Es wird erwartet, dass die Sektoren Medizintechnik und Luft- und Raumfahrt aufgrund ihrer hochwertigen Produkte und relativ geringen Stückzahlen auch weiterhin führend bei der Einführung der additiven Fertigung von Metallen sein werden.
Die Metall-Additive-Manufacturing-Industrie (AM) hat in den letzten Jahren aufgrund von reichlich Finanzkapital, technologischen Fortschritten und erweiterten Möglichkeiten im gesamten Ökosystem ein erhebliches Wachstum erfahren. Einem Bericht von Research And Markets zufolge wird die Größe des globalen Metall-AM- Marktes voraussichtlich auf $11,1 Milliarden bis 2026, mit einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 17,9% von 2021 bis 2026. Der nordamerikanische Markt wird während des Prognosezeitraums voraussichtlich den größten Marktanteil halten, was durch Regierungsprogramme wie AM Forward weiter gestützt wird.
Die Medizin- und die Luft- und Raumfahrtindustrie sind aufgrund des hohen Werts und der relativ geringen Stückzahlen ihrer Produkte die führenden Anwender der Metall-AM-Technologie. Der weltweite Markt für medizinisches AM wurde im Jahr 2020 auf 1,5 Mrd. USD geschätzt und wird bis 2025 voraussichtlich 3,7 Mrd. USD erreichen, mit einer CAGR von 20,5 % von 2020 bis 2025. In dieser Branche wird die Technologie zunehmend für die Herstellung maßgeschneiderter und komplexer medizinischer Implantate wie Wirbelsäulenimplantate und Hörgeräte eingesetzt. Eine wachsende Zahl bedeutender Hersteller von Medizinprodukten nutzt beispielsweise die Laser-Pulverbett-Fusion (L-PBF), um Wirbelsäulenimplantate mit einer einzigartigen Struktur herzustellen, die die Wirbelsäule nachahmt mechanischen Verhalten des natürlichen Knochens. Dies führt zu besseren Behandlungsergebnissen und höherer Patientenzufriedenheit bei gleichzeitiger Einhaltung der Anforderungen von A u f s i c h t s b e h ö r d e n und der strengen Anforderungen von Qualitätssystemen mit Zertifizierungen wie ISO 13485. AM verkürzt auch die Produktionszeiten und die Lagerbestände in der gesamten Wertschöpfungskette, was zu Kosteneinsparungen für die Gesundheitsdienstleister führt. All dies rechtfertigt weiterhin Investitionen in AM durch führende medizinische Unternehmen.
Maximierung des Durchsatzes für medizinische Hersteller
Die Wirbelsäulenindustrie setzt AM schon seit Jahren in großem Maßstab ein. Dies ist der Größe und Menge der Implantate zu verdanken, die auf einer Bauplatte untergebracht werden können, sowie dem Volumen der vom Markt benötigten Implantate. Bei anderen medizinischen Implantaten besteht die Herausforderung darin, den erforderlichen Durchsatz zu erreichen, wenn die Größen groß und die Formen vielfältig sind. Der Durchsatz ist heute ein wesentlicher Bestandteil der Fertigung. Wenn der Platz begrenzt und der Bedarf hoch ist, bieten AM-Maschinen mit größeren Bauplatten und mehreren Lasern die Möglichkeit, den Bedarf der Industrie zu decken. Die FormUp 350 zum Beispiel ist ein 4-Laser-System mit einer 350 mm x 350 mm großen Bauplatte und einem Pulvermodul, das die Zeit für die Handhabung des Pulvers reduziert. Diese Merkmale sorgen für hohe Produktivität, Zeitersparnis und geringere Gesamtproduktionskosten, was zu einem verbesserten Verfahren für die Massenproduktion hochkomplexer und/oder kundenspezifischer medizinischer Teile führt.
Der weltweite Markt für AM in der Luft- und Raumfahrt wurde im Jahr 2020 auf 0,9 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird bis 2026 voraussichtlich 3,3 Milliarden US- Dollar erreichen, mit einer CAGR von 21,6 % von 2020 bis 2026, so ein Bericht von Research And Markets. In dieser Branche ermöglicht Metall-AM die Herstellung von leichteren und effizienteren Komponenten, was zu einer höheren Treibstoffeffizienz und geringeren Betriebskosten führt. So hat Boeing beispielsweise bekannt gegeben, dass die Herstellung von Strukturteilen aus Titan für den 787 Dreamliner mittels Metal AM schätzungsweise 2 Millionen Dollar pro Flugzeug an Gewichtsreduzierung und Herstellungskosten einsparen wird.
In Process Monitoring ~ Ein Wendepunkt für die Luft- und Raumfahrtindustrie
In der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Qualifizierung und Regulierung von Komponenten obligatorisch. Qualitätssicherungssoftware wird in dieser Branche eine entscheidende Rolle spielen, da die additive Fertigung so strenge Tests und Prüfungen erfordert, die oft teuer und langwierig sind und sich auf die Vorlaufzeit und Produktivität auswirken. Unternehmen wie AddUp sind führend bei der Prozessüberwachung und bieten mit einer kompletten Suite von Qualitätssicherungssoftware Vertrauen in die Qualität der Teile, um den Bedarf an strengen Tests nach dem Drucken eines Teils zu verringern oder sogar zu eliminieren. Die Software-Suite von AddUp besteht beispielsweise aus 3 Schlüsselelementen. Das erste ist eine Makroansicht der Vorgänge in der Maschine, die auf einer intuitiven Plattform namens AddUp Dashboards visualisiert wird. Als Nächstes wird die Ausführung der Produktion auf mikroskopischer Ebene mit Meltpool Monitoring analysiert, um Dutzende von Parametern mit sehr hoher Frequenz zu messen. Schließlich überprüft und korrigiert das Recoat Monitoring proaktiv und automatisch das Pulverbett während der Produktion. Diese Art von Software-Innovation wird entscheidend dazu beitragen, die Industrialisierung von AM voranzutreiben, insbesondere in stark regulierten Märkten wie der Luft- und Raumfahrt.
Es gibt viele Gründe, die dafür sprechen, dass die Metall-AM-Branche in den kommenden Jahren ihren Wachstumskurs fortsetzen wird, da die Nachfrage aus verschiedenen Sektoren steigt. Für die richtigen Anwendungen bietet die Technologie eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden, darunter schnellere Produktionszeiten, weniger Abfall, höhere Designflexibilität und letztlich eine höhere Produktwirksamkeit. Zwar ist kurzfristig mit einer Verlangsamung zu rechnen, die auf die restriktivere Finanzpolitik und die Auswirkungen von Finanzmarktaktivitäten wie SPAC-Finanzierungen zurückzuführen ist, doch wird die Entwicklung neuer Materialien und Verfahren die Herstellung von Produkten mit verbesserter Leistung vorantreiben, und die Branche wird ihren Aufstieg zu einer immer weiter verbreiteten Fabriktechnologie fortsetzen.
Wir bei AddUp sind weiterhin zuversichtlich, dass die additive Fertigungsindustrie ein schnell wachsender Bereich mit einer vielversprechenden Zukunft bleibt. Die Sektoren Medizin und Luft- und Raumfahrt werden weiterhin die führenden Anwender der fortschrittlichen Technologien bleiben und die Nachfrage nach komplexen und maßgeschneiderten Komponenten ankurbeln. Trotz einiger kurzfristiger Widrigkeiten wird die Branche in den kommenden Jahren weiter expandieren und voraussichtlich eine immer wichtigere Rolle bei der Gestaltung der Zukunft der Fertigung spielen. Mit ihrem Potenzial, die Art und Weise, wie Produkte entworfen, hergestellt und ausgeliefert werden, zu revolutionieren, hat die additive Fertigung das Potenzial, erhebliche wirtschaftliche Vorteile zu bringen und neue und spannende Möglichkeiten für Unternehmen, Fachleute und Verbraucher gleichermaßen zu schaffen.
