航空宇宙および防衛市場における 3D プリンティング: 用途 (航空機、無人航空機、宇宙船)、材料 (合金、特殊金属)、および地域別の情報 — 2030 年までの予測

市場概況

航空宇宙および防衛における世界の 3D プリンティング市場規模は、2021 年に 13 億 5,000 万米ドルと評価されました。 2030 年までに 86 億 6,000 万米ドルの期待値に達すると予想されており、予測期間 (2022 ～ 2030 年) 中に26.1% の CAGR を記録します。

コンピューター制御下で材料を堆積、結合、または固化してデジタル ファイルから 3 次元の固体オブジェクトを作成するプロセスは、3D プリンティングまたは積層造形と呼ばれます。時間の経過とともに、3D プリンティングは、設計とコンポーネントの統合がより便利で、手頃な価格で、簡単になるのに役立ちました。いくつかの航空宇宙 OEM は現在、航空機や宇宙船の最新モデルで 3D プリントされた部品やコンポーネントを最大限に活用するための大規模な研究イニシアチブに資金を提供しています。

さらに、アフターマーケット分野では、3D プリント部品の使用が従来のサプライチェーンの負担を軽減する可能性があるため、その利用が増加しています。 3D プリントの利点により、航空業界では 3D プリントがより一般的になりました。 3D プリントでは、リードタイムが短縮され、製造コストが削減され、より柔軟なデジタル設計および開発プロセスにより部品が生成されます。ユーザーとメーカーの両方が 3D プリンティングを使用することでコストを大幅に削減します。

市場動向

航空宇宙および防衛市場における世界的な 3D プリンティングの推進力

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の拡大

軍は、敵に対して技術的に大きな優位性をもたらす新世代航空機の調達に重点を置いています。新しい航空機の設計と製造は軽量化に重点が置かれており、そのため新しい材料や製造プロセスの開発が行われています。航空宇宙産業は 3D プリントをいち早く導入しており、新しい航空機で 3D プリントされた部品やコンポーネントの使用を増やすための大規模な研究が進行中です。過去 3 年間、航空宇宙 3D プリンティング分野では画期的な発表が複数行われました。

エアバスは、民間航空機の部品のツーリングや試作に積層造形の利用を開始しました。同社の新型A350 XWBには約2,700個の3Dプリント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A320neoやA330/A310航空機用の3Dプリント部品も製造している。ボーイングの 777X は、航空宇宙産業で 3D プリンティングの採用が増加しているもう 1 つの例です。 2022年までに就航が予定されている777Xは、燃料ノズル、温度センサー、熱交換器、LP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 システムへの 3D プリント部品の採用が増加しています。 2021年6月、GEは、ロッキード・マーチンF-16などの航空機に動力を供給するF110用の積層造形サンプカバーについて、米空軍から技術変更提案の承認を受けたと発表した。米国国防総省は、これを金属 3D プリント技術向けに作成され、金属 3D プリント技術で製造された最初のエンジン部品として認定しました。これらの革新により、航空宇宙産業における 3D プリント コンポーネントの使用が促進され、市場の拡大が促進されると予想されます。

加工・製造コストの削減

3D プリンティングにより、コンポーネントの設計プロセスと実装がより速く、より安価になり、よりシンプルになりました。また、すべてのコンポーネントを単一の構造に組み込むことも可能になり、外部のジョイント、接着剤、留め具の必要性がなくなりました。この余分なコンポーネントの排除により、製造プロセスでの追加コストが防止されます。

航空業界は、このテクノロジーの進化の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、倉庫スペースを制限し、従来の製造プロセスからの廃棄物を削減するために 3D プリンティングに依存しています。航空機の製造は、大量のユニットを間接的に 3D プリントに依存しています。 3D プリントは複雑な部品を構築するのに速く、より優れた設備を備えているため、航空機の重要な内装部品のウレタン鋳造のマスター パターンとしてよく使用されます。

3D プリントでは材料を除去するのではなく追加するため、このプロセスにより製造中に発生する廃棄物が大幅に削減されます。エアバスによれば、3D プリント部品は重量と非効率を軽減し、同時にコンポーネントの強度を向上させます。この方法はまた、生産時間と廃棄物を劇的に削減し、廃棄物の平均 5% が発生すると報告されています。このような無駄の削減は、製造時の大幅なコスト削減にもつながる可能性があります。さらに、航空機部品をオンデマンドで迅速に生産できるため、スペース、時間、コストが大幅に節約されます。累積的に、これらの利点が航空宇宙分野での 3D プリンティングの採用を推進しています。

航空宇宙および防衛市場における世界的な 3D プリンティングの抑制

技術的な課題

A&D 業界では 3D プリンティングの利用が広がっていますが、その普及には依然として大きな障害が立ちはだかっています。この方法が広く使用される可能性は、3D プリンティングではさまざまな素材から部品を生成できないため制約されます。現在の 3D プリンティング技術と互換性のある材料は、ポリマーと金属粉末の少数のグループに限定されています。ただし、これらは航空機部品の従来の製造プロセスで使用される材料と比較して高価であるため、生産で積層造形を使用するインセンティブが低下します。多くのプレーヤーは、コスト効率の高い素材を選択することに重点を置き、全体のコストを削減します。

従来の製造とは異なり、現在の 3D プリンティング システムでは、需要が突然増加した場合に生産をスケールアップできない可能性があります。航空業界ではスケーラビリティが戦略的に重要な側面となっているため、市場関係者はこの問題への対処に注力しています。航空業界の大量生産のニーズを満たすために、多くの積層造形サービス プロバイダーが現在の方法の高速化を試みています。積層造形のもう 1 つの大きな課題は、大型で奇数のサイズの航空部品を製造できないことです。特定の重要な航空機コンポーネントの生産は、3D プリンティングよりも従来の製造を通じてより効率的に行うことができます。このような要因は市場の成長を妨げます。

航空宇宙および防衛市場における世界的な 3D プリンティングの機会

ULTEM 素材の使用を拡大し、より環境に優しい航空機に注力

ULTEM素材はその耐熱性により航空宇宙産業で採用されています。企業は、必要な取り付け構造をすべて含むインナーシェルの製造に ULTEM 素材を使用することが増えています。 ULTEM 材料の進歩は、市場に将来の成長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成長し続ける可能性があります。一部の技術ソリューションは従来の機械加工プロセスで製造するには非常に複雑であり、これらのソリューションの採用が制限されているため、より環境に優しい航空機に焦点を当てることも、3D プリンティングが提供する可能性から恩恵を受ける可能性があります。 3D プリンティングはこれらの問題を解決できる可能性があり、新しいソリューションの普及に役立ちます。さらに、3D プリンティング技術が商業化段階に入ると成熟すると予想されるため、Urban Air Mobility などの新興テクノロジーが 3D プリンティングの最初の重要な採用者となる可能性があります。このような要因は、市場の成長に有利な機会を提供します。

分析

航空宇宙および防衛市場における世界の 3D プリンティングは、用途、材料、地域ごとに分割されています。

航空宇宙および防衛市場における世界の 3D プリンティングは、アプリケーション別に航空機、無人航空機、宇宙船に分類されます。

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 29.7% の CAGR で成長すると推定されています。ボーイングやエアバスなどの企業は、2040 年までに 43,500 機の新しい航空機が必要であり、世界の航空機保有数が 50,000 機の運航航空機の需要を超えることができると述べ、民間航空市場の積極的な成長を予測しています。革新的な 3D プリンティング技術は、製造の業務効率を自動化および改善することで時間とコストを節約することが期待されており、積極的な成長機会と、技術統合の欠如による製造能力の低下による受注残の増加により、業界関係者はそれらの使用を余儀なくされます。

無人航空機セグメントは 2 番目に大きいです。 UAV マーケティングは、軍事、公共、民間部門におけるさまざまな応用範囲により人気が高まっています。 UAV は軍事用途向けに特別に開発されたものですが、商業目的や娯楽目的でも広く使用されています。大型で複雑な UAV は防衛業界内でより大きな市場シェアに対応しますが、軽量の UAV は商業市場空間を支配します。複雑な内部アセンブリと限られた内部および外部スペースにより、このセグメント内で 3D プリンティング テクノロジーの需要が生じています。

航空宇宙および防衛市場における世界の 3D プリンティングは、材料別に合金と特殊金属に分類されます。

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24.4%のCAGRで成長すると推定されています。このセグメントには、チタン、金、銀、プラチナ、パラジウムなどのさまざまな素材が含まれています。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ており、企業は設計や製造の自由度を追求できます。

宇宙金属による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、市場を大きく加速させるものです。たとえば、Orbex は 2021 年 2 月に、ロケット エンジン製造用の大容量 3D プリンターを構築する計画を発表しました。プリンターの完成後は、同社は毎年 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。メイド・イン・スペースのコンセプトは、いくつかの新興企業や影響力のある組織を積層造形技術への投資に引き寄せています。そうした要因がこのセグメントを推進している。

地域分析

ヨーロッパは他を超える

地域ごとに、航空宇宙および防衛市場における世界の 3D プリンティングは、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、LAMEA に分類されます。

ヨーロッパは市場を支配しており、急速に成長すると推定されています 予測期間中の CAGR は 24.4% でした。英国は航空宇宙分野の先端材料の研究開発の中心地であり、複数の航空宇宙関連企業の存在により、先端複合材料に対する安定した需要が生み出されています。したがって、主要な世界市場プレーヤーの地域子会社は、有機的および無機的成長を促進することによってその能力を強化します。これに関連して、2021 年 2 月、レイセオン テクノロジーズ コーポレーションの一部であるコリンズ エアロスペースは、バンベリー施設向けの新しい多軸複合ブレーダーへの投資を発表しました。同社はまた、Composite Integration、Crompton Mouldings、Bitrez の他の 3 社と協力して、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サポートしています。このような発展は、予測期間中に英国市場に前向きな見通しをもたらすと予想されます。

北米は 2 番目に大きい地域で、2030 年までに 45 億 3,000 万米ドルの期待値に達すると予想されており、25.2% の CAGR を記録します。ボーイング、ロッキード・マーチン、NASA などの一次産業のプレーヤーや消費者は 3D プリンティング技術を採用し、市場の需要を高めています。ボーイングは長年、3D プリンティングの分野、特に衛星の分野で重要なプレーヤーであり、2019 年には最初の 3D プリント アンテナを製造しました。新興企業の Relatively Space も、「Terran 1」と呼ばれる初の完全 3D プリント ロケットを作成して市場を開拓している。その最新バージョンである「Terran R」は 3D プリントされ、再利用可能になります。ロッキード・マーティンとレラティビティ・スペースは、2023年に予定されている特殊ロケットの製造を含むNASAのミッションでも協力している。

このような技術進歩に対する業界関係者によるインフラ投資と地方自治体による支援は、米国が今後数年間で最高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。たとえば、2021年9月、超小型衛星開発会社テラン・オービタルは、フロリダ州最大の商業宇宙船施設の1つに3億ドルの投資を発表した。この施設は 660,000 平方フィートの面積に広がり、さまざまな 3D プリント技術を活用して、年間数千個の宇宙コンポーネントを製造できます。このような発展が米国市場を牽引しています。

アジア太平洋は 3 番目に大きい地域です。中国政府は、「中国製造2025」ビジョンの下で、航空技術の発展と3Dプリンティングを国の産業の2つの主要な成長原動力として特定した。急速に成長する市場機会により、プレーヤーは戦略的提携を結び、中国での生産能力を拡大することが奨励されています。これに関連して、2021年8月、カネカ・アメリカズ・ホールディング・インクの完全子会社であるカネカ・エアロスペースLLCは、成長する中国の複合材市場での展開を拡大するため、上海華正複合材有限公司との提携を発表した。カネカエアロスペースでは、多様化するニーズに応える特殊な高性能複合材料を製造しています。このような発展は、予測期間中に中国市場に前向きな見通しをもたらす可能性があります。

最近の動向

• 2022 年 8 月- 米海軍の最新魚雷を支援するために、エアロジェット ロケットダインは海中推進センター オブ エクセレンスを正式に開設しました。この施設は国内初の産業用途であり、魚雷の後部胴体全体と貯蔵化学エネルギー推進システム（SCEPS）として知られる画期的な海中推進システムの製造に利用される。
• 2022 年 8 月- 革新的な液体ロケット エンジンのスラスターとシステム コンポーネントをテストするために、エアロジェット ロケットダインは統合システム テスト ベッド (ISTB) の展示に成功しました。同企業はこのデモンストレーションに独自に資金を提供し、カリフォルニア州エドワーズ空軍基地にある空軍研究所の試験施設で実施された。