3D-Druck derzeit ein potenzieller $500B-Markt

Seit Tausenden von Jahren haben wir uns auf Prozesse wie Schmieden und Gießen unter Verwendung von Formabdrücken verlassen, um immer komplexere Werkzeuge und Konsumgüter herzustellen. In den letzten Jahren hat die Technologie, die mit solchen Fertigungsverfahren verbunden ist, jedoch dank des Aufkommens der additiven Fertigung – oft als 3D‑Druck bezeichnet – einen riesigen Sprung nach vorne gemacht.

Additive Fertigung ist ein computergesteuerter Prozess, bei dem spezialisierte Materialien (häufig als „Filament“ bezeichnet) schichtweise geschmolzen und gehärtet werden. Je nach Größe des Druckers und den Projektanforderungen können die verwendeten Filamente von ABS‑Kunststoffen über flüssige Metalle bis hin zu Kohlefaser‑Infusionen und mehr reichen. Dies ermöglicht die Herstellung von Gegenständen, die nur durch die menschliche Kreativität begrenzt sind.

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

Quelle – ARK Invest ‘Big Ideas 2023’ Seite 131

Über die Berücksichtigung von Konzepten wie ‘Wrights Law‘ hinaus – das im Wesentlichen besagt, je mehr wir etwas herstellen, desto besser werden wir darin – erwarten viele, dass die additive Fertigung den Sektor weiter florieren lässt, basierend auf ihrem Potenzial, zahlreiche andere Branchen zu revolutionieren. ARK Invest hebt dies in seinem aktuellen ‘Big Ideas 2023’-Bericht hervor, in dem prognostiziert wird, dass bei Anwendung auf bestehende Märkte „3D printing will be a $500 billion market opportunity“.

Mit Blick auf 2030 prognostizieren Forschungsberichte, dass die additive Fertigung ein jährliches Wachstum (CAGR) von 21 % beibehalten und eine Marktgröße von über $77 Mrd. erreichen wird.

Hersteller und Innovatoren

Bevor wir einige Beispiele dafür betrachten, wie additive Fertigung die Art und Weise verändern kann, wie wir Dinge wie Statik, Gesundheitswesen und mehr angehen, folgen hier einige Beispiele von Unternehmen, die direkt im Sektor tätig sind. Diese Beispiele stellen keine Anlageempfehlungen dar, sondern sollen die wichtigsten Akteure hervorheben, die die Technologie vorantreiben.

Autodesk Inc. (ADSK)

Ein entscheidender Faktor, der additive Fertigung ermöglicht, ist die Software, die die Erstellung und Ausführung von Produktdesignplänen erlaubt. Hier kommt Autodesk ins Spiel und bietet eine komplette Software‑Suite (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 $4.4B.

Stratasys, Ltd (SSYS)

Dieses Unternehmen ist ein führender Anbieter im Bereich der additiven Fertigung. Durch seine Palette an 3D‑Druckern und Dienstleistungen bietet das Unternehmen Lösungen für verschiedene Bereiche, darunter Luft- und Raumfahrt, Dental, Automobilindustrie und mehr.

Stratasys hat seinen Hauptsitz in Minnesota, USA. Im Jahr 2021 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von $606.3M.

Xerox Holdings Corp. (XRX)

Im Jahr 1980 verkaufte der bekannte Futurist Ray Kurzweil verschiedene Technologien, darunter den Flachbettscanner, an Xerox. In den folgenden Jahrzehnten ist Xerox zu einem Synonym für Scanner und Drucker im Allgemeinen geworden und ein bekannter Markenname.

Im Hinblick auf die additive Fertigung hat Xerox seine Forschungs‑ und Entwicklungskapazitäten genutzt, um Produkte wie das ElemX zu schaffen, das das Drucken mit flüssigem Metall ermöglicht.

Xerox hat seinen Hauptsitz in Connecticut, USA. Im Jahr 2022 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von $7.11B.

Wo die Gelegenheit liegt

Wir wissen also, dass hochgesteckte Prognosen für die Zukunft der additiven Fertigung gemacht werden. Welche Anwendungen dieser Technologie bilden jedoch die Grundlage für solche Vorhersagen? Im Folgenden finden Sie nur einige Beispiele aus vielen.

Gesundheitswesen

Jeder Mensch ist einzigartig. Daher gibt es keine Einheitslösung für medizinische Geräte. Vor diesem Hintergrund ist das Gesundheitswesen ein perfektes Beispiel für eine Branche, die durch additive Fertigung stark gestört werden kann.

• Brauchen Sie ein neues Hüftgelenk? 3D‑Druck kann eine perfekte Nachbildung bieten, maßgeschneidert für den Empfänger.
• Benötigen Sie Orthesen? 3D‑Druck kann individuelle Einsätze anbieten, um bei älteren Menschen einen korrekten Gang zu gewährleisten, Stürze zu minimieren, Gelenkschäden zu reduzieren und sogar Diabetikern zu helfen.
• Benötigen Sie eine Prothese? 3D‑Druck kann Amputierten eine kostengünstige Lösung bieten, um die Nutzung aller Gliedmaßen wiederzuerlangen.
• Benötigen Sie eine kardiovaskuläre Operation? 3D‑Druck ermöglicht die Herstellung patientenspezifischer Implantate wie Stents und Ventile, wodurch Eingriffe effektiver werden.

Im Hinblick auf das Gesundheitswesen geht die Liste weiter und weiter, und genau deshalb glaubt ARK Invest, dass es neben dem Luft‑ und Raumfahrtsektor eine der lukrativsten Anwendungen der additiven Fertigung in den kommenden Jahren darstellt.

Robotik / Maschinenbau

Während Roboter bereits 1918 im Film ‘The Master Mystery’ vorkamen, wurden sie in den 1980er‑Jahren durch Filme wie Rocky IV und Short Circuit zu einem festen Bestandteil der Popkultur. Ein Hauptgrund dafür war, dass die Technologie zur Schaffung funktionsfähiger sprechender Roboter zwar noch als Jahrzehnte entfernt galt, sich jedoch von einer Fantasie zu einer realen Möglichkeit entwickelte. Schnell vorwärts ins Jahr 2023, und die additive Fertigung wird nun eine zentrale Rolle dabei spielen, diese früheren Visionen in die Realität umzusetzen, mit Projekten wie Atlas (wie im folgenden Video zu sehen) und InMoov, die den Weg weisen.

Die Entwicklung solcher Projekte wird jetzt stark durch additive Fertigung unterstützt, da die Prozesse ermöglichen,

• kostengünstige Herstellung von Kleinserienteilen
• erhöhte Festigkeits‑zu‑Gewichts‑Verhältnisse von Bauteilen
• Eliminierung vieler ingenieurtechnischer Komplexitäten

Durch die fortlaufende Forschung, die unser Verständnis von Robotik vertieft, sind wir viel näher daran, reale Beispiele zu sehen, als viele glauben. Es besteht kein Zweifel, dass die additive Fertigung in den nächsten 5–10 Jahren weiterhin eine wichtige Rolle dabei spielen wird, dies zu verwirklichen.

Luft‑ und Raumfahrt & Militäranwendungen

Mitte 2022 wurde auf dem US‑Marine-Schiff USS Essex die Installation eines ElemX vorgenommen. Dabei handelt es sich um ein von Xerox hergestelltes Gerät, das das Drucken mit flüssigem Metall ermöglicht. Diese spezielle Installation ist bemerkenswert, da sie dazu dient, die Fähigkeit von Vor‑Ort‑3D‑Druckern zur Unterstützung der ‘Einsatzbereitschaft’ solcher Schiffe zu testen.

Der Anwendungsfall von 3D‑Druckern reicht weit über die See‑Militäroperationen hinaus und bis zu den Sternen. Nicht nur Regierungsorganisationen wie die NASA fertigen bereits Raketenteile mittels additiver Fertigung, sondern es wird geforscht, um die Machbarkeit der Technologie in Umgebungen mit geringer Schwerkraft zu testen. Wenn dies gelingt, könnte dies eine einfachere Wartung von Raumstationen, extraterrestrischen Habitaten und mehr ermöglichen.

Der Reiz der additiven Fertigung in militärischen und luft‑ und raumfahrtbezogenen Anwendungen geht über die Bequemlichkeit der bedarfsorientierten Teileherstellung hinaus. Mit zunehmendem Verständnis der Materialwissenschaften entwickeln wir neue Materialien, die immer bessere Festigkeits‑zu‑Gewichts‑Verhältnisse bieten – ein Schlüssel zur Kosteneffizienz und strukturellen Integrität komplexer Strukturen.

Ein zusätzliches ‘D’?

Falls all diese Beispiele nicht ausreichen, um Sie von den Vorzügen der additiven Fertigung zu überzeugen, bedenken Sie, dass wir diese Anwendungsfälle erst jetzt mit unserem aktuellen Verständnis der Materialwissenschaften entdecken.

Mit Blick auf 2030 und darüber hinaus erwarten viele, dass ein bedeutender Schritt der additiven Fertigung darin besteht, dem Prozess ein weiteres ‘D’ hinzuzufügen, indem das ‘4D‑Printing’ entwickelt wird.

4D‑Printing bezieht sich auf die Nutzung dessen, was viele als ‘programmierbare Materie’ bezeichnen. Im Wesentlichen handelt es sich um 3D‑Druck, bei dem ein Material verwendet wird, das nach der Herstellung auf äußere Reize (thermisch, elektrisch usw.) reagiert.

Einmal perfektioniert, ermöglichen solche Prozesse Produkte, die Form/Größe ändern, sich durch strukturelles ‘Gedächtnis’ selbst reparieren und vieles mehr.

Schlusswort

Obwohl viele der durch 3D‑Druck erzeugten Endprodukte, die in diesem Artikel hervorgehoben werden, bereits heute über etabliertere Verfahren erhältlich sind, liegen die entscheidenden Unterschiede in der Effizienz, Zugänglichkeit und den Kosten, zu denen die Technologie ihre Herstellung ermöglicht.

Mit Blick nach vorn bleibt das Potenzial der additiven Fertigung, zahlreiche Sektoren zu revolutionieren und neue Möglichkeiten für menschliche Innovationskraft zu eröffnen, ein verlockendes Szenario. Vor diesem Hintergrund könnten die Prognosen, dass der Sektor in den kommenden Jahren um mehrere zehn Milliarden an Wert steigen wird, weniger unrealistisch klingen, als sie zunächst erscheinen.