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UL and the UL logo are trademarks of UL LLC © 2013
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
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 BIENNuestra 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
LIDERAZGODesde 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 seguros4
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
DEL MERCADO MUNDIAL, OFRECEMOS SU
ACEPTACIÓN
UL le ayuda a navegar:
Problemas de complejas de
conforme
Desafíos regulatorios y
comerciales
Demandas del mercado
Gestión de la cadena de
suministro
Y LE AYUDAMOS NAVIGAR EL
COMERCIO MUNDIAL
6
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.
Visión de Grupo TDM
Estructura de la Cadena de Valor de la MA
Provee-
dores de
Materiales
OEM
Usuarios
Logísticas
Fabricar par Existencia
Montar a la Orden
Fabricar a la Orden
Diseñar a la Orden
9
Ensambla-
dores
Distribui-
dores o
MinoristasLogísticas
Logísticas
Logísticas
ReguladoresMinistros del
GobiernoMarcas
Empresas de
Calidad y
Seguridad
Provee-
dores de
Maquinas
Diseñador
es
Escáner
Software
para
Diseños
Provee-
dores de
Materiales
Red de la
Manufactura
DistribuidaLogísticas
para
Productos
Finales
Logísticas para
Materiales
Fabricar a la Orden
Diseñar a la Orden
Fabrica a la Orden
Diseñar a la Orden
A
B
11
Segmentaciones del Mercado
Producción Profesional Personal
~10% ~25% ~65%
de todas las maquinas
Object500Connex3
Volumen de Fabricación:
38.220 cm3
Tamaño Total:
1,9 m3
EOS 400
Volumen de Fabricación:
64.000 cm3
Tamaño Total:
15,9 m3
Makerbot Replicator 2X
Volumen de Fabricación:
5.800 cm3
Tamaño Total:
0.08 m3
3. Fusión de Cama de Polvo
4. Chorreado de Materiales
5. Chorreado de Pegamento
6. Laminador
7. Deposición Directa de Energía
1. Protuberancia de Materiales
12
Siete Tecnologías de MA Distintas
2. Polimerización en Tanque
13
Mercado Personal (Consumidores)
0
10000
20000
30000
40000
2007 2008 2009 2010 2011 2012
2012 Mercado
$40 milliones
286% CAGR (5 años)
6.5% del mercado de maquinas
Crecimiento del Mercado Mundial
Personal(# de maquinas instaladas)
3D System
CubeX
Delta Micro Factory
UP Plus 2Stratasys
Replicator 2X
FUENTES:
Wohlers, Company, UL
14
Mercado de Profesional y Producción (Industrial)
$-
$1
$2
$3
$4
2008 2009 2010 2011 2012
2012 Mercado
$3.5 billones
26% CAGR (5 años)
Maquinas
Metales = 1, 278
Polímero = 55,578
EOS M 400
Electron Beam Deposition (Metal)
Crecimiento del Mercado Mundial de
Producción(billones de dólares)
Capacidad Mundial de Producción(maquinas instaladas)
Stratasys Fortus 900mc
Fused Deposition Modeling (Plástico)
FUENTES:
Wohlers, Morgan Stanley, Credit Suisse, EOS, Stratasys , UL
15
Mercado Industrial
2012 Distribución Mundial de
Capacidad(% de maquinas instaladas)
America del Norte
40%
Europa
30%
Asia/ Pacifico
26%
Otra
4%
3D System
(EEUU)
18%
Stratasys
(EEUU)
57%
Envisiontec
(Alemania)
11%
Others
10%
EOS
(Alemania)
2%BeijingTiertime
2%
2012 Participación de Mercado de
Proveedores de Maquinas(% de maquinas instalads)
FUENTES:
Wohlers
16
Usuarios de la Tecnología Industriales
Otr
o8%
He
rra
mie
nta
s
pa
ra P
roto
tipos
11
%
Otr
os
8%
2012 Distribución de la
Tecnología entre Industrias(% de Ingresos)
2012 Aplicaciones de la Tecnología(% of Respondientes)
Componentes de
Herramientas, 5%
He
rra
mie
nta
s
pa
ra F
un
dic
ión
11
%
Personalización & Componentes
Complejos
71%
Velocidad de
Prototipos
21%
Reducción de los
costos de
herramientas, 8%
Componentes Originales
43%
Repuestos
38%
Adopcion rapida en
manufactura, 3%
Beneficios Alcanzados de los Usuarios(% of Respondientes)
Usos Pretendidos(% of Respondientes)
La aplicación para productos finales complejos
será importante entre muchas industrias
FUENTES:
Wohlers, Morgan Stanley, Credit Suisse, EOS, Stratasys , UL
17
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
18
Ambiente Normativo
Restricciones
de Productos
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
Dispositivos
Médicos
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)
Seguridad
Laboral
OSHA esta al principio de investigaciones; podría pasar 7-10
años
Seguridad de
Consumidores
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
Autorregulació
n
National Association of Manufacturers esta considerando
actividades de autorregulación
Las actividades normativas han sido escasas
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
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
19
Beneficios y Retos a la Industria de MA
21
La Industria de Productos Industriales
Vehículos Comerciales
$295 billones (5% CAGR)
Maquinaria de Construcción
$170 billones (7% CAGR)
Maquinaria Industrial
$165billones (6% CAGR)Equipo Eléctrico
$200 billones (5% CAGR)
Aeronáutico
$170 billones (5% CAGR)
22
La Industria de Productos Industriales
Construcción y
Materia Prima
28%
Equipo pare la
Manufactura
22%
HVAC y Fluidos
18%
Turbinas &
Motores
13%
Ma
ne
jo d
e
Ma
teri
ale
s
8%
Fre
sadora
8%
China
34%
América del Norte
30%
Ind
ia 6
%
2012 Mercado Mundial de Productos Industriales(% de Ingresos)
2012 Mercado Mundial de Productos Industriales(% de Ingresos)
Maquin
as
para
Serv
icio
6%
Europa
19%
Ja
pó
n 5
%
La
tAm
5%
CIS 1.5%
FUENTES:
US Census, IBIS
0%
20%
40%
60%
80%
100%
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
Presuras para reducir los costos
de la cadena de suministros
Complejo red de suministros
23
Retos de la Industria de Productos Industriales
Costos de la Fabricación Tradicional(% of Costos Totales Entregados)
FUENTES:
US Census, IBIS, DOE, UPS
50%
20%
15%
7%3%
2% 1%
Co
sto
s T
rad
icio
nale
s
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
24
Beneficios de MA a la Industria de Productos
Industriales
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Costos Pretendido de MA(% de Costos Totales Entregados)
*
Co
sto
s T
rad
icio
nale
s
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
40%
15%
15%
7%1% 6%
1% 17%
25
La Industria de Productos Industriales
High Pressure Die Cast & Selective Laser Sintering (3DP) Costs(€ thousands)
FUENTE:
International Journal of Advanced Manufacturing Technology
26
La Industria de Equipos Electrónicos
Semiconductores Dispositivos
Activos
Dispositivos
Pasivos
Interconectares Placas de Circuito
27
La Industria de Equipos Electrónicos
Comunicación
28%Computadoras
25%
Consum
ido
res
13%
Gobie
rno
9%
Industr
ial
9%
Instr
um
ento
8%
Demás de
Asia
28%
América
del Norte
20%
Japón
8%
2013 Mercado Mundial de Equipo
Electrónico(% de Ingresos; $2.15 trillones)
2013 Mercado Mundial de Ensambladores
Electrónicos(% de Ingresos; $2.15 trillones)
Demás
del
Mundo
11%
Oficina 2%
Europa
Occ.
25%
2013 Mercado Mundial de Componentes Electrónicos(% de Ingresos; $705 billones)
Semiconductores
50%
Dispositivos
Activos
18%
Ensamblado de
Placas
14%
Placas
10%
Pasiv
os
5%
Cone
cto
r
es
5%
>$140 billones del mercado se
puede tratar con MA
FUENTES:
IBIS, Custer, Gold Phoenix, Síntesis de UL
28
La Industria de Equipos Electrónicos
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Costos de la Manufactura
Tradicional(% de Costos Totales Entregados)
Costos Pretendido de MA(% de Costos Totales Entregados)
*
* Costos de materiales de la MA son similares a
los de esos tradicionalesTra
dit
ion
al
Co
st
MA tiene el potencial a reducir los costos
significativamente
FUENTES:
US Census, Samina, IBIS. UMD, DOE, UPS, Morgan Stanley
Co
sto
s T
rad
icio
nale
s
$-
$50
$100
$150
$200
$250
2 3 4 6 8 10 15 20 25 30 50 75 100
Pro
ductio
n C
ost p
er
Board
(US
D)
Number of Printed Circuit Boards in Batch Run
29
La Industria de Equipos Electrónicos
Limites do Costos de AM
Costos de Production de Placas de Circuitos
Tradicionales versus Aditiva
FUENTES:
PCB Manufacturers, UL analysis
La Industria de Tecnología Medica
Imágenes Diagnosticas
(Cirugía)
Diálisis
Cardiovascular Dentistería
Audífonos
Lentes Correctivos Ortopédicas
Laceraciones
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Tendencias y Retos
Creciente costos (impuestos)
Regulaciones desaceleran el
desarrollo de productos
Innovación hacia interoperabilidad,
multifuncionalidad, &
personalización
Persecución de nuevos mercados
mas lucrativos
31
Retos Generales de la Industria de Tecnología Medica
Costos de la Manufactura
Tradicional(% de Costos Totales Entregados)
FUENTES:
US Census, IBIS, DOE, UPS
30%
30%
20%
15%
2%2% 1%
Co
sto
s T
rad
icio
nale
s
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
32
Beneficios a la Industria de Tecnología Medical
0%
20%
40%
60%
80%
100%
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%
Co
sto
s T
rad
icio
nale
s
$-
$200
$400
$600
$800
$1,000
$1,200
$1,400
$1,600
20
12
20
13
2014F
2015F
2016F
2017F
2018F
2019F
2020F
2021F
2022F
2023F
34
Pronósticos del Mercado de la Tecnología Medica(U
SD
mill
ions)
Solamente
Componentes
Fabricados
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
Retos de MA a la Industria de Tecnología Medica
37
Transformations in Manufacturing
Mass
ProductionEconomies
of ScaleProduct
Distribution
Mass
CustomizationEconomies
of Scope
Distributed
Manufacturing
Design for
Manufacturing
Current State :: Mass Production
Emerging State :: Mass Customization
Design for
Use
38
3DP Future Scenarios
Medical Devices
Jet Engine Parts
PrototypesDistributed Manufacturing
Network
Fixtures & Jigs Molds
Machine Tools
Prosthetics
Novel Products
Current State Improved Supply Chain
New Business Models
Supply Chain Innovation
Pro
du
ct
Inno
va
tio
n
39
AM Market Projections
$-
$5,000
$10,000
$15,000
$20,000
$25,000
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
20
20
20
21
20
22
20
23
Personal Machines
OEM Parts
Service Bureau
Software
Materials
Industrial Machines
AM Market Growth – Novel
Products Case(USD millions)
$-
$10,000
$20,000
$30,000
$40,000
$50,000
$60,000
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
20
20
20
21
20
22
20
23
Personal Machines
OEM Parts
Service Bureaus
Software
Materials
Industrial Machines
AM Market Growth – New
Business Models(USD millions)
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
0
100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
YT
D
Independent
Designers (US)20K (‘06) to 190K (‘13)
Microfactories
(service bureaus) $425M (‘08) to $970M (‘13)
Innovation
Platforms
$35M $40M
$60M
$35M $20M
$25M
Manufacturing networks are allowing mass
customization & better designs
Focused government investments have
fostered global expansionAM technology is being rapidly adopted
by industry
cumulative # of machines
Strengthening Elements of the
Manufacturing Network
Annualized Investments (USD)
AM technology is fueling the creation of
distributed manufacturing networks
Shapeways uploads
& prints 120K new
designs per month
Development time for
new designs is over
100% faster
Rise of Mass Customization
Local
Consumers
Retailer(In-Store)
41
Commercial Market :: Current State
Retailer (ecommerce)
Remote
ConsumersBrands
Design
Platforms
Individual
Designers
Manufactur-
ing
Service
Bureaus
Currently
employees of
the Brands
Product Flow
Design Flow
Money Flow
Quality Control Point
Decision MakersFew in number;
low quality
Few in number;
low quality
42
Commercial Market :: Future State
Brands
Design
Platforms
Factories
Local
Consumers
Remote
Consumers
Individual
Designers
Retailer(In-Store)
Retailer (ecommerce)
Service
Bureaus
Designers Innovation
PlatformsMicro
Factories
Product Flow
Design Flow
Money Flow
Quality Control Point
Decision Makers
Current Player
Future Player
Designs & Build Process are two key control points over
which Innovation Platforms will have a strong influence
44
AM Industry Challenges
Education Technologies
Advancement
Standards &
Regulations
Applications &
Business Models
Training &
Advisory
Equipment &
Materials
3D Printing
Validation
Research, Standards
& Regulatory Support
45
AM Training & Advisory
Technical Experts Ministries of
Education & LaborManufacturers
Leading global provider of 3DP technical expertise & market intelligence to
manufacturers to enable them to create value from technology adoption
3D Printer
Reoport
46
Strategic Elements
Printers
UL Global Supply
Chain Insight
UL Global Access
to 3DP Experts
Materials
Scanners
Supply Chain Management
Market Intelligence Advisory Training & Education
Technology Use
UL Global Access to 3DP
Experts
Vocational &
TechnicalIndustrial Design
Corporate Engineering
UL Partnerships with Industry Assoc.
& Ministries of Labor & Education
Advanced
Training
Technical and Business
Applications
Foundational
47
AM Training
Online modules or
1 day in-person
5 day program & topic
specific online courses
1 – 2 weeks hands on
training programs
Global compliance
Safety /performance testing
Emissions
UL Prospector
49
3D Printing Equipment and Materials
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
Standards, Research and Regulations
Validation for Mass Manufacturing
Design for Safety Product Testing
Supplier Qualification Factory Audits
52
Delivery of Safe & Functional Products
Shock
Casualty
Interoperability
Fire
Product
Validation
Product
Quality
Indoor Air
Quality
Sustainability
of Detergents
Anti-
Counterfeiting
Energy
Efficiency
Building
Materials
Supply Chain
Traceability
Human
Factors
53
Approach to Validation & Security
Raw
MaterialDesign Process
Variables
Functional
Parts
Authentication,
Encryption, &
Marking
AM
CharacterizationProcess
Controls
Non-Destructive
Testing
Control Points::
Approaches::
Design
Advanced
Simulated
Tests
Product Risk:
Low
Medium
High
Increasing Cost of Validation
54
Complex System Validation
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
Hazard-Based
Component Approach
Education
56
Education• Limited training available
• Training needs to address
design, materials, processing,
business applications and safety
& quality
• Lot of misinformation and rapidly
evolving
Key Technology Elements
57
Part
3D Design
MaterialsProcessing
(include post
processing)
Printer Technology
Software and Tools
Technologies Advancement
58
Technologies
Advancement
• Machine performance and
reliability
• Materials development and
controls
• Processing knowledge
• Supporting software and tools
Applications & Business Models
59
Applications
& Business
Models• New applications
• New business models
• Scalable validation foundation
Standards & Regulations
60
Standards &
Regulations • ASTM, IEC, ISO, UL
• Follow existing regulatory
requirements for products
• Emerging regulatory analysis
around medical applications
3D Printing Designs Considerations
3D Printing
Designs
61
• A 3D design does not mean it is
printable
• 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
3D Printing Materials Considerations
3D Printing
Materials
62
• Material variability can be large
between batches
• Powder mixing techniques may vary
• Limited material properties information
• Part properties may change depending
on process and processing conditions
3D Printing Process Considerations
• Support structure
• Many processing variables can
impact produced part
• Machines have limited process
control or feedback
• Post processing can affect
performance (positively or negatively)
3D Printing
Process
63