航空宇宙・防衛市場における3Dプリンティング サイズと展望 2025-2033

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航空宇宙・防衛市場における3Dプリンティングの成長要因

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

軍は、敵に対して大きな技術的優位性を持つ新世代航空機の調達に重点を置いています。新型航空機の設計と製造は軽量化に重点を置いており、新たな材料や製造プロセスの開発が求められています。航空宇宙産業は3Dプリンティングを早期に導入した業界の一つであり、新型航空機における3Dプリント部品やコンポーネントの採用拡大に向けた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数々の画期的な発表がありました。

エアバスは、民間航空機部品の金型製作と試作に積層造形技術の活用を開始しました。同社の新型機A350 XWBには、約2,700個の3Dプリントプラスチック部品が搭載されています。エアバスは、単通路型機のA320neoとA330/A310向けにも3Dプリント部品を製造しています。ボーイングの777Xは、航空宇宙産業における3Dプリントの採用拡大を示すもう一つの例です。2022年の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、低圧タービンブレードなど、約300個の3Dプリント部品を搭載した2基のGE9Xエンジンを搭載しています。

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しています。2021年6月、GEは、ロッキード・マーティンF-16などの航空機に搭載されているF110エンジン用の積層造形サンプカバーについて、米国空軍からエンジニアリング変更提案（EPC）の承認を受けたと発表しました。米国国防総省は、この部品を金属3Dプリント技術を用いて製造された初のエンジン部品として認定しました。これらのイノベーションは、航空宇宙産業における3Dプリント部品の使用を促進し、市場の拡大を促進すると期待されています。

加工・製造コストの削減

3Dプリントは、部品の設計プロセスと実装を迅速化、低コスト化、簡素化しました。また、すべての部品を単一の構造に組み込むことが可能になり、外部ジョイント、接着剤、ファスナーが不要になりました。余分な部品がなくなることで、製造プロセスにおける追加コストの発生を防ぎます。

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緩和、倉庫スペースの削減、従来の製造プロセスにおける廃棄物の削減のために、3Dプリントを活用しています。航空機生産においては、大量生産において間接的に3Dプリントが活用されています。 3Dプリントは複雑な部品をより高速に製造でき、より優れた性能を備えているため、航空機の重要な内装部品のウレタン鋳造におけるマスターパターンとしてよく使用されています。

3Dプリントは材料を除去するのではなく、追加するプロセスであるため、製造中に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プリント部品は部品の重量と非効率性を軽減すると同時に、強度を向上させます。この方法は製造時間と廃棄物も大幅に削減し、平均で5%の廃棄物が発生すると報告されています。このような廃棄物の削減は、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製造することで、膨大なスペース、時間、そして費用を節約できます。これらの利点が相まって、航空宇宙分野における3Dプリンティングの導入を促進しています。

市場の制約

技術的課題

航空宇宙・防衛業界では3Dプリンティングの利用が広がっていますが、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。3Dプリンティングでは異なる材料から部品を生成できないため、この手法の普及は限定されています。現在の3Dプリンティング技術に適合する材料は、ポリマーと金属粉末のごく一部に限られています。しかし、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り、製造において積層造形を利用するインセンティブを低下させています。多くの企業は、費用対効果の高い材料の選択に注力することで、全体的なコストを削減しています。

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は、需要の急増に対応して生産規模を拡大できない可能性があります。航空業界においてスケーラビリティは戦略的に重要な要素であるため、市場関係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に応えるため、多くの積層造形サービスプロバイダーは、既存の製造方法の高速化に取り組んでいます。積層造形におけるもう一つの大きな課題は、大型で不規則な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です。こうした要因が市場の成長を阻害しています。

市場機会

ウルテム材の使用増加と環境に優しい航空機への注目

ウルテム材は、その耐熱性から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備えた内殻の製造にウルテム材を使用するケースが増えています。ウルテム材の進歩は、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拡大し続ける可能性があります。より環境に優しい航空機への注目は、3Dプリンティングの可能性からも恩恵を受ける可能性があります。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製造するには非常に複雑であるため、導入が制限されています。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を促進する可能性があります。さらに、アーバン・エア・モビリティのような新興技術は、3Dプリンティングを最初に導入する重要な技術の一つとなる可能性があります。これらの技術が商業化段階に入る頃には、3Dプリンティング技術も成熟すると見込まれているからです。こうした要因は、市場の成長にとって大きなチャンスとなります。

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、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予測し、民間航空市場の急成長を予測しています。これにより、世界の航空機フリートは運用可能な航空機の需要50,000機を上回る可能性があります。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の削減が期待されており、業界関係者は、急成長の機会と、技術統合の欠如による製造能力の低迷に起因するバックログの増加から、3Dプリンティング技術の活用を迫られています。

無人航空機セグメントは2番目に大きなセグメントです。UAV（無人航空機）のマーケティングは、軍事、公共、民間セクターにおける多様な用途により人気が高まっています。軍事用途向けに特別に開発されたUAVは、商業目的やレクリエーション目的にも広く使用されています。防衛分野では大型で複雑なUAVが大きな市場シェアを占める一方、商業市場では軽量UAVが市場を支配しています。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。

素材に関する洞察

特殊金属分野は最大の市場シェアを占め、予測期間中は年平均成長率（CAGR）24.4%で成長すると予測されています。この分野には、チタン、金、銀、プラチナ、パラジウムなど、様々な素材が含まれます。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・製造の自由度を高めることができます。

宇宙用金属を通じた積層造形技術を活用し、製造能力を向上させる取り組みも、市場を活性化させる大きな要因となっています。例えば、2021年2月、Orbexはロケットエンジン製造用の大容量3Dプリンターを開発する計画を発表しました。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。「メイド・イン・スペース」というコンセプトは、多くのスタートアップ企業や影響力のある組織を惹きつけ、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ます。

地域分析

ヨーロッパは市場を牽引しており、予測期間中は年平均成長率（CAGR）24.4%で成長すると予測されています。英国は航空宇宙分野における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が先端複合材料に対する安定した需要を生み出しています。そのため、世界有数の市場プレーヤーの地域子会社は、有機的成長と無機的成長を促進することで、自社の能力を強化しています。この点に関して、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、2021年2月にバンバリー工場向けに新型多軸複合材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3社と提携し、システムの簡素化、軽量化、コスト競争力の向上に重点を置き、複雑な形状の次世代連続繊維強化部品の製造を支援しています。こうした動きは、予測期間中の英国市場の見通しを明るくすると期待されています。

北米市場動向

北米は2番目に大きな地域であり、2030年までに45億3,000万米ドルに達すると予想されており、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といった主要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ており、市場の需要を高めています。ボーイングは長年にわたり3Dプリンティング分野、特に衛星分野で重要なプレーヤーであり、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Relatively Spaceも、初の完全3Dプリントロケット「Terran 1」を開発することで市場を牽引しています。同社の最新モデル「Terran R」は、3Dプリント製で再利用可能です。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NASAの特殊ロケット製造ミッションに向けて提携しています。

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、今後数年間で米国が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ました。例えば、2021年9月、ナノ衛星および超小型衛星開発企業のテラン・オービタルは、フロリダ州最大級の商業宇宙船施設の一つに3億ドルを投資すると発表しました。この施設は66万平方フィート（約6万平方メートル）の敷地に広がり、様々な3Dプリンティング技術を活用し、年間数千個の宇宙部品の製造を可能にしています。こうした開発が米国の市場を牽引しています。

アジア太平洋地域の市場動向

アジア太平洋地域は、世界で3番目に大きな地域です。中国政府は、「中国製造2025」ビジョンの下、航空技術と3Dプリンティングの発展を国内産業の二大成長原動力と位置付けています。急速に拡大する市場機会は、企業による戦略的提携の締結や中国における生産能力の拡大を促しています。こうした状況を受け、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LLCは、成長著しい中国の複合材料市場における事業展開拡大のため、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は、多様なニーズに応える特殊高性能複合材料を製造しています。こうした展開は、予測期間中の中国市場の見通しに明るい材料をもたらす可能性があります。

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航空宇宙・防衛市場における3Dプリンティングのトップ競合他社

1. Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
2. MTU Aero Engines AG
3. Moog Inc.
4. Safran SA
5. GE Aviation
6. The Boeing Company
7. Airbus SE
8. Samuel, Son & Co.
9. Raytheon Technologies Corporation
10. Honeywell International Inc.
11. American Additive Manufacturing LLC
12. Lockheed Martin Corporation

最近の開発状況

• 2022年8月 - 米海軍の最新鋭魚雷の開発を支援するため、エアロジェット・ロケットダインは海中推進技術に関するセンター・オブ・エクセレンスを正式に発足させました。この施設は、国内初の産業用施設であり、魚雷の後部胴体全体と、画期的な海中推進システムである貯蔵化学エネルギー推進システム（SCEPS）の製造に利用されます。
• 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試験するため、Aerojet Rocketdyneは、統合システムテストベッド（ISTB）を無事に公開しました。同社はこのデモンストレーションに独自資金を提供し、カリフォルニア州エドワーズ空軍基地の空軍研究所の試験施設で実施されました。