市場概要
アメリカの付加製造市場規模は2022年に35億6000万米ドルと推定され、2023年から2030年にかけて年平均成長率（CAGR）21.3％で成長すると予測されている。3次元（3D）プリンティングの積極的な研究開発と、ラピッドプロトタイピング＆反復設計プロセスに対する様々な産業分野（特にヘルスケア、自動車、航空宇宙・防衛）からの需要の増加が、市場の成長を促進すると予想される。さらに、米国政府は積層造形（AM）の戦略的重要性を認識している。America MakesやNational Additive Manufacturing Innovation Instituteのようなイニシアチブは、この分野の研究開発を促進することを目的としている。
アディティブ・マニュファクチャリングは、材料を層ごとに漸進的に堆積させ、物体を製造するものである。このプロセスは、専用のソフトウェアによって導かれ、3次元デジタル設計ファイルに基づいて3Dプリンタを使用して実行される。アディティブ・マニュファクチャリングは、以前は製造が困難であった、あるいは不可能であった複雑で軽量な構造物の製造を可能にする。このように、積層造形は、米国のさまざまな産業において、イノベーション、カスタマイズ、持続可能性、サプライチェーンの強靭性に大きな影響を与えている。積層造形は、複雑で軽量な構造物の製造を可能にすると同時に、経済成長、雇用創出、研究機会を促進している。
アディティブ・マニュファクチャリングは、プロトタイピング、構造および最終製品の設計、モデリング、市場投入までの時間の面でメーカーを支援する。その結果、製造経費が大幅に削減され、メーカーはより良い製品をリーズナブルな価格で提供できるようになった。こうした利点の結果、3Dプリンターの需要は今後数年でさらに高まると予想される。米国では、3Dプリンターは複雑な機械や部品を簡単に開発するのに役立っている。マス・カスタマイゼーション、市場投入速度の向上、廃棄物の削減は、市場が驚異的なスピードで前進しているため、重要な要因となっている。この業界を牽引しているのは、さまざまな最終用途部門が3Dプリンターを主流の製造機器として取り込もうとする動きを強めていることだろう。さらに、さまざまなサイズと容量の3Dプリンターが入手可能であることも、市場拡大を後押しすると予測されている。
しかし、中小規模の製造業者が持つプロトタイピング・プロセスに関する一般的な誤解が、積層造形の採用を妨げている。デザインを重視する企業、特に中小企業は、プロトタイピングの利点を十分に理解するよりも、プロトタイピングへの投資が健全な財務判断であるかどうかを熟考することが多い。これらの企業の多くは、プロトタイピングを実際の製造に先立つ高価な前段階として認識するのが一般的です。プロトタイピングに関するこのような認識は、より専門的な知識の必要性や標準的な工程管理の不足と相まって、市場の成長を妨げると予想される。
COVID-19パンデミックの発生は、米国経済全体、ひいては積層造形産業に大きな影響を与えた。さらに、パンデミックの発生により米国内の状況は悪化し、パンデミックによる完全封鎖は積層造形プリンターの生産に影響を与えた。一方、パンデミックは世界的なサプライチェーンを混乱させ、従来の製造部品や機器の不足を招いた。アディティブ・マニュファクチャリングのオンデマンドで部品を迅速に生産する能力は、特に人工呼吸器の部品やフェイスシールドのような重要な医療機器の供給ギャップを埋めるのに役立ちました。さらに、パンデミックは、機敏でローカライズされた製造の必要性を浮き彫りにしました。多くの企業が、遠方のサプライヤーへの依存を減らし、変化する需要への迅速な対応を可能にするため、AM技術の探求と採用を開始した。
コンポーネントに基づき、市場はさらにハードウェア、ソフトウェア、サービスに区分される。ハードウェア・セグメントが市場をリードし、2022年の収益シェアは64.1%を超えた。ハードウェアセグメントは、ラピッドプロトタイピングと高度な製造手法の必要性の高まりから大きな利益を得ている。ハードウェア・セグメントの拡大は、迅速な工業化、民生用電子機器の採用増加、市民インフラの整備、都市化の加速、人件費の最適化など、いくつかの要因が主な要因となっている。
技術の普及、ラピッドプロトタイピングなどのラピッド3Dプリンティングプロセスの普及拡大、さまざまな産業分野でのアプリケーションの増加が、さまざまなAMコンポーネントの需要を促進する要因となっている。この技術は、関連するデジタルファイルを利用するシステムを通じて相互に接続された3Dオブジェクトを段階的に生産することを可能にする。航空機の生産は、間接的に大量の3Dプリンティングに依存している。3Dプリンティングは、複雑なパーツを作成するのに十分な設備が整っているため、より速く、より安価である。大型航空機部品のウレタン鋳造のマスターパターンとして使用されることも多い。3Dプリントされたデザインは、まず複数の部品を流動的なアセンブリに統合するために使用される。このように、様々な産業分野でのアディティブ3Dプリンティング・ハードウェア技術と3Dプリンティング・ソフトウェアの使用は、市場の成長を押し上げると予想される。
プリンタータイプに基づき、市場はさらに産業用3Dプリンターとデスクトップ3Dプリンターに区分されている。産業用プリンター部門は市場をリードし、2022年には69％以上の収益シェアを占めた。産業用プリンタのシェアが高いのは、自動車、エレクトロニクス、航空宇宙＆防衛、ヘルスケアなどの産業で産業用プリンタが幅広く採用されているためと考えられる。プロトタイピング、設計、ツーリングは、これらの産業分野で最も一般的な産業用アプリケーションの一部である。アディティブ・マニュファクチャリングがプロトタイピング、設計、ツーリングに広く受け入れられていることが、産業分野での需要増加に拍車をかけている。その結果、産業用プリンタ分野は予測期間を通じて優位性を維持すると予測されている。
一方、デスクトップ3Dプリンターの利用は当初、趣味や小規模企業に限られていた。しかし、その用途は現在、家庭や家庭内の機能を包含するまでに拡大している。さらに、学校、教育機関、大学を含む教育分野では、技術トレーニングや研究活動にデスクトッププリンターが採用されるケースが増えている。さらに、中小企業がデスクトップ・プリンターを採用し、付加製造や関連サービスを含めて事業範囲を広げているケースも目立っている。この点で注目すべき傾向は、米国で人気を集めている「ファブショップ」の出現である。
これらのファブショップはオンデマンドの付加製造サービスを提供し、顧客の仕様や設計に基づいて部品やコンポーネントを製造する。その結果、デスクトップ・プリンターの需要は、予測可能な将来に大幅な成長を遂げることになる。3Dプリンターは、従来の製造工程を超える数多くの用途があるため、過去10年間で爆発的に普及した。高い柔軟性、ラピッドプロトタイピング、パブリッシング、軽微な損失、迅速な設計と製造、入手のしやすさ、コストと時間の有効性などは、生産プロセスのメリットのほんの一部に過ぎません。パーソナル印刷、プロフェッショナル印刷、工業印刷のすべてがこれらのプリンターで可能です。これらのプリンターは、あらゆる部品やコンポーネントを無期限に印刷するようにプログラムすることができ、材料費を削減し、無駄をほとんどなくすことができる。
技術別に見ると、市場はさらにステレオリソグラフィ、ヒューズデポジションモデリング（FDM）、ダイレクトメタルレーザー焼結（DMLS）、選択的レーザー焼結（SLS）、インクジェット、ポリジェット、レーザー金属蒸着、電子ビーム溶解（EBM）、デジタル光処理、積層造形、その他に区分される。ステレオリソグラフィセグメントは、2022年に11.3％以上の最大シェアを占めた。現在、ステレオリソグラフィ技術が最大のシェアを占めているが、これは最も古く、最も伝統的な印刷技術の1つであるためである。ステレオリソグラフィ技術の利点と操作の簡便さがその採用を促進している一方で、代替技術の進歩や、業界の専門家や研究者による研究開発の取り組みが、他のさまざまな効率的で信頼性の高い技術に道を開いている。
FDMもまた、様々な3DPプロセスでの広範な技術採用により、2022年には10.2%近いかなりの収益シェアを占める。DLP、EBM、インクジェット印刷、DMLSも、これらの技術が特殊な付加製造プロセスに適用可能であることから、予測期間中に採用が拡大すると見られている。航空宇宙・防衛、自動車、ヘルスケアの各分野で多数のコンポーネントやシステムの需要が高まっているため、これらの技術を採用する機会が広がっている。
3Dプリンティングの技術は、この間発展してきた。金属直接レーザー焼結、ステレオリソグラフィ（SLA）、選択的レーザー焼結（SLS）、カーボンDLS、カーボンDLS、マルチジェット融合（MJF）など、さまざまなタイプの3Dプリンターが複数の産業で使用されている。米国の防衛産業では、戦闘機の交換部品から孤立した前哨基地のコンクリート製宿舎まで3Dプリンティングが使用されるなど、さまざまな目的でこれらの技術が幅広く利用されている。米国海兵隊は、構造物を建設するための費用対効果が高く迅速な方法として、コンクリート3Dプリントの利用を模索している。
ソフトウェアは、設計ソフトウェア、検査ソフトウェア、プリンタソフトウェア、スキャニングソフトウェアに分類される。設計ソフトウェアセグメントは、2022年に34.4％の最大シェアを占め、予測期間中もその優位性を維持すると見られている。設計ソフトウェアは、特に自動車、航空宇宙＆防衛、建設＆エンジニアリングの各分野で、印刷する対象物の設計を構築するために使用される。デザインソフトウェアは、印刷する対象物とプリンターのハードウェアとの橋渡しの役割を果たす。スキャニング・ソフトウェアの需要は、対象物をスキャニングし、スキャニングした文書を保存する傾向から伸びると推定される。物体のサイズや寸法に関係なくスキャンした画像を保存し、必要なときにいつでもこれらの物体を3Dプリントすることができるため、同分野の成長が見込まれる。
また、スキャナーの導入が増加していることから、この分野は急成長を遂げ、かなりの収益を上げると予想されている。スキャニングソフトウェア分野は、2023年から2030年にかけて21.8%という最高のCAGRで成長すると予測されている。3Dプリンティングは、正しく機能するために様々なソフトウェアを必要とする複雑なプロセスである。プリントするパーツのスキャンはミリ単位の正確さが要求されるため、このソフトウェアは重要な役割を果たす。設計、検査、プリンター、スキャンなど、さまざまなソフトウェアが、軽量で多様なモデルを生成するソリッドモデリングに役立っている。米国は、積層造形用ソフトウェアの主要な製作国のひとつである。Tinkercad、Blender、BRL-CAD、DesignSpark Mechanical、Wings3Dのようなソフトウェアは、防衛、オートメーション、建設産業で使用されている。
用途に基づき、市場はさらにプロトタイピング、ツーリング、機能部品に区分される。プロトタイピングセグメントが市場をリードし、2022年には52.8％以上の収益シェアを占めた。特に、自動車産業と航空宇宙・防衛産業は、部品、コンポーネント、複雑なシステムを精密に設計・開発するためにプロトタイピングを活用している。このアプローチにより、メーカーは高い精度を達成し、信頼性の高い最終製品を製造することができる。その結果、プロトタイピング部門は、予測期間を通じて市場の主導権を維持するのに有利な立場にある。機能部品には、コンパクトなジョイントや異なる部品を接続する様々な金属ハードウェアが含まれる。機械やシステムを設計する際には、精度と正確なサイジングが最も重要である。
このため、機能的用途分野は、これらの重要部品の設計・製造需要の高まりにより、2023年から2030年にかけてCAGR 21.8%を記録すると予想される。米国は、3Dプリンティングを広く使用している著名な国の1つである。3Dプリンティングは、教育、プロトタイピング＆製造、医療など、さまざまな場所で利用されている。米国は宇宙や航空分野でも3Dプリンティングを活用している。例えば、2023年3月、フロリダのケープカナベラル宇宙軍基地から「Relativity Space Terran 1」と呼ばれる3Dプリントロケットが打ち上げられた。Terran 1 は、極端な温度にも耐えられるように設計された革新的な銅合金を使い、積層造形技術で作られた 9 基のエンジンを誇り、航空宇宙分野での能力と費用対効果を高める上で極めて重要な技術となっています。
垂直軸に基づくと、市場はさらにデスクトップおよび産業用アディティブ・マニュファクチャリングの垂直軸に区分される。デスクトップ・アディティブ・マニュファクチャリングの垂直分野には、教育目的、ファッション＆ジュエリー、オブジェ、歯科、食品、その他が含まれる。産業用3DPは、自動車、航空宇宙・防衛、ヘルスケア、家電、産業、電力・エネルギー、その他で構成される。航空宇宙・防衛、ヘルスケア、自動車の各業種は、これらの業種に関連するさまざまな生産工程で技術を積極的に採用しているため、米国の産業用積層造形の成長に大きく貢献すると予測されている。医療分野では、積層造形は、天然の人体組織を忠実に模倣した人工組織や人工筋肉の開発を進める上で極めて重要な役割を果たしており、代替手術に有望なソリューションを提供している。
このような機能は、ヘルスケア業界全体で3Dプリンティングの採用を促進し、産業セグメントの成長に大きく貢献する態勢を整えている。逆に、歯科、ファッション＆ジュエリー、食品の各分野は、当面、米国のデスクトップ積層造形市場の拡大に大きく貢献すると予測されている。歯科分野は2021年に支配的な地位を占め、この分野での主導権を維持すると予測される。さらに、模造宝飾品、ミニチュア、芸術作品、衣料品やアパレルの生産における積層造形の利用は、着実に牽引力を増している。自動車業界では、3Dプリンティング技術の採用が大幅に増加している。
高性能車への需要が高まる中、従来の製造方法では、自動車部品やコンポーネントの製造に必要な規模と精度を満たすのに苦労している。そのため、多くの企業がこれらの部品の製造に3Dプリンティングを採用している。例えば2020年、FordはFord Mustang Shelby GT500スポーツカーを発表した。この車には、車体部品、ブレーキパッドブラケット、ブレーキラインなどの3Dプリント要素が組み込まれており、空力的安定性の向上と製造工程の高速化に貢献している。2022年2月、ポリマー3Dプリンティング・ソリューションの有名なプロバイダーであるStratasys Ltd.は、世界的な自動車会社であるRadfordとパートナーシップを結び、Lotus Type 62-2のコーチ製スポーツカー発売用に約500点の3Dプリント部品を製造しました。3Dプリンティング技術の統合により、メーカーには設計の柔軟性が増し、顧客の期待に沿ったカスタマイズされたスタイルや機能の作成が可能になった。
材料に基づいて、市場はさらにポリマー、金属、セラミックに区分される。金属セグメントは2022年に最大の収益シェアを占め、予測期間中もリードを維持すると予測されている。また、このセグメントは、2023年から2030年にかけて26.4％という最高のCAGRを記録すると予測されている。金属3Dプリンティングには、設計の柔軟性、持続可能性の利点、複雑でカスタマイズされた部品の作成能力など、数多くの利点がある。こうした利点がより広く認識され、利用しやすくなるにつれて、この業界はさまざまな分野で継続的な成長が見込まれる。
セラミック材料分野も大幅な成長が見込まれている。セラミック材料を使用した積層造形はかなり新しいため、FDMやインクジェット印刷のようなAM技術の研究開発に注目が集まっていることが、セラミック積層造形への関心を高めている。AMプロセスの採用により、製造業者は複雑で繊細な部品をより簡単かつ正確に製造できるようになった。さらに、この技術が提供する材料効率と利点の改善により、生産経費が大幅に削減されている。このように、アディティブ3Dプリンティングの利点は、産業界の多数のプレーヤーから大きな注目を集めている。
主要企業と市場シェアの洞察
同市場は、さまざまな世界的・地域的プレイヤーを擁する断片的な競争環境にある。業界をリードするプレイヤーは、パートナーシップ、コラボレーション、M&A、契約などの戦略を採用し、競争の激しい環境を生き抜き、事業の足跡を強化している。例えば、2022年3月、GE AdditiveはOrchidとの提携を発表した。オーキッドは整形外科用のインプラントや器具を製造している。この提携により、オーキッドはGE AdditiveのEBM Spectra Lシステム、AP&C金属粉末、サービス契約、GE AddWorksのコンサルタントサービスを購入する。このパートナーシップは、オーキッドが製造工程にアディティブ・マニュファクチャリングを導入するのに役立つだろう。
米国の主要アディティブ・マニュファクチャリング企業
3D Systems, Inc.
ストラタシス
アルカムAB
GEアディティブ
HP Inc.
マテリアライズ NV
Proto Labs, Inc.
EnvisionTEC, Inc.
本レポートでは、国レベルでの収益成長を予測し、2017年から2030年までの各サブセグメントにおける最新動向の分析を提供しています。この調査についてGrand View Research社は、コンポーネント、プリンタタイプ、技術、ソフトウェア、用途、垂直、材料に基づいて米国の積層造形市場レポートを細分化している：
コンポーネントの展望（売上高、百万米ドル、2017年～2030年）
ハードウェア
ソフトウェア
サービス
プリンタタイプの展望（売上高、百万米ドル、2017年～2030年）
デスクトップ3Dプリンター
産業用3Dプリンター
技術の展望（売上高、百万米ドル、2017年～2030年）
ステレオリソグラフィー
ヒューズデポジションモデリング（FDM）
選択的レーザー焼結（SLS）
ダイレクトメタルレーザー焼結（DMLS）
ポリジェット印刷
インクジェット印刷
電子ビーム溶解（EBM）
レーザー金属蒸着
デジタル・ライト・プロセッシング
ラミネート加工
その他
ソフトウェアの展望（売上高, USD Million, 2017 – 2030）
設計ソフトウェア
検査ソフトウェア
プリンター・ソフトウェア
スキャニング・ソフトウェア
アプリケーションの展望（収益、百万米ドル、2017年～2030年）
プロトタイピング
ツーリング
機能部品
垂直的展望（収益、百万米ドル、2017年～2030年）
産業用積層造形
自動車
航空宇宙・防衛
ヘルスケア
コンシューマー・エレクトロニクス
電力・エネルギー
その他
デスクトップ積層造形
教育目的
ファッション＆ジュエリー
オブジェ
歯科用
食品
その他
素材の展望（売上高、百万米ドル、2017～2030年）
ポリマー
金属
セラミック
【目次】
第1章. 方法論とスコープ
1.1. 市場セグメンテーションとスコープ
1.2. 市場の定義
1.3. 情報調達
1.3.1. 情報分析
1.3.2. 市場形成とデータの可視化
1.3.3. データの検証・公開
1.4. 調査範囲と前提条件
1.4.1. データソース一覧
第2章. エグゼクティブ・サマリー
2.1. 市場概要
2.2. 市場スナップショット
2.3. セグメント別スナップショット
2.4. 競合環境スナップショット
第3章. 市場変数、トレンド、展望
3.1. 市場系統の展望
3.2. 米国の積層造形市場 – バリューチェーン分析
3.3. 米国の積層造形市場のダイナミクス
3.3.1. 市場促進要因分析
3.3.1.1. プロトタイピング、製品開発、イノベーション、市場投入までの時間
3.3.1.2. 技術の商業化
3.3.1.3. 付加製造技術への政府投資と研究開発の増加
3.3.2. 市場阻害要因分析
3.3.2.1. 資本集約的技術と材料価格の高騰
3.3.2.2. 標準的プロセス制御の利用不可能性と業界参加者の誤解
3.3.3. 市場機会分析
3.3.3.1. プリンテッドエレクトロニクスや水中付加製造など、未開拓の最終用途産業と市場
3.3.3.2. 建設用医療インプラントにおける積層造形
3.4. 米国の積層造形市場 – ポーターのファイブフォース分析
3.4.1. サプライヤーの力
3.4.2. 買い手の力
3.4.3. 代替の脅威
3.4.4. 新規参入による脅威
3.4.5. 競合他社との競争
3.5. 米国の積層造形市場 – PESTEL分析
3.5.1. 政治情勢
3.5.2. 経済情勢
3.5.3. 社会情勢
3.5.4. テクノロジー・ランドスケープ
3.5.5. 環境的ランドスケープ
3.5.6. 法的環境
3.6. COVID-19の米国積層造形市場への影響
第4章. 米国の積層造形市場のコンポーネント展望
4.1. 米国の積層造形市場、タイプ別分析と市場シェア、2022年・2030年
4.2. ハードウェア
4.2.1. 市場の予測・推計、2017年～2030年 （百万米ドル）
4.3. ソフトウェア
4.3.1. 市場の推定と予測、2017年～2030年（USD Million）
4.4. サービス
4.4.1. 市場の推計と予測、2017年～2030年（USD Million）
第5章. 米国積層造形市場のプリンタータイプ展望
5.1. 米国積層造形市場：プリンタータイプ別分析・市場シェア、2022年・2030年
5.2. デスクトップ3Dプリンター
5.2.1. 市場の予測・推計、2017年～2030年 （百万米ドル）
5.3. 産業用3Dプリンター
5.3.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（USD Million）
第6章. 米国の積層造形市場の技術展望
6.1. 米国の積層造形市場、技術別分析・市場シェア、2022年・2030年
6.2. ステレオリソグラフィー
6.2.1. 市場の推計と予測、2017年～2030年（百万米ドル）
6.3. ヒューズデポジションモデリング（FDM）
6.3.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
6.4. 選択的レーザー焼結（SLS）
6.4.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
6.5. 直接金属レーザー焼結（DMLS）
6.5.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
6.6. ポリジェット印刷
6.6.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
6.7. インクジェット印刷
6.7.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
6.8. 電子ビーム溶解（EBM）
6.8.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
6.9. レーザー金属蒸着
6.9.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
6.10. デジタル光加工
6.10.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
6.11. 積層体製造
6.11.1. 市場の推定と予測、2017年～2030年（百万米ドル）
6.12. その他
6.12.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（百万米ドル）
第7章. 米国の積層造形市場のソフトウェア展望
7.1. 米国積層造形市場：ソフトウェア分析・市場シェア、2022年・2030年
7.2. 設計ソフトウェア
7.2.1. 市場の推定と予測、2017年～2030年 （百万米ドル）
7.3. 検査ソフトウェア
7.3.1. 市場の推定と予測、2017年～2030年（USD Million）
7.4. プリンタソフトウェア
7.4.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（USD Million）
7.5. スキャニングソフトウェア
7.5.1. 市場の推定と予測、2017～2030年（USD Million）
…
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