El Desarrollo del Mercado de la Manufactura Aditiva y UL Como su Catalizador Ing. Chris Krampitz Hernández Gerente de Estrategia Tecnologías Digitales de la Manufactura 29 de octubre de 2014 UL and the UL logo are trademarks of UL LLC 2013
Contenidos Resumen de UL y Tecnologías Digital de la Manufactura (TDM) Mercado Actual de la Manufactura Aditiva (MA) Potencial de la Tecnología Pronostico de la Industria UL como Catalizador del Desarrollo
Somos una fuerza mundial PARA EL BIEN Nuestra base es la misión de UL a crear desde 1894 un mundo mas segura. - Avanzado seguridad por estudios e investigaciones - Mitigar la perdida de vida y propiedad - Promover ambientes de vida y laborales seguros
ENTREGA DE EXPERIENCIA INIGUALABLE Y PENSAMIENTO LIDERAZGO Desde la adopción de la electricidad para la interoperabilidad inalámbrica, UL conduce la seguridad mundial. Nuestra amplia experiencia nos hace invaluable en: El desarrollo de estándares Creación de códigos Tras un análisis de los avances de seguridad Ayudar a los clientes diseño, producir, empaquetar y vender productos más seguros 4
DEL MERCADO MUNDIAL, OFRECEMOS SU ACEPTACIÓN Nuestras marcas están en casi 22 Billones de productos en todo el mundo, por año, lo que indica la paz de la mente de los consumidores, los clientes, las empresas y los gobiernos
Y LE AYUDAMOS NAVIGAR EL COMERCIO MUNDIAL UL le ayuda a navegar: Problemas de complejas de conforme Desafíos regulatorios y comerciales Demandas del mercado Gestión de la cadena de suministro 6
Visión de Grupo TDM UL es el catalizador de la transformación mundial a la manufactura digital (e.g., robótica, digitación, y manufactura aditiva). UL es el socio preferido de diseñadores, marcas, manufacturares, minoristas, suministradores de tecnología, y ministerios para la experiencia y capacidad necesaria para adaptar al terreño de diseños y manufacturación que evoluciona rápido.
Mercado Actual de la Manufactura Aditiva 8
Estructura de la Cadena de Valor de la MA Software para Diseños Escáner Diseñador es Proveedores de Maquinas Logísticas para Materiales B Red de la Manufactura Distribuida Fabricar a la Orden Diseñar a la Orden Logísticas para Productos Finales Proveedores de Materiales A Fabrica a la Orden Diseñar a la Orden Usuarios Logísticas Proveedores de Materiales Logísticas OEM Logísticas Logísticas Ensambladores Distribuidores o Minoristas Fabricar par Existencia Montar a la Orden Fabricar a la Orden Diseñar a la Orden Reguladores Ministros del Gobierno Marcas Empresas de Calidad y Seguridad 9
Proveedores de la Tecnología 10
Segmentaciones del Mercado de todas las maquinas ~10% ~25% ~65% Producción Profesional Personal EOS 400 Volumen de Fabricación: 64.000 cm 3 Tamaño Total: 15,9 m 3 Object500Connex3 Volumen de Fabricación: 38.220 cm 3 Tamaño Total: 1,9 m 3 Makerbot Replicator 2X Volumen de Fabricación: 5.800 cm 3 Tamaño Total: 0.08 m 3 11
Siete Tecnologías de MA Distintas 1. Protuberancia de Materiales 2. Polimerización en Tanque 3. Fusión de Cama de Polvo 4. Chorreado de Materiales 5. Chorreado de Pegamento 6. Laminador 7. Deposición Directa de Energía 12
Mercado Personal (Consumidores) 40000 30000 20000 10000 0 Crecimiento del Mercado Mundial Personal (# de maquinas instaladas) 2012 Mercado $40 milliones 286% CAGR (5 años) 6.5% del mercado de maquinas 2007 2008 2009 2010 2011 2012 3D System CubeX Delta Micro Factory UP Plus 2 Stratasys Replicator 2X FUENTES: Wohlers, Company, UL 13
Mercado de Profesional y Producción (Industrial) Crecimiento del Mercado Mundial de Producción (billones de dólares) $4 $3 $2 2012 Mercado $3.5 billones 26% CAGR (5 años) Capacidad Mundial de Producción (maquinas instaladas) Metales = 1, 278 $1 Maquinas $- 2008 2009 2010 2011 2012 EOS M 400 Electron Beam Deposition (Metal) Polímero = 55,578 Stratasys Fortus 900mc Fused Deposition Modeling (Plástico) FUENTES: Wohlers, Morgan Stanley, Credit Suisse, EOS, Stratasys, UL 14
Mercado Industrial 2012 Distribución Mundial de Capacidad (% de maquinas instaladas) Otra 4% 2012 Participación de Mercado de Proveedores de Maquinas (% de maquinas instalads) BeijingTiertime 2% Others 10% EOS (Alemania) 2% Asia/ Pacifico 26% Europa 30% America del Norte 40% Envisiontec (Alemania) 11% 3D System (EEUU) 18% Stratasys (EEUU) 57% FUENTES: Wohlers 15
Otro 8% Herramientas para Prototipos 11% Herramientas para Fundición 11% Otros 8% Usuarios de la Tecnología Industriales 2012 Distribución de la Tecnología entre Industrias (% de Ingresos) 2012 Aplicaciones de la Tecnología (% of Respondientes) Componentes de Herramientas, 5% Beneficios Alcanzados de los Usuarios (% of Respondientes) Usos Pretendidos (% of Respondientes) Personalización & Componentes Complejos 71% Velocidad de Prototipos 21% Componentes Originales 43% Repuestos 38% Reducción de los costos de herramientas, 8% Adopcion rapida en manufactura, 3% La aplicación para productos finales complejos será importante entre muchas industrias FUENTES: Wohlers, Morgan Stanley, Credit Suisse, EOS, Stratasys, UL 16
Estándares Comité internacional de ASTM F42 en la manufactura aditiva fuera formada en 2009 en conjunto con la Sociedad de Ingenieros de la Manufactura (SME) Cuatro comités menores: [1] Métodos de Pruebas, [2] Diseños, [3] Materiales & Procesos, y [4] Terminología Cinco estándares ya publicadas: [1] Estándar de Terminología, [2] Sistemas de Coordinadas & Métodos de Pruebas, [3] Formato de Archivos Digitales, [4] & [5] Estándar de Especificaciones del proceso de la fusión de cama de polvos ISO Comité Técnica 261 en la manufactura aditiva esta desarrollando una hoja de ruta mundial par estándares ISO TC 261 y ASTM F42 están en cooperación Estándar del formato del archivo digital que esta en competición con la de ASTM F42 El desarrollo de estándares ha sido insuficiente para abordar las necesidades del mercado 17
Ambiente Normativo Restricciones de Productos Dispositivos Médicos Seguridad Laboral Seguridad de Consumidores Autorregulació n 3DP armas están ilegalizadas en el Reino Unido EEUU Congreso fallo a ilegalizar 3DP amas(dic 2013) California y New York propusieron leyes contra 3DP armas UE planea normas para asegurar que productos han hechos por empresas respetadas EEUU FDA planea a proveer orientacion en dipostivios 3DP entre 2 años FDA aprobaron un polimer 3DP (feb 2013) OSHA esta al principio de investigaciones; podría pasar 7-10 años Consumidores faltan protecciones en las leyes de responsabilidad de productos (EEUU) CPSC aún no ha empezado investigaciones; ha dicho que actuare prontamente si ha incidente National Association of Manufacturers esta considerando actividades de autorregulación Las actividades normativas han sido escasas 18
Beneficios y Retos a la Industria de MA Beneficios: Complejidad mas económica Personalización rápida Mas rapidez de desarrollar productos Fortaleza en diseños y menos en fabricación Menos limites en diseños de productos Reproducción de productos mas fácil Producción de pequeña cantidades mas económica Reducción en el costo total de entrega Retos: Disponibilidad de materiales Calidad de productos Estándares de manufactura & seguridad Protección del la propiedad intelectual Costos de producción de cantidades grandes Disrupción de modelos de negocios corrientes Factorías mas compactas Menos desechos de materiales 19
Potencial de la Tecnología 20
La Industria de Productos Industriales Maquinaria Industrial $165billones (6% CAGR) Equipo Eléctrico $200 billones (5% CAGR) Vehículos Comerciales $295 billones (5% CAGR) Maquinaria de Construcción $170 billones (7% CAGR) Aeronáutico $170 billones (5% CAGR) 21
India 6% Japón 5% LatAm 5% Manejo de Materiales 8% Fresadora 8% Maquinas para Servicio 6% La Industria de Productos Industriales 2012 Mercado Mundial de Productos Industriales (% de Ingresos) Construcción y Materia Prima 28% Equipo pare la Manufactura 22% HVAC y Fluidos 18% Turbinas & Motores 13% 2012 Mercado Mundial de Productos Industriales (% de Ingresos) China 34% América del Norte 30% Europa 19% CIS 1.5% FUENTES: US Census, IBIS 22
Costos Tradicionales Retos de la Industria de Productos Industriales 100% Costos de la Fabricación Tradicional (% of Costos Totales Entregados) 80% 60% 40% 20% 50% 20% 15% Tendencias & Retos Importantes Enfoque creciente a competir en la satisfacción de los clientes Variabilidad de costos: forex volatilidad y complejas cadenas de suministro Aceleración de la innovación Persecución de nuevos mercados mas lucrativos 0% 7% 3% 2% 1% Presuras para reducir los costos de la cadena de suministros Complejo red de suministros FUENTES: US Census, IBIS, DOE, UPS 23
Costos Tradicionales Beneficios de MA a la Industria de Productos Industriales Beneficios: Complejidad mas económica Personalización rápida Mas rapidez de desarrollar productos Fortaleza en diseños y menos en fabricación Menos limites en diseños de productos Reproducción de productos mas fácil Producción de pequeña cantidades mas económica Reducción en el costo total de entrega Factorías mas compactas Menos desechos de materiales 100% 80% 60% 40% 20% 0% Costos Pretendido de MA (% de Costos Totales Entregados) * 40% 15% 15% 7% 1% 6% 1% 17% MA tiene el potencial a reducir significativamente los costos, simplificar las cadenas de suministro, y aumentar la rapidez con que los productos se entregan al mercado 24
La Industria de Productos Industriales High Pressure Die Cast & Selective Laser Sintering (3DP) Costs ( thousands) FUENTE: International Journal of Advanced Manufacturing Technology 25
La Industria de Equipos Electrónicos Semiconductores Dispositivos Activos Dispositivos Pasivos Interconectares Placas de Circuito 26
Pasivos 5% Conector es 5% Consumido res 13% Gobierno 9% Industrial 9% Instrumento 8% La Industria de Equipos Electrónicos 2013 Mercado Mundial de Equipo Electrónico (% de Ingresos; $2.15 trillones) 2013 Mercado Mundial de Ensambladores Electrónicos (% de Ingresos; $2.15 trillones) Comunicación 28% Computadoras 25% Demás de Asia 28% América del Norte 20% Europa Occ. 25% Demás del Mundo 11% Japón 8% Oficina 2% 2013 Mercado Mundial de Componentes Electrónicos (% de Ingresos; $705 billones) Semiconductores 50% Dispositivos Activos 18% Ensamblado de Placas 14% Placas 10% >$140 billones del mercado se puede tratar con MA FUENTES: IBIS, Custer, Gold Phoenix, Síntesis de UL 27
Costos Tradicionales Traditional Cost La Industria de Equipos Electrónicos 100% 80% Costos de la Manufactura Tradicional (% de Costos Totales Entregados) 100% 80% Costos Pretendido de MA (% de Costos Totales Entregados) * 60% 40% 20% 0% 60% 40% 20% 0% * Costos de materiales de la MA son similares a los de esos tradicionales MA tiene el potencial a reducir los costos significativamente FUENTES: US Census, Samina, IBIS. UMD, DOE, UPS, Morgan Stanley 28
Production Cost per Board (USD) La Industria de Equipos Electrónicos $250 Costos de Production de Placas de Circuitos Tradicionales versus Aditiva $200 $150 $100 Limites do Costos de AM $50 $- 2 3 4 6 8 10 15 20 25 30 50 75 100 Number of Printed Circuit Boards in Batch Run FUENTES: PCB Manufacturers, UL analysis 29
La Industria de Tecnología Medica Cardiovascular Lentes Correctivos Dentistería Ortopédicas Diálisis Imágenes Diagnosticas (Cirugía) Audífonos Laceraciones
Costos Tradicionales Retos Generales de la Industria de Tecnología Medica 100% 80% Costos de la Manufactura Tradicional (% de Costos Totales Entregados) 30% 30% Tendencias y Retos Creciente costos (impuestos) Regulaciones desaceleran el desarrollo de productos 60% 40% 20% Innovación hacia interoperabilidad, multifuncionalidad, & personalización 20% 15% 2% 2% 1% Persecución de nuevos mercados mas lucrativos 0% FUENTES: US Census, IBIS, DOE, UPS 31
Costos Tradicionales Beneficios a la Industria de Tecnología Medical Beneficios a Pacientes: Variedad de diagnósticos y terapia Personalización de dispositivos médicos Nuevas soluciones a problemas de la salud Beneficios a Fabricantes: Complejidad, producción pequeña; alto valor Disminuir existencias Disminuir desechos Reducción en los costos de ensamblar Complejidad en diseños Nuevas oportunidades para crecer 100% 80% 60% 40% 20% 0% Costos Pretendido de MA (% de Costos Totales Entregados MA tiene la potencial a disminuir los costos y mejorar la asistencia medica personalizada 5% * 30% 10% 15% 1% 6% 1% 30% 32
Relative Size of Opportunity Attractiveness of Industry Segments Maturity of Technology 33
2012 2013 2014F 2015F 2016F 2017F 2018F 2019F 2020F 2021F 2022F 2023F (USD millions) Pronósticos del Mercado de la Tecnología Medica $1,600 $1,400 $1,200 $1,000 $800 $600 $400 $200 $- Solamente Componentes Fabricados 34
Retos de MA a la Industria de Tecnología Medica Hace falta regulaciones Reducida fortaleza estructural Mas empleados para el acabo de la superficie Fabricación lenta Portafolio de materiales limitado Hace falta compatibilidad de materiales Hace falta diseñadores adecuadamente cualificados 35
Pronostico de la Industria de la Manufactura Aditiva 36
Transformations in Manufacturing Current State :: Mass Production Design for Manufacturing Economies of Scale Mass Production Product Distribution Emerging State :: Mass Customization Design for Use Economies of Scope Mass Customization Distributed Manufacturing 37
Product Innovation 3DP Future Scenarios Novel Products New Business Models Jet Engine Parts Medical Devices Prosthetics Current State Prototypes Machine Tools Improved Supply Chain Distributed Manufacturing Network Fixtures & Jigs Molds Supply Chain Innovation 38
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 AM Market Projections AM Market Growth Novel Products Case (USD millions) AM Market Growth New Business Models (USD millions) $25,000 $20,000 $15,000 Personal Machines OEM Parts Service Bureau Software Materials Industrial Machines $60,000 $50,000 $40,000 $30,000 Personal Machines OEM Parts Service Bureaus Software Materials Industrial Machines $10,000 $20,000 $5,000 $10,000 $- $- 39
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 YTD Rise of Mass Customization AM technology is being rapidly adopted by industry Focused government investments have fostered global expansion 500,000 cumulative # of machines 2,500 Annualized Investments (USD) 400,000 300,000 2,000 1,500 $35M $20M 200,000 1,000 100,000 500 $35M $40M 0 0 $60M $25M AM technology is fueling the creation of distributed manufacturing networks Manufacturing networks are allowing mass customization & better designs Strengthening Elements of the Manufacturing Network Independent Designers (US) 20K ( 06) to 190K ( 13) Innovation Platforms Microfactories (service bureaus) $425M ( 08) to $970M ( 13) Shapeways uploads & prints 120K new designs per month Development time for new designs is over 100% faster
Commercial Market :: Current State Design Flow Product Flow Money Flow Quality Control Point Decision Makers Few in number; low quality Manufacturing Service Bureaus Retailer (ecommerce) Brands Remote Consumers Retailer (In-Store) Currently employees of the Brands Individual Designers Local Consumers Design Platforms Few in number; low quality 41
Commercial Market :: Future State Designers Design Flow Product Flow Money Flow Quality Control Point Decision Makers Innovation Platforms Current Player Future Player Micro Factories Individual Designers Design Platforms Service Bureaus Remote Consumers Brands Factories Local Consumers Retailer (ecommerce) Retailer (In-Store) Designs & Build Process are two key control points over which Innovation Platforms will have a strong influence 42
UL como Catalizador del Desarrollo 43
AM Industry Challenges Education Technologies Advancement Applications & Business Models Standards & Regulations Training & Advisory Equipment & Materials 3D Printing Validation Research, Standards & Regulatory Support 44
AM Training & Advisory Leading global provider of 3DP technical expertise & market intelligence to manufacturers to enable them to create value from technology adoption Technical Experts Ministries of Education & Labor Manufacturers 45
Strategic Elements Market Intelligence Advisory Training & Education Printers Supply Chain Management Vocational & Technical Industrial Design 3D Printer Reoport Materials Scanners Technology Use Corporate Engineering UL Global Supply Chain Insight UL Global Access to 3DP Experts UL Global Access to 3DP Experts UL Partnerships with Industry Assoc. & Ministries of Labor & Education 46
AM Training Advanced Training Technical and Business Applications 1 2 weeks hands on training programs 5 day program & topic specific online courses Foundational Online modules or 1 day in-person 47
UL Foundational Curriculum Key Learning Modules 48
3D Printing Equipment and Materials Global compliance Safety /performance testing Emissions UL Prospector 49
Standards, Research and Regulations Support development of key standards need to get UL branding onto these standards Develop newsletters and white papers to provide guidance Initiate and follow key research projects on safety, health, materials and validation techniques Track global regulations as 3D Printing market grows 50
Validation for Mass Manufacturing Design for Safety Product Testing Supplier Qualification Factory Audits
Delivery of Safe & Functional Products Sustainability of Detergents Shock Casualty Human Factors Interoperability Product Quality Indoor Air Quality Anti- Counterfeiting Energy Efficiency Fire Product Validation Building Materials Supply Chain Traceability 52
Approach to Validation & Security Control Points:: Design Design Raw Material Process Variables Functional Parts Approaches:: Advanced Simulated Tests Authentication, Encryption, & Marking AM Characterization Process Controls Non-Destructive Testing Product Risk: Low Medium High Increasing Cost of Validation 53
Complex System Validation Hazard-Based Component Approach Specify function of component parts in the system Translate safety & quality standards into conditions to simulate Simulate system to identify potential failure points o Determine distribution of forces, heat, voltage, electromagnetic waves, etc. o Reconcile expected distribution against component part characterization/ specifications 54
Preguntas? 55
Education Education Limited training available Training needs to address design, materials, processing, business applications and safety & quality Lot of misinformation and rapidly evolving 56
Key Technology Elements 3D Design Processing (include post processing) Part Materials Printer Technology Software and Tools 57
Technologies Advancement Technologies Advancement Machine performance and reliability Materials development and controls Processing knowledge Supporting software and tools 58
Applications & Business Models Applications & Business Models New applications New business models Scalable validation foundation 59
Standards & Regulations Standards & Regulations ASTM, IEC, ISO, UL Follow existing regulatory requirements for products Emerging regulatory analysis around medical applications 60
3D Printing Designs Considerations A 3D design does not mean it is printable 3D Printing Designs A traditionally defined complex design may be easy to 3D print, while a simple design may be difficult to 3D print Print file quality will impact printed part Many new production considerations 61
3D Printing Materials Considerations Material variability can be large between batches 3D Printing Materials Powder mixing techniques may vary Limited material properties information Part properties may change depending on process and processing conditions 62
3D Printing Process Considerations Support structure 3D Printing Process Many processing variables can impact produced part Machines have limited process control or feedback Post processing can affect performance (positively or negatively) 63
3D Printed Parts Considerations 3D Printed Parts Layering process creates directionality Interface between layers can be a source of fatigue failure Cleaning of finished parts 64