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きのこますはら
4 years ago
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1 成長が期待される産業用 3D プリンター市場の動向 2017 年 7 月株式会社三井住友銀行コーポレートアドバイザリー本部企業調査部本資料は情報提供を目的に作成されたものであり何らかの取引を誘引することを目的としたものではありません本資料は作成日時点で弊行が一般に信頼できると思われる資料に基づいて作成されたものですが情報の正確性完全性を弊行で保証する性格のものではありませんまた本資料の情報の内容は経済情勢等の変化により変更されることがありますのでご了承くださいご利用に際してはお客さまご自身の判断にてお取扱いくださいますようお願い致します本資料の一部または全部を電子的または機械的な手段を問わず無断での複製または転送等することを禁じております

2 目次 1. 3D プリンターの概要 2 2. 実製品生産が想定される分野 9 3. 実製品生産におけるポイント 14 1

3 1. 3D プリンターの概要 2

4 開発リードタイムの大幅な短縮が可能長所質コスト速度材料おりニーズを取り込み切れない品短所(1)3D プリンターの特徴 3D プリンターは積層方法材料に応じて複数に分類され何れも加工精度や材料コストに課題はありますが複雑形状を造形できることや少量生産オーダーメイドに対応できること等の特長があります方式別積層方法材料比較 3D プリンターの特徴積層方法積層材料樹脂金属その他開発期間の短縮数時間で試作品を生産できることから光造形方式紫外線 ( 光硬化性 ) 金型コストの削減コスト面から金型生産に適さない少量生産が可能レーザー焼結方式レーザー ( 熱可塑性 ) セラミックス等複雑形状の造形他工法では作れない中空構造等を造形可能軽量化や意匠性向上に寄与結合剤噴射方式堆積石膏砂等オーダーメイド対応個々人の体型やニーズに合わせた製品生産が可能材料噴射方式紫外線 ( 光硬化性 ) ワックス等低い精度耐久性高い原材料費焼結積層のため熱膨張収縮が大きく精度や耐久性が低い材料価格が既存材料比数倍以上と高く低価格品生産には不適 FDM 方式堆積 ( 熱可塑性 ) 長い生産リードタイム生産に少なくとも数時間のリードタイムを要するため大量生産には不適指向性エネルギー堆積方式レーザー限られた種類 3D プリンターに適した材料が限られて出所 : 経済産業省新ものづくり研究会報告書 3D プリンタが生み出す付加価値と 2 つのものづくりを基に弊行作成 3

5 80 年代90 年代00 年代10 年(2)3D プリンターの沿革 3D プリンターの技術は 1980 年代からありましたが製品強度や精度加工スピードコスト等の課題から用途は試作品や治具 ( ジグ ) 等に限定されていましたしかし現在は 3D プリンターを用いて実製品を生産すべく世界各地で研究開発が進められています 3D プリンターの沿革小玉秀男氏 ( 名古屋市工業研究所の職員 ) が光造形方式の基本コンセプトに関する特許を出願 3Dプリンターの始まり Charles Hull 氏が光造形方式の特許を申請し 3D Systems 社を設立ソニーとJSRがディーメックを設立し 3Dプリンター加工システムを発売帝人製機 ( 現ナブテスコ ) が3Dプリンター加工システムを発売相次ぐ新規参入加工方式の多様化 3D Systems 社がインクジェットを用いた3Dプリンターを発売技術的な制約等でソニーがディーメック株式をJSRに譲渡撤退する先も散見経産省が産業用 3Dプリンター開発プロジェクト TRAFAM を立ち上げ実製品生産への期待実製品生産が可能な代3Dプリンターの研究開発を推進出所 : 経済産業省三次元造形技術を核としたものづくり革命プログラム ( 次世代型産業用 3D プリンタ等技術開発 ) 研究開発プロジェクトの概要特許庁平成 25 年度特許出願技術動向調査報告書 ( 概要 ) 3D プリンター各社プレスリリースを基に弊行作成 4

6 作工具治具用途積層技術の向上により実製品生産へ応用可能に試設計から生産までのリードタイム短縮生産用途(3)3D プリンター市場の見通し 3Dプリンターは加工精度の向上や積層材料の多様化により実製品生産での活用が期待され始めています市場は2020 年に装置材料ソフトだけで1 兆円に達し造形サービスや生産性向上の効果を含めれば20 兆円を超えるとの見方があります 3Dプリンターの用途 2020 年の世界の3Dプリンター市場見通し ( 経産省 ) 試作部品臓器模型治具工具積層装置の精度向上積層材料の多様化ソフトウェアの操作性向上材料関連機材 1 個人向け 3D 造形事業 :1.1 兆円 3D プリンター本体直接市場 :1.0 兆円ソフトウェア 1 試作開発プロセス :1.6 兆円 2 部品等の直接製造 :6.5 兆円 2 製造プロセス :8.5 兆円航空機部品 ( エアダクト等 ) 自動車部品 ( カスタム部品等 ) 人工臓器 ( 骨関節等 ) 医療機器 ( 歯列矯正等 ) 装飾品フィギュア玩具 3 交換用部品製造 :3.1 兆円関連市場 ( 造形サービス ) :10.7 兆円生産性革新 ( 生産効率向上 ) :10.1 兆円少量生産複雑形状の加工に活用市場合計 :21.8 兆円出所 : 経済産業省新ものづくり研究会報告書 3D プリンタが生み出す付加価値と 2 つのものづくりを基に弊行作成 5

7 (4) 国内メーカーの参入動向国内では既存技術の横展開や他社との共同開発により金属 3Dプリンター事業に乗り出す動きが活発化していますプレーヤーの顔ぶれは工作機械メーカーに止まらず電機メーカーにも拡がっており開発競争の激化等が想定されます金属 3D プリンターへの参入事例 (2014~2017 年 ) 1 自社既存技術の応用 2 他社との共同開発買収 3 関連業務からの派生工作機械やインクジェットなど応用可能な技術を有している先が新規参入 3D プリンター業界に精通しているなどノウハウを有する先と提携して新規参入 3D プリンターメーカーの代理店事業や受託加工事業の中でノウハウを蓄積して新規参入参入方法企業業種方式既存技術共同開発関連業務ソディック工作機械レーザー焼結 - 備考買収した OPM ラボラトリーと共同開発 14 年 DMG 森精機工作機械指向性エネルギー堆積ヤマザキマザック工作機械指向性エネルギー堆積キヤノン電機インクジェット - 3D Systems 社の代理店から参入 15 年 16 年東芝 ( 東芝機械 ) 電機指向性エネルギー堆積 MUTOH ホールディングス機械商社アーク溶接 - 東京農工大学と共同開発富士通 ( 富士通アイソテック ) 電機溶融金属 ( 独自技術 ) - - 米 Stratasys 社製 3D プリンターを用いた受託加工サービスから参入オークマ工作機械指向性エネルギー堆積年 DMG 森精機工作機械レーザー焼結 - 独 Realizer 社を子会社化出所 : 各社プレスリリースを基に弊行作成 6

8 (5) 海外メーカーとの比較 3D プリンターに関する特許は米系やドイツ系日系が中心となって取得していますが主要特許は海外メーカーが握っています 3D プリンターに関する特許出願件数ランキング (2001~2011 年 ) レーザー焼結方式関連特許出願件数ランキング (2001~2011 年 ) 順位出願人国籍件数 1 3D Systems 米国 EOS ドイツ Stratasys 米国パナソニック日本 Evonik Degussa ドイツ DSM オランダ Hewlett Packard 米国 Voxeljet Technology ドイツ 77 9 JSR 日本 Envisiontec ドイツソニー日本 Arcam スウェーデン富士フイルム日本 Daimler ドイツシーメット日本 43 順位出願人国籍件数 1 EOS ドイツパナソニック日本 Evonik Degussa ドイツ D Systems 米国 74 5 Arcam スウェーデン 61 被引用回数が10 回以上の特許出願件数 (2001~2011 年 ) 特許保有企業の国籍日本米国欧州光造形 ( 液槽光重合 ) レーザー焼結結合剤噴射材料噴射 FDM 指向性エネルギー堆積出所 : 特許庁平成 25 年度特許出願技術動向調査報告書 ( 概要 ) 3D プリンターを基に弊行作成 7

9 (6)3D プリンター事業への取組状況 (TRAFAM の概要 ) 2014/4 月に経産省は金属 3D プリンター開発を担う技術研究組合 TRAFAM を設立し海外メーカー製を上回る装置の共同開発を推進しています 2016 年の中間目標は概ね過達しており略予定通り 2020 年を目途に実用機を開発する計画となっています TRAFAM の予算計画と実績 ( 億円 ) TRAFAM 参画企業 (17 年 6 月時点 ) TRAFAM の技術的目標電子ビーム方式 3D プリンター関連レーザービーム方式最終目標 ( 現状比 ): 積層速度 =10 倍同精度 =5 倍 TRAFAM 設立当初の中間最終目標課題積層速度加工精度加工サイズ (cm) 本体価格目標 13 年度 14 年度 15 年度 16 年度 17 年度 18 年度合計計画実績金属用レーザービーム電子ビーム 16 年 250cc/h 250cc/h 20 年 500cc/h 500cc/h 16 年 ±50μm ±100μm 20 年 ±20μm ±50μm 16 年年年年 5,000 万円 5,000 万円砂型関連超精密三次元造形 ( 砂型 ) 課題目標砂型用インクジェット 16 年 5 万 cc/h 積層速度 19 年 10 万 cc/h 加工サイズ (cm) 本体価格 19 年 16 年 - 19 年 ,000 万円金属積層用 3Dプリンター開発砂型用 3D 電子ビームレーザービームプリンター開発装置開発東北大学近畿大学産総研産総研産総研シーメットシーメット C&Gシステムズ多田電機シーメットニコン先端力学シミュレーション研究所日本電子東芝富士通東芝機械ニコン富士通古河電気工業松浦機械製作所三菱重工業三菱重工工作機械材料開発山陽特殊製鋼大同特殊鋼伊藤忠セラテック東洋アルミニウム福田金属箔粉工業群栄化学工業 JAXA ユーザー帝人ナカシマメディカル IHI IHI 東芝木村鋳造所川崎重工業トヨタ自動車コイワイ金属技研本田技術研究所コマツキャステックスコイワイ三菱重工業日産自動車小松製作所矢崎総業住友精密工業京セラ賛助会員プリズマットジャパン櫻護謨三菱電機大阪チタニウムテクノロシースジェイテクトクリモト日本新金属ナガセ研磨機材ヤマハ発動機双日大研化学工業出所 : 経済産業省三次元造形技術を核としたものづくり革命プログラム ( 次世代型産業用 3D プリンタ等技術開発 ) 研究開発プロジェクトの概要 TRAFAM ホームページを基に弊行作成 8

10 2. 実製品生産が想定される分野 9

11 点課(1) 航空機部品分野航空機部品は燃費向上に繋がる軽量化ニーズが強く中空化や肉抜きといった複雑形状の造形等が可能な 3D プリンターの活用が有望視されています航空機の市場規模予測 ( 機 ) 42,000 35,000 38,313 航空機部品分野での 3D プリンター活用を狙った買収事例 (GE) 概要 28,000 21,000 14,000 20,814 納入機数 33,160 12/10 3D プリンターのノウハウを有する Morris Technologies と子会社の Rapid Quality Manufacturing を買収 ( 買収額非公表 ) 7,000 5, 新規需要代替需要残存機 ( 年 ) 航空機部品に要求される許容される要素と3Dプリンターの効果 12/12 金属積層技術を有する Avio Aero 社を買収し航空機部品向け 3D プリンターの活用体制を整備 ( 買収額 43 億ドル ) 要素現状の加工方法 3Dプリンターの効果利既存技術の範囲内で肉抜きや中空化による軽量化薄肉化等を実施大幅な軽量化タクトタイム 1 機当たり搭載数に応じ数時間 ~ 数日生産機数が少なく量産にも対応可能材料費切削加工の場合は材料の大半がロス材料価格高いがロス少なく切削並みの費用改善同程度 16/9 16/10 金属 3D プリンターメーカーの SLM Solutions 社 ( レーザービーム方式 ) Arcam 社 ( 電子ビーム方式 ) を買収を発表 ( 買収額計 14 億ドル ) 但し SLM Solutions 社は株主の反対により断念 SLM Solutions 社と同じ方式を得意とする Concept Laser 社の買収を発表 ( 買収額 6 億ドル <75% 出資 >) 出所 : 日本航空機開発協会民間航空機に関する市場予測各社プレスリリースを基に弊行作成 10

12 (2) 医療福祉機器分野医療機器はオーダーメイドのニーズが大きく 3D プリンターの活用が期待されていますこの分野では装置や材料のメーカーが川下に当たるサービスビューロー ( 生産受託 ) に参入する動きもみられます国内医療機器市場規模推移 ( 億円 ) 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 医療福祉機器分野への参入状況年 / 月会社名取組み 12/5 3D Systems 13/4 三井化学 13/6 三井化学足用補綴カバーを手掛ける米 Bespoke Innovations 社を 7.9 百万米ドルで買収し医療向けサービスビューロー事業に本格参入歯科材料を手掛ける独 Heraeus Dental 社を 570 百万米ドルで買収歯科機器のサービスビューローである米 Dentca 社を買収 ( 年 ) 医療福祉分野で想定される3Dプリンター活用例 14/4 3D Systems 14/7 3D Systems 外科治療機器を手掛ける米 Medical Modeling 社を 83 百万米ドルで買収医療用シミュレーションソフト販売等を手掛ける米 Simbionix Corporation 社を 120 百万米ドルで買収利用者 ( 患者 ) 向け用途 3Dプリンター活用部位審美治療鼻顎等歯型作成入れ歯クラウン歯列矯正マウスピース歩行等補助義肢 ( 接続部分 ) 骨欠損治療人口骨聴力補助補聴器 ( イヤーパッド ) 医師等向け用途 3Dプリンター活用部位手術検討肝臓脾臓 ( 手術部位 ) 教育研修各種臓器 14/9 Arcam 15/2 帝人 16/4 キヤノン MJ 16/8 大阪チタニウムテクノロジーズ 16/8 JSR 整形外科向け機器システム製造を手掛ける米 DiSanto Technology 社を 16 百万米ドルで買収人工関節のサービスビューローであるナカシマメディカルに資本参加 CT 等で撮影した画像データから骨等を造形するサービスを開始医療関連メーカーが当社製粉末チタンを活用して部品を生産当社は 19 年に年 20~30 トンの積層造形用粉末を生産予定 SHC デザイン ( 神奈川県茅ケ崎市 ) と 3D プリンター製の安価 ( 既存製品比 2~3 割 ) な義足を共同開発出所 : 厚生労働省薬事工業生産動態統計各社プレスリリースを基に弊行作成 11

13 (3) 自動車部品分野国内自動車市場の縮小を見越して 3D プリンターを生産したカスタムパーツで購買意欲を喚起する動きがみられますまた量産終了後の部品を 3D プリンターで生産することで下請企業の負担となっている金型保管費用を軽減できる可能性があります国内自動車販売台数推移見通し自動車業界で想定される活用方法 1 ( 万台 ) IHS 予測 ( 年度 ) 15/6 会社名ダイハツ工業カスタムパーツをオーダーメイドで生産取組み米 Stratasys と提携しコペンの外板を 3D プリンターで成型する COPEN Effect Skin 3DP を開始すると発表ユーザー等からの設計データを基として樹脂製バンパー等を生産下請企業が抱える負担解決すべき 3 つの重点課題世耕プラン本来は親事業者が負担すべき費用等を下請け事業者に押し付けることがないよう徹底する価格決定方法の適正化一律 % 減の原価低減を要請される労務費上昇分が考慮されないコスト負担の適正化量産終了後に長期間に渡って無償で金型の保管を押し付けられる自動車業界で想定される活用方法 2 会社名アフターパーツを生産 ( 金型保管が不要に ) 取組み商用車部門でプラスチック製ボディ部品構造部品分野の交換用部品を3Dプリンターで生産すると発表 16/7 Daimler レーザー粉末焼結でプラスチック製のエアダクト等を生産する予定支払条件の改善手形で支払を受ける比率が高い割引コストを負担せざるを得ない出所 : 中小企業庁下請等中小企業の取引条件改善への取組について IHS オートモーティブ (17/4 月 ) 各社プレスリリースを基に弊行作成 12

14 (4) 金型分野金型生産に 3D プリンターを導入することで金型生産期間の短縮や生産効率が高い ( 内部に冷却水用配管を有する等 ) 金型の生産が可能になるとみられています金型生産の方向性 ( 参考 ) 金型生産額推移方向性金型技術の高度化加工技術の向上高速計測技術確立新製造技術開発技能のデジタル化概要高精度化微細化ハイサイクル化複雑工程の短縮化金型の長寿命化成形品の精度向上等に向けた金型加工技術の高精度化や金型表面コーティング技術の高度化生産リードタイム短縮に繋がる金型寸法計測の高速化生産リードタイム短縮や低コスト化に寄与する新たな工法や素材の実用化熟練工が有するノウハウのデータベース化や一連の工程の IT 化 ( 億円 ) 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 環境配慮取組金型生産時の省エネ化や潤滑材等の使用抑制騒音抑制等 3D プリンター導入による効果と将来像 3D プリンターによる試作型の生産既存技術で困難な金型部品の生産 ( 複数型の一体化等 ) 金型の 2 割に 3D プリンターで生産した金型部品が組み込まれる効果 3D プリンターを用いた金型の将来像必要なトライアル回数の減少 (5 回 3~4 回 ) 金型製作期間 : 従来比 2/3 量産立上期間 : 従来比 1/2 従来比リードタイム 1/100 の実現 2,000 1,500 1, ( 年度 ) プレス用プラスチック用出所 : 経済産業省生産動態統計金型産業ビジョン新ものづくり研究会報告書 3D プリンタが生み出す付加価値と 2 つのものづくりを基に弊行作成 13

15 3. 実製品生産におけるポイント 14

16 実製品生産におけるポイントユーザーが 3D プリンターで実製品を生産するためには製品毎に最適な材料を選定しレーザー等の出力や仕上加工を肌目細かく調整する必要がありますまた装置や材料のメーカーも開発を進めるためにユーザーのニーズや製品の実稼働状況をよく把握する必要がありますこうしたことから今後はメーカー同士の提携に加えメーカーとユーザー等の提携も出てくる可能性があります材料調達設計積層後処理完成材料積層材料 ( サイズ表面形状等 ) 出力制御 ( 温度照射速度等 ) 使用環境 ( 気温湿度等 ) 仕上加工 ( 切研削熱処理等 ) 最終製品 3D データ ( 再現性等 ) レーザー ( 出力等 ) ポイント材料選定 3Dデータ活用 3Dプリンターの制御等 1 2 に関するノウハウに関するノウハウ 3 3D プリンターを用いた生産に関するノウハウ今後 3D プリンターによる実製品生産に向けて生産工程の垣根を越えた提携が出てくる可能性 15

参考資料 2 下請等中小企業の取引条件改善への取組について平成 30 年 12 月中小企業庁

参考資料 2 下請等中小企業の取引条件改善への取組について平成 30 年 12 月中小企業庁参考資料 2 下請等中小企業の取引条件改善への取組について平成 30 年 12 月中小企業庁 1. 未来志向型の取引慣行に向けて ( 世耕プラン ) 平成 28 年 9 月 15 日経済産業省として取り組む今後の政策パッケージを 3つの基本方針とりまとめ公表 (1) 親事業者による不適正な行為に対して厳正に対処し公正な取引環境を実現する (2) 親事業者下請事業者双方の適正取引や付加価値向上