Rynek druku 3D rośnie na świecie w tempie 46% rocznie, działają na nim firmy z Polski

W drukowaniu przestrzennym wykorzystuje się procesy kojarzone z tzw. addytywną technologią wytwarzania (rapid prototyping), tj. szybką precyzyjną i zazwyczaj sterowaną komputerowo produkcją elementów prototypowych w przemyśle. Powszechne metody drukowania 3D obejmują procesy stereolitografii (SLA) - addytywnego zestalania substancji naświetlanej laserem, stapiania wiązką elektronów (EBM) - wytwarzania części z proszków metali, selektywnego spiekania laserem (SLS), osadzania topionego materiału (FDM), wytwarzania obiektów laminowanych z warstw specjalnego samoprzylepnego papieru (LOM) i inne. Początkowo powyższe metody były wykorzystywane tylko w wytwarzaniu prototypów, ale w ostatnich latach drukowanie 3D staje się coraz bardziej powszechne w produkcji stosowanych przedmiotów od kosmonautyki po produkty konsumenckie. Drukowanie przestrzenne ma ogromny potencjał wzrostu, szczególnie produktów małoseryjnych, o złożonej architekturze i znajdujących niszowe zastosowania.

Drukowanie dla każdego

Postęp techniczny pozwala przyspieszać czas wydruku i uzyskiwać przedmioty drukowane z większych kombinacji materiałów termoplastycznych, kolorów i elementów wykończenia. Maleją też ceny urządzeń do druku 3D, a więc stają się one coraz bardziej dostępne dla szerokiego grona indywidualnych użytkowników i przedsiębiorstw. Aby móc w pełni cieszyć się drukarką, warto mieć pojęcie o projektowaniu wspomaganym komputerowo (CAD), chyba że poprzestanie się na gotowych projektach przedmiotów, często dołączanych w komplecie razem z drukarką. Drukowanie przestrzenne stało się przydatne w wytwarzaniu prototypów i modeli studyjnych ogromnej ilości rzeczy. Analitycy prognozują szczególnie szybki wzrost zastosowań tej technologii w nadchodzących latach w obszarach takich jak produkty konsumenckie, inżynieria i architektura, sektor obronny i kosmiczny oraz medycyna, np. wszelkiego rodzaju protezy, również dentystyczne.

Z druku przestrzennego korzystają małe i duże firmy. Boeing we własnych lokalizacjach drukuje przestrzennie około 300 podzespołów, m.in. części zamienne. Pozytywnie testy drukowania niezbędnych komponentów wykonano na Międzynarodowej Stacji Orbitalnej. W domowych warunkach druk 3D pozwala wyprodukować makiety architektoniczne, modele, przedmioty codziennego użytku, elementy umeblowania, produkty ceramiczne, ozdoby, zabawki, a nawet czekoladki, części garderoby czy broń.

Firma analityczna Canalys oczekuje powstawania w nieodległym czasie punktów usługowych oferujących drukowanie na zamówienie, dzięki czemu druk 3D jeszcze szybciej przybliży się do przeciętnego klienta. Lokalny punkt druku 3D umożliwi drukowanie przedmiotów z dowolnych projektów we własnym zakresie, eliminując konieczność odsyłania projektów do odległych zakładów produkcyjnych.

Rynek globalny

Według analityków z firmy Canalys szybko rosnący rynek druku przestrzennego, w tym sprzedaż drukarek 3D, materiałów i związanych z nimi usług, osiągnął w 2013 r. wartość 2,5 mld dol. Firma prognozuje, że w 2018 r. wartość rynku sięgnie 16,2 mld dol., co oznaczałoby w najbliższych latach średni roczny wzrost o 45,7%. Rynek samych drukarek 3D na świecie w 2013 r. wzrósł o 109%, do 711 mln dol. i miał się zwiększyć w roku ubiegłym o 79%, do 1,3 mld dol., a do roku 2018 ma wzrosnąć do 5,4 mld dol. Ten wzrost wartości będzie odzwierciedlać coraz większe dostawy drukarek konsumenckich i komercyjnych, co z kolei będzie napędzać sprzedaż materiałów, w tym termoplastycznych, takich jak PLA i ABS, oraz niezbędnych w procesie drukowania materiałów rozpuszczalnych.

Struktura obrotów w różnych segmentach rynku drukowania 3D w 2012 r., źródło: Wohlers Associates

Wartość rynku drukowania 3D w Stanach Zjednoczonych w 2014 r. miała wynieść 1,4 mld dol., a średni wzrost roczny na lata 2014-2019 jest prognozowany na 15,7%, poinformowała firma badania rynku IBISWorld. Według niej największym dostawcą drukarek 3D na rynku amerykańskim jest firma 3D Systems z 19,5-procentowym udziałem w rynku, tuż za nią z udziałem 18,4% plasuje się Stratasys. Kolejni amerykańscy dostawcy drukarek przestrzennych to ExOne i Optomec. Obroty od tej ostatniej wyższe ma szwedzki Arcam. Dalej plasują się inne firmy z Europy, niemieckie EnvisionTEC, EOS i micro- TEC, oraz belgijskie Layerwise i Materialise.Pod względem wielkości rynku, w tym samych drukarek, materiałów i usług z nimi związanych, na pierwszym miejscu sytuują się klasyfikowane łącznie obie Ameryki, a następnie Europa. Najszybszy wzrost jest jednak obserwowany w krajach Azji i Pacyfiku, do czego przyczyniają się szybkie tempo rozwoju przemysłowego, wysoka kultura techniczna mieszkańców Dalekiego Wschodu, a także pomocna polityka oraz inwestycje w obszarze badań i rozwoju realizowane przez rządy poszczególnych państw.

Drukarki 3D - popularne modele

Jedną z pierwszych konsumenckich drukarek 3D nastawionych na rynek masowy jest model Micro, produkowany przez firmę M3D ze Stanów Zjednoczonych. W kwietniu 2014 r. 50 tysięcy dol. funduszy na projekt tej drukarki zostało zebrane na crowfundingowym portalu Kickstarter w ciągu 11 minut, ostatecznie łączna suma zbiórki wyniosła 2,6 mln dol. Początkowo cena urządzenia na Kickstarterze wynosiła 200 dol., wkrótce jednak pula drukarek w tej cenie wyczerpała się i cena wzrosła. Micro, sześcian o wymiarach 185×185×185 mm i wadze 1 kg, jest obsługiwany z Windowsów, Mac OS lub Linuksa, ma gniazdo USB. Są na nim wytwarzane warstwy obiektu o grubości 50-350 mikronów przy użyciu standardowych materiałów do drukowania, żyłek PLA i ABS o grubości 1,75 mm.

Ze względu na dobrą jakość i niską cenę bardzo popularna w USA jest drukarka 3D Printbot Simple. W przeciwieństwie do Micro, elektronika i mechanizmy drukujące tego urządzenia są nieosłonięte, co pozwoliło zaoszczędzić na kosztach. Drukowanie odbywa się tylko przy użyciu najprostszego w obsłudze plastiku PLA, niewymagającego podgrzewanej podstawy. Uzyskane obiekty są jednak bardziej kruche niż wykonane z także szeroko dostępnego ABS. Lepszą jakość i wierność wydruku zapewnia drukarka trzeciej generacji Cube3 firmy 3DSystems. Urządzenie łączy się ze smartfonem lub komputerem przez Wi-Fi. Drukuje z PLA i ABS. W cenie drukarki firma zapewnia liczne projekty w wersji cyfrowej i oprogramowanie w przystępny sposób ilustrujące proces druku krok po kroku.

Popularne są także drukarki firmy RepRapPro, m.in. zestawy przeznaczone do zmontowania drukarki we własnym zakresie. Można również kupić modele firmowo zmontowane i skalibrowane, gotowe do użycia, jak np. Huxley czy Mendel. Jednym z ostatnich produktów RepRapPro jest wydajny model Ormerod 2, w którym wykorzystane są rozwiązania sprzętowe typu open source.

Dostawy i liczba zainstalowanych drukarek 3D w tysiącach sztuk oraz wartość rynku drukarek w mln dol. (źródło: IDC)

Dostawcy z Polski

W Polsce istnieje kilka firm, które z powodzeniem dostarczają swoje drukarki 3D na rynek globalny. Poznańska firma Omni3D zdołała podpisać umowę na dystrybucję drukarek 3D w Stanach Zjednoczonych z Amazonem. Pierwsze zlecenie dla Amazona miało wartość 100 tysięcy dol. Omni3D zawarło także umowę na kwotę 1,6 mln zł z Krajowym Funduszem Kapitałowym, aby pozyskane środki przeznaczać na inwestycje, rozbudowę mocy produkcyjnych i zakup maszyn oraz badania i rozwój.

Działająca na rynku już ponad rok firma Zortrax zdobyła w ubiegłym roku zamówienie na 5 tysięcy drukarek 3D od Della. Pierwsze pieniądze na rozwój biznesu - niemal 180 tysięcy zł - Zortrax uzyskał na wspomnianym wcześniej Kickstarterze, następnie przeprowadził emisję obligacji i zebrał z niej 1,2 mln zł. Swoje produkty i rozwiązania firma rozprowadza na rynkach krajów UE, w Kanadzie i Stanach Zjednoczonych. Firma dostarcza na rynek montowane w Chinach drukarki Zortrax M200 i M120. Według danych producenta, pierwsza z nich, o obszarze roboczym 200×200×185 mm, jest kompatybilna z dowolnym oprogramowaniem do modelowania 3D. Urządzenie współpracuje z systemami operacyjnymi Mac OS i Windows.

Urządzenia ZMorph z Wrocławia nie należą do najtańszych, ale firma odniosła sukces, sprzedając je za granicą, niedawno sklep ze swoimi drukarkami 3D otworzyła w Holandii. Drukarki ZMorph wyróżniają się m.in. tym, że mają 9 wymiennych głowic, czyli druk jest możliwy z różnych materiałów, w tym ABS, ceramiki, ale także czekolady czy nawet ciasta. Firma opracowuje też oprogramowanie do modeli 3D, pozwalające edytować lub tworzyć pliki do wydruku w formacie STL. Oprogramowanie pozwala np. odtwarzać skany z tomografu komputerowego, aby wydrukować np. model własnej części ciała.

Marcin Tronowicz