医療用3Dプリントプラスチック市場 サイズと展望 2023-2031

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市場ダイナミクス

世界の医療用3Dプリンティングプラスチック市場の推進要因

成長する医療機器業界

医療機器業界は、医療用プラスチックの発展を急速に活用し続けています。様々な医療用途における3Dプリンティングや積層造形（additive manufacturing）の付加価値が認識されています。積層造形は、新しい整形外科用インプラント、外科用カッティングガイドやドリルガイド、人工装具の開発、骨、臓器、血管のレプリカの設計に利用されています。医療費の増加、在宅医療セクターの拡大、高齢者人口の増加（特に北米とヨーロッパ）、心血管疾患の発症率の上昇といった要因が、医療機器の需要を押し上げています。さらに、医療機器市場は、子宮頸がんの予防と管理のための国連タスクフォースプログラム、長期ケア施設の建設、償還適用などの有利な政策など、疾患の早期診断を支援する複数の政府イニシアチブによって牽引されると予想されています。

さらに、特にインドや中国などの国では、有利な規制と地域的なインセンティブが今後数年間の医療機器需要を牽引するでしょう。例えば、中国政府は、第13次5カ年計画、健康中国2030、中国製造2025など、医療サービスにおける長期的な成長とイノベーションを支援するための複数のイニシアチブを打ち出しており、これが医療機器の需要を押し上げ、ひいては医療用3Dプリンティングプラスチック市場の成長を牽引すると予想されています。さらに、COVID-19パンデミックの発生は、世界中の医療機器需要の押し上げに大きな役割を果たしました。米国、中国、ブラジル、インド、ロシア、スペインなどの国々は、侵襲性人工呼吸器、非侵襲性人工呼吸器、人工呼吸器用フィルター、口腔咽頭気道デバイス、カテーテル、カニューレなどの医療機器の製造に多額の投資を行っており、医療用3Dプリントプラスチック市場に大きな成長機会を生み出しています。

義肢用途の需要増加

3Dプリント技術は、時間がかからず、カスタマイズが容易で、労働集約的であることから、義肢製造において革命的な技術となりつつあります。この技術は、四肢切断患者の義肢製造に広く利用されています。特にドイツ、米国、日本、カナダなどの国々では、義肢交換手術に関する患者の知識向上と高齢化人口の増加が相まって、今後数年間で四肢切断の需要が増加すると予想されています。近年、運動に積極的に取り組む人やスポーツを職業として選択する人が増えており、スポーツ傷害の増加が予想されています。全米安全評議会によると、2019年の米国におけるスポーツ・レクリエーション分野の傷害件数は約46万8000件でした。

さらに、交通事故の頻発が深刻化しており、世界中で四肢切断手術の需要が高まっています。全米安全評議会によると、2019年の米国における交通事故による傷害件数は約440万件で、義肢の需要に大きく貢献しています。主に思春期の若者における骨肉腫や関節がんによる切断件数の増加も、義肢産業を活性化させる要因の一つであり、医療用3Dプリントプラスチックの需要を押し上げています。

さらに、四肢切断率の増加は義肢や義肢の需要を押し上げ、ポリプロピレンを用いた3Dプリント義肢の開発につながりました。ポリプロピレンは製造が迅速で、患者の要件に合わせて容易にカスタマイズできるため、最終製品のコストを削減できます。米国矯正義肢協会によると、義肢の平均コストは1,500ドルから8,000ドルですが、3Dプリントによって50ドルまで削減できます。そのため、ポリプロピレンベースの3Dプリント義肢の需要増加は、医療用3Dプリントプラスチック市場の成長を促進しています。

世界の医療用3Dプリントプラスチック市場の抑制

3Dプリントに伴う高コスト

3Dプリント、すなわち積層造形は、ブロー成形、射出成形、押し出し成形などの従来の製造方法に比べて非常に効率的であるため、世界市場で需要が急増しています。積層造形は、従来の製造方法で発生する金型による形状の制約を回避します。また、低生産速度でも効率的に製品を製造するため、メーカーは顧客のニーズに合わせてカスタマイズされた単一ユニットを、高い差別化とともに製造することができます。しかし、生産コストが高いため、3Dプリントは主に製品モデルのプロトタイプ作成に限定されています。そのため、3Dプリントプラスチック部品の高生産コストは市場成長の障壁となっています。

さらに、3Dプリント機器の初期調達コストは高額です。商用グレードの機器は資本集約型です。さらに、3Dプリント用の材料や医療用プラスチックは、医療業界向けの3Dプリント用途に特化して設計されているため、コストが高くなります。しかし、莫大な生産コストに対処するため、3Dプリンターメーカーは、インクジェット印刷技術を活用した低コストの粉末ベース3Dプリンターの開発に向けて、広範な研究開発活動に取り組んでいます。このプリンターは、市場で容易に入手できる既製の部品を使用することで、さらなるコスト削減を実現しています。

世界の医療用3Dプリントプラスチック市場の機会

製品設計とエンジニアリングの複雑性の増大

医療機器メーカーにとって、患者ケアのための高品質で安全な機器の製造は、重要な課題です。医療機器に関する規制は膨大で、急速に拡大しており、法的専門的事項によって複雑化しています。機能的で効果的な医療機器は、適切に管理された製造プロセスから生まれます。医療機器、生物学的製剤、医薬品は、適正製造規範（GMP）（いわゆる「製造における品質システム」）に基づく厳格な規制と基準の対象となります。

多くの医療機器企業は、事業リスクの最小化、製品市場への参入の迅速化、そしてコスト削減のために、研究開発をアウトソーシングしています。これは支出額の大幅な増加につながります。そのため、医療機器のOEMメーカーは、効果的なコスト削減策の一つとして、アウトソーシングを急速に採用しています。さらに、患者の医療成果を向上させるために、インプラント型医療機器（IMD）の使用が増えています。インプラント型医療機器の設計では、複雑さ、信頼性、消費電力、そしてコストのバランスを取る必要があります。企業は、成功する製品を市場に投入するために、非中核事業よりもイノベーションに注力しています。これらの要因が、医療機器のアウトソーシング市場の成長を促すと予想されています。

セグメント分析

世界の医療用3Dプリンティング用プラスチック市場は、タイプと形状によってセグメント化されています。

タイプ別に見ると、世界市場はフォトポリマー、PEEK、ポリ乳酸、ABS、ポリアミド、PETGに分類されます。

フォトポリマーセグメントは世界市場の大部分を占めており、予測期間中は25.6%のCAGR（年平均成長率）で成長すると予測されています。フォトポリマーは、モノマー、ポリマーベース、オリゴマー、および光開始剤を混合した可溶性の液体混合物です。フォトポリマーは光によって物理的および化学的特性が変化する感光性ポリマー材料です。紫外線は反応を開始させ、フォトポリマーの特性を変化させます。 3Dプリント、ポリジェット、インクジェットプリントなど、様々な印刷プロセスにおいて重要な役割を果たします。

さらに、フォトポリマーは、3Dプリント製品においてバインダー、添加剤、着色剤、可塑剤、化学薬品などとして機能するため、様々な用途で広く使用されています。また、画像の鮮明さ、インクの付着性、耐久性の高さなど、様々な利点も備えています。義歯は、3Dプリントで製造されたフォトポリマーの一般的な医療用途です。例えば、韓国に拠点を置く3Dプリント用フォトポリマー樹脂メーカーであるGraphy, Inc.は、歯科用途向けの3Dプリント材料であるTera Harzを提供しています。

半結晶性の多芳香族熱可塑性ポリマーであるポリエーテルエーテルケトン（PEEK）は、外科用途での使用を可能にする多くの優れた機械的特性を備えています。 PEEK-LTI、PEEK-LT2、およびPEEK-LT3は、整形外科、脊椎、顎顔面外科で使用されるPEEKの形態です。PEEK複合材料を組み合わせることで、抗菌性と骨誘導性が向上します。PEEK製の複合材料は、医療分野で広く応用される、ますます影響力のある生体材料群になりつつあります。

歯科において、PEEKインプラントは、機械的特性の点で人体の骨に近いため、チタンインプラントと比較して低い応力遮蔽性を示します。PEEKは固定式補綴物にも優れた材料です。有柄ベースのロッドシステムは、主に非融合を目的として、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）材料を使用して構築されています。ただし、場合によっては、融合手術の付属品としても使用できます。

形状に基づいて、世界市場はさらにフィラメント、粉末、インクに分類されています。

フィラメントセグメントは、医療用3Dプリント用プラスチック市場で最も高いシェアを占めており、予測期間中に26.2%のCAGRで成長すると予測されています。3Dプラスチックフィラメントは熱可塑性プラスチックであり、加熱することで柔軟性が得られるため、世界の3Dプリント市場で広く使用されています。ポリ乳酸フィラメントとABSフィラメントは、世界中の印刷業界で広く利用されています。これらは、3Dプリンターの熱溶解積層法（FUD）に使用される熱可塑性原料として使用されています。環境意識の高まりにより、リサイクルプラスチックから作られたプラスチックフィラメントを採用する顧客が増えています。 Reflow社は、リサイクルプラスチックを原料とした3Dプリント用プラスチックフィラメントを製造・販売する企業の一つです。

粉末セグメントは2番目に大きな市場です。3Dプリント用プラスチックの特性としては、柔軟性、高剛性、耐熱性などが挙げられます。また、鮮やかな色のオプションも用意されています。しかし、高い多孔性のため、世界の3Dプリント用プラスチック市場における需要は抑制される可能性が高いでしょう。さらに、ハイエンド3Dプリンターは粉末ベースのプラスチックを使用しています。粉末状の3Dモデルを構築する際には、ポリアミド/ナイロンやアルミナイドが一般的に使用されています。選択的レーザー焼結法は、ポリアミド粉末から3Dプリント部品を製造する際に最も好まれる技術の一つです。

地域別分析

地域別に見ると、世界の医療用3Dプリント用プラスチック市場は、ヨーロッパ、北米、アジア太平洋地域、LAMEA（ラ・メリア・中東・アフリカ）に分類されます。

北米が世界市場を席巻

北米は、世界の医療用3Dプリント用プラスチック市場において最も重要なシェアを占めており、予測期間中に25.6%のCAGR（年平均成長率）を達成すると予測されています。医療用3Dプリント用プラスチックの需要の大部分は、医療分野、特にインプラント、人工器官、手術器具の製造における3Dプリント技術の利用増加に起因しています。PLAフィラメントの利点は、使いやすさ、優れた造形品質、そしてヘルスケアを含む多くの分野での幅広い応用です。北米市場の成長を牽引する主な要因の一つは、米国における健康保険への一人当たり医療費の増加です。

さらに、今後数年間は義肢、装具、手術計画装置、試作品、歯科機器の需要が増加すると予想されており、予測期間中、北米の医療用3Dプリントプラスチック市場の成長を牽引するでしょう。医療業界全体における3Dプラスチックプリントの導入率の高さは、市場の成長を後押しする可能性が高いでしょう。さらに、主要メーカーの存在も、この地域における医療用3Dプリントプラスチックの需要を後押しすると予想されます。北米における医療用3Dプリントプラスチックの需要は、主に合併・買収の増加、研究開発投資の増加、事業統合、拠点移転によって牽引されています。

ヨーロッパは、予測期間中に年平均成長率（CAGR）26.1%で成長すると予想されています。ヨーロッパの医療用3Dプリントプラスチック市場は、製造基盤の拡大に向けて、継続的に広範な研究開発活動を行っています。医療機器メーカーは、製造コストと在庫コストを削減し、規模の経済性を実現できるため、3Dプリンティング技術の活用をますます進めています。さらに、主要な市場プレーヤーと多数の欧州生産拠点が、予測期間中の市場成長を牽引すると予想されます。マスカスタマイゼーション、新機能、リードタイムの​​短縮、そして高速化は、欧州における医療用3Dプリンティングプラスチック市場の成長を牽引すると予想されます。欧州は2020年に数量と収益の両面で地域第2位の市場であり、予測期間中もその地位を維持すると予想されます。

さらに、この地域における高齢者人口の増加と慢性疾患の有病率の上昇は、医療機器の需要を押し上げ、市場の成長を後押ししています。医療業界全体における3Dプリンティングプラスチックの導入率の高さと、ヘルスケア分野への政府投資の増加は、予測期間中の欧州の医療用3Dプリンティングプラスチック市場にプラスの影響を与えると予想されます。

アジア太平洋地域は、予測期間中に大幅に拡大すると予想されます。 2022年のアジア太平洋地域における医療用3Dプリンティングプラスチック市場は、数量と売上高の両面で日本が圧倒的なシェアを占めました。この地域は、整形外科用インプラントや骨折固定など、様々な用途における製品需要の増加に牽引されています。日本や中国などの国では、高齢化率の高さに伴い骨粗鬆症や変形性関節症の症例が増加しており、今後数年間でこの地域の市場成長を牽引すると予想されています。

総務省統計局によると、2019年の日本の高齢者人口（65歳以上）は前年比1%増の3,589万人に達し、全人口の28%を占めています。この傾向に加え、骨密度の低さ、中年層における整形外科用インプラントの導入増加、生分解性インプラントや内部固定器具の導入が、予測期間中に医療用3Dプリンティングプラスチックの需要を押し上げると予想されます。

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医療用3Dプリントプラスチック市場のトップ競合他社

1. 3D Systems Inc.
2. DSM
3. Arkema
4. Evonik Industries AG
5. SABIC
6. Stratasys Ltd
7. EnvisionTEC Inc
8. Solvay
9. Apium Additive Technologies GmbH

最近の開発状況

• 2023年10月 - Formlabsは、ヘルスケアをテーマとした3Dプリント用材料をライブラリに追加することを発表しました。同社の在庫には、BioMed Elastic 50A Resin、BioMed Flex 80A Resin、IBT Flex Resinが含まれています。