Medizin und Luft- und Raumfahrt treiben AM-Einführung voran

Die Branche der additiven Metallfertigung (AM) verzeichnete in den letzten Jahren aufgrund einer Fülle von Finanzkapital, technologischen Fortschritten und erweiterten Fähigkeiten im gesamten Ökosystem ein deutliches Wachstum.

Einem Bericht von Research and Markets zufolge soll der weltweite Metall-AM-Markt bis 2026 11,1 Milliarden US-Dollar erreichen und von 2021 bis 2026 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 17,9 % wachsen. Den größten Anteil dürfte dabei Nordamerika haben Marktanteil im Prognosezeitraum, der durch staatliche Programme wie AM Forward weiter gestärkt wurde.

Aufgrund des hohen Wertes und der relativ geringen Stückzahlen ihrer Produkte sind die Medizin- und die Luft- und Raumfahrtindustrie führende Anwender der Metall-AM-Technologie. Der weltweite medizinische AM-Markt wurde im Jahr 2020 auf 1,5 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird bis 2025 voraussichtlich 3,7 Milliarden US-Dollar erreichen, was einem jährlichen Wachstum von 20,5 % von 2020 bis 2025 entspricht. In dieser Branche wird die AM-Technologie zunehmend zur Herstellung maßgeschneiderter und komplexer medizinischer Produkte benötigt Implantate.

Beispielsweise nutzen immer mehr große Hersteller medizinischer Geräte die Laser-Pulver-Bett-Fusion (LPBF), um Wirbelsäulenimplantate mit einer einzigartigen Struktur herzustellen, die das mechanische Verhalten von natürlichem Knochen nachahmt. Dies führt zu verbesserten Patientenergebnissen und erhöhter Patientenzufriedenheit, während gleichzeitig die Anforderungen der Aufsichtsbehörden und die anspruchsvollen Anforderungen von Qualitätssystemen mit Zertifizierungen wie ISO 13485 eingehalten werden.

AM reduziert außerdem Produktionszeiten und Lagerbestände in der gesamten Wertschöpfungskette, was zu Kosteneinsparungen für Gesundheitsdienstleister führt. All dies rechtfertigt weiterhin Investitionen führender Medizinunternehmen in AM.

Die Wirbelsäulenimplantatindustrie nutzt AM bereits seit Jahren in großem Umfang. Dies ist auf die Größe und Anzahl der Implantate zurückzuführen, die auf einer Bauplatte platziert werden können, sowie auf das vom Markt benötigte Volumen an Implantaten. Eine Herausforderung für andere medizinische Implantate besteht darin, bei großen Größen und unterschiedlichen Formen den erforderlichen Durchsatz zu erreichen.

Wenn der Platz begrenzt ist und der Bedarf hoch ist, bieten AM-Maschinen mit größeren Bauplatten und mehreren Lasern die Möglichkeit, die Nachfrage der Industrie zu erfüllen. Beispielsweise ist der FormUp 350 eine Vier-Laser-Einheit mit einer 350 mm x 350 mm großen Bauplatte und einem Pulvermodul, um die Pulverhandhabungszeit zu verkürzen. Diese Merkmale sorgen für eine hohe Produktivität, sparen Zeit und Gesamtproduktionskosten und führen zu einem verbesserten Prozess zur Massenfertigung hochkomplexer und/oder kundenspezifischer medizinischer Teile.

Laut Research and Markets wurde der globale AM-Markt für Luft- und Raumfahrt im Jahr 2020 auf 0,9 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird bis 2026 voraussichtlich 3,3 Milliarden US-Dollar erreichen, was einem jährlichen Wachstum von 21,6 % von 2020 bis 2026 entspricht. Innerhalb dieser Branche ermöglicht Metall-AM die Produktion leichterer und effizienterer Komponenten, was zu einer höheren Kraftstoffeffizienz und geringeren Betriebskosten führt. Boeing sagte beispielsweise, dass die Herstellung von Strukturteilen aus Titan für den 787 Dreamliner mithilfe von Metall-AM schätzungsweise 2 Millionen US-Dollar pro Flugzeug an Gewichtsreduzierung und Herstellungskosten einsparen würde.

Im Luft- und Raumfahrtsektor ist die Qualifizierung und Regulierung von Komponenten obligatorisch. Qualitätssicherungssoftware wird in dieser Branche bahnbrechend sein, da AM strenge Tests und Inspektionen erfordert, die oft teuer und langwierig sind und sich auf Durchlaufzeit und Produktivität auswirken. Unternehmen wie AddUp sind Vorreiter bei der Prozessüberwachung und schaffen Vertrauen in die Qualität von Teilen mit einer umfassenden Suite von Qualitätssicherungs-Überwachungssoftware, um die Notwendigkeit strenger Tests nach dem Drucken eines Teils zu verringern oder sogar ganz zu eliminieren.

Beispielsweise besteht die Software-Suite von AddUp aus drei Schlüsselelementen. Die erste ist eine Makroansicht der Vorgänge im Inneren der Maschine, visualisiert auf einer intuitiven Plattform namens AddUp Dashboards. Als nächstes wird die Ausführung der Produktion im mikroskopischen Maßstab analysiert, wobei Meltpool Monitoring verwendet wird, um Dutzende von Parametern mit sehr hoher Frequenz zu messen. Schließlich überprüft und korrigiert das Recoat Monitoring das Pulverbett während der Produktion automatisch und proaktiv. Diese Art von Softwareinnovation wird entscheidend dazu beitragen, AM in die Industrialisierung voranzutreiben, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt und anderen stark regulierten Sektoren.

Wir haben viele Gründe zu der Annahme, dass die Metall-AM-Branche ihren Wachstumskurs in den kommenden Jahren fortsetzen wird, da die Nachfrage aus verschiedenen Sektoren steigt.

Für die richtigen Anwendungen bietet die Technologie eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Herstellungsmethoden, darunter kürzere Produktionszeiten, weniger Abfall, erhöhte Designflexibilität und letztendlich die Produkteffizienz.

Während wir kurzfristig mit einer Verlangsamung aufgrund der Straffung der Finanzpolitik und der Nachwirkungen von Finanzmarktaktivitäten wie der SPAC-Finanzierung rechnen können, wird die Entwicklung neuer Materialien und Prozesse die Produktion von Produkten mit verbesserter Leistung vorantreiben. Die Industrie wird ihren Aufstieg zu einer weiter verbreiteten Fabriktechnologie fortsetzen.

Wir bei AddUp sind optimistisch, dass die AM-Branche weiterhin ein schnell wachsender Bereich mit einer vielversprechenden Zukunft ist. Die Bereiche Medizin und Luft- und Raumfahrt werden weiterhin führende Anwender fortschrittlicher Technologien sein und die Nachfrage nach komplexen und kundenspezifischen Komponenten steigern. Trotz einiger kurzfristiger Gegenwinde ist die Branche bereit für eine Expansion in den kommenden Jahren und wird voraussichtlich eine immer wichtigere Rolle bei der Gestaltung der Zukunft der Fertigung spielen. Mit seinem Potenzial, die Art und Weise, wie Produkte entworfen, hergestellt und geliefert werden, zu revolutionieren, kann AM erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringen und neue und aufregende Möglichkeiten für Unternehmen, Fachleute und Verbraucher gleichermaßen schaffen.

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