航空宇宙・防衛分野における3Dプリンティング市場の規模、シェア、トレンド分析レポート：用途別（航空機、無人航空機、宇宙船）、材料別（合金、特殊金属）、地域別（北米、欧州、アジア太平洋、中東・アフリカ、ラテンアメリカ）予測、2025年～2033年

航空宇宙・防衛分野における3Dプリンティング市場の成長要因

航空宇宙サプライチェーンにおける3Dプリント部品の採用拡大

各国軍は、敵対勢力に対して大きな技術的優位性をもたらす次世代航空機の調達に注力している。新型航空機の設計・製造は軽量化に重点を置いており、その結果、新素材や新製造プロセスの開発が進んでいる。航空宇宙産業は3Dプリンティングをいち早く導入した業界の一つであり、新型航空機における3Dプリント部品の利用拡大に向けた大規模な研究が進められている。過去3年間で、航空宇宙分野の3Dプリンティングにおいて数々の画期的な発表があった。

エアバスは、商用航空機部品のツーリングやプロトタイプ製作に積層造形技術の利用を開始した。同社の新型A350 XWBには、約2,700個の3Dプリントされたプラスチック部品が導入されている。エアバスは、単通路型航空機A320neoやA330/A310にも3Dプリント部品を使用している。ボーイングの777Xも、航空宇宙産業における3Dプリンティングの採用拡大を示す例である。2022年までに就航予定の777Xは、燃料ノズル、温度センサー、熱交換器、低圧タービンブレードなど、約300個の3Dプリント部品を備えた2基のGE9Xエンジンを搭載している。

エンジンシステムにおける3Dプリント部品の採用は増加傾向にある。2021年6月、GEは、ロッキード・マーティンF-16をはじめとする航空機に搭載されているF110エンジン用の積層造形製オイルパンカバーについて、米国空軍から設計変更提案の承認を得たと発表した。米国国防総省は、これを金属3Dプリンティング技術を用いて設計された初のエンジン部品として認定した。こうした革新は、航空宇宙産業における3Dプリント部品の利用を促進し、市場の拡大を後押しすると期待されている。

加工・製造コストの削減

3Dプリンティング技術の登場により、部品の設計・製造プロセスはより迅速、低コスト、かつ簡素化されました。また、すべての部品を単一の構造体に組み込むことが可能になり、外部の接合部、接着剤、留め具が不要になりました。こうした部品の削減は、製造プロセスにおける追加コストの抑制につながります。

航空業界は、この技術の進化を牽引する原動力となっています。航空会社は、サプライチェーンの制約を緩和し、倉庫スペースを節約し、従来の製造工程で発生する廃棄物を削減するために、3Dプリンティングを活用しています。航空機の製造においても、大量生産においては間接的に3Dプリンティングが利用されています。3Dプリンティングは製造速度が速く、複雑な部品の製造に適しているため、航空機の重要な内装部品のウレタン鋳造におけるマスターパターンとして頻繁に用いられています。

3Dプリンティングは材料を除去するのではなく追加していくため、製造工程で発生する廃棄物を大幅に削減できます。エアバスによると、3Dプリントされた部品は重量と非効率性を軽減しつつ、部品の強度を向上させます。また、この方法は製造時間と廃棄物を大幅に削減し、廃棄物の発生量は平均5%に抑えられると報告されています。こうした廃棄物の削減は、製造コストの大幅な削減にもつながります。さらに、航空機部品をオンデマンドで迅速に製造できるため、スペース、時間、そしてコストを大幅に節約できます。これらの利点が相まって、航空宇宙分野における3Dプリンティングの普及を促進しています。

市場抑制

技術的な課題

航空宇宙・防衛産業において3Dプリンティングの利用は拡大しつつあるものの、その普及には依然として大きな障壁が存在する。3Dプリンティングが多様な材料から部品を製造できないことが、この技術の普及を阻害する要因の一つとなっている。現在の3Dプリンティング技術で使用可能な材料は、ポリマーと金属粉末のごく一部に限られている。しかし、これらの材料は航空機部品の従来製造工程で使用される材料に比べて高価であるため、積層造形を生産に活用するインセンティブが低下している。そのため、多くの企業はコスト効率の高い材料の選定に注力し、全体的なコスト削減を図っている。

従来の製造方法とは異なり、現在の3Dプリンティングシステムは、需要が急増した場合に生産規模を拡大できない可能性があります。拡張性は航空業界において戦略的に重要な側面であるため、市場参加者はこの問題への対応に注力しています。航空業界の大量生産ニーズを満たすため、多くの積層造形サービスプロバイダーは、既存の方法の高速化に取り組んでいます。積層造形のもう一つの大きな課題は、大型で特殊な形状の航空機部品を製造できないことです。特定の重要な航空機部品の製造は、3Dプリンティングよりも従来の製造方法の方が効率的に行うことができます。こうした要因が市場の成長を阻害しています。

市場機会

Ultem素材の使用拡大と環境に優しい航空機への注力

ULTEM材料は、その耐熱性から航空宇宙産業で広く採用されています。企業は、必要なすべての取り付け構造を含むインナーシェルを製造する際に、ULTEM材料の使用をますます増やしています。ULTEM材料の進歩は、今後の市場成長の機会をもたらすと期待されています。

さらに、3Dプリンティングの用途は今後数年間で拡大し続ける可能性があります。環境に優しい航空機への注目も、3Dプリンティングが提供する可能性から恩恵を受けるでしょう。なぜなら、一部の技術的ソリューションは従来の機械加工プロセスでは製造が非常に複雑で、その普及を妨げているからです。3Dプリンティングはこれらの問題を解決し、革新的なソリューションの普及に貢献する可能性があります。さらに、都市型航空モビリティなどの新興技術は、3Dプリンティング技術が商業化段階に入る頃には成熟すると予想されるため、3Dプリンティングを最初に本格的に採用する分野の一つとなるでしょう。こうした要因は、市場成長にとって魅力的な機会を提供します。

地域分析

ヨーロッパは市場を支配しており、 予測期間中のCAGRは24.4%です。英国は航空宇宙分野向け先端材料の研究開発拠点であり、航空宇宙分野の大手企業の存在により、先進複合材料に対する安定した需要が生まれています。そのため、世界市場をリードする企業の地域子会社は、有機的および無機的な成長を促進することで、自社の能力を強化しています。この点において、2021年2月、レイセオン・テクノロジーズ・コーポレーション傘下のコリンズ・エアロスペースは、バンバリー工場に新しい多軸複合材編組機を導入すると発表しました。同社はまた、システムの簡素化、軽量化、コスト競争力に重点を置き、複雑な形状の次世代連続繊維強化部品の製造を支援するため、コンポジット・インテグレーション、クロンプトン・モールディングス、ビトレズの3社と提携しました。このような展開により、予測期間中の英国市場には明るい見通しがもたらされると予想されます。

北米市場の動向

北米は2番目に大きな地域で、2030年までに45億3000万米ドルの市場規模に達すると予測されており、年平均成長率（CAGR）は25.2%です。ボーイング、ロッキード・マーティン、NASAなどの主要産業企業や消費者が3Dプリンティング技術を採用し、市場需要を高めています。ボーイングは、特に衛星分野において、3Dプリンティングの分野で長年重要な役割を担っており、2019年には初の3Dプリントアンテナを製造しました。新興企業のリラティビティ・スペースも、初の完全3Dプリントロケット「テラン1」を開発し、市場を牽引しています。最新版の「テランR」は3Dプリントで再利用可能です。ロッキード・マーティンとリラティビティ・スペースは、2023年に計画されているNASAのミッションで特殊ロケットの製造にも協力しています。

業界関係者によるインフラ投資と、地方自治体によるこうした技術革新への支援は、米国が今後数年間で最大の市場シェアを獲得する上で重要な役割を果たしてきた。例えば、2021年9月、ナノ衛星およびマイクロ衛星の開発企業であるTerran Orbitalは、フロリダ州最大級の商業宇宙船施設に3億ドルを投資すると発表した。この施設は66万平方フィートの敷地に広がり、さまざまな3Dプリンティング技術を活用することで、年間数千個の宇宙部品を製造することが可能となっている。こうした開発が米国市場を牽引している。

アジア太平洋地域の市場動向

アジア太平洋地域は3番目に大きな地域です。中国政府は、「中国製造2025」構想の下、航空技術と3Dプリンティングの発展を、同国の産業における2つの主要な成長ドライバーとして位置付けています。急速に拡大する市場機会は、企業が戦略的提携を結び、中国での生産能力を拡大することを促しています。この点において、2021年8月、カネカ・アメリカズ・ホールディング社の完全子会社であるカネカ・エアロスペース社は、成長を続ける中国の複合材料市場における事業拡大のため、上海華正複合材料有限公司との提携を発表しました。カネカ・エアロスペース社は、多様なニーズに対応する特殊高性能複合材料を製造しています。このような展開は、予測期間中の中国市場にとって明るい見通しをもたらす可能性があります。

アプリケーションインサイト

航空機セグメントは最大の市場シェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）29.7%で成長すると予測されています。ボーイングやエアバスなどの企業は、2040年までに43,500機の新型航空機が必要になると述べ、民間航空市場の急成長を予測しており、世界の航空機保有数は50,000機の運用航空機の需要を超える見込みです。革新的な3Dプリンティング技術は、製造の自動化と運用効率の向上により時間とコストを節約すると期待されており、急成長の機会と、技術統合の不足による製造能力の遅れから生じるバックログの増加により、業界関係者はこれらの技術の使用を余儀なくされています。

無人航空機（UAV）セグメントは2番目に大きな市場です。UAV市場は、軍事、公共、民間の各分野における多様な用途により、人気が高まっています。特に軍事用途向けに開発されたUAVは、商業用途やレクリエーション用途にも広く利用されています。大型で複雑なUAVは防衛分野で大きな市場シェアを占める一方、軽量UAVは商業市場を席巻しています。複雑な内部構造と限られた内部・外部スペースが、この分野における3Dプリンティング技術の需要を生み出しています。

マテリアルインサイト

特殊金属セグメントは最大の市場シェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）24.4%で成長すると予測されています。このセグメントには、チタン、金、銀、プラチナ、パラジウムなど、さまざまな材料が含まれます。特殊金属は主にジェット機や宇宙船の構造部品に使用され、企業は設計と製造の自由度を高めることができます。

宇宙金属を用いた積層造形技術を活用して製造能力を向上させる取り組みも、市場を加速させる重要な要因の一つです。例えば、2021年2月、Orbex社はロケットエンジン製造用の大型3Dプリンターを建設する計画を発表しました。このプリンターの完成後、同社は年間35基以上のロケットエンジンを製造できるようになります。宇宙で製造するというコンセプトは、多くのスタートアップ企業や有力企業を惹きつけ、積層造形技術への投資を促しています。こうした要因が、この分野を牽引しているのです。