Markt voor 3D-printen blijft komend decennium groeien

De markt voor 3D-printen in metaal doet het goed. Hoewel de markt door de COVID-19 pandemie tijdelijk met tegenwind te maken heeft, groeit de markt het komende decennium flink. In deze periode wordt de meeste omzet gegenereerd met de verkoop van materialen. Leveranciersketens rondom poeders voor metaalprinten worden volwassen en breiden hun portfolio’s in een hoog tempo uit. Daarnaast zijn er verschillende eigenschappen waar de markt om vraagt in ontwikkeling en dichtbij realisatie.

Dit meldt IDTechEx in het rapport Metal Additive Manufacturing 2020-2030. In het rapport kijkt het onderzoeksbureau naar de huidige markt en spelers op deze markt, en presenteert zijn verwachtingen voor het komende decennium. Op het gebied van metaalpoeders ontwikkelt de markt zich snel. Zo zijn er verschillende metalen die voor de eerste omarming van dit materiaal hebben gezorgd, waaronder titanium, Inconel en verschillende staalsoorten.

Tegelijkertijd wijst het onderzoeksbureau erop dat verschillende traditionele metalen en eigenschappen vooralsnog niet beschikbaar zijn voor additieve productie. Wel zijn verschillende spelers met deze materialen bezig, waarbij er succesverhalen zijn. IDTechEx verwacht echter dat een grootschalige omarming pas op de langere termijn plaatsvindt.

Modules met lage elasticiteit

Een van de eigenschappen waar veel vraag naar is zijn modules met een elasticiteit van minder dan 50 GPa, die tegelijkertijd een hoge treksterkte bieden. Dit is onder meer relevant voor gepersonaliseerde implantaten in de medische sector en tandheelkunde. Deze toepassingen vereisen ook biocompatibiliteit en osseointegratie, het proces waarbij het implantaat ingroeit in het bot. TANIOBIS is volgens IDTechEx de belangrijkste speler op dit gebied met zijn AMtrinsic materiaal op basis van een legering van tantaal en niobium. Het bedrijf werkt op dit moment richting de certificering van zijn product.

Een andere speler die het onderzoeksbureau bij naam noemt is Global Advanced Metals, dat zich eveneens bezig houdt met additieve productie met tantaal. Het bedrijf richt zich hiermee onder meer op medische sector en heeft al enkele vroege successen laten zien. Tot slot wijst IDTechEx op Z3DLAB, dat werkt aan een aangepaste CP-Ti legering met een elasticiteit van minder dan 35GPa onder de merknaam ZTi-Med.

Thermische en elektrische geleidendheid

Ook is veel vraag naar materiaal met een hoge thermische en elektrische geleidbaarheid, onder meer voor gebruik in warmtewisselaars en vonkinductors. Verschillende partijen hebben geëxperimenteerd met het 3D-printen van koper. Dit blijkt in de praktijk echter een uitdaging. Onder meer doordat laserenergie slechts zeer beperkt door het materiaal wordt opgenomen, de snelle warmtedissipatie, hoge mate van vervorming en gevoeligheid voor oxidatie.

Het onderzoeksbureau wijst op een aantal interessante ontwikkelingen op dit gebied:

• Laseroptimalisatie, waarbij proeven worden uitgevoerd met blauwe en groene lasers.
• Alternatieven voor SLM-methodes zoals het gebruik van Electron Beam Melting (EBM) of bindmateriaal in een metaal.
• De zoektocht naar een geschikte koperrijke legering die een geleiding van meer dan 85 IACS biedt. GRCop en CuCrZr zijn op dit gebied koplopers.

Hoge bestandheid tegen temperatuur en slijtage

In deze categorie wordt vuurvast metaal een interessante ontwikkeling. Onder meer de ontwikkeling van wolfraam-gebaseerde legeringen is volgens IDTechEx veelbelovend, net als enkele meer exotische hoge entropie legeringen die snel hun weg naar de markt vinden. Het produceren van geschikte sferische poeders en bijbehorende printinstellingen voor deze legeringen met een hoog smeltpunt. is niet eenvoudig. Gebruik in onder meer turbines en maatwerkgereedschappen maakt de markt interessant voor spelers.

Naast deze materialen is een groeiend aantal metaallegeringen beschikbaar die geoptimaliseerd zijn voor additieve productie. Denk hierbij aan materiaal met keramiekdeeltjes (onder meer Elementum3D en Gamma Alloys), de productie van nanokristallijne legeringen (zoals Voloxint) en amorfe legeringen (waaronder Heraeus).

Meer informatie over het rapport Metal Additive Manuacturing 2020-2030 is hier te vinden.

Auteur: Wouter Hoeffnagel