3D-tulostuksen tilannekatsaus (Wohlers Report 2022)

Tämä blogikirjoitus on julkaistu 20.7.2022 Savonia-artikkelina osoitteessa: https://www.savonia.fi/artikkelit/savonia-artikkeli-3d-tulostuksen-tilannekatsaus-wohlers-report-2022/

Wohlers Report on tunnetuin 3D-tulostukseen (lisäävään valmistukseen) liittyvistä vuosittaisista julkaisuista. Raportti on alan perusteos, joka tarjoaa hyvän näköalan siihen, miten 3D-tulostukseen liittyvät markkinat ja tekniikat ovat kehittyneet ja mihin suuntaan alalla ollaan menossa. Raportin julkaiseva Wohlers Associates sulautui viime vuoden lopulla osaksi kansainvälistä standardoimisjärjestöä ASTM Internationalia. Tämän vuoden raporttiin sillä ei ollut havaittavaa vaikutusta, mahdollisesti johtuen siitä, että muutos tapahtui vuoden lopulla ja raportin sisältöä koostetaan ja kirjoitetaan pitkin vuotta. Ainoana erona aiempiin raportteihin on se, että nykyisin kannessa koreilee myös ASTM Internationalin logo.

Kyseessä on kaikin puolin kansainvälinen katsaus 3D-tulostukseen, sillä vuoden 2022 raporttia on ollut kirjoittamassa 93 kirjoittajaa 33 eri maasta. Tämän lisäksi raportin sisältöön ja tilastoihin toimitti tietoja 117 palveluntarjoajaa, 114 laitevalmistajaa ja 152 akateemista instituuttia tai tutkimuslaitosta. Raportissa julkaistut tilastot ja ennusteet markkinoiden kasvuvauhdista ovat vuosien varrella pitäneet hyvin paikkaansa. Hyödyllistä tietoa on myös se, miten 3D-tulostusta hyödynnetään eri puolilla maailmaa ja mitkä toimialat ovat lisänneet 3D-tulostuksen käyttöä eri käyttökohteissa.

Lisätietoja: https://wohlersassociates.com/

Koska raportissa käsitellään viime vuoden tilannetta, on koronan vaikutus edelleen vahvasti läsnä. Tilanne oli kuitenkin selvästi edellisvuotta parempi. Vuonna 2021 lisäävään valmistukseen liittyvät tuotteet ja palvelut kasvoivat vuonna 19,5% nousten 15.244 miljardiin dollariin. Vuotta aiemmin korona synkensi tilannetta muun teollisuuden tapaan, silloin kasvua oli vain 7,5% ja markkinoiden koko 12.758 miljardia dollaria. Lukuja ihmetellessä on huomioitava, että ne pohjautuvat palveluntarjoajien ja laitemyyjien tilastoihin eivätkä huomioi suuryritysten sisäistä 3D-tulostustoimintaa. Lukuisat suuryritykset (esim. Adidas, Boeing, GE, Ford, Siemens ja Stryker) käyttävät vuosittain huomattavia summia 3D-tulostukseen liittyviin toimintoihin.

Muutamia huomionarvoisia lukuja viime vuoden tilastoista:

  • Metallitulostinten myynti kasvoi 10,7%.
  • Vuonna 2021 myytiin arviolta yhteensä 26 727 teollista 3D-tulostinta/laitteistoa, joista metallitulostimia oli arviolta 2397 kpl. Vaikka myytyjen metallitulostinten määrä kasvoi edellisvuoteen verrattuna, myytiin muovitulostimia noin 10 kertaa metallitulostimia enemmän.
  • Wohlers lajittelee 3D-tulostuslaitteet kuluttajatason laitteisiin (Desktop 3D printers), joita ovat alle 5000 dollarin hintaiset laitteet, sekä teollisuustason laitteisiin (Industrial AM systems) jotka ovat tästä kalliimpia.
    • Keskimääräinen teollisuustason 3D-tulostimen myyntihinta oli 93 404 dollaria.
    • Vaikka keskimääräinen myyntihinta on hieman alempi kuin aiempina vuosina, ei se välttämättä tarkoita, että huipputason laitteistot olisivat merkittävästi aiempaa halvempia. Wohlersin analyytikot arvelevat muutoksen johtuvan siitä, että viimeisten parin vuoden aikana yritykset ovat ostaneet enemmän teollisuustason laitteistoja joiden hinta liikkuu 10.000-50.000 välimaastossa.
    • Keskimääräinen hinta teollisuustason metallitulostusjärjestelmälle oli 514 823 dollaria
    • Keskimääräinen hinta teollisuustason muovitulostusjärjestelmällä oli 51 094 dollaria.

3D-tulostus on ollut koko olemassaolonsa aikana vahvasti kasvava ala, ja kansainvälisten markkinoiden (laitemyynti ja palvelut) vuosittainen kasvuvauhti viimeisen 33 vuoden aikana on ollut huimaa, peräti 25,9 %. Laitteet kehittyvät jatkuvasti mutta kiivas kehitystahti edellyttää laitevalmistajilta myös jatkuvaa suurta rahallista panostusta. Raportin mukaan laitevalmistajat käyttävät keskimäärin 36,8% tuloksestaan tuotekehitykseen. Suurta numeroa selittää startup- ja pienyritysten suuri määrä kyselyyn vastanneiden joukossa.

3D-tulostuksen käyttökohteet 2021

Kuva 1. 3D-tulostuksen käyttökohteet 2021, lähde: Wohlers Report 2022

3D-tulostuksen käyttökohteet on raportissa lajiteltu kahdeksaan eri kategoriaan. Vuosien saatossa kategoriat ovat pysyneet pääosin samana mutta joitakin muutoksiakin on tehty. Vuonna 2019 raportin tilastoissa eriteltiin lopputuotteet omaksi kategoriaksi, kun havaittiin että se on käyttökohteena selvästi kasvava osa.

Lopputuotteet (33,7%) tarkoittavat osia, jotka valmistetaan suoraan loppuasiakkaalle käyttöä varten. Lopputuotteiden osuus 3D-tulostuksen käyttökohteista oli kyselyssä 33,7% eli se on suurin käyttökohdekategoria. Kyselyssä selvitettiin asiaa myös tarkemmin ja yritysten vastausten perusteella 3D-tulostamalla valmistettujen lopputuotteiden määrä on kasvanut viimeisen kymmenen vuoden aikana vuosittain noin 20% ja oli arvoltaan noin 2.21 miljardia dollaria vuonna 2021.

Lopputuotteiden kategoria sisältää teollisten tuotteiden lisäksi myös kuluttajatuotteita mm. seuraavilta osa-alueilta: korut, taide, valaistus, silmälasit, jalkineet ja henkilökohtaiset tarvikkeet. Lukuisia 3D-tulostettuja kuluttajatuotteita on suoramyynnissä digitaalisilla markkinapaikoilla/sivustoilla kuten Shapeways, i.materialise ja Etsy.

3D-tulostus on vaihtoehto lopputuotteen valmistamiselle silloin, kun se tuo lisäarvoa verrattuna perinteisesti valmistettuun tuotteeseen. Valmistajat kiinnostuvat 3D-tulostuksen hyödyntämisestä silloin kun 3D-tulostuksella saavutetaan selvää kustannussäästöä ja/tai sillä parannetaan tuotteen arvoa tai ominaisuuksia. Esimerkit siitä miten 3D-tulostus voi tuotteelle (tai sen tuotannolle) tuoda lisäarvoa onkin jo monessa paikkaa listattu. Niitä ovat mm.: työkalujen (esim. muotit) vähentäminen tai poistaminen, digitaalinen varastointi ja tuotteiden valmistaminen vain tarpeeseen, läpimenoajan nopeuttaminen, osien vähentäminen, optimoitu ja/tai kevennetty tuote, jätteiden ja hukan vähentäminen, asiakasräätälöinti, suunnittelumuutosten mahdollisuus tuotannon käynnistämisen jälkeen sekä saman prosessin käyttäminen sekä prototyypin valmistamiseen, että tuotantoon.

Funktionaalisilla prototyypeillä (24,4%) testataan yleensä osan muotoa, istuvuutta ja toimivuutta. Niiden avulla voidaan fyysisesti demonstroida osan soveltuvuutta käyttökohteeseen. Ne auttavat validoimaan suunnitelmia, tunnistamaan tarvittavia toleransseja ja mahdollisia toimintaan liittyviä ongelmia ennen lopullisten osien valmistusta. Potentiaalisten ongelmien tunnistaminen varhaisessa vaiheessa voi säästää tuhansia tai jopa miljoonia dollareita uudelleensuunnittelussa, työkalukustannuksissa ja materiaalihukassa.

Koulutus/tutkimus (11,6%) on luonnollisesti iso osa 3D-tulostuksen käyttökohteita. 3D-tulostuksen kiivas kehitystahti on tuonut sen osaksi monen yliopiston ja tutkimuslaitoksen toimintaa. Monesti tämä tarkoittaa omia 3D-tulostimia/3D-tulostusyksikköä mutta myös palveluiden ja 3D-tulosteiden ostoa palveluntarjoajilta. Koska kyselyyn vastaamassa ovat olleet palveluntarjoajat, koskee kyselyn tulokset vain palveluiden ostoa ulkopuolelta. Raportissa listataan myös maailmanlaajuisesti yliopistoja ja tutkimuslaitoksia, joissa on 3D-tulostukseen liittyvää tutkimusta. Suomalaisista yliopistoista listauksessa ovat mukana Aalto Yliopisto, Lappeenrannan Yliopisto, Tampereen Yliopisto, Oulun yliopisto ja Turun Yliopisto.

Kosmeettiset mallit (9,8%) pitää sisällään kosmeettiset ulkoasu/esitysmallit sekä visuaaliset apuvälineet. Kosmeettisia malleja hyödynnetään mm. kuluttajatuotteiden suunnittelussa sekä rakennusteollisuudessa (pienoismallit). Luvussa on mukana myös potilaan datan perusteella valmistetut visuaaliset mallit, joita käytetään leikkaussuunnittelussa.

Muotit (6,8%) sisältää polymeeri- ja hiekkamuotit, keernat, insertit sekä muottien valmistuksessa käytetyt mallit. Muottien valmistuksessa hyödynnettyjä 3D-tulostusmenetelmiä on useita, yleisimpinä nesteen fotopolymerisointi (valokovetus altaassa, VAT photopolymerization) ja sideainesuihkutus (Binder Jetting). Nesteen fotopolymerisointia käytetään mm. silikonimuottien ja uretaanivalujen valmistuksessa ja sideainesuihkutusta hiekkamuottien valmistuksessa. Käyttämällä 3D-tulostettuja inserttejä voidaan nopeasti testata muottien toiminta ennen lopullisten muottityökalujen valmistusta. 

Jigit/kiinnikkeet (6,7%) pitää sisällään erilaisia tuotekohtaisia työkaluja kappaleiden kiinnitykseen liittyen kuten mittatyökalut, sapluunat sekä erilaiset poraus- ja leikkausohjurit. Tuotekohtaiset työkalut soveltuvat hyvin 3D-tulostukselle sille ne ovat usein monimuotoisia ja niitä valmistetaan vain pieniä määriä. Niiden valmistaminen perinteisin menetelmin olisi usein hankalaa, hidasta ja kallista. Hyvä esimerkki näistä ovat potilaskohtaisesti valmistettavat leikkaus- ja porausohjurit jotka valmistetaan tiettyä leikkausta varten potilaan mittadatan perusteella. Tämän kategorian tuotteisiin löytyy hyviä esimerkkejä jo Suomestakin, mm. Wärtsilän esityksestä Teknologia 22 –messuilla.

Metallityökalut (3,5%) sisältävät mm. metallimuotit ja meistit, jotka valmistetaan suoraan 3D-tulostamalla. Metallin 3D-tulostuksesta puhuttaessa yksi usein esille nousevista hyödyistä on mukautettujen jäähdytyskanavien (conformal cooling channels) valmistus muotteihin. Mukautettujen jäähdytyskanavien avulla sykliaikoja on mahdollista nopeuttaa kymmeniä prosentteja, ja 3D-tulostus mahdollistaa niiden valmistuksen kustannustehokkaasti.

Mitkä ovat eniten käytetyt tulostusmateriaalit?

Raportti ei anna tähän suoraa vastausta, sillä palveluntarjoajilta asiaa kysyttiin kannattavuuden kannalta – “which material is making the most money for their companies” eli minkä materiaalin tulostaminen tuotti yritykselle eniten rahaa. Useimmiten 3D-tulostuspalveluntarjoajille eniten rahaa tuottavat materiaalit ovat myös yritysten eniten käyttämiä materiaaleja, mutta joukkoon mahtuu myös poikkeuksia. Esimerkiksi muovitulosteiden osalta ULTEM on materiaalina kallis ja harvinaisempi materiaali kuin PETG, joka on puolestaan teollisuuden käyttökohteissa hyvin usein käytetty perusmateriaali. PLA on varmastikin maailman eniten käytetty tulostusmateriaali johtuen suuresta menekistä kuluttajapuolen laitteissa, mutta sen käyttäminen teollisen tason laitteissa (ja sitä kautta palveluntarjoajilla) on PLA:n heikoista materiaaliominaisuuksista johtuen harvinaisempaa.

Sekä muovin että metallin osalta materiaalien kärkijoukko on hyvin linjassa muiden 3D-tulostukseen liittyvien julkaisujen ja kartoitusten kanssa. Myös suomessa polyamidi PA12 (eli nylon) on yleisin tulostusmateriaali muovipuolella ja alumiini sekä ruostumaton teräs yleisimmät materiaalit metallitulosteiden puolella. Seuraavassa kuvassa on esitelty tuottavimmat 3D-tulostusmateriaalit.

Kuva 2. Tuottavimmat 3D-tulostusmateriaalit 2021, lähde: Wohlers Report 2022

3D-tulostuspalvelujen käyttäjät 2021

Raportin tilastot antavat hyvää kuvaa siitä mitkä toimialat 3D-tulostusta eniten hyödyntävät. Tilastoon on hyvä kuitenkin suhtautua pienellä varauksella jo aiemmin mainitusta syystä – eli siinä ei huomioida yritysten sisäisiä toimintoja. Viimeisten vuosien aikana 3D-tulostus on yleistynyt huomattavasti ja monessa yrityksessä toimintoja löytyy jo talon sisältä. Näiden yritysten osalta ulkoista palveluntarjontaa käytetään sellaisia tapauksissa, joihin omat kyvyt, laitteet tai materiaalit eivät taivu. Esimerkiksi metallitulostus ostetaan usein ulkopuolelta, sillä se vaatii suuria alkuinvestointeja niin laitteiden, kun osaamisenkin puolesta.

Kuva 3. 3D-tulostuspalvelujen käyttäjät 2021, lähde: Wohlers Report 2022

Ilmailu- ja avaruusala (16,8%) oli viime vuonna suurin 3D-tulostuspalvelujen käyttäjäryhmä. Lentokoneteollisuus oli yksi 3D-tulostuksen ensimmäisiä hyödyntäjiä, aloittivathan Boeing ja Bell Helicopter muovisten 3D-tulosteiden käyttämisen tuotannossa jo 1990 luvun puolessa välissä. Airbus, GE Aviation, Honeywell Aerospace, Lockheed Martin ja Northrop Grumman ovat kaikki myös merkittäviä 3D-tulostuksen käyttäjiä. Avaruuspuolen toimijoista puolestaan mm. Euroopan avaruusjärjestö, NASA, Relativity Space ja SpaceX valmistavat 3D-tulostamalla raketteihin sytyttimiä, polttoainesuuttimia, polttokammioita ja polttoainesäiliöitä.

Suurimmassa osassa kaupallisia lentokoneita on jo 3D-tulostettuja mutta ne eivät yleensä ole näkyvillä matkustamossa. Joitakin yleisiä esimerkkejä 3D-tulostetuista osista lentokoneissa ovat erilaiset ilmakanavat, kannakkeet, pidikkeet ja laitteet johtojen ja kaapeleiden kiinnitykseen. Boeingin mukaan yrityksellä on jo yli 70.000 3D-tulostettua osaa käytössä lentokoneissa ja satelliiteissa. Materialise, yksi maailman suurimmista 3D-tulostuksen palveluntarjoajista kertoi vuonna 2021 valmistaneensa arviolta 26000 osaa Airbus A350 lentokoneisiin. Määrä muodostui yli sadasta eri lentokäyttöön hyväksytystä osasta.

Lääketiede/hammaslääketiede (15,6%) on yksi 3D-tulostuksen merkittävistä käyttäjistä. Vaikka lähes jokaisesta huippusairaalasta oma 3D-tulostusyksikkönsä jo löytyykin, on 3D-tulostuspalveluille tällä sektorilla suurta kysyntää. Potilaskohtaisiin 3D-tulostuksen käyttökohteisiin kuuluu mm. anatomista mallinnusta, virtuaalista leikkaussuunnittelua, mallinvalmistusta ja implantteja. 3D-tulostetuista anatomisista malleista on hyötyä leikkaussuunnitelman valmistelussa ja leikkauksen harjoittelussa mutta ne toimivat myös leikkauksen aikana referenssikappaleina. Potilaskohtaisesti räätälöidyt poraus- ja leikkausohjurit helpottavat operaatioita ja vähentävät leikkaukseen liittyviä riskejä. 3D-tulostettuja implantteja käytetään jo laajasti eri käyttökohteisiin. Myös 3D-tulostettujen, sarjavalmistettavien kappaleiden määrä on kasvussa. Helmikuuhun 2022 mennessä FDA (Food and Drug Administration) on myöntänyt luvan yli 250 lääketieteellisen laitteen valmistukseen 3D-tulostamalla. Hammaslääketieteen puolella 3D-tulostuksella on lukuisia käyttökohteita, hammaslääkärien käyttämistä malleista, leikkaus/porausohjureista ja implanteista ortodonttisiin ohjureihin. Alkuvuodesta 2022 Align Technologyn kerrottiin valmistavan jo noin 700.000 Invisalign -hammasohjuria päivässä. Koska hammasohjurien valmistukseen 3D-tulostamalla löytyy muitakin toimijoita, on kyseessä hyvin todennäköisesti 3D-tulostuksen suurin käyttökohde kappalemäärällisesti laskettuna.

Ajoneuvoteollisuus (14,6%) on hyödyntänyt 3D-tulostusta pitkään ja laajasti. Pääosa 3D-tulostuksen käyttökohteista ajoneuvoteollisuudessa on edelleen työkaluissa ja prototyypeissä, joilla validoidaan suunniteltujen osien toimivuutta ja varmistetaan niiden sopivuutta.

Vaikka lopputuotekäyttö onkin toistaiseksi vähäistä ovat muutamat 3D-tulostuksen laitevalmistajat ja autovalmistajat aloittaneet käyttämään valmistusmenetelmää myös sarjatuotanto-osiin. Esimerkiksi GM valmistaa 2022 Cadillac Blackwing V-sarjan autoihin kiinnikkeitä, joissa materiaalina on alumiini ja valmistusmenetelmänä jauhepetitekniikka sekä ilmakanavien osia, joissa materiaalina on PA12 (nylon) ja valmistusmenetelmänä jauhepetitekniikka (HP MJF). Cadillacin osalta tämän mahdollistaa se, että autoa valmistetaan vain 3000 kpl sarja.

BMW on valmistanut vuoteen 2022 mennessä yli 350.000 sarjatuotanto-osaa 3D-tulostamalla. Yrityksen tavoitteena on valmistaa jatkossa vähintään 50.000 osaa vuodessa ja yli 10.000 varaosaa vuodessa. Volkswagen puolestaan on ilmoittanut aikovansa valmistaa vuoteen 2025 mennessä 3D-tulostamalla vuosittain 100.000 osaa metallista käyttäen HP:n Metal Jet järjestelmiä.

Muut (12,6%) kategoria pitää sisällään mm. kaivosteollisuuden, kemianteollisuuden, vedenkäsittelyn, puu/paperiteollisuuden ja monia muita toimialoja jotka eivät sisälly muihin nimettyihin kategorioihin. Näitä ovat esimerkiksi mainokset, veistokset ja muistomerkit.

Kuluttajatuotteet/elektroniikka (11,8%) kattaa laajan valikoiman erilaisia tuotteita, mukaanlukien: henkilökohtainen elektroniikka, kodinkoneet, silmälasit, kodin sisustus, vaatteet ja lelut. Näitä tuotteita valmistetaan tyypillisesti suurissa määrissä ja tuotteiden elinkaari on suhteellisen lyhyt. 3D-tulostettuja koruja, henkilökohtaisia varusteita, valaistukseen liittyviä tuotteita ja veistoksia myydään useilla verkkokauppasivustoilla. Adidas kehitti 2017 Futurecraft kenkämalliston jossa oli 3D-tulostettu välipohja. Yritys julkaisi vuonna 2021 kengästä uudemman “4DFWD” –mallin joka tarjoaa 23% enemmän pehmustettu aiempaan versioon verrattuna. Myös muilta pienemmiltä ja suuremmilta kenkävalmistajilta on tullut 3D-tulostettuja kenkämalleja tarjolle.

Ikea on työskennellyt 3D-tulostuksen parissa jo useampia vuosia ja julkaisi 2021 FLAMTRÄD –malliston kodin sisustukseen. Tuotteet ovat myynnissä Ikean Saksan verkkomyymälässä.

Akateemiset instituutit (11,1%). Kuten aiemmin jo mainittiinkin, 3D-tulostus on vihdoin vakiinnuttanut asemansa opetuksessa ja koulutuksessa. Monet oppilaitokset ammattiopistoista yliopistoihin tarjoavat opiskelijoille mahdollisuuden tutustua 3D-tulostukseen halpojen kuluttajatason laitteistojen kautta. Opettajat ja kouluttajat puolestaan opettelevat hyödyntämään 3D-tulostusta opetuksen tukena. Yliopistoissa, ammattikorkeakouluissa ja tutkimuslaitoksissa 3D-tulostusta hyödynnetään myös tuotekehityksessä ja se on tärkeä osa tutkimustoimintaa.

Energiateollisuus (7.0%) kattaa teknologiat, joita käytetään energian siirtämiseen ja tuottamiseen luonnonvaroista. Tämä sisältää mm. öljy-, kaasu-, tuuli-, ja aurinkoenergian. Energiateollisuus on jo muutaman vuoden ajan hyödyntänyt 3D-tulostusta toiminnoissaan ja toimialalla on havaittu lukuisia potentiaalisia 3D-tulostuksen käyttökohteita. Näitä ovat mm. testiosat, täysvärimallit, toiminnalliset prototyypit, osien korjaus, varaosien valmistus, inventaarion pienentäminen ja offshore -valmistus. Osavalmistukselle käyttökohteita on jo löydetty roottoreista, staattoreista, monimutkaisista piensarjatuotteista ja kiinnittimistä. Shell on valmistanut Hollannissa sijaitsevassa teknologiayksikössään 3D-tulostamalla osia jo viimeisen viiden vuoden ajan. Yksi esimerkki yrityksen 3D-tulostetuista osista on paineastia joka kestää 220 baarin paineen. Tanskalainen Vestas puolestaan käyttää 3D-tulostusta tuulivoimalan turbiinien siipien valmistusprosessissa.

Hallitukset/armeija (6,0%). Maailmanlaajuisesti katsottuna eri maiden hallitukset ja niiden puolustusvoimien/armeijan eri yksiköt investoivat aktiivisesti 3D-tulostuksen kehitystyöhön, koulutukseen ja infrastruktuuriin. Valmistettavien osien lukumäärä on suhteellisen pieni, ja kiinnostus 3D-tulostusta kohtaan nousee erityisesti varaosien valmistuksesta nopeammin ja edullisemmin. Useiden kehittyneiden maiden armeijoilta löytyy esimerkkejä 3D-tulostetuista osista. Englannissa Renishaw kehittää hallituksen kanssa suurta metallitulostusjärjestelmää joka soveltuisi lentokoneosien sarjatuotantoon. Ruotsissa SAAB testasi 3D-tulostettua varaosaa JAS 39 Gripen –hävittäjään vuonna 2021. Vaikka avaruus- ja lentokonepuolen armeijapuolen käyttökohteet ovatkin usein esillä, tutkitaan ja käyttöönotetaan 3D-tulostusta laajasti eri armeijan aloilla. Esimerkiksi Yhdysvalloissa Texasin sotilasosasto valmisti 3D-tulostamalla betonista 353 neliömetrin parakin seinät 72 sotilaan majoitukseen. Yhdysvaltojen puolustusministeriö julkaisi strategian, vision ja tavoitteet 3D-tulostuksen käyttöönotolle kaikilla armeijan aloilla sekä käynnisti yhteisen työryhmän asian edistämiseksi.

Rakennusteollisuus (4,5%). Pienoismallien valmistus rakennusteollisuudessa on suhteellisen pieni mutta kypsä käyttöalue. Monet suunnittelijat ja arkkitehtuurialan ammattilaiset ovat käyttäneet 3D-tulostusta jo koko uransa ajan. Yritykset jotka aiemmin hankkivat pienoismallit ostopalveluna, käyttävät nykyisin kuluttajatason 3D-tulostimia myös itse. 3D-tulosteita käytetään paitsi suunnittelun apuna myös tarjousprosessissa. Vaikka 3D-tulostettuja pienoismalleja on alalla käytetty jo pitkään, ei täysväritulostus ole vielä saavuttanut suurta suosiota johtuen värimallien kalliimmasta hintatasosta ja täysväritiedon käsittelyn monimutkaisuudesta.

Rakennusteollisuuden puolella 3D-tulostusjärjestelmät jatkavat kehittymistään. Medianäkyvyys on keskittynyt lähinnä rakennusten betonitulostukseen liittyvien uutisten julkaisuihin mutta 3D-tulostuksen käyttöönotto etenee usealla eri tasolla. Kehitystä ajaa eteenpäin vaatimukset kustannustehokkuudessa ja ympäristöystävällisyydessä. Rakennusteollisuuden haasteena ovat työvoimapula, nousevat materiaalikustannukset sekä vanhentuneet valmistustekniikat ja asenteet. Suunnittelupuolella digitaalisten tekniikoiden käyttö on jo pitkällä, mutta rakennuspuolella eteneminen on ollut hitaampaa. Betonitulostuksen osalta useat sementinvalmistajat, mukaanlukien Cemex, HeidelbergCement, Holcim Group ja Sika ovat julkaisseet betoniseoksia 3D-tulostusta varten. Yritykset pyrkivät luomaan uusia materiaaleja joissa Portland sementin osuutta on vähennetty. 3D-tulostukselle ennakoidaan tulevaisuudessa laajaa valikoimaa käyttökohteita ulkosovelluksissa. Näitä ovat esimerkiksi penkit, puistot, erilaiset taideteokset ja jalankulkusillat.

Suurimmat laitevalmistajat

Yleistason katsauksen lisäksi raportista löytyy paljon tietoa laitevalmistajista, joista raportti pitää sisällään vain suurimmat. Viimeisen kymmenen vuoden aikana laitevalmistajia on ilmaantunut kuin sieniä sateella ja myös kadonnut – joko yritysostojen kautta tai kovan kilpailun kuihduttamina. Raportissa on listattu 266 valmistajaa jotka valmistavat ja myyvät teollisen tason 3D-tulostusjärjestelmiä maailmanlaajuisesti. Valmistajien määrä on kasvanut edellisvuodesta 16.7% ja vuoteen 2012 verrattuna yli 800%! (33 kpl vuonna 2012). Viime vuonna raportissa mainituista valmistajista 39 myi enemmän kuin 100 kpl teollisen tason 3D-tulostusjärjestelmiä vuoden aikana.

Maailman suurimpina laitevalmistajina jatkavat tuttuun tapaan Stratasys ja 3DSystems. Yrityksillä on 3D-tulostuksen pioneereina vuosikymmenten etumatka uusiin tulijoihin verrattuna. Stratasys on vuosien varrella myynyt 69155 teollisen tason järjestelmää, 3DSystemsillä vastaava luku on 32150. Luvut pitävät sisällään yritysostojen kautta kertyneet myydyt järjestelmät, sillä kumpikin on ostanut vuosien varrella pois lukuisia pienempiä kilpailijoita. Pelkästään viime vuoden lukujen perusteella eniten laitteita myyvien laitevalmistajien joukkoon mahtuvat myös Formlabs ja Markforged.

Vuosi 2021 oli toinen vuosi peräkkäin, kun vähemmän tunnettujen laitevalmistajien myymät 3D-tulostimet ylittivät määrässä tunnetumpien valmistajien myyntimäärät. Perinteisesti yritykset ovat ostaneet tunnetumpien valmistajien laitteita mutta trendi tämän osalta on siis kääntynyt. Tähän vaikuttaa varmasti myös se, että laitevalmistajia on nyt huomattavasti aiempaa enemmän. Seuraavasta kuvassa käy ilmi laitevalmistajien markkinaosuudet viime vuodelta sekä viisi suurinta laitevalmistajaa viimeisen 15 vuoden laitemyynnin kannalta.

Kuva 4. Myydyt teollisuustason 3D-tulostuslaitteet 2021 ja TOP 5 laitevalmistajat perustuen myytyihin teollisuustason 3D-tulostimiin 2007-2021. Lähde: Wohlers Report 2022

Missä päin maailmaa on eniten 3D-tulostimia?

Yhdysvallat jatkaa eniten ylivoimaisesti kehittyneimpänä maana 3D-tulostinten lukumäärässä laskettuna, eikä tilanne ole viime vuoden laitemyynnin perusteella muuttumassa. Kiina on viime vuosina kasvattanut osuuttaan 3D-tulostinten määrässä ja noussut suurimpien maiden joukkoon. Todennäköisesti sen osuus on tilastoja suurempi, sillä tilastoissa on mukana vain julkisesti ilmoitetut laitemyynnit ja Kiinassa on lukuisia 3D-tulostimia valmistavia yrityksiä. Raportin mukaan Kiinassa on 37 teollisen tason laitteita valmistavaa yritystä, kun vastaava luku Yhdysvalloissa on 59. Kiinan sisäisten markkinoiden suuri koko pitää huolen siitä, että 3D-tulostusyritysten ja myytyjen laitteiden määrä tulee vuosi vuodelta kasvamaan. Euroopassa laitevalmistajia löytyy eniten Saksasta (38 kpl), Hollannista (12 kpl), Itävallasta (11 kpl) ja Italiasta (10 kpl).

Israelin suurta osuutta puolestaan selittää se, että maasta on lähtöisin useita suuria laitevalmistajia, mm. Stratasys. Seuraavassa kuvassa on esitetty myytyjen 3D-tulostusjärjestelmien jakautuminen maanosittain.

Kuva 5. Myydyt teollisuustason 3D-tulostimet maanosittain 2021 sekä kertymä 1988-2021. Lähde: Wohlers Report 2022

Antti Alonen
tki-asiantuntija
Savonia-ammattikorkeakoulu


Leave a Reply

Your email address will not be published.