Top 8-Branchen, die von der additiven Fertigung profitieren

Additive Manufacturing (AM) oder 3D-Druck hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Während neue Branchen begonnen haben, die Technologie zu übernehmen, entdecken sie die vielen Möglichkeiten, wie ihr Geschäft davon beeinflusst wird. Additive Fertigungstechnologien entwickeln sich mit hohem Tempo weiter, was zur Entwicklung neuer additiver Anwendungen führt. Diese neuen Verfahren ermöglichen zusammen mit einer wachsenden Palette von produktionstauglichen Materialien wie Titan, Stahl und einer Reihe von Kunststoffen ein breites Spektrum an Fähigkeiten.

Mit all diesen Anwendungen der additiven Fertigung sind zahlreiche Branchen in der Lage, Entwicklungs- und Herstellungskosten zu senken und gleichzeitig Produktion, Geschwindigkeit, Innovation und Time-to-Market zu erhöhen. Es ist auch möglich, neue Strukturen und Formen zu produzieren – bei gleichzeitiger Reduzierung des Abfalls. Lesen Sie weiter, um mehr über diese acht Branchen zu erfahren, die die Vorteile der additiven Fertigung und die Zukunft dieser Technologie nutzen.

Kurzlinks:

• Was ist Additive Fertigung?
• Wie groß ist der Markt für Additive Fertigung im Jahr 2021?
• Top-Branchen, die von der additiven Fertigung profitieren
• Möchten Sie mehr über die Vorteile der additiven Fertigung erfahren?

Was ist additive Fertigung?

Additive Fertigung, auch 3D-Druck genannt, ist der Prozess, aus einem digitalen 3D- oder CAD-Modell ein dreidimensionales Objekt zu erstellen. Wie der Name schon sagt, funktioniert die additive Fertigung, indem Materialien hinzugefügt werden, um ein Objekt zu erstellen, indem es Schicht für Schicht aufgebaut wird. Diese Materialien können Metallpulver, Kunststoff oder Keramik umfassen. Die additive Fertigung kann traditionelle Methoden zur Herstellung von Objekten durch maschinelles Bearbeiten, Schneiden, Drehen, Formen, Fräsen und andere „subtraktive“ Fertigungsprozesse ergänzen und in einigen Fällen vollständig ersetzen.

Während des additiven Fertigungsprozesses wird das Objekt mithilfe von CAD-Software (Computer-Aided Design) oder durch Scannen des zu druckenden Objekts konstruiert. Die Software kann den Scan in einen präzisen Rahmen übersetzen, damit die 3D-Druckmaschine Schicht für Schicht folgen kann.

Wie groß ist der Markt für Additive Fertigung im Jahr 2021?

Da Fortschritte in der additiven Fertigung diesen Prozess weiterhin zugänglicher denn je machen, implementieren immer mehr Branchen den 3D-Druck in ihren Betrieben. So wie es aussieht, scheinen additive Fertigungstechnologien eine äußerst disruptive Kraft in der gesamten globalen Fertigungsindustrie zu sein. Der globale Markt für additive Fertigung wird im Jahr 2028 voraussichtlich bei 30,6 Milliarden US-Dollar liegen. Andere Berichte schätzen, dass der Markt mit einer hohen Wachstumsrate von 14,4% pro Jahr wächst. Es wird erwartet, dass die verarbeitende Industrie bis 2027 fast 33 % des Gesamtmarktes erreichen wird.

Die treibende Kraft hinter diesem schnellen Wachstum ist die Fähigkeit der additiven Fertigungstechnologien für Unternehmen, von Prototyping-Anwendungen zur effizienten Massenproduktion von Teilen, Komponenten und Zubehör zu wechseln. Angesichts der Fortschritte bei AM-Technologien in Verbindung mit der zunehmenden Akzeptanz von Additiven in verschiedenen Branchen ist es wahrscheinlich, dass der Markt kontinuierlich wächst.

Top-Branchen, die von der additiven Fertigung profitieren

Da immer neue Anwendungen der additiven Fertigung verfügbar gemacht werden, haben immer mehr Industrien AM-Technologien angenommen. Hier sind einige der Top-Branchen, die derzeit Anwendungen für die additive Fertigung entwickeln und produzieren, die vor wenigen Jahren noch nicht erreichbar waren.

Luft- und Raumfahrt

Die Luft- und Raumfahrtindustrie war immer auf dem neuesten Stand und hat die additive Fertigung schon früh eingesetzt. Luft- und Raumfahrtunternehmen müssen einige der strengsten Standards der Fertigungsindustrie erfüllen, und Teile und Komponenten müssen aus den leistungsstärksten Materialien bestehen. Mit AM können Ingenieure komplexe, hochfeste Teile konstruieren und gleichzeitig das Gewicht von Luft- und Raumfahrtkomponenten reduzieren, indem sie effizientere Geometrien drucken und erhebliche Mengen unnötigen Materials eliminieren. Dies ermöglicht einen geringeren Kraftstoffverbrauch, reduzierte CO2-Emissionen und reduzierte Kosten (plus bessere Flugpreise).

Automobil

Ähnlich wie in der Luft- und Raumfahrt ist die Automobilindustrie ständig auf der Suche nach Innovationen mit neueren Designs. ihre Produkte sind zudem hohen Geschwindigkeiten und rauen Bedingungen ausgesetzt. AM ermöglicht es ihnen, komplexe, qualitativ hochwertige Teile zu entwickeln, die diesen Bedingungen standhalten und mehr Sicherheit bieten. Rapid Prototyping verbessert auch die Fahrzeugqualität und ermöglicht es Automobilherstellern, Dinge wie Wasserbeständigkeit und hohe Temperaturen zu testen. Darüber hinaus ermöglicht der 3D-Druck die Konsolidierung von Teilen, die Reduzierung des Lagerbestands und die Durchführung von Reparaturen oder Wartungen mit einem einzigen Teil. Und wie in der Luft- und Raumfahrt ermöglichen AM-Technologien das Drucken von Gitterstrukturen, damit Autoteile so leicht und aerodynamisch wie möglich sein können.

Ein reales Beispiel für 3D-Druck in der Automobilindustrie ist, wie Porsche heute Teile seltener Oldtimer über einen 3D-Drucker liefert. Wo Sammler Schwierigkeiten haben, veraltete Teile für ihre Autos zu finden, ermöglicht der 3D-Druck das Drucken von Ersatzteilen für seltene Fahrzeuge.

Verbraucherprodukte

Marketingteams, die ein Produkt vom Konzept bis zur Fertigstellung begleiten, verbringen oft die meiste Zeit mit dem Design. Um sicherzustellen, dass das Produkt genau richtig ist, wird viel Zeit darauf verwendet, Prototypen zu erstellen, um Konzepte gegenüber den Beteiligten zu beweisen und letztendlich ein verbraucherfreundliches Produkt zu liefern.

Durch die Einführung von AM können Marketingteams Iterationen ihres Produkts viel schneller entwickeln und dann schnell drehen, um das Design nach Bedarf anzupassen. Da die additive Fertigung mit dem Bauvolumen und der Geschwindigkeit weiter voranschreitet, können mehr Verbraucherprodukte durch AM-Technologien für schnelle und effiziente Massenproduktionsanforderungen hergestellt werden.

Energie

Stromausfälle, Überspannungen und Spannungsspitzen werden der US-Wirtschaft aufgrund von Arbeitsausfallzeiten und Produktivitäts- und Datenverlusten schätzungsweise mehr als 150 Milliarden US-Dollar an jährlichen Schäden kosten. Durch die additive Fertigung kann der Energiesektor leichte, effiziente und umweltfreundliche Bauteile herstellen, die auch extremen Bedingungen standhalten. Außerdem kann die AM-Technologie die Entwicklung korrosionsbeständiger Metallmaterialien für kundenspezifische Teile ermöglichen, die möglicherweise Unterwasser oder anderen rauen Umgebungen ausgesetzt sind.

Neben der Möglichkeit, überlegene Produkte zu entwickeln, beinhaltet die Einführung der additiven Fertigung für die Energieindustrie den Einsatz neuer und leichterer Materialien. Und da AM-Technologien die Produktionskosten um 40 % und die Time-to-Market um ein Drittel reduzieren, wird erwartet, dass die Energieindustrie in Zukunft erheblich in die additive Fertigung investieren wird.

Infrastruktur

Stellen Sie sich vor, Sie gehen über eine Brücke, die vollständig aus 3D-Druck besteht. Bald könnte dies Realität werden. Tatsächlich wurde 2018 bereits in den Niederlanden die erste 3D-gedruckte Fußgängerbrücke der Welt vorgestellt. Die Struktur wurde durch additive Roboterschichtung von geschmolzenem Stahl erstellt und misst fast 12 m im Durchmesser.

Die additive Fertigung im Baumarkt expandiert und läutet eine neue Ära für die Branche ein. Laut einer Studie von Transparency Market Research soll der 3D-Druck im Infrastruktur-Sekretariat bis 2027 mit einer CAGR von 33 Prozent wachsen. Da gedruckte Materialien beim Infrastruktur- oder Gebäudebau präzise Schicht für Schicht aufgetragen werden können, reduziert AM Materialverschwendung und ermöglicht eine möglichst kostengünstige Konstruktion.

Darüber hinaus ermöglicht die 3D-Drucktechnologie komplexe Konstruktionsstrukturen, da die Materialien präzise gedruckt werden – wodurch die Wahrscheinlichkeit von Infrastrukturunfällen aufgrund von Konstruktionsfehlern und schlechtem Design verringert wird. Während der 3D-Druck im alltäglichen Brückenbau noch nicht zum Einsatz kommt, gibt es im Zuge der Expansion der Branche viel Zukunftspotenzial. Und da ein kürzlich veröffentlichter Bericht feststellt, dass über ein Drittel aller US-Brücken größere Reparaturarbeiten benötigen oder ersetzt werden sollten, könnte die Branche in naher Zukunft schnell expandieren.

Medizin und Pharmazie

Die additive Fertigung hat die Medizinindustrie revolutioniert und aus einst Science-Fiction eine neue Realität gemacht. Die Technologie verschafft Ärzten, Patienten und Forschungseinrichtungen Durchbrüche. Von langlebiger Prothetik über naturgetreue anatomische Modelle bis hin zu chirurgischen Komponenten – die unglaubliche Fülle an bereits erfolgreich gedruckten Objekten im medizinischen Bereich gibt einen Einblick in das Potenzial dieser Technologie für das Gesundheitswesen in naher Zukunft.

Die additive Fertigung ermöglicht beispielsweise die Herstellung von 3D-gedruckten zahnärztlichen Geräten und maßgefertigten Geräten wie Zahnersatz, Kronen und sogar Invisalign™ aus einer Vielzahl von Substraten und individuell angepassten Drucken. Derzeit wird der 3D-Druckmarkt für die digitale Zahnheilkunde auf 2,5 Milliarden US-Dollar geschätzt – und es wird erwartet, dass er weiter wachsen wird. Darüber hinaus ermöglicht die additive Fertigung Geräte wie Hörgeräte, die in Massenproduktion hergestellt werden können, um eine bessere Passform zu gewährleisten, um dem Benutzer ein Höchstmaß an Komfort zu gewährleisten.

Eines der jüngsten laufenden Projekte ist der Einsatz von additiver Technologie durch Forscher, um humane embryonale Stammzellen zu drucken. Auf diese Weise können diese Stammzellen dann verwendet werden, um Gewebe zum Testen von Medikamenten oder zum Wachstum von Ersatzorganen herzustellen, um Haut zu drucken, die verbrannte oder beschädigte Haut ersetzen könnte, und um Krebszellen zu drucken, um neue Medikamente an ihnen zu untersuchen und zu testen. Der Chirurg Anthony Atala, Direktor des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, hat sogar am Drucken von Organen gearbeitet, da er glaubte, dass das Drucken eines Organs bald die Transplantation eines Organs ersetzen könnte.

Essbare Waren

Die additive Fertigung birgt das Potenzial, die Lebensmittelindustrie aufzumischen. Während die additive Fertigung derzeit in der Lebensmittelindustrie weniger bahnbrechend ist, bietet der essbare AM-Druck eine Fülle von Möglichkeiten. Ab sofort können Pralinen und sogar Pizza 3D-gedruckt werden.

Binder Jetting ist eine der gebräuchlicheren Methoden der 3D-gedruckten Lebensmittelproduktion. Durch den Ersatz der Metallpulver und Polymere durch Kristallzucker, um komplizierte, präzise Zuckerskulpturen zu entwerfen und herzustellen, insbesondere für Restaurants, Bäckereien und Hotels. Essbarer additiver Druck bietet Markenmöglichkeiten für Hersteller von Süßwaren und Süßigkeiten, da der 3D-Druck präzise gezeichnete Logos und Fotos ermöglicht.

Es gibt auch die Möglichkeit, dass die additive Fertigung in essbaren Lebensmitteln zur Entwicklung einzigartiger Lebensmittelformulierungen für diätetische Bedürfnisse, einer vereinfachten Verteilung an schwer zugänglichen Orten und maßgeschneiderten medizinischen/Nahrungsergänzungsmitteln führen kann.

Sport

Die Welt der Sport- und Spieleherstellung wird durch den 3D-Druck bei der Herstellung von Mode, Ausrüstung und Accessoires beeinflusst. Allein in den USA verdient die Sportartikelindustrie jährlich etwa 45 Milliarden Dollar, und die additive Fertigung bietet zahlreiche Vorteile. Da der 3D-Druck Individualisierung und Personalisierung ermöglicht, entwickeln Sportartikelhersteller nun personalisierte Ausrüstung für Sportler, die exakt auf ihre Maße zugeschnitten ist. Auch Sportgeräte können jetzt leichter, aber genauso stabil gefertigt werden, wenn nicht sogar noch stärker.

Die additive Fertigung bietet aufgrund stärkerer Materialien und komplizierter geometrischer Designs auch Möglichkeiten für eine bessere Sicherheitsausrüstung. Hersteller von Footballhelmen suchen immer nach Möglichkeiten, das Helmdesign zu verbessern, um Kopftraumata zu verhindern. Mit der Fähigkeit des 3D-Drucks, Gitterstrukturen zu erzeugen, ist das Endprodukt nicht nur leicht, sondern ermöglicht auch eine sicherere Druckverteilung für physische Helme. Zusammen mit der Möglichkeit, jeden Helm an die genaue Kopfform des Athleten anzupassen, kann der 3D-Druck einen überlegenen Helm herstellen.

Lebensmittelunternehmen, von Adidas bis Nike, nutzen die additive Fertigung, um passgenaue Shows zu kreieren, die einen besseren Halt und eine bessere Passform sowie bessere Einlegesohlen und Außenseiten ermöglichen. Während ein vollständig 3D-gedruckter Schuh derzeit nicht auf dem Markt ist, ist der 3D-Druck heute an der Herstellung vieler Sportschuhe beteiligt und wird in dieser Branche wahrscheinlich weiter wachsen.

Möchten Sie mehr über die Vorteile der additiven Fertigung erfahren?

Die additive Fertigung ist ein Game-Changer für Hersteller aller Größen. Es kann ihnen ermöglichen, Produkte schneller und kostengünstiger herzustellen – aber mit weniger Produktionsausschuss und besserer Präzision. Wenn man das Gesamtbild betrachtet, verändert AM auch das Leben der normalen Amerikaner, von medizinischen Durchbrüchen bis hin zu sichereren Transportmitteln und Straßen.

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