5 Tren Membentuk Pasar Bahan Cetak 3D di 2019

Dalam industri pencetakan 3D yang berkembang pesat, tren apa yang membentuk pasar material?

Material adalah salah satu dari tiga pilar utama yang menopang pencetakan 3D, di samping perangkat keras dan perangkat lunak. Menurut Wohlers Report 2019, segmen bahan cetak 3D mengalami pertumbuhan rekor di tahun 2018 karena meningkatnya penggunaan pencetakan 3D untuk produksi seri.

Pada tahun 2019, pertumbuhan ini diperkirakan akan terus berlanjut, didukung oleh sejumlah tren yang akan kita lihat lebih dekat di bawah ini.

1. Pencetakan 3D komposit dimulai

Salah satu peluang utama yang muncul dalam bahan cetak 3D berasal dari komposit. Laporan Analisis SmarTech memperkirakan bahwa pasar pencetakan 3D komposit global akan tumbuh pada CAGR sebesar 22,3% selama lima tahun ke depan. Ini menunjukkan peluang menghasilkan nilai yang tinggi — peluang yang dapat melihat pencetakan 3D komposit yang terdiri dari sebagian besar pasar manufaktur komposit secara keseluruhan.

Dalam pencetakan 3D, komposit biasanya terdiri dari bahan polimer inti, seperti nilon, dan bahan penguat, seperti serat cincang atau serat kontinu. Bahan komposit menawarkan kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan dengan polimer yang tidak diperkuat. Dalam beberapa kasus, bahkan dapat menggantikan logam seperti aluminium.

Sifat material yang disempurnakan ini menjadikan komposit sebagai material yang dicari untuk perkakas dan aplikasi penggunaan akhir di berbagai industri, seperti dirgantara, otomotif, energi dan minyak &gas.

Aplikasi penggunaan akhir pencetakan 3D komposit

Contoh kasus yang bagus adalah Shawcor. Berkat pencetakan 3D komposit, perusahaan layanan energi global yang berbasis di Kanada telah menghemat $1,6 juta CAD (sekitar $1,2 juta USD).

Perusahaan membutuhkan mesin khusus untuk membantu mentransfer bantalan pita besar yang akan terlalu berat untuk dilakukan sendiri oleh satu orang. Namun, perusahaan dihadapkan pada situasi rugi-rugi:menghabiskan terlalu banyak waktu dan uang untuk membangun mesin kustom menggunakan metode tradisional atau kehilangan pendapatan karena tidak memilikinya sama sekali.

Namun, menggunakan printer 3D komposit Markforged, tim Shawcor telah mampu membuat suku cadang untuk membuat mesin pemuatan khusus. Sekitar 50% dari 53 bagian yang dicetak telah diperkuat dengan Kevlar, fiberglass HSHT, atau serat karbon, yang digunakan untuk menggantikan bagian aluminium dan lembaran logam.

Rangka sepeda komposit 3D-printed Arevo adalah aplikasi menarik lainnya dari teknologi ini. Tidak seperti rangka komposit yang dibuat secara tradisional, rangka sepeda Arevo dicetak sebagai satu bagian. Berkat teknologi 3D komposit robotnya, Arevo mampu memproduksi rangka sepedanya dalam hitungan hari, dibandingkan dengan bulan pengembangan yang dibutuhkan dengan metode tradisional.

Aplikasi seperti ini menunjukkan sebagian besar kemampuan pencetakan 3D komposit yang belum dimanfaatkan, dan potensi yang dimiliki sektor ini untuk pertumbuhan besar.

Pengembangan material

Membantu mendorong pertumbuhan pencetakan 3D komposit adalah pengembangan material yang sedang berlangsung. Misalnya, Markforged, pelopor pencetakan 3D komposit, baru-baru ini memperkenalkan Onyx FR, bahan komposit tahan api pertama.

Bahan nilon diperkuat dengan untaian serat karbon yang berkesinambungan. Namun selain itu, Onyx FR dapat memadamkan diri sendiri — artinya dapat berhenti terbakar dalam beberapa detik.

Markforged mengatakan bahwa Onyx FR akan membuka lebih banyak kasus penggunaan pencetakan 3D di industri otomotif, dirgantara, dan pertahanan karena materialnya memenuhi standar keselamatan kebakaran yang lebih tinggi.

Perkembangan lain datang dari Techmer PM. Pabrikan material yang berbasis di AS baru-baru ini mengumumkan pembukaan jalur produksi berkapasitas tinggi baru yang dirancang untuk memproduksi polimer yang diperkuat serat karbon. Investasi ini terutama didorong oleh permintaan dari produsen printer 3D format besar.

Serupa dengan itu, Arkema membuka pabrik untuk membuat bahan Kepstan PEKK-nya. Mengamati "permintaan yang kuat untuk komposit yang diperkuat serat karbon dan pencetakan 3D", perusahaan telah membuat langkah yang jelas untuk mendukungnya.

Tidak diragukan lagi ada banyak aktivitas di sektor pencetakan 3D komposit, mendorong baik teknologi maupun material yang menyertainya ke tingkat yang lebih tinggi.

2. Produksi material meningkat

Tren utama lainnya dalam pasar bahan cetak 3D berpusat di sekitar ekspansi bisnis. Semakin banyak perusahaan yang mendirikan R&D serta fasilitas produksi material, membantu memajukan industrialisasi teknologi.

Misalnya, bulan lalu Amastan Technologies, produsen material yang berbasis di AS, mengumumkan akuisisi AL Solutions, sebuah produsen bahan titanium halus. Yang terakhir akan diganti namanya menjadi Aditif Amastan dan menjadi bagian dari fasilitas serbuk logam AM yang belum dibangun di Amastan.

Berkat teknologi daur ulang milik AL Solutions dan teknologi UniMelt™ berbasis plasma Amastan, perusahaan sekarang berada di posisi yang tepat untuk menjadi salah satu pemain kunci dalam produksi serbuk titanium AM.

Jabil adalah perusahaan lain yang mendorong pengembangan material AM. Didorong oleh permintaan pelanggan, perusahaan jasa manufaktur global telah meluncurkan unit bisnis terpisah, Jabil Engineered Materials Januari ini.

Keterbatasan pilihan bahan menjadi kendala yang signifikan untuk adopsi pencetakan 3D, menurut perusahaan. Untuk mengatasi hal ini, unit baru akan fokus pada pengembangan, validasi, dan pemasaran bahan rekayasa untuk pencetakan 3D industri.

Yang penting, Jabil tidak hanya akan menggunakan bahan baru secara internal tetapi juga menyediakannya ke pasar terbuka, sehingga lebih banyak perusahaan bisa mendapatkan keuntungan dari pilihan bahan yang lebih luas. Sejauh ini, perusahaan telah meluncurkan PETg, PETg ESD, TPU 90 A dan TPU 90 A ESD, tetapi berencana untuk memberikan lebih banyak di bulan-bulan mendatang.

Ke depan, kami berharap pelaku industri lainnya mulai meningkatkan kemampuan produksi material mereka untuk mengimbangi permintaan. Saat tren ini terungkap, ini bisa membawa dorongan luar biasa ke seluruh industri pencetakan 3D.

3. Materi terbuka adalah konsep yang berkembang

Meskipun kemajuan yang berkelanjutan, pengembangan bahan untuk pencetakan 3D masih lebih lambat dari yang diperkirakan.

Salah satu kendala untuk keragaman bahan yang lebih besar adalah sifat kepemilikan dari banyak bahan cetak 3D. Banyak produsen printer 3D mengembangkan mesin mereka untuk bekerja secara eksklusif dengan materi yang mereka kembangkan sendiri. Ini membatasi peluang bagi pelanggan mereka untuk menggunakan materi pihak ketiga.

Model bahan berpemilik biasanya menghasilkan harga bahan yang lebih tinggi dan kecepatan inovasi yang lebih lambat untuk formulasi bahan baru.

Salah satu solusi yang mungkin untuk mengatasi kendala tersebut adalah model bahan terbuka. Model ini mendorong produsen material utama untuk bermitra dengan produsen printer 3D dan mengembangkan material baru untuk sistem mereka.

Pendekatan seperti itu memiliki dua manfaat utama. Pertama, membantu memperluas pilihan bahan untuk pengguna akhir. Kedua, mempercepat proses pengembangan material.

Salah satu kisah sukses terbesar dari model material terbuka adalah Program Aliansi Material Ultimaker. Program ini melibatkan produsen material yang membagikan parameter cetak untuk material mereka dalam database khusus, yang dapat diakses oleh pelanggan Ultimaker. Visi di balik ini adalah untuk memungkinkan pelanggan menggunakan filamen pihak ketiga secara andal pada printer 3D Ultimaker.

Diluncurkan pada April 2018, program ini sekarang mencakup lebih dari 80 perusahaan, termasuk raksasa seperti BASF, DSM, Arkema, dan Jabil.

Misalnya, Arkema membawa filamen berbasis PVDF, yang dikenal sebagai FluorX, ke program bulan lalu. Bahan ini dirancang untuk mencetak suku cadang berkinerja tinggi dengan ketahanan termal dan kimia yang luar biasa.

Berkat strategi Ultimaker, pelanggannya kini memiliki akses ke lebih banyak variasi material dengan sifat spesifik seperti benturan dan ketahanan kimia, fleksibilitas, kekuatan, dan banyak lagi.

Perusahaan lain juga menggunakan model bahan terbuka:ini termasuk HP, Origin dan Prodways. Bahkan Stratasys, yang telah mengembangkan materialnya sendiri, telah mengakui bahwa perusahaan perlu “bermitra dengan orang lain untuk mengembangkan material yang lebih berkinerja tinggi”.

Pada akhirnya, kita akan melihat semakin banyak perusahaan yang mengadopsi strategi ini dalam beberapa tahun ke depan, mendorong pengembangan material yang lebih dinamis untuk pencetakan 3D.

4. Biaya material turun (perlahan)

Mahalnya bahan cetak 3D selalu menjadi kendala. Satu studi menunjukkan bahwa bahan baku biaya bahan cetak 3D bisa sampai sepuluh kali lebih tinggi dari bahan manufaktur tradisional.

Biaya pasti secara alami tergantung pada beberapa faktor, seperti proses pencetakan 3D dan bahan yang digunakan selama produksi.

Misalnya, harga resin untuk pencetakan 3D SLA biasanya berkisar antara $50 per liter untuk resin standar dan $500 per liter untuk resin profesional. Namun, menurut salah satu produsen resin, harga resin bisa serendah $10-$20 per liter.

Ada beberapa alasan mengapa biaya bahan untuk pencetakan 3D tetap tinggi. Salah satunya adalah volume pengiriman material secara keseluruhan relatif rendah.

Selain itu, sebagian besar materi cetak 3D yang tersedia adalah hak milik, yang mengharuskan pengguna untuk membelinya langsung dari produsen printer 3D itu sendiri. Ini menciptakan monopoli di pasar bahan cetak 3D, dengan produsen menaikkan biaya.

Namun, ada beberapa perkembangan penting yang dapat membantu menurunkan harga material. Salah satunya adalah meningkatnya penggunaan pencetakan 3D untuk produksi serial. Karena volume produksi pencetakan 3D meningkat, hal ini akan mengurangi biaya material.

Salah satu contohnya adalah Karbon. Baru tahun lalu, produsen printer 3D menurunkan harga untuk tiga resin berbeda menjadi $50 per liter, turun dari $300 per liter pada 2016. Carbon mengatakan bahwa kunci penurunan harga terletak pada aplikasi volume tinggi dari printer 3D-nya.

Dengan mempertimbangkan contoh Carbon, kami percaya bahwa ada potensi bagi produsen lain untuk mengikuti jalan yang sama seiring dengan perluasan volume dan jangkauan pelanggan mereka.

Munculnya model bahan terbuka juga dapat membantu menurunkan biaya bahan, karena membuka pasar bagi lebih banyak pemasok bahan. Semakin banyak pelaku pasar, semakin tinggi persaingan — yang dapat membantu menurunkan harga.

5. Perusahaan kimia global semakin terlibat

Banyak perusahaan kimia besar telah ikut serta dalam pencetakan 3D selama setahun terakhir, setelah menyaksikan pertumbuhan industri yang stabil. Kemitraan yang tak terhitung jumlahnya telah ditandatangani, serta investasi baru ke fasilitas baru dan peluncuran material.

Misalnya, Stratasys dan Solvay telah mengumumkan roadmap material bersama pada Mei tahun ini. Peta jalan ini akan melihat Solvay mengembangkan materi berkinerja tinggi seperti MENGINTIP untuk printer 3D Stratasys. Berkat kemitraan ini, kedua perusahaan telah bersiap untuk mengkomersialkan filamen siap-AM berdasarkan polimer Radel polifenilsulfon (PPSU) Solvay.

Di sisi investasi, pengembang material yang berbasis di Inggris, Victrex, berencana menginvestasikan jutaan euro ke dalam printer 3D Belanda dan pengembang perangkat lunak Bond 3D. Investasi besar akan membantu perusahaan untuk mempercepat pencetakan 3D PAEK dan suku cadang MENGINTIP ke pasar.

Selanjutnya, raksasa kimia BASF telah menandatangani banyak kemitraan dalam industri pencetakan 3D. Yang terbaru adalah startup pencetakan 3D, Impossible Objects. Melalui kerjasama ini, BASF akan memberikan Impossible Objects dengan material Polyamide 6-nya. Dengan menggabungkannya dengan teknologi komposit baru Impossible Objects, perusahaan berupaya memperluas jangkauan aplikasi produksi, terutama di sektor otomotif dan industri.

Contoh berikut menunjukkan tren kuat dalam industri pencetakan 3D:perusahaan material besar semakin serius tentang pencetakan 3D sebagai solusi industri – indikator lain dari potensi keseluruhan industri ini selama beberapa tahun ke depan.

Menuju masa depan yang berkembang

Pasar material tetap menjadi bagian penting dari industri pencetakan 3D — dan seperti yang telah kita lihat, beberapa tren utama membantu membentuk masa depan pasar.

Mungkin tren yang akan menjadi yang terbesar dampaknya adalah peningkatan aktivitas dalam pengembangan material. Dalam banyak hal, peningkatan aktivitas ini didorong oleh permintaan pasar, dengan pelanggan menuntut lebih banyak bahan, terutama untuk aplikasi produksi.

Untuk memanfaatkan permintaan yang terus meningkat ini, perusahaan kimia terus memperkuat posisinya di pasar melalui R&D, investasi, dan kemitraan yang lebih besar. Demikian pula, produsen mesin juga bertujuan untuk memanfaatkan kekuatan kolaborasi.

Seiring dengan meluasnya pemilihan bahan dan biaya mulai turun, ini hanya dapat berfungsi untuk memperluas aplikasi pencetakan 3D saat ini, dan selanjutnya adopsi teknologi di seluruh industri.