3D-Druck ist derzeit ein potenzieller 500-Milliarden-Dollar-Markt

Seit Tausenden von Jahren verlassen wir uns bei der Herstellung immer komplexerer Werkzeuge und Konsumgüter auf Verfahren wie Schmieden und Gießen mithilfe von Abdruckformen. In den letzten Jahren hat die Technologie solcher Herstellungsprozesse jedoch durch die Einführung der additiven Fertigung – oft auch als 3D-Druck bezeichnet – einen gewaltigen Sprung nach vorne gemacht.

Additive Fertigung ist ein computergesteuerter Prozess, bei dem spezielle Medien (meist „Filamente“) Schicht für Schicht geschmolzen und ausgehärtet werden. Je nach Druckergröße und Projektanforderungen können die verwendeten Filamente von ABS-Kunststoffen über Flüssigmetalle bis hin zu Kohlefaser-Infusionen und vielem mehr reichen. Dies ermöglicht die Herstellung von Objekten, deren Grenzen nur durch die menschliche Kreativität begrenzt sind.

Im Jahr 2023 ist diese Technologie so weit fortgeschritten, dass sie nicht nur im industriellen Maßstab, sondern auch für Bastler und alle dazwischen leicht zugänglich ist.

Quelle – ARK Invest „Big Ideas 2023“ Seite 131

Abgesehen davon, Dinge zu nehmen wie „Wrights Gesetz' in zu berücksichtigen – was im Wesentlichen besagt, dass je mehr wir etwas herstellen, desto besser werden wir darin – lässt viele erwarten, dass die additive Fertigung aufgrund ihres Potenzials, so viele andere auf den Kopf zu stellen, weiterhin florieren wird. ARK Invest hebt dies in seinem jüngsten Bericht „Big Ideas 2023“ hervor und prognostiziert, dass bei Anwendung auf bestehende Märkte „3D-Druck wird eine Marktchance von 500 Milliarden US-Dollar sein.“

Ausblick auf 2030, Forschung Berichte Wir gehen davon aus, dass die additive Fertigung eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 21 % beibehält und sich einer Marktgröße von über 77 Milliarden US-Dollar rühmen wird.

Hersteller und Innovatoren

Bevor wir auf einige Beispiele eingehen, wie die additive Fertigung unsere Herangehensweise an Dinge wie Bauingenieurwesen, Gesundheitswesen und mehr verändern kann, sind im Folgenden einige Beispiele von Unternehmen aufgeführt, die direkt in der Branche tätig sind. Diese Beispiele stellen keine Investitionsempfehlungen dar, sondern sollen die wichtigsten Akteure hervorheben, die an der Weiterentwicklung der Technologie arbeiten.

Autodesk Inc. (ADSK)

Eine Schlüsselkomponente dafür, was die additive Fertigung ermöglicht, ist die Software, die die Erstellung und Ausführung von Produktdesignplänen ermöglicht. Hier kommt Autodesk ins Spiel und bietet eine vollständige Suite an Software (Fusion 360, Netfabb, Tinkercad), die speziell für die additive Fertigung entwickelt wurde.

Autodesk hat seinen Hauptsitz in Kalifornien, USA. Im Jahr 2022 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von 4.4 Milliarden US-Dollar.

Stratasys, Ltd (SSYS)

Dieses Unternehmen ist führend im Bereich der additiven Fertigung. Mit seinem Sortiment an 3D-Druckern und Dienstleistungen bietet das Unternehmen Lösungen für eine Vielzahl von Bereichen, darunter Luft- und Raumfahrt, Dental, Automobil und mehr.

Stratasys hat seinen Hauptsitz in Minnesota, USA. Im Jahr 2021 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von 606.3 Millionen US-Dollar

Xerox Holdings Corp. (XRX)

1980 verkaufte der renommierte Futurist Ray Kurzweil verschiedene Technologien, darunter den Flachbettscanner, an Xerox. In den darauffolgenden Jahrzehnten ist Xerox zum Namensgeber für Scanner und Drucker im Allgemeinen und zu einem bekannten Namen geworden.

Im Hinblick auf die additive Fertigung hat Xerox seine Forschungs- und Entwicklungskapazitäten genutzt, um Produkte wie den ElemX zu entwickeln, der den Flüssigmetalldruck ermöglicht.

Xerox hat seinen Hauptsitz in Connecticut, USA. Im Jahr 2022 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von 7.11 Milliarden US-Dollar.

Wo die Chance lag

Wir wissen also, dass für die Zukunft der additiven Fertigung hohe Prognosen gemacht werden. Welche Implementierungen dieser Technologie bilden jedoch die Grundlage für solche Vorhersagen? Im Folgenden sind nur einige Beispiele aus den Partituren aufgeführt.

Gesundheitswesen

Jeder Mensch ist einzigartig. Daher gibt es bei Medizinprodukten kein Patentrezept, das für alle passt. Vor diesem Hintergrund ist das Gesundheitswesen ein perfektes Beispiel für eine Branche, die durch die additive Fertigung revolutioniert werden kann.

• Brauchen Sie eine neue Hüfte? Der 3D-Druck kann eine perfekte Erholung bieten, maßgeschneidert für den Empfänger.
• Brauchen Sie orthopädische Hilfsmittel? Mithilfe des 3D-Drucks können maßgeschneiderte Einsätze bereitgestellt werden, um den richtigen Gang bei älteren Menschen zu gewährleisten, Stürze zu minimieren, Gelenkschäden zu reduzieren und sogar Diabetikern zu helfen.
• Benötigen Sie eine Prothese? Der 3D-Druck kann Amputierten eine kostengünstige Lösung bieten, um alle ihre Gliedmaßen wieder gebrauchsfähig zu machen.
• Benötigen Sie eine Herz-Kreislauf-Operation? Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung patientenspezifischer Implantate wie Stents und Klappen und macht Operationen effektiver.

Was das Gesundheitswesen betrifft, lässt sich die Liste endlos fortsetzen, und deshalb ist ARK Invest davon überzeugt, dass es neben dem Luft- und Raumfahrtsektor eine der lukrativsten Umsetzungen für die additive Fertigung in den kommenden Jahren darstellt.

Robotik / Maschinen

Roboter waren bereits 1918 in „The Master Mystery“ in Filmen präsent, doch erst in den 1980er Jahren wurden sie zu einem echten Teil der Popkultur, wie Filme wie Rocky IV und Nummer 2023 lebt. Ein Hauptgrund dafür war, dass die Technologie zur Entwicklung brauchbarer sprechender Roboter zwar noch als Jahrzehnte entfernt galt, sich aber von der Fantasie zur Realität entwickelte. XNUMX wird die additive Fertigung eine wichtige Rolle dabei spielen, diese Zukunftsvisionen der Vergangenheit Wirklichkeit werden zu lassen, mit Projekten wie Atlas (wie im folgenden Video zu sehen) und InMoov wegweisend.

Die Entwicklung solcher Projekte wird mittlerweile durch die additive Fertigung erheblich unterstützt, da die Prozesse Folgendes ermöglichen:

• Kostengünstige Herstellung von Kleinserienteilen
• erhöhte Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse der Komponenten
• Beseitigung vieler technischer Komplexitäten

Da die laufende Forschung unser Verständnis der Robotik verbessert, sind wir viel näher dran, reale Beispiele zu sehen, als viele glauben. Es besteht kein Zweifel daran, dass die additive Fertigung auch in den nächsten fünf bis zehn Jahren eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung dieses Ziels spielen wird.

Luft- und Raumfahrt- und Militäranwendungen

Mitte 2022 sah ein Navel-Schiff der Vereinigten Staaten, die USS Essex, das Installation eines ElemX. Dabei handelt es sich um ein Gerät von Xerox, das Flüssigmetalldruck ermöglicht. Diese besondere Installation ist bemerkenswert, da sie dazu dient, die Einsatzfähigkeit von 3D-Druckern vor Ort zu testen und die Einsatzbereitschaft solcher Schiffe zu verbessern.

Der Einsatzbereich von 3D-Druckern geht weit über militärische Einsätze auf See hinaus und reicht bis zu den Sternen. Regierungsbehörden wie die NASA bauen nicht nur bereits Raketenkomponenten durch additive Fertigung, sondern es werden auch Forschungsarbeiten durchgeführt, um die Machbarkeit der Technologie in Umgebungen mit geringer Schwerkraft zu testen. Im Erfolgsfall könnte dies eine einfachere Wartung von Raumstationen, außerirdischen Lebensräumen und mehr bedeuten.

Der Reiz der additiven Fertigung in Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen geht über die Bequemlichkeit der Herstellung von Teilen nach Bedarf hinaus. Mit zunehmendem Verständnis der Materialwissenschaften entwickeln wir neue Einsatzmedien, die immer bessere Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse bieten – ein Schlüssel zur Kosteneffizienz und strukturellen Integrität in komplexen Strukturen.

Ein zusätzliches „D“?

Wenn alle oben genannten Beispiele nicht ausreichten, um Sie von den Vorzügen der additiven Fertigung zu überzeugen, bedenken Sie, dass wir diese Anwendungsfälle mit unserem aktuellen Verständnis der Materialwissenschaften gerade erst entdecken.

Mit Blick auf das Jahr 2030 und darüber hinaus erwarten viele, dass die additive Fertigung durch die Entwicklung des „4D-Drucks“ einen weiteren großen Schritt in Richtung Fertigung machen wird.

Beim 4D-Druck handelt es sich um die Verwendung sogenannter „programmierbarer Materie“. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um 3D-Druck, bei dem ein Medium verwendet wird, das nach der Erstellung auf externe Reize (thermisch, elektrisch usw.) reagiert.

Sobald diese Verfahren perfektioniert sind, können sie Produkte herstellen, die ihre Form und Größe verändern, sich durch ein strukturelles „Gedächtnis“ selbst heilen und vieles mehr.

Final Word

Während viele der in diesem Artikel vorgestellten Endprodukte, die durch 3D-Druck hergestellt werden, bereits heute mit etablierteren Methoden angeboten werden, sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale die Effizienz, Zugänglichkeit und Kosten, zu denen die Technologie ihre Herstellung ermöglicht.

Mit Blick auf die Zukunft bleibt das Potenzial der additiven Fertigung, so viele Sektoren auf den Kopf zu stellen und neue Türen für das zu öffnen, was menschlicher Einfallsreichtum erreichen kann, ein verlockendes Unterfangen. Vor diesem Hintergrund sind Prognosen, dass der Wert des Sektors in den kommenden Jahren um mehrere Dutzend Milliarden steigen wird, möglicherweise nicht so abwegig, wie sie zunächst klingen.