3D-Druck-Materialmarkt 2019: Trends, Wachstum und neue Chancen

3D-Druckmaterialien expandieren rasant. 2019 erreichte der additive Fertigungs-(AM-)Materialmarkt einen Wert von 1,5 Milliarden Dollar und wird projiziert, innerhalb der nächsten fünf Jahre auf beeindruckende 4,5 Milliarden Dollar zu klettern. Chemieriesen und Metallproduzenten liefern nicht nur neue Materialien, sondern treiben auch die Industrialisierung von AM voran.

In diesem Artikel untersuchen wir die 2019er Evolution der 3D-Druck-Materiallandschaft, beleuchten Schlüsselakteure und identifizieren Trends, die die Marktzukunft prägen werden.

Verwandte Serienartikel:

• Wie sich der 3D-Druck-Hardwaremarkt 2019 entwickelt
• 3D-Druck-Software: True Digital Production erreichen
• Post-Processing für industriellen 3D-Druck: Wichtige Trends, die Sie kennen sollten

Polymere bleiben die dominierende Materialklasse

Polymere führen den Markt weiterhin an und eroberten 2018 80,6 % des globalen 3D-Druck-Materialumsatzes – ein Wert von 3,4 Milliarden Dollar. Eine Jabil-Umfrage unter 308 AM-Nutzern ergab, dass 74 % 2018 Polymermaterialien einsetzten, was ihre einfache Adoption und niedrigere Kosten widerspiegelt.

Verschiebung hin zu Hochleistungsthermoplasten

Während Standardkunststoffe wie PLA und ABS das Polymersegment dominieren, beschleunigt die Nachfrage nach robusten, hochtemperaturbeständigen Materialien. Hersteller entwickeln kohlenstoffverstärkte Verbundwerkstoffe, ULTEM, PEEK und PEKK, um funktionale Prototypen und Endverbrauchsteile für Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und industrielle Anwendungen zu ermöglichen.

Schlüsselkooperationen umfassen Roboze und SABICs gemeinsame Entwicklung von EXTEM AMHH811F, einem amorphen thermoplastischen Polyimid-Filament mit einer Wärmeformbeständigkeit von 230 °C, einer Glasübergangstemperatur von 247 °C und exzellenten flammhemmenden Eigenschaften. Dieses Material exemplifiziert den Branchenpush, AM vom Prototyping zu kritischen, leistungsstarken Anwendungsfällen zu überführen.

Im Medizinsektor wird PEEK-Druck nun für patientenspezifische Implantate genutzt. Evoniks jüngste Investition in Meditool – ein chinesisches Start-up, spezialisiert auf PEEK-gedruckte neurologische und Wirbelsäulenimplantate – unterstreicht das Wachstumspotenzial in dieser Nische.

Verbundwerkstoffe beschleunigen Adoption

Verbundwerkstoffdruck – Kombination einer thermoplastischen Matrix mit Verstärkungsfasern wie Kohlenstoff, Glas oder Kevlar – ist ein Hochwachstumsbereich. Aktuelle Angebote umfassen oft gehackte Fasern, aber Continuous-Fiber-Druck gewinnt an Zugkraft. Desktop Metals neuer Fiber 3D-Drucker kann beispielsweise Nylon, PEEK und PEKK mit kontinuierlichen Kohlenstofffasern verstärken.

Ein SmarTech Analysis Bericht prognostiziert, der globale Verbundwerkstoff-3D-Druckmarkt wachse mit einer CAGR von 22,3 % über die nächsten fünf Jahre und eröffnet Chancen über Luft- und Raumfahrt und Medizintechnik hinaus in Automobil, Energie und Transport. Jüngste Durchbrüche umfassen einen 3D-gedruckten Verbundfahrradrahmen und Continuous-Fiber-3D-Druck (CF3D) Technologie kombiniert mit Arkemas fotohärtbaren Harzen.

Graphen-verstärkter Druck

Graphens außergewöhnliche elektrische und thermische Leitfähigkeit zieht Interesse in Batterie-, Luft- und Raumfahrt- und Elektronikmärkten an. Terrafilum und XG Sciences entwickeln graphenverstärkte Extrusionsfilamente, während Virginia Tech und Lawrence Livermore National Laboratory einen Stereolithografie-Prozess pionierten, der Graphenstrukturen bis 10 µm herstellen kann.

AECOMs Partnerschaft mit UKs Scaled und Materialpartner Versarien produzierte einen 4,5 m hohen graphenverstärkten Polymerbogen für Bahnsignale, was reale Anwendbarkeit demonstriert. Trotz des Versprechens bleibt Graphen kostspielig und schwer zu drucken, was es als aufstrebende Technologie statt Mainstream-Lösung positioniert.

Wachstum elastomerer Materialien

Weiche, flexible Materialien wie TPU und Silikon gewinnen in Konsumgüter-, Medizin- und Industriemärkten an Zugkraft, wo Zähigkeit und Elastizität gefordert sind. Huntsmans IROPRINT AM Linie bietet Harz-, Pulver- und Filamentoptionen für Schuhe, Schläuche, Dichtungen und Robotergriffe.

Covestro führte TPU-basierte orthopädische Einlagen ein, die variable Härte durch Design ermöglichen und vollständig individualisiertes Schuhwerk erlauben. Dows SILASTIC 3D 3335 LSR, kombiniert mit Nexus Elastomer Systems' Dosiertechnologie und German RepRaps LAM-Drucker, ermöglicht farbgedruckte Silikonteile ohne Kompromisse bei der mechanischen Performance. EOS fügte TPU 1301 Pulver hinzu, das für hohe Resilienz und Stoßdämpfung bekannt ist und für Automobil- und Schuhanwendungen geeignet ist.

Flammhemmende Polymere für sicherheitskritische Sektoren

Industrien mit strengen Brandschutzanforderungen, wie Transport und Elektronik, adoptieren zunehmend flammhemmende 3D-Druckmaterialien. DSMs Novamid AM1030 FR, zertifiziert V0 und V2, zielt auf Automobil- und Elektronikmärkte. Markforged, Cubicure und CRP Technology bieten ebenfalls flammhemmende Verbundwerkstoffe an und erweitern Optionen für kritische Industrieanwendungen. Zukünftiges Wachstum wird in Polymeren mit verbesserter UV-Beständigkeit für Automobilanwendungen erwartet.

Keramische Materialien: Eine wachsende Nische

Der 3D-Druck-Keramikmarkt wird laut SmarTech Analysis von einer 20-Millionen-Dollar-Umsatzbasis 2020 auf über 450 Millionen Dollar bis 2029 steigen. Technische Keramiken, geschätzt für hohe Festigkeit, Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit, sind bereits in Luft- und Raumfahrt und Elektronik im Einsatz. XJet Ltd. fügte kürzlich Aluminiumoxid zu seinem Portfolio technischer Keramiken hinzu, das höhere Härte als Zirkonoxid aber geringeren Verschleißwiderstand für einfachere Nachbearbeitung bietet.

Metallmaterialien: Ein Hochwachstumssegment

Metall-AM generierte 2018 390 Millionen Euro Umsatz und wuchs jenes Jahr um 41,9 %, wobei es eine 40 %+ Wachstumstrajektorie über fünf Jahre beibehielt (Wohlers Report 2018). Metallpulverproduktion skaliert, mit Höganäs AB, das ein neues Veredelungswerk in Deutschland baut, um hochreine Pulver unter der Marke Amperprint® zu liefern. Liberty House Group und Sandvik erweitern ebenfalls ihre Pulvermetallkapazitäten, wobei Sandvik 200 Millionen SEK investiert, um Titanpulver via Veredelung herzustellen.

Strategische Expansion über die AM-Wertschöpfungskette

Unternehmen verbreitern ihren Footprint von Pulvern zu Fertigteilen. GKN Additive fusionierte mit GKN Hoeganaes, schuf eine vollständige Pulver-zu-Teil-Lösung und übernahm Forecast 3D für den Einstieg in Polymer-AM. Sandviks 30-%-Beteiligung an Beam IT steht im Einklang mit seiner Strategie, die Präsenz in der breiteren Fertigungsindustrie zu vertiefen.

Innovationen in Metallpulvern

Neue Metallpulver ermöglichen AM in extremen Umgebungen. H.C. Starcks AMtrinsic Ta/Nb-Pulver bieten hohe Schmelzpunkte und Korrosionsbeständigkeit, geeignet für chemische Verarbeitung und Energiesektoren. OxMet Technologies führte hochfeste Nickellegionen ein, die 900 °C standhalten, aktuelle Limits übertreffend. Aeromets verbessertes A20X Aluminiumpulver übersteigt 500 MPa UTS und positioniert es unter den stärksten kommerziell verfügbaren Aluminium-AM-Pulvern.

6Ks UniMelt-Technologie wandelt recycelten Metallrohstoff in Premium-AM-Pulver um und unterstützt Kreislaufwirtschaft, indem fehlgeschlagene Builds und Stützstrukturen in neues Material verwandelt werden.

Materialien: Der Grundstein der additiven Fertigung

Eine jüngste Jabil-Umfrage zeigt, dass 41 % der AM-Nutzer glauben, dass überlegene Materialien die Massenadoption am stärksten antreiben werden. Während fortschrittliche Polymere und spezialisierte Metalle sich rasant entwickeln, bleiben hohe Materialkosten ein Schlüsselengpass. Steigende Nachfrage und erweiterte Lieferketten deuten jedoch darauf hin, dass Preise in den kommenden Jahren sinken könnten.

Mit sowohl Großkonzernen als auch Nischen-Start-ups, die stark in Materialentwicklung investieren, ist der 3D-Druck-Materialsektor für nachhaltiges Wachstum positioniert und formt die Zukunft der additiven Fertigung branchenübergreifend.