabricación aditiva. Se espera que las empresas manufactureras aumenten el gasto para reducir el costo de entregar su preposición a sus clientes además de ampliar la base de sus compradores para aumentar el conocimiento de las ofertas o los productos terminados en un futuro próximo.
Data Bridge Market Research analiza que el mercado está creciendo con una tasa compuesta anual del 20,9% en el período previsto de 2023 a 2030 y se espera que alcance los 91.853,88 millones de dólares en 2030. El principal factor que impulsa el crecimiento del mercado de fabricación aditiva es la creciente demanda para componentes ligeros de la industria automovilística y aeroespacial.
Para saber más sobre el estudio, https://www.databridgemarketresearch.com/es/reports/global-additive-manufacturing-market
