AM weltweit: Asien-Pazifik – Reife und rasantes Wachstum im 3D-Druck

Sehen Sie sich Teil 1 der AM Around the World Serie an, der die Adoption von 3D-Druck in Nordamerika und Europa untersucht.

Asien-Pazifik (APAC) entwickelt sich zum am schnellsten wachsenden 3D-Druck-Markt. Die Region wird mit der höchsten Rate von 18 % wachsen und in den nächsten 5 Jahren 3,6 Milliarden Dollar für 3D-Druck ausgeben.

Bis vor Kurzem hinkte die Region in der 3D-Druck-Adoption hinter Nordamerika und Europa hinterher. Doch wachsendes Interesse von APAC-Fertigungsunternehmen und die Einführung vieler staatlich geführter Strategien und Politiken haben mehreren Ländern der Region geholfen, ein nachhaltiges AM-Ökosystem zu schaffen.

Im Folgenden betrachten wir, wie 3D-Druck in China, Südkorea, Singapur und Australien adoptiert und gefördert wird.

3D-Druck in der weltweiten „Fertigungsmacht“

Fokus: China

China ist vielleicht die größte treibende Kraft hinter dem 3D-Druck-Wachstum in Asien, angesichts der enormen staatlichen Unterstützung zur Förderung der Industrie. Chinas 3D-Druckmarkt wurde 2018 auf 1,8 Milliarden Dollar geschätzt. Aktuell ist er der drittgrößte 3D-Druckmarkt nach USA und Westeuropa.

2017 veröffentlichte die chinesische Regierung den „Additive Manufacturing Industry Development Action Plan“, der eine nationale AM-Industrie im Wert von 3 Milliarden Dollar bis 2020 anstrebt.

Der Action Plan, der Teil der strategischen „Made in China 2025“-Roadmap für den Fertigungssektor des Landes ist, skizziert langfristige Ambitionen und Entwicklungsziele, um China zu einer der führenden 3D-Druck-Nationen zu machen. Ein Highlight des Plans ist das Ziel, über 100 AM-Pilotprojekte in 10 Schlüsselindustrien einzuführen, einschließlich Medizin, Kultur, Bildung und Internetsektor.

Um diese Ziele zu erreichen, fördert China vielversprechende AM-Unternehmen, unterstützt Standardisierung für die chinesische AM-Industrie und investiert in 3D-Druck-Fachkräfteentwicklung. Beispielsweise gründete China kürzlich das weltweit erste 3D-Druck-College, das Baiyun-Winbo 3D Printing Technology College in Guangzhou.

Das Land plant auch, 3D-Drucker in 400.000 Grundschulen zu installieren. Initiativen wie diese werden die chinesische Gesellschaft langfristig begünstigen, da Menschen von jung an in 3D-Technologie ausgebildet und qualifiziert werden.

AM-Technologien in China

Es wird geschätzt, dass 48 % der aktuellen 3D-Druck-Umsätze in China von 3D-Druckern stammen (verglichen mit 37 % in Europa oder 33 % in den USA). Diese Zahl zeigt eine starke Nachfrage nach 3D-Druck-Hardware im Land.

Ein Schlüsselbereich mit schnellem Wachstum in China ist Metall-3D-Druck, mit Unternehmen wie Bright Laser Technologies und Shining 3D, die metallbasierte Laser-3D-Drucker entwickeln. Shining 3D hat kürzlich seine AM-Produktlinie mit dem Release des EP-M150 3D-Druckers erweitert. Der neue SLM-3D-Drucker eignet sich für kleine Metall-3D-Druckanwendungen, beispielsweise Zahnkronen. Der Drucker soll in der Lage sein, 500 Kronen mit nur 1 kg Metallpulver zu produzieren.

Der Aufstieg chinesischer AM-Maschinen war besonders auf der TCT Asia 2018 sichtbar, einer der größten AM-bezogenen Messen in China. TCT Magazine berichtet, dass es dort bis zu 38 Metall-3D-Drucker aller Formen und Größen gab, entwickelt und hergestellt von chinesischen Unternehmen.

Laut TCT Asia Sprecher und Branchenexperte Graham Tromans: „In China wird Metall-AM eher als Fertigungsprozess gesehen im Vergleich zu Kunststoffprozessen. Automobil- und Luftfahrtsektor sind von größter Bedeutung für Chinas Fertigungswirtschaft, weshalb so viele Unternehmen Metallmaschinen entwickeln.“

Es gibt auch eine breite Auswahl an Polymer-3D-Druckern von Unternehmen wie UnionTech (einer der größten SLA-3D-Drucker-Hersteller Chinas), INTAMSYS und Farsoon Technologies.

Industrien, die 3D-Druck adoptieren

Laut einem aktuellen EY-Bericht haben 78 % der befragten chinesischen Unternehmen 2019 bereits 3D-Druck adoptiert.

Solch hohe Raten lassen sich durch wachsende Nachfrage nach smarterer, effizienterer Produktion in China erklären. 3D-Druck ist eine Technologie, die Unternehmen implementieren, um diesem Bedarf gerecht zu werden.

Ein Beispiel ist der chinesische Automobilsektor. Pix Moving, ein Automobil-Start-up in der Provinz Guizhou, entwickelt autonome Fahrzeuge durch Kombination von 3D-Druck und generativen Designtechniken.

Konkret nutzt das Unternehmen Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) Technologie, um Auto-Chassis zu 3D-drucken, die weniger Teile haben und daher deutlich leichter sind. Erfolg bei der Herstellung sicherer, tragfähiger solcher Autos würde Pix zum Weltpionier machen.

Ein weiterer chinesischer Sektor, der durch 3D-Druck revolutioniert wird, ist Bauwesen. WinSun führt derzeit den Bau-3D-Druck in China an. WinSuns 3D-Drucker, 10 Meter breit und 6,6 Meter hoch, nutzt ein spezielles Material aus Zement, Sand und Faser, gemischt mit einem proprietären Additiv. Die Technologie wird in einer Vorfertigungsphase genutzt, um Wände im Werk zu drucken, die dann vor Ort montiert werden.

WinSun sorgte 2014 für Aufsehen mit einem Batch von 10 Häusern, gedruckt aus recyceltem Baumaterial und in Suzhou montiert. Aktuell arbeitet das Unternehmen am 3D-Druck des weltweit größten Gebäudecomplexes, der Ende dieses Jahres in Shanghai enthüllt werden soll.

Im chinesischen Gesundheitswesen profitieren große Krankenhäuser bereits von 3D-gedruckten Organmodellen, die Chirurgen zur Vorbereitung komplexer Operationen nutzen.

Zudem drucken mehrere chinesische Krankenhäuser seit Jahren Implantate in der klinischen Praxis. Beispielsweise 3D-druckten Chirurgen am Second Hospital of Shandong University 2018 ein Unterkieferimplantat für einen jungen Patienten.

Zusätzlich haben Peking University Third Hospital, Air Force Military Medical University Tangdu Hospital, Guangdong Provincial Orthopaedic Hospital und weitere untergeordnete Krankenhäuser 3D-gedruckte orthopädische Implantate bei der Behandlung komplexer orthopädischer Erkrankungen eingesetzt.

Angesichts der hohen Adoptionsrate und verstärkten staatlichen Engagement befindet sich 3D-Druck in China in einer goldenen Periode. Als zukünftiger 3D-Druck-Führer gehandelt, ist China gut positioniert, diesen Titel in naher Zukunft zu beanspruchen.

Fokus: Südkorea

Südkorea hat ebenfalls einen starken Fokus auf 3D-Druck-Wachstum. Trotz relativ später Adoption der Technologie im Vergleich zu anderen fortgeschrittenen Ländern setzen koreanische Unternehmen nun darauf, in diesem schnell wachsenden Sektor aufzuholen.

Um mit 3D-Druck-Innovation Schritt zu halten, bietet die koreanische Regierung nationale Unterstützung. 2014 etablierte sie eine 3D-Druck-Roadmap für F&E. Dieser Plan zielt darauf ab, die bestehende Industrie mit einem integrierten Ökosystem zu unterstützen, das Akteuren ermöglicht, 3D-Drucktechnologie einfach zu nutzen und zu verbinden. Zentral- und Lokalregierungen haben 8 regionale 3D-Druckzentren im Land eingerichtet, um 3D-Druck-Infrastruktur und Beratungsdienste bereitzustellen.

Gesundheitswesen führt AM-Adoption an

Vor allem dank starker staatlicher Unterstützung hat der Medizinsektor eine führende Rolle bei Adoption und Implementierung von 3D-Druck in Korea übernommen.

Unter den 10 Prioritätssektoren der Regierung, die in der 3D-Druck-Roadmap skizziert sind, macht Gesundheitswesen den höchsten Anteil aus. Darüber hinaus sind die Pilotprojekte der Regierung zur „Förderung neuer Nachfragen“ hauptsächlich für die Gesundheitsbranche bestimmt. Das impliziert, dass aus Regierungssicht 3D-Druck-Anwendungen im Gesundheitswesen die schnellsten Erfolge im initialen Stadium bieten.

Dank staatlicher Unterstützung waren Ende 2016 19 3D-gedruckte Medizinprodukte,mostly orthopädische Implantate, offiziell beim Ministerium für Lebensmittel- und Arzneimittelsicherheit registriert.

Könnte Südkorea der nächste globale 3D-Druck-Führer werden?

Im Vergleich zu anderen Ländern wurde Südkorea nie vom Consumer-3D-Druck-Hype erfasst. Seit Einführung der Technologie im Land betrachten Koreaner sie weitgehend als industriellen Prozess, nicht als Konsumspielzeug.

Laut EY-Bericht wuchs die Vertrautheit mit 3D-Druck in Korea von 24 % 2016 auf 81 % 2019, was es zur Nation mit der meisten 3D-Druck-Erfahrung macht.

Zudem machte Korea 2018 etwa 4,1 % aller weltweit installierten AM-Systeme aus und hat die drittgrößte Maschinenanzahl in der Asien-Pazifik-Region.

Die meisten 3D-Druck-Hardware im Land wird importiert. 2017 machten ausländische Hersteller laut Ipsos Business Consulting Bericht mehr als 80 % der gesamten 3D-Drucker-Verkäufe in Korea aus.

Laut A.T. Kearney könnte Korea zum globalen Führer werden, dank einer staatlich geführten F&E-Roadmap fokussiert auf 3D-Druck.

Zusätzlich zur Etablierung der nationalen AM-Strategie investiert Koreas Regierung stark in AM-Technologieentwicklung. 2017 erhielt die 3D-Druckindustrie in Korea 41,2 Milliarden Won (ca. 37 Millionen $) an staatlicher Finanzierung. 2019 wurde die Finanzierung auf 59,3 Milliarden Won (ca. 52,7 Millionen $) erhöht.

Progressiv integriert Korea AM in seine Wirtschaft zum Nutzen von Herstellern und der gesamtnationalen Produktion. Wir erwarten, dass Korea ein signifikanter Wachstumsmarkt für AM-Technologien und -Anwendungen bis 2019 und in den kommenden Jahren sein wird.

3D-Druck in der ASEAN-Region

Die Association of Southeast Asian Nations (ASEAN) bezeichnet eine Region in Südostasien mit 10 Ländern: Myanmar, Laos, Vietnam, Kambodscha, Thailand, Malaysia, Singapur, Brunei, Indonesien und Philippinen.

ASEANs 10 Mitgliedsstaaten haben unterschiedliche AM-Adoptionsgrade, viele fokussieren auf Entwicklung der Infrastruktur und Skills, um von dieser disruptiven Technologie zu profitieren.

Laut einem White Paper von ThyssenKrupp, einem der größten deutschen Industriekonzerne, ist AM-Penetration in ASEAN heute gering und stellt nur 5 bis 7 % von Asiens gesamtem AM-Ausgaben von geschätzten 3,8 Milliarden Dollar für 2019 dar.

Innerhalb der ASEAN-Region sind Singapur, Thailand und Malaysia die größten 3D-Druck-Adopter und machen rund 80 % des AM-Marktes nach Wert aus.

Für die meisten Regionen ist das größte Hindernis für AM-Adoption heute nicht die Technologie, sondern mangelndes Know-how. Allerdings hat AM das Potenzial, mehr als 100 Milliarden Dollar Wert und 3 bis 4 Millionen Jobs in ASEAN zu schaffen, laut ThyssenKrupp.

Um diese Chance zu nutzen, müssen Politiker und Wirtschaftsführer zusammenarbeiten an der Implementierung von AM-Projekten und Bereitstellung nötiger Unterstützung zum Aufbau von AM-Infrastruktur, Skills und Kapazitäten in den ASEAN-Ländern.

Singapur als ASEAN-Vorreiter in AM

Singapur legt großen Wert auf Entwicklung der nationalen 3D-Druckindustrie. Um Wachstum und Wettbewerbsfähigkeit des nationalen Fertigungssektors zu unterstützen, hat Singapurs Regierung den Research, Innovation and Enterprise (RIE) 2020 Plan etabliert, der AM als essenziellen Enabler identifizierte.

Aber vielleicht die größte Regierungsinitiative zur AM-Förderung war die Etablierung des National Additive Manufacturing Innovation Cluster (NAMIC) 2015. NAMIC identifiziert und entwickelt AM-Start-ups und -Technologien und startet Öffentlich-Privaten-Kooperationen.

Seit 2013 investierte die singapurische Regierung 380 Millionen Dollar durch NAMIC, um 3D-Druckforschung in kommerzielle Anwendungen zu übersetzen.

Zudem beheimatet Singapur viele AM-Forschungszentren und Centers of Excellence, gegründet von ausländischen Unternehmen. Globale Konzerne wie GE, ThyssenKrupp, HP, UPS, Evonik, Voestalpine und DNV GL haben alle regionale AM-Zentren in Singapur eingerichtet.

Lokale Start-ups wie 3D MetalForge, Anatomics und SpareParts 3D waren recht erfolgreich in der Entwicklung von AM-Anwendungen und der Förderung der Penetration über Industriesektoren hinweg.

AM-Adoption über Branchen

Branchen mit hohem AM-Adoptionspotenzial wie Luft- und Raumfahrt, Marine und Offshore sowie Medizintechnik passen gut zu Singapurs Fertigungsbasis.

Singapur ist thus gut positioniert, AM-Technologien für verbesserte Performance und Kostenvorteile in diesen Branchen zu adoptieren. NAMIC investiert viel Mühe, um solche Adoption voranzutreiben, beispielsweise durch Einbindung der Land Transport Authority in die Nutzung von 3D-Druck für Ersatzteile bei Wartung und Engineering-Betrieb von Zügen und Bussen.

Deutlich ist Singapur derzeit ASEANs größtes AM-Wissenszentrum und -Nutzer, das den weiteren Aufstieg der Technologie in der Region unterstützen wird.

Australien: Ein neuer Hub für Metall-3D-Druck

2019 macht Australiens AM-Markt nur etwa 3–5 % des gesamten APAC-AM-Marktes aus. Bei der AM-Adoption hat Australien hinter dem Rest der Welt zurückgelegen. In den letzten Jahren sah das Land jedoch einen Zustrom neuer Unternehmen, die AM-Hardware entwickeln, mit Schlüsselbeispielen Aurora Labs, SPEE3D und Titomic.

Interessanterweise konzentrieren sich die meisten AM-Entwicklungen auf metallbasierte Technologien. Ein Grund mag in den reichlichen natürlichen Ressourcen des Landes liegen, einschließlich einiger der größten Erzreserven für Metalle wie Aluminium, Titan, Nickel, Stahl und Tantal.

Das bedeutet, statt massive Mengen dieser Ressourcen ins Ausland zu schicken, sucht das Land nach Wegen, diese Ressourcen im Inland zu nutzen. Metall-3D-Druck erweist sich als eine der vielversprechendsten Technologien, um Metalle wie Titan, Nickel und Aluminium zu verarbeiten.

Die australische Regierung spielt eine positive Rolle bei der Förderung der AM-Adoption im Land. CSIRO, Australiens nationale Wissenschaftsagentur, hat ein substantielles Engagement für 3D-Druckforschung gezeigt, mit einer AUD 6 Millionen+ Investition in seine Lab 22 AM-Einrichtung.

Regierungsfinanzierte Initiativen wie das Australian Advanced Manufacturing Growth Centre (AMGC) und das Innovative Manufacturing Cooperative Research Centre (IMCRC) haben auch den breiteren Übergang der australischen Fertigungsindustrie zu höherwertigen AM-Technologien unterstützt.

Inzwischen machen einige australische Firmen und Institutionen bedeutende Fortschritte bei der Förderung von AM-Nutzung. Das Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) gründete das Centre for AM. Mit einer Reihe von AM-Technologien, einschließlich Selective Laser Melting, Direct Laser Metal Deposition, Fused Deposition Modelling und Polyjet, bietet das Zentrum Lösungen für Luft- und Raumfahrt, Biomedizin, Verteidigung und Energieerzeugung.

Zudem ist Conflux Technology ein großartiges Beispiel dafür, wie Unternehmen AM für Produktinnovation nutzen können. Metall-3D-Druck hilft dem Unternehmen, effizientere, optimierte Wärmetauscher für Branchen wie Automobil, Motorsport und Luft- und Raumfahrt zu designen und herzustellen.

AM in Australien befindet sich auch auf starkem Wachstumspfad für Anwendungen in Medizin, Luft- und Raumfahrt und verteidigungsbezogenen Sektoren.

Beispielsweise kollaboriert RUAG Australia an einem Zweijahresprojekt zur Untersuchung von Direct Energy Deposition (DED) Technologie für Flugzeugkomponentenreparatur und -fertigung.

Die australische Luftfahrtindustrie könnte erheblich von dem Forschungsprojekt profitieren. Die geschätzten Gesamtkosten der Royal Australian Air Force für den Austausch beschädigter Flugzeugteile betragen über 230 Millionen AU$. Der Einsatz von Metall-AM zur Reparatur beschädigter Teile könnte diese Kosten dramatisch senken.

In einem weiteren Beispiel unterzeichnete GE Additive ein Memorandum of Understanding (MoU) mit der Regierung von New South Wales (NSW) in Australien, um ein 3D-Druck-Luft- und Raumfahrtzentrum am Western Sydney Aerotropolis zu entwickeln.

In der Medizintechnik hat iOrthotics, spezialisiert auf individuelle Orthesen, von Polypropylen-Fräsen auf 3D-Druck umgestellt. Investitionen in 3D-Drucklösungen ermöglichten iOrthotics, die Produktion zu steigern und jährlich über 30 Tonnen Plastikmüll zu vermeiden.

AM bietet australischen Unternehmen eine erstaunliche Chance, sich zu differenzieren und wettbewerbsfähig zu sein. Das bedeutet, dass das Wachstum dieser Technologie in der Region anhalten wird und hilft, eine wettbewerbsfähigere und nachhaltigere australische Fertigungsindustrie aufzubauen.

APAC-Region: Ein neuer Anwärter auf 3D-Druck-Führerschaft

Die APAC-Region bleibt eine weitgehend unerschlossene Chance bei der Adoption von 3D-Druck. Doch der Status quo ändert sich rasant, und die Region holt zu globalen Führern auf.

China insbesondere wächst als ernsthafter Konkurrent zu den etablierten AM-Märkten in USA und Europa. Chinas 3D-Druckindustrie wird laut Prognose des China Industry Information Institute bis 2020 einen Output-Wert von 7,68 Milliarden Dollar oder ein Drittel des globalen Marktes erreichen. Wenn die Wachstumsraten in diesem Tempo anhalten, könnte China in naher Zukunft der größte 3D-Druckmarkt werden.

Neben China gibt es einen positiven Ausblick für Südkorea und einige ASEAN-Länder bei Adoption und Industrialisierung von AM.

Deutlich wird, dass die meisten dieses Wachstums von staatlicher Unterstützung abhängen. Nationale Regierungen und Unternehmen sollten gleichermaßen Richtung Aufbau eines 3D-Druck-Ökosystems einschlagen. Letztlich wird das Zusammenführen von Politik, Forschung, Bildung und Kommerzialisierung nationale Volkswirtschaften und Industrien in die Lage versetzen, fortschrittliche Fertigungstechnologien wie 3D-Druck zu nutzen.