3D-tulostus on tällä hetkellä potentiaalinen 500 miljardin dollarin markkina

Tuhansien vuosien ajan olemme luottaneet prosesseihin kuten takomiseen ja valamiseen muottien avulla luodaksemme yhä monimutkaisempia työkaluja ja kulutustavaroita. Viime vuosina kuitenkin näihin valmistusprosesseihin liittyvä teknologia on kokenut valtavan harppauksen eteenpäin lisävalmistuksen, eli 3D-tulostuksen, myötä.

Lisävalmistus on tietokoneohjattu prosessi, jossa erikoismateriaaleja (yleensä kutsutaan 'filamentiksi') sulatetaan ja kovetetaan kerros kerrokselta. Tulostimen koosta ja projektin tarpeista riippuen käytettävät filamentit voivat vaihdella ABS-muoveista nestemetalleihin, hiilikuituinfuusioihin ja muihin. Tämä mahdollistaa tuotteiden luomisen, joiden ainoa rajoite on ihmisen luovuus.

Vuonna 2023 tämä teknologia on kehittynyt niin, että se on helposti saatavilla niin teollisella tasolla kuin harrastajillekin ja kaikille niiden välissä.

Lähde – ARK Invest 'Big Ideas 2023' sivu 131

Ylittäen esimerkiksi 'Wrights Law' -periaatteen, jonka mukaan mitä enemmän jotain valmistamme, sitä paremmiksi tulemme siinä – lisävalmistus saa monia odottamaan, että sektori jatkaa kukoistamistaan sen potentiaalin vuoksi mullistaa niin monia muita aloja. ARK Invest korostaa tätä viimeisimmässä 'Big Ideas 2023' -raportissaan, jossa se ennustaa, että kun sitä sovelletaan olemassa oleviin markkinoihin, "3D-tulostus tulee olemaan 500 miljardin dollarin markkinamahdollisuus".

Katsottaessa vuoteen 2030, tutkimusraportit näkevät lisävalmistuksen ylläpitävän 21 %:n yhdistetyn vuotuisen kasvun (CAGR) ja ylittävän 77 miljardin dollarin markkina-koon.

Valmistajat ja innovaattorit

Ennen kuin sukellamme muutamiin esimerkkeihin siitä, miten lisävalmistus voi muuttaa lähestymistapaamme esimerkiksi rakennesuunnitteluun, terveydenhuoltoon ja muihin, seuraavassa on muutamia esimerkkejä yrityksistä, jotka ovat suoraan mukana sektorilla. Nämä esimerkit eivät ole sijoitussuosituksia, vaan tarkoitettu korostamaan avainpelaajia, jotka edistävät teknologiaa.

Autodesk Inc. (ADSK)

Keskeinen osa lisävalmistuksen mahdollistamista on ohjelmisto, jonka avulla voidaan luoda ja toteuttaa tuotesuunnitelmia. Tässä Autodesk astuu kuvaan, tarjoten täyden ohjelmistokokonaisuuden (Fusion 360, Netfabb, Tinkercad), joka on räätälöity lisävalmistusta silmällä pitäen.

Autodeskin pääkonttori sijaitsee Kaliforniassa, Yhdysvallat. Vuonna 2022 yhtiön liikevaihto oli 4,4 miljardia dollaria.

Stratasys, Ltd (SSYS)

Tämä yritys on johtava lisävalmistussektorin toimija. 3D-tulostimien ja palveluiden valikoimansa kautta yritys tarjoaa ratkaisuja, jotka on suunnattu monille aloille, kuten ilmailuun, hammaslääketieteeseen, autoteollisuuteen ja muihin.

Stratasysin pääkonttori sijaitsee Minnesotassa, Yhdysvallat. Vuonna 2021 yhtiön liikevaihto oli 606,3 miljoonaa dollaria.

Xerox Holdings Corp. (XRX)

Vuonna 1980 tunnettu futuristi Ray Kurzweil myi erilaisia teknologioita, mukaan lukien tasopöytäskannerin, Xeroxille. Vuosikymmenten aikana Xerox on tullut synonyymiksi skannereille ja tulostimille yleisesti, ja se on tuttu nimi kotitalouksissa.

Lisävalmistuksen osalta Xerox on hyödyntänyt tutkimus- ja kehityskykyään luodakseen tuotteita kuten ElemX, joka mahdollistaa nestemetallin tulostuksen.

Xeroxin pääkonttori sijaitsee Connecticutissa, Yhdysvallat. Vuonna 2022 yhtiön liikevaihto oli 7,11 miljardia dollaria.

Missä mahdollisuus piilee

Tiedämme siis, että lisävalmistuksen tulevaisuudesta tehdään korkeita ennusteita. Mutta mitkä tämän teknologian toteutukset tarjoavat perustan näille ennusteille? Seuraavat ovat vain muutamia esimerkkejä sadoista.

Terveydenhuolto

Jokainen ihminen on ainutlaatuinen. Siksi ei ole yhtä ratkaisua kaikkiin lääketieteellisiin laitteisiin. Tästä näkökulmasta terveydenhuolto on täydellinen esimerkki alasta, joka on valmis mullistumaan lisävalmistuksen avulla.

• Tarvitsetko uuden lonkan? 3D-tulostus voi tarjota tarkan kopion, vastaanottajalle räätälöidyn.
• Tarvitsetko ortodisia? 3D-tulostus voi tarjota räätälöityjä lisäosia, jotka varmistavat oikean kävelytyylin ikäihmisillä, vähentävät kaatumisia, lieventävät nivelvaurioita ja jopa auttavat diabeteksen hoidossa.
• Tarvitsetko proteesin? 3D-tulostus voi tarjota amputoituneille kustannustehokkaan ratkaisun kaikkien raajojen käyttöön palauttamiseen.
• Tarvitsetko sydän- ja verisuonikirurgiaa? 3D-tulostus mahdollistaa potilaalle räätälöityjen implanttien, kuten stenttien ja venttiilien, valmistamisen, tehden leikkauksista tehokkaampia.

Terveydenhuollon osalta lista jatkuu loputtomiin, ja siksi ARK Invest uskoo, että ilmailusektorin ohella se on yksi tuottoisimmista lisävalmistuksen sovelluksista tulevina vuosina.

Robotiikka / Koneet

Robotit ovat olleet läsnä elokuvissa jo vuoteen 1918 asti elokuvassa 'The Master Mystery', mutta 1980-luvulla ne nousivat todella popkulttuuriin elokuvien kuten Rocky IV ja Short Circuit esimerkkien kautta. Tärkeä syy tähän oli se, että vaikka puhuvien robottien luomisen teknologia nähtiin vielä vuosikymmenten päässä, se siirtyi fantasiasta todellisuudeksi. Siirryttäessä vuoteen 2023, lisävalmistus on nyt valmis näyttelemään merkittävää roolia näiden menneiden visioiden toteuttamisessa, projekteilla kuten Atlas (kuten seuraavassa videossa) ja InMoov, jotka johtavat tietä.

Tällaisien projektien kehitystä tukee nyt merkittävästi lisävalmistus, sillä prosessit mahdollistavat,

• kustannustehokkaan alhaisen volyymin osien valmistuksen
• komponenttien paremmat lujuus-painosuhteet
• monien insinöörikompleksisuuksien poistamisen

Jatkuvan tutkimuksen myötä ymmärryksemme robotiikasta kasvaa, ja olemme paljon lähempänä todellisten esimerkkien näkemistä kuin moni uskoo. Ei ole epäilystäkään, että katsottaessa 5–10 vuoden päähän, lisävalmistus jatkaa tärkeän roolin näyttelemistä tämän toteuttamisessa.

Ilmailu- ja sotilassovellukset

Kesäkuussa 2022 Yhdysvaltain laivaston alus, USS Essex, sai asennettua ElemX-laitteen. Tämä on Xeroxin valmistama laite, joka mahdollistaa nestemetallin tulostuksen. Tämä asennus on merkittävä, koska sitä käytetään testaamaan paikan päällä tapahtuvan 3D-tulostuksen kykyä tukea alusten 'operatiivista valmiutta'.

3D-tulostimien käyttötapaukset ulottuvat paljon laivanpäällisten sotilasoperaatioiden ulkopuolelle, jopa avaruuteen. Ei pelkästään hallituksen organisaatiot kuten NASA valmista rakettiosia lisävalmistuksella, vaan tutkimusta tehdään myös teknologian toimivuuden testaamiseksi matalassa painovoimassa. Jos se onnistuu, se voisi tarkoittaa helpompaa avaruusasemien, avaruusasumusten ja muiden ylläpitoa.

Lisävalmistuksen houkuttelevuus sotilas- ja ilmailusovelluksissa ylittää vain osien luomisen kätevyyden tarpeen mukaan. Kun materiaalitieteen ymmärryksemme kasvaa, kehitämme uusia materiaaleja, jotka tarjoavat yhä parempia lujuus-painosuhteita – avain kustannustehokkuuteen ja rakenteelliseen eheyteen monimutkaisissa rakenteissa.

Lisää 'D'?

Jos kaikki yllä olevat esimerkit eivät riitä vakuuttamaan sinua lisävalmistuksen eduista, harkitse, että juuri nyt vasta aloitamme näiden käyttötapausten löytämistä nykyisen materiaalitieteen ymmärryksemme avulla.

Katsottaessa vuoteen 2030 ja sen jälkeen, monet odottavat lisävalmistuksen ottavan merkittävän askeleen lisäämällä prosessiin vielä yhden 'D'-kirjaimen '4D-tulostuksen' kehittämisen kautta.

4D-tulostus viittaa siihen, mitä monet kutsuvat 'ohjelmoitavaksi aineeksi'. Se on pohjimmiltaan 3D-tulostusta, jossa käytetään materiaalia, joka reagoi ulkoiseen ärsykkeeseen (lämpö, sähkö jne.) luomisen jälkeen.

Kun prosessi on hiottu, se mahdollistaa tuotteita, jotka voivat muuttaa muotoaan/kokoaan, itseparantua rakenteellisen 'muistin' avulla ja paljon muuta.

Loppusanat

Vaikka monia tässä artikkelissa esiteltyjä 3D-tulostuksella valmistettuja lopputuotteita on jo saatavilla nykyisin vakiintuneempien menetelmien kautta, keskeiset erot ovat tehokkuus, saavutettavuus ja kustannus, joilla teknologia mahdollistaa niiden tuotannon.

Katsottaessa tulevaisuuteen, lisävalmistuksen potentiaali mullistaa niin monia sektoreita ja avata uusia ovia ihmisen kekseliäisyyden saavutuksille on houkutteleva ajatus. Tästä näkökulmasta sektorin arvon kasvaminen kymmenien miljardien dollareiden määrään tulevina vuosina ei välttämättä ole niin epätodennäköistä kuin aluksi kuulostaa.