Die Zukunft von AM

Branchenausblick 2023 (und darüber hinaus).

Wie geht es weiter mit der additiven Fertigung? Wie schnell wird es wachsen und welche neuen Anwendungen sind am vielversprechendsten? Produktentwicklungs- und Fertigungsexperten aus verschiedenen Branchen sind auf der Suche nach Informationen, um vorherzusagen, wie sich die Technologie und ihre Anwendung weiterentwickeln werden, während sie über Einführungs- und Investitionsstrategien nachdenken.

Obwohl niemand die Zukunft mit 100-prozentiger Sicherheit kennt, ist die einfache Erweiterung der Wachstumstrendlinien ein guter Anfang. Und ein noch klarerer Ausblick ist möglich, basierend auf jahrzehntelanger Erfahrung, Informationen und Daten, die Wohlers Associates in unseren jährlichen AM-Branchenbericht einfließen lässt, der erstmals 1996 veröffentlicht wurde.

Bei der Prognose der zukünftigen Entwicklung von AM ist es wichtig, eine Reihe von Faktoren zu berücksichtigen. Zu den Überlegungen gehören die Gesundheit der Weltwirtschaft, erwartete Einführungspläne der Industriesektoren sowie neue und potenziell „bahnbrechende“ Entwicklungen bei Maschinen, Materialien, Software und Anwendungen.

Die obige Grafik zeigt das historische Wachstum bis 2022, abgeleitet aus harten Daten von Hunderten von Unternehmen weltweit sowie unseren eigenen Prognosen. Basierend auf diesen Informationen geht Wohlers Associates davon aus, dass die AM-Branche im Jahr 2032 erstmals die 100-Milliarden-Dollar-Marke überschreiten wird – das entspricht etwa einer Versechsfachung gegenüber dem Niveau von 2022!

Was steckt hinter den Zahlen? Investoren und Organisationen, die AM einführen, möchten auch wissen, was die steilen Wachstumsprognosen antreibt. Zunächst einmal wird erwartet, dass AM eine verbreitetere Methode für die Produktion von Endverbrauchsteilen wird, was das Wachstum ankurbeln wird. Damit dies gelingt, werden die Systeme deutlich schneller, was die Produktionskosten pro Teil senkt. Die Bauzeit hat einen großen Einfluss auf die Teilekosten, daher ist die Verdoppelung der Geschwindigkeit einer Maschine fast so, als würde man zwei Teile zum Preis von einem bekommen.

Wenn die Systemhersteller ihre Versprechen einhalten können, könnte die AM-Branche von den bahnbrechenden Lösungen profitieren, die sie gesucht hat. Es ändert sicherlich die Gleichung bei der Entscheidung, ob AM für eine Produktionsanwendung geeignet ist.

Der Einsatz von AM für individuelle, personalisierte, einmalige und limitierte Produkte nimmt zu. Wir sehen eine beeindruckende Auswahl an Teilen und Produkten für Schuhe, Brillen, Schmuck und andere Konsumgüter. Hinzu kommt die große Auswahl an kundenspezifischen Vorrichtungen, Vorrichtungen, Führungen, Lehren und anderen Arten von Werkswerkzeugen, die unzählige Unternehmen routinemäßig herstellen.

Seit mehr als einem Jahrzehnt wird erwartet, dass die Automobilindustrie AM in größerem Umfang für Serienproduktionsanwendungen einsetzt. Aber die Kosten für gängige Pkw und Lkw waren einfach zu hoch. Divergent Technologies Inc. mit Sitz in Kalifornien arbeitet hart daran, dies zu ändern. Es wird bereits ein 30-kg-Aluminiumchassis in 3D gedruckt und an Aston Martin geliefert, und das Unternehmen arbeitet an mehr als 20 weiteren Automobilplattformen.

Zusätzliches Wachstum wird durch eine Reihe von Industriesektoren vorangetrieben, darunter Luft- und Raumfahrt, Gesundheitswesen, Militär und Drohnen für ein breites Anwendungsspektrum, gepaart mit innovativen Geschäftsmodellen und Nachhaltigkeit. Maschinen, die große Teile und Strukturen herstellen, insbesondere Systeme zur gezielten Energieabscheidung, gewinnen an Bedeutung und dürften in den nächsten Jahren zum branchenweiten Wachstum beitragen.

Im Jahr 2022 übertrafen Polymerpulver zum zweiten Mal in Folge das Segment der Photopolymere. Historisch gesehen war das Photopolymer-Segment das größte, was zum Teil auf seine Beliebtheit im Prototyping und anderen Anwendungen zurückzuführen ist. Es wird davon ausgegangen, dass die Pulverbettfusion das beliebteste Verfahren für die Endfertigung von Teilen ist. Das jüngste Wachstum bei Pulvern deutet daher auf eine starke Akzeptanz von AM für Produktionsanwendungen hin.

Im Jahr 2020 hatten Photopolymere und Polymerfilamente den gleichen Marktanteil. Metall ist seit etwa der Hälfte der 35-jährigen Geschichte der Branche verfügbar und machte im Jahr 2022 18,2 % des gesamten Materialumsatzes aus. Das Segment „Sonstige“ umfasst Keramik, Wachse und Materialien für Binder Jetting und Blechlaminierung.

Mehrere Hindernisse haben und werden sich weiterhin auf das Wachstum von AM auswirken. Die Kosten für Industriemaschinen und -materialien bleiben erheblich, da beide noch relativ teuer sind. Vor allem Materialien wirken sich bei steigenden Teilemengen auf die Herstellungskosten aus. Bei geringen Mengen spielen die Materialkosten eine viel geringere Rolle.

Die Nachbearbeitung von Teilen und der damit verbundene Arbeitsaufwand können in der Regel bis zu 30 % der Gesamtkosten eines AM-Teils ausmachen. In manchen Fällen, insbesondere bei Metallteilen, kann es sogar noch mehr ausmachen. Automatisierung kann hilfreich sein, aber die Vorlaufkosten können auch teuer sein, insbesondere wenn die Produktionsmengen gering sind.

Design for AM (DfAM) ist ein Aufwand, den Unerfahrene oft übersehen – aber eine solche Vernachlässigung kann es unmöglich machen, ein überzeugendes Geschäftsmodell zugunsten von AM zu entwickeln. Ein Beispiel für DfAM ist die Konsolidierung mehrerer Teile zu einem, wodurch Herstellungsprozesse, Lagerhaltung, Montage, Wartung und Zertifizierungspapiere entfallen. DfAM-Methoden können die Produktleistung verbessern und Material und Gewicht teilweise erheblich reduzieren.

Jeder kann eine Vorhersage treffen, aber es ist viel beeindruckender – und schwieriger –, sie genau zu treffen. Der 3D-Druck von Lebensmitteln, personalisierter Medizin und Elektronik wird bis 2032 vielleicht noch nicht zum Mainstream werden, aber solche Anwendungen könnten bis dahin an Bedeutung gewinnen. Mehrere Unternehmen befinden sich im Anfangsstadium des Drucks von Lebensmitteln, sowohl aus Pflanzen als auch aus lebenden Zellen von Tieren. Eine Handvoll Unternehmen testen das Drucken von Medikamenten, aber nur eines (Aprecia Pharmaceuticals) hat ein Produkt kommerzialisiert. Der Druck effizienter Leiterplatten mag zwar noch in weiter Ferne liegen, aber die Verwendung von additiver Fertigung zur Herstellung von Sensoren, Antennen und anderen elektronischen Geräten ist derzeit im Gange.

Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der das Militär Batterien und Sprengstoffe druckt, große Flugzeugstrukturen digitalisiert und druckt und Helme für eine Vielzahl von Anwendungen in 3D baut. Die Möglichkeiten sind nahezu endlos.

Das Drucken von Ersatzteilen für den menschlichen Körper könnte zumindest im metaphorischen Sinne der heilige Gral sein. Wenn jemand einen Finger verliert, wird aus lebenden Zellen des Patienten ein neuer Finger gedruckt. Sollte ein Herzwert beschädigt sein, wird eine patientenspezifische Version ausgedruckt und implantiert. Mit zunehmendem Alter werden Körperteile durch neue ersetzt. Vollständige Organe und Gliedmaßen mögen zwar noch in weiter Ferne liegen, aber Haut, Knochen, Zähne und Knorpel sind schon in Sicht.

Einiges von dem, was wir uns vorstellen, wird möglicherweise nicht zu unseren Lebzeiten oder überhaupt nicht eintreten. Die Bausteine ​​dafür, dass das meiste davon stattfinden kann, sind jedoch vorhanden. Es ist größtenteils eine Frage von Einfallsreichtum, Finanzierung, harter Arbeit und Entschlossenheit.

* Anmerkung der Redaktion:Die vorstehenden Informationen sind ein Auszug aus dem Wohlers Report 2023

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