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市場調査レポート
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1432874

4Dプリンティング：市場シェア分析、産業動向・統計、成長予測（2024年～2029年）

4D Printing - Market Share Analysis, Industry Trends & Statistics, Growth Forecasts (2024 - 2029)
出版日: | 発行: Mordor Intelligence | ページ情報: 英文 120 Pages | 納期: 2～3営業日

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4Dプリンティング：市場シェア分析、産業動向・統計、成長予測（2024年～2029年）
出版日: 2024年02月15日
発行: Mordor Intelligence
ページ情報: 英文 120 Pages
納期: 2～3営業日
ご注意事項 :
本レポートは最新情報反映のため適宜更新し、内容構成変更を行う場合があります。ご検討の際はお問い合わせください。
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概要

4Dプリンティング市場規模は2024年に4億5,000万米ドルと推定され、2029年までに28億5,000万米ドルに達すると予測されており、予測期間（2024年から2029年）中に44.75%のCAGRで成長します。

4Dプリンティング-市場

バイオファブリケーション技術の進歩は、予測期間に4Dプリンティング市場を牽引すると予想されます。

主なハイライト

  • 圧力、熱、エネルギーなどの外部エネルギー源がこの3Dプリントされたスマートマテリアルに接触すると、事前に与えられたプログラムの指示に基づいて変化します。このように、4Dプリント技術により、時間の経過とともにプリントされたオブジェクトが自己変化することが可能になります。
  • 4Dプリンティングの技術進歩は、医療および防衛分野の技術開発につながります。たとえば、手術の実施に伴う手順を最小限に抑えるために、医師は4Dプリンティングを使用して、自己変換コンポーネントを患者の体内に挿入します。
  • さらに、軍事用途では4Dプリンティングの重要性はさらに高まります。兵士は、さまざまな環境や金属に適応できる迷彩を身につけることができます。これにより、環境の変化に応じて戦車やトラックの性能が向上しています。 4Dプリントは銃、機械、その他の防衛技術の製造に利点があるため、軍による研究がますます増えています。
  • 米国では、アメリカ空軍と米国軍が、インフラストラクチャを強化し、将来にわたってアメリカの空軍力が引き続き優位に立つための態勢を整えるために、4Dプリンティングに投資しています。
  • 新型コロナウイルス感染症（COVID-19）産業の発生により、特にヘルスケアでは、より高度な技術を採用して、さまざまな医療機器や機器の製造および要件を満たすことになるでしょう。たとえば、Leitat Technology Centerは、3Dテクノロジーと市販の他の部品を組み込んで人工呼吸器を設計しました。組み立てが非常に速いため、現在は1日に約100個の人工呼吸器を生産できます。
  • 4Dプリンティング技術の大きな課題は、ハードウェア部分とソフトウェア部分の両方を含む構造設計です。ハードウェア部分を設計するには、特別な対策が必要です。

4Dプリンティング市場動向

インダストリー4.0の需要の増加とインダストリー5.0の出現が4Dプリンティング市場を牽引

  • 3Dプリンティングとも呼ばれる積層造形は、インダストリー4.0の一部です。最近、この技術の開発につながる資金提供活動が数多く行われています。たとえば、以前、3Dプリンティング会社のEssentiumは、MaterizeとGenesis Parkが主導するシリーズ Aラウンドで2,200万米ドルを調達しました。
  • 積層造形技術は依然として急速に発展しているため、企業は「サービスとしての製造」が賢明なアプローチであると認識しています。また、積層造形の将来は、より低コスト、より少ないエネルギー消費、より少ない材料廃棄物でパーソナライズされた製品を生産できることであり、これがまさにインダストリー5.0が提供するものです。
  • インダストリー5.0は、製造プロセスではなく設計プロセスに集中するのに役立つため、4Dプリンティングを奨励します。デザインの自由により、よりオーダーメイドでパーソナルな製品の作成が可能になります。
  • インダストリー5.0は、設計における物理学の限界を押し広げると予測されています。たとえば、次世代航空機の開発において、インダストリー4.0に関しては製造能力に制約があります。一方、インダストリー5.0では、人間は主に航空機の設計に集中するため、製造プロセスはより自動化されるでしょう。

北米が4Dプリンティング市場で最大の市場シェアを占める

北米地域、特に米国は、積層造形の導入という点において、主導的なイノベーターおよびパイオニアの1つです。予測期間中、市場リーダーとしての地位を維持すると予想されます。

  • 米国に本拠を置くオートデスクは以前、ADAPTを立ち上げました。これは、先見的な調査、拡張可能な教育プラットフォーム、実用的な戦略的洞察、およびプラットフォームの基盤として学術産業エコシステムを特定する積層造形コンソーシアムです。
  • ミシガン州のEnvisionTECは、世界の組織向けに特許取得済みの3Dラピッドプロトタイピングおよび製造ソリューションを提供する大手メーカーおよび販売代理店の1つです。自動車、航空宇宙、医療業界に強力な顧客とパートナー基盤があるため、同社は近い将来、4Dプリントされたプロトタイプを導入する予定です。
  • OECDによると、GDPに占める米国のヘルスケア支出の割合は他のどの国よりも高いです。 4Dスキャナーは、ヘルスケアで人体部位の4Dモデルを開発する際に利用でき、その後、それを義肢の製造に使用できます。

4Dプリンティング業界の概要

4Dプリンティング技術の主要サプライヤーの主なプロファイルは、自己組織化ラボです。マサチューセッツ工科大学、ヒューレットパッカードコーポレーション、オートデスク社、ストラタシス社、ARCエレクトロマテリアルサイエンスセンターオブエクセレンス（ACES）、Exone Corporationなどです。市場は競争が激しく、支配的なプレーヤーはいません。積層造形と3Dプリンティングの企業は、4Dプリンティングの研究開発に投資することで自社の能力を拡大しています。したがって、市場は細分化されています。

  • 2023年 3月- 生物医学分野での可能性を秘めた4Dプリンターが、マドリードカルロス 3世大学（UC3M）の研究者によって開発されました。材料の応答は、外部磁場に応じて形状を変化させたり、機械的変形に応じて電気的特性を変化させるようにプログラムできます。これらの追加機能は本機で制御できます。
  • 2023年 5月-I-Seedは、空気と土壌の品質を評価できる4Dプリントロボットです。これらの生分解性ロボットは、イタリアのトレント大学と協力して開発されました。プロジェクトの専門家によると、ロボットシードは土壌と空気の温度と湿度を測定できるといいます。さらに、水銀などの汚染物質の存在や大気中のCO2レベルも検出できるようになります。種子に似たロボットを開発および作成するために、研究者らは生体力学パラメータを利用しました。研究者らによると、このロボットは4Dプリンティングを使用して作成されたといいます。

その他の特典

  • エクセル形式の市場予測（ME）シート
  • 3か月のアナリストサポート

目次

第1章 イントロダクション

  • 調査の前提条件と市場定義
  • 調査範囲

第2章 調査手法

第3章 エグゼクティブサマリー

第4章 市場力学

  • 市場概要
  • 業界のバリューチェーン
  • 業界の魅力度-ポーターのファイブフォース分析
    • 供給企業の交渉力
    • 消費者の交渉力
    • 新規参入業者の脅威
    • 代替品の脅威
    • 競争企業間の敵対関係
  • 市場促進要因
    • インダストリー4.0需要の増加とインダストリー5.0の出現
  • 市場の課題
    • 高い開発コストと熟練した専門家の不足
  • 特許分析
  • COVID-19の市場への影響評価

第5章 市場セグメンテーション

  • プログラマブル材料タイプ
    • プログラマブル炭素繊維
    • プログラマブルテキスタイル
    • プログラマブルバイオ材料
    • プログラマブル木材
  • エンドユーザー
    • 医療
    • 航空宇宙および防衛
    • 自動車
    • その他のエンドユーザー
  • 地域
    • 北米
    • 欧州
    • アジア太平洋
    • 世界のその他の地域

第6章 競合情勢

  • 企業プロファイル
    • Autodesk Inc.
    • Stratasys Ltd
    • Hewlett Packard Enterprise Company
    • CT CoreTechnologie Group
    • EnvisionTEC, Inc.
    • Organovo Holdings Inc.
    • Materialise NV
    • Dassault Systemes SA
    • The ExOne Company
  • Major Initiatives by Research Agencies

第7章 投資分析

第8章 市場機会と今後の動向

目次
Product Code: 54754

The 4D Printing Market size is estimated at USD 0.45 billion in 2024, and is expected to reach USD 2.85 billion by 2029, growing at a CAGR of 44.75% during the forecast period (2024-2029).

4D Printing - Market

The advancement in bio-fabrication technology will drive the 4D printing market in the forecast period.

Key Highlights

  • When external energy sources, such as pressure, heat, energy, etc., are brought in contact with this 3D printed smart material, it alters based on the instructions in the previously given program. In this way, 4D printing technology enables the printed objects to self-transform over time.
  • The technological advancements in 4D printing are resulting in the development of technologies in the medical and defense sector. For instance, to minimize the procedures involved in carrying out the surgery, doctors use 4D printing to put self-transforming components into the patient's body.
  • Furthermore, in military applications, 4D printing has more significance. Soldiers can have a camouflage that can adapt to different environments and metals. This is increasing the performance of tanks and trucks, according to the changes in the environment. Owing to their benefits in producing guns, machinery, and other defense technologies, 4D printing is being increasingly explored by the military.
  • In the United States, the USAF and the US military are investing in 4D printing to bolster infrastructure and posture American airpower for continued dominance into the future.
  • With the outbreak of Covid-19 industries, particularly healthcare will employ more advanced technology to manufacture and meet the requirements of various medical devices and equipments. For instance, Leitat Technology Centre designed the ventilator by incorporating 3D technologies and incorporating other parts found on the market. Assembly is very fast, so currently about 100 ventilators can be produced per day.
  • A major challenge for 4D printing technology is the structural design that includes both the hardware section and software section. To design the hardware part, special measures need to be addressed.

4D Printing Market Trends

Increase in Demand for Industry 4.0 and Emergence of Industry 5.0 to Drive the 4D Printing Market

  • Additive Manufacturing, also called 3D printing, is a part of Industry 4.0. Lately, there have been many funding activities which are led to developments in this technology. For instance, previously Essentium, a 3-D printing firm, raised USD 22 million in a Series A round, led by Materialise and Genesis Park.
  • Additive manufacturing technology is still developing rapidly so companies have realized that 'manufacturing as a service' is a smart approach. Also, the future of additive manufacturing is the ability to produce personalized products with lower costs, less energy consumption, and less material waste, which is what exactly Industry 5.0 has to offer.
  • Industry 5.0 will encourage 4-D printing since it will help in concentrating on the design process, rather than the manufacturing process. The freedom of design will lead to the creation of products that are more bespoke and personal.
  • Industry 5.0 is projected to push the boundaries of physics in design. For instance, in the creation of next-generation aircraft, there is a constraint in manufacturing capabilities when it comes to Industry 4.0. On the other hand, with Industry 5.0, the manufacturing process would be better automated, since humans will mainly focus on the design of the aircraft.

North America to Account for Largest Market Share in 4D Printing Market

The North American region, particularly the United States, is among the lead innovators and pioneers, in terms of adoption, for additive manufacturing. It is expected to retain its position as the market leader, over the forecast period.

  • US- based Autodesk previously launched ADAPT, which is an additive manufacturing consortium that identifies visionary research, scalable education platforms, actionable strategic insights, and academic-industry ecosystem as the basis of its platform.
  • EnvisionTEC in Michigan, is one of the leading manufacturer and distributor of patented 3D rapid prototyping and manufacturing solutions for global organizations. Due to their strong customer and partner base in automotive, aerospace and medical industry, the company is planning to introduce 4-D printed prototypes in near future.
  • According to OECD, The healthcare expenditure of the United States, as a percentage of GDP, is higher than any other country. 4D scanners can be brought into use in healthcare in developing 4-D models for human body parts, which can then be used for producing prosthetics.

4D Printing Industry Overview

The key profiles of the leading suppliers of 4D printing technology are self-assembly lab: Massachusetts Institute of Technology, Hewlett Packard Corporation, Autodesk Inc., Stratasys Ltd, ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES), Exone Corporation, and others. The market is highly competitive without any dominating players. Companies in additive manufacturing and 3D printing are expanding their capabilities by investing in R&D for 4D printing. Therefore, the market is fragmented.

  • March 2023 - A 4D printer with potential in the biomedical sector has been developed by researchers at Universidad Carlos III de Madrid (UC3M). The material's response can be programmed to change shape in response to an external magnetic field or to change its electric characteristics in response to mechanical deformation. These additional functions can be controlled by this machine.
  • May 2023 - The I-Seed is a 4D-printed robot that can assess the quality of the air and soil. These biodegradable robots were developed in cooperation with Trento University in Italy. The robot-seed can determine the temperature and humidity of the soil and air, according to the project's experts. Additionally, it would be able to detect the presence of contaminants like mercury or the atmospheric CO2 levels. To develop and create the robot that resembles a seed, the researchers took advantage of the biomechanical parameters. The robot, according to the researchers, was created using 4D printing.

Additional Benefits:

  • The market estimate (ME) sheet in Excel format
  • 3 months of analyst support

TABLE OF CONTENTS

1 INTRODUCTION

  • 1.1 Study Assumptions and Market Definition
  • 1.2 Scope of the Study

2 RESEARCH METHODOLOGY

3 EXECUTIVE SUMMARY

4 MARKET DYNAMICS

  • 4.1 Market Overview
  • 4.2 Industry Value Chain
  • 4.3 Industry Attractiveness - Porter's Five Forces Analysis
    • 4.3.1 Bargaining Power of Suppliers
    • 4.3.2 Bargaining Power of Consumers
    • 4.3.3 Threat of New Entrants
    • 4.3.4 Threat of Substitutes
    • 4.3.5 Intensity of Competitive Rivalry
  • 4.4 Market Drivers
    • 4.4.1 Increase in Demand for Industry 4.0 and Emergence of Industry 5.0
  • 4.5 Market Challenges
    • 4.5.1 High Development Cost and Lack of Skilled Professional
  • 4.6 Patent Analysis
  • 4.7 Assessment of the Impact of COVID-19 on the Market

5 MARKET SEGMENTATION

  • 5.1 Type of Programmable Material
    • 5.1.1 Programmable Carbon Fiber
    • 5.1.2 Programmable Textiles
    • 5.1.3 Programmable Bio material
    • 5.1.4 Programmable Wood
  • 5.2 End User
    • 5.2.1 Medical
    • 5.2.2 Aerospace and Defense
    • 5.2.3 Automotive
    • 5.2.4 Other End Users
  • 5.3 Geography
    • 5.3.1 North America
    • 5.3.2 Europe
    • 5.3.3 Asia-Pacific
    • 5.3.4 Rest of the World

6 COMPETITIVE LANDSCAPE

  • 6.1 Company Profiles
    • 6.1.1 Autodesk Inc.
    • 6.1.2 Stratasys Ltd
    • 6.1.3 Hewlett Packard Enterprise Company
    • 6.1.4 CT CoreTechnologie Group
    • 6.1.5 EnvisionTEC, Inc.
    • 6.1.6 Organovo Holdings Inc.
    • 6.1.7 Materialise NV
    • 6.1.8 Dassault Systemes SA
    • 6.1.9 The ExOne Company
  • 6.2 Major Initiatives by Research Agencies

7 INVESTMENT ANALYSIS

8 MARKET OPPORTUNITIES AND FUTURE TRENDS