Die Industrielandschaft der additiven Fertigung 2020:240 Unternehmen treiben die digitale Fertigung voran [aktualisiert]

Update 16.06.2020:Unter Berücksichtigung des gesamten Feedbacks, das wir von der 3D-Druck-Community erhalten haben, haben wir die Landschaft jetzt aktualisiert und 9 neue Unternehmen aufgenommen.

In der additiven Fertigung (AM) hat sich seit der Veröffentlichung der AMFG viel verändert die erste additive Fertigungslandschaft im Jahr 2019 . Um die Entwicklung der Branche zu dokumentieren, hat AMFG die zweite Ausgabe unserer jährlichen Additive Manufacturing Landscape veröffentlicht.

Im Jahr 2020 reift die 3D-Druckindustrie weiter. Das Ökosystem erweitert sich, und neue Unternehmen und Investoren treten weiterhin in den Markt ein.

Bericht und Infografik hier herunterladen

Bis Ende 2019 wurde der Wert des globalen AM-Marktes auf über 10 Milliarden US-Dollar geschätzt. Eine Reihe von Faktoren befeuern das Wachstum der Branche. Einer davon ist, dass 3D-Druckhardware und -materialien für industrielle Anwendungen entwickelt werden, da Unternehmen aus allen Branchen immer wieder neue Anwendungsfälle für die Technologie finden.

Da sich die COVID-19-Pandemie weiterhin auf den Geschäftsbetrieb auswirkt und Engpässe in den Lieferketten verursacht, übernehmen Unternehmen den 3D-Druck als Teil ihrer digitalen Transformationsstrategie. Die durch den 3D-Druck gebotene Digitalisierung kann Unternehmen die nötige Flexibilität und Agilität geben, um auf Lieferkettenprobleme und sich ändernde Kundenanforderungen zu reagieren.

Bei so vielen Faktoren, die die Branche prägen, kann es schwierig sein, den Überblick über die Unternehmen und Trends zu behalten, die den 3D-Druck vorantreiben.

Aus diesem Grund haben wir unsere zweite jährliche Additive Manufacturing Landscape 2020 veröffentlicht:eine Infografik und ein Whitepaper, das Herstellern und Branchenakteuren ein klares Verständnis des aktuellen AM-Ökosystems und der wichtigsten Trends bietet, die die Branche prägen.

Die Landschaft der additiven Fertigung im Jahr 2020

In diesem Jahr wurden 240 Unternehmen und Institutionen in die Additive Manufacturing Landscape aufgenommen.

Obwohl wir neue Segmente und Akteure hinzugefügt haben, haben alle Unternehmen ein gemeinsames Ziel:die Industrialisierung des 3D-Drucks.

Die Landschaft ist in folgende Kategorien unterteilt:

• Hardwarehersteller (Polymere, Desktop, Metalle, Verbundwerkstoffe, Keramik, Elektronik)


• Softwareanbieter (Design &Simulation, Slicer &Datenaufbereitung, Workflow &MES, Sicherheit)


• Materiallieferanten (Polymere und Verbundwerkstoffe, Metalle)


• Hersteller von Nachbearbeitungssystemen


• Forschungseinrichtungen

Der Umfang unserer Landschaft konzentriert sich wie immer ausschließlich auf den industriellen 3D-Druck. Daher haben wir nur Unternehmen aufgenommen, die Lösungen für industrielle Anwendungen anbieten. Unternehmen, die hauptsächlich auf den 3D-Druck für Verbraucher ausgerichtet sind, wurden nicht berücksichtigt.

Ebenfalls nicht enthalten sind Dienstleister. Obwohl sie ein integraler Bestandteil der additiven Fertigungslandschaft sind, hätte ihre Einbeziehung die Komplexität des Berichts erhöht. Wir haben jedoch einen State of the Industry Survey veröffentlicht, der sich auf den aktuellen Stand des AM-Marktes für Service Provider konzentriert, den Sie hier finden können.

Schlüssel zum Mitnehmen

Hardware bleibt die größte Kategorie

Im Jahr 2020 macht die Kategorie Hardware 56 % der AM-Landschaft aus. Durch den anhaltenden Eintritt neuer 3D-Druck-Hardware-Unternehmen ist das Segment vielfältiger und damit wettbewerbsfähiger geworden als je zuvor.

In der diesjährigen Ausgabe der AM Landscape haben wir auch ein neues Hardware-Segment hinzugefügt:Composite 3D-Drucker. Obwohl die Technologie noch neu und in vielen Fällen eine Nische ist, hat der 3D-Verbunddruck das Potenzial, zu einem größeren, profitableren Markt heranzuwachsen.

Metall-3D-Drucker sind das größte Segment

Die Metallmaschinenhersteller machen 40 % der Hardwarekategorie und 22,5 % der Gesamtlandschaft aus.

Die Mehrheit der in der Landschaft vertretenen Unternehmen bietet laserbasierte 3D-Metalldrucker an, aber auch im Bereich der Binder-Jetting-Systeme und 3D-Drucker, die große Metallteile drucken können, gibt es Zuwächse.

Start-ups beschleunigen das Innovationstempo im 3D-Druck

Ein Großteil unserer Landschaft besteht aus Start-ups, die in den letzten fünf Jahren entstanden sind.

Es überrascht nicht, dass sie auch von Investoren viel Aufmerksamkeit erhalten. Es wird geschätzt, dass im Jahr 2019 1,1 Milliarden US-Dollar an Investitionen in 77 AM-Unternehmen in der Frühphase getätigt wurden, wobei der größte Betrag an Hardwarehersteller ging.

Konnektivität wird zu einem wichtigen Thema in der Branche

Der AM-Markt bleibt ein fragmentiertes Ökosystem mit unterschiedlichen Lösungen in jedem der Schlüsselsegmente, die nicht unbedingt integriert sind.

Die Fragmentierung des Marktes zeigt den Bedarf an größerer Konnektivität, die eine wesentliche Voraussetzung für den 3D-Druck als digitale Fertigungstechnologie ist.

Ein genauerer Blick auf jedes Segment

Hardware

Das Hardware-Segment macht nach wie vor den Löwenanteil der AM-Landschaft aus. Die Entwicklung neuer Systeme ist im Gange und wird stark durch Fördermittel unterstützt.

Die kontinuierliche Weiterentwicklung im Hardwarebereich führt zu schnelleren und zuverlässigeren 3D-Druckern, die auf Produktionsanwendungen ausgerichtet sind.

Polymer-3D-Drucker

Polymer AM-Systeme sind nach wie vor die beliebteste Technologie in Bezug auf die Verwendung. 2019 setzten 72 Prozent der Unternehmen Polymer-AM-Systeme ein, gegenüber 49 Prozent Metall-AM-Systeme.

Während Polymer-3D-Drucker immer noch überwiegend im Prototyping eingesetzt werden, sehen wir, dass sich die Technologie auch auf Anwendungen in der Produktion ausdehnt, einschließlich Werkzeugen, Ersatz- und Endverbrauchsteilen.

Der Vorstoß zum Polymer-3D-Druck von Endteilen wird fortgesetzt, angetrieben durch die Einführung von Hochleistungs-Thermoplasten wie PEEK und ULTEM, die neue Anwendungen für die Technologie in der Luft- und Raumfahrt-, Eisenbahn- und Automobilindustrie erschließen.

Desktop-3D-Drucker

Desktop-3D-Drucker sind ein weiterer wichtiger Bestandteil der AM-Landschaft. Maschinen dieser Kategorie sind zunehmend auf industrielle Anwendungen ausgerichtet. Gleichzeitig zielen Desktop-3D-Drucker darauf ab, den 3D-Druck zu demokratisieren, indem sie die Eintrittsbarriere senken und ein benutzerfreundlicheres 3D-Druckerlebnis schaffen.

Ab 2020 bleibt die Desktop-Materialextrusion die größte Kategorie. Professionelle Desktop-Fused Filament Fabrication (FFF)-Systeme haben einen viel niedrigeren Preis als High-End-Industriemaschinen. Gleichzeitig werden industrielle Funktionen wie Dual-Extrusion und beheizte Baukammern zu unverzichtbaren Funktionen von Desktop-FFF-3D-Druckern.

Während Unternehmen wie Ultimaker und Makerbot die bekanntesten Marken im FFF-Desktop-Segment bleiben, schafft der Eintritt relativ neuer Player wie BCN3D und Roboze ein vielfältiges Segment.

Metall-3D-Drucker

Während viele Experten einen leichten Rückgang der Verkäufe von Metall-3D-Druckern im Jahr 2019 feststellen, wird die Verlangsamung laut dieser Studie „mit einem schwachen Automobilmarkt, einem allgemein anfälligen Fertigungssektor und einer trägen asiatischen und europäischen Wirtschaft“ in Verbindung gebracht. Langfristig soll sich das Segment jedoch erholen.

Im Jahr 2020 bleiben die Varianten der Metal Powder Bed Fusion (PBF) die am weitesten verbreiteten Systeme, obwohl wir einen starken Schub in Richtung der Entwicklung von Metallbinder-Jetting-Maschinen sehen.

3D-Metallbinderdrucker sind in der Regel billiger und schneller als PBF-Systeme und verwenden leichter verfügbare Materialien.

ExOne, ein früher Anbieter von Metallbinder-Jetting-Technologie, wird jetzt von mehreren Unternehmen wie Digital Metal, GE, Desktop Metal und HP unterstützt.

Insbesondere Desktop Metal und HP planen strategisch, Binder Jetting zu einem Verfahren zu machen, das bei bestimmten Anwendungen mit der traditionellen Fertigung wie Schmieden und Gießen konkurrieren kann.

In der Zwischenzeit wurde auf dem Metallhardwaremarkt kürzlich ein neues Segment kompakter Metall-3D-Drucker eingeführt.

Maschinen dieser Kategorie haben im Vergleich zu PBF-Systemen in der Regel eine geringere Stellfläche, sie bieten einen zugänglicheren Preis sowie eine kürzere Lernkurve. Zu den wichtigsten Anwendungsgebieten für kompakte Metall-3D-Drucker zählen das Functional Prototyping und die Produktion von Kleinserien.

Laut dem Marktforschungsunternehmen CONTEXT verzeichnete dieses Segment 2019 ein Auslieferungsplus von 43 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Desktop Metal und Markforged gehörten zu den ersten Unternehmen, die diesen Bedarf mit ihren kompakten Metall-3D-Druckern adressierten.

Komposit-3D-Drucker

Auf der diesjährigen AM Landscape wird ein neues Segment eingeführt:der Composite-3D-Druck. Ab 2020 gibt es 10 Schlüsselakteure der Branche, die die Technologie entwickeln, darunter Markforged, Fortify und Anisoprint.

Die traditionelle Herstellung von Verbundwerkstoffen ist nach wie vor ein sehr arbeits-, ressourcen- und kapitalintensiver Prozess mit langen Konstruktionszyklen. Der Composite-3D-Druck hingegen kann den Prozess vereinfachen, indem die Herstellung von Verbundteilen automatisiert wird.

Für den Composite-3D-Druck werden immer mehr marktreife Lösungen kommerzialisiert. Desktop Metal hat beispielsweise Ende 2019 seinen Composite Desktop Fiber 3D-Drucker auf den Markt gebracht.

Dieser Schritt ist ziemlich überraschend für ein Unternehmen, das sich zuvor ausschließlich auf den Metall-3D-Druck konzentriert hat, aber es deutet darauf hin, dass es im heranreifenden Markt für den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen viele Chancen sieht.

Ein weiterer positiver Indikator ist die wachsende Zahl von Investitionen in Unternehmen des Composite-3D-Drucks. Wir schätzen, dass in den letzten 12 Monaten mehr als 150.000.000 US-Dollar in Unternehmen für den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen investiert wurden, darunter Markforged, Fortify und 9T Labs.

Herausforderungen bei der 3D-Druckhardware

Trotz der kontinuierlichen Entwicklung der 3D-Druckhardware kann das Segment aufgrund der durch die COVID-19-Pandemie verursachten globalen Unsicherheit einigen Herausforderungen ausgesetzt sein.

Scott Dunham, VP of Research des Forschungsunternehmens SmarTech Analysis und Mitwirkender bei AM Landscape, prognostiziert, dass die Hardwareverkäufe im Jahr 2020 wahrscheinlich nicht signifikant steigen werden, obwohl für das Materialsegment Hoffnung besteht:

„Der Hardware-Verkauf wird wahrscheinlich nirgendwo hingehen, da die Investitionsausgaben zweifellos (zumindest) für den Rest des Jahres knapp sein werden. Wir hoffen jedoch, dass sich die Nutzungsraten der bestehenden installierten Maschinenbasis erholen werden, was den Materialumsatz für neue endverwendungsorientierte Materialien ankurbelt .’

Materialien

Das Angebot an 3D-Druckmaterialien wächst weiter.

Im Jahr 2020 listet die Senvol-Datenbank bis zu 2.245 verschiedene AM-Materialien auf, verglichen mit knapp über 1.700 Materialien im Jahr 2019.

Während Polymere nach wie vor die beliebtesten Materialien sind, holt die Nachfrage nach Metallen auf. 40 Prozent der Unternehmen gaben in einer aktuellen Umfrage von EY an, Standardlegierungen für ihre AM-Anwendungen verwenden zu wollen, 31 Prozent nannten Hochleistungslegierungen.

Trotz der positiven Aussichten für den Markt für 3D-Druckmaterialien bleiben die Materialkosten ein Haupthindernis für die breite Akzeptanz des 3D-Drucks. Ab 2020 sind AM-Polymere und -Metalle immer noch um ein Vielfaches teurer als Nicht-AM-Materialien.

Software

Die Einführung des 3D-Drucks als digitale Fertigungstechnologie hat die Nachfrage nach spezialisierter Software geschaffen, die AM-Prozesse rationalisieren kann, von der Teilekonstruktion bis zum Workflow-Management.

‘Der 3D-Druck ist mit seiner fast 35-jährigen Geschichte nicht neu, aber im Laufe der Jahrzehnte lag der Schwerpunkt hauptsächlich auf Plattformen und Materialien. Was aufholt, ist die Software, die benötigt wird, um gedruckte Teile besser vorhersagen, korrigieren und verwalten zu können.“

Gregory Paulsen, Direktor für Anwendungstechnik bei Xometry

Für die Designphase bleibt Simulationssoftware ein großer Schwerpunkt der 3D-Druck-Softwareentwicklung. Der Hauptgrund dafür ist das Potenzial, den derzeit verwendeten Trial-and-Error-Ansatz zu reduzieren oder sogar zu eliminieren, um wiederholbare 3D-Druckergebnisse zu erzielen.

Gleichzeitig nimmt der Entwicklungsstand der Design-Softwaretools wie Topologieoptimierung und generatives Design zu. Wir sehen mehr Beispiele für topologisch optimierte Teile, die in kritischen Anwendungen wie Triebwerksteilen für die Luft- und Raumfahrt, Automobilkomponenten und medizinischen Implantaten verwendet werden.

Allerdings stellen unzusammenhängende Build-Vorbereitungstools eine Herausforderung dar, die den AM-Workflow noch komplexer machen.

Die gute Nachricht ist, dass dies gelöst wird:Die Entwickler von 3D-Drucksoftware konzentrieren sich darauf, verschiedene Tools zur Bauvorbereitung zu integrieren, um einen optimierten Prozess zu ermöglichen.

Diese multifunktionale Software ermöglicht es Benutzern, Druckbarkeitsprüfungen durchzuführen, Teile auf einem Build auszurichten, die Teilestruktur für das Leichtbau zu optimieren, Stützen hinzuzufügen und Simulationsanalysen durchzuführen.

Workflow- und MES-Software

Der Bedarf an Softwarelösungen, die Schritte der additiven Fertigung verwalten können, wächst mit dem zunehmenden Einsatz von AM in der Produktion. Unternehmen benötigen die Rückverfolgbarkeit ihrer 3D-gedruckten Teile und die Möglichkeit, ihre AM-Vorgänge effizienter zu steuern.

Diese Anforderungen haben zur Entstehung eines relativ neuen Softwaresegments des Manufacturing Execution Systems (MES), auch bekannt als Workflow-Software, geführt.

Aktuell sind am Markt mehrere MES-Lösungen mit jeweils unterschiedlichem Reifegrad erhältlich. Dies bedeutet, dass ein Unternehmen bei der Auswahl der richtigen Lösung letztendlich mehrere Faktoren berücksichtigen muss, wie beispielsweise die Integrationsfähigkeit der Software und die Fähigkeit, steigende Produktionsvolumen zu unterstützen.

IP- und Sicherheitssoftware

Beim internen 3D-Drucken von Teilen oder beim Outsourcing an einen Lieferanten wird der IP-Schutz zu einem kritischen Aspekt. Dies bedeutet, dass Sicherheitssoftware eine wichtige Rolle bei der Ermöglichung des Einsatzes von 3D-Druck im gesamten Unternehmen spielt.

Beim 3D-Druck gibt es viel Datentransfer, nicht nur zwischen Hardware, sondern auch zwischen Abteilungen, Produktionsstätten und Lieferanten. Dies bedeutet, dass Sicherheit für jedes Unternehmen, das 3D-Druck für die Produktion verwendet und seine Vermögenswerte kontrollieren und seine Konstruktionsdateien vor unbefugtem Zugriff schützen möchte, zu einem zentralen Anliegen wird.

Während Sicherheitssoftware im Vergleich zum Rest der Softwarekategorie sehr klein bleibt, erwarten wir, dass sich dies in den nächsten Jahren deutlich ändern wird, da die Nachfrage nach maßgeschneiderten Sicherheitslösungen steigt.

Nachbearbeitung

Mit dem Einzug des 3D-Drucks in die Produktion gab es einen großen Schub, um wichtige Herausforderungen bei der Nachbearbeitung zu bewältigen, wie zum Beispiel sehr manuelle und zeitintensive Nachbearbeitungsschritte.

Darüber hinaus macht die Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Teilen einen erheblichen Teil der Gesamtkosten pro Teil aus.

„Die Nachbearbeitung hat einen großen Einfluss darauf, dass Hersteller ihre Kostenziele erreichen können, wenn sie eine skalierte Produktion verfolgen .’

„Der Fokus sollte auf nachhaltigen Nachbearbeitungstechnologien liegen, die den Workflow vollständig automatisieren, sobald die Teile aus dem 3D-Drucker kommen, und die unerschwinglichen Kosten eines arbeitsintensiven manuellen Workflows eliminieren. Nur wenn Einsparungen erreicht werden, ist eine skalierte Produktion möglich .’

Joseph Crabtree, CEO von Additive Manufacturing Technologies Ltd.

Eine Reihe von Unternehmen sind auf dem Markt erschienen, um die Herausforderungen der Nachbearbeitung durch die Entwicklung automatisierter Lösungen für die Teilereinigung, Entpulverung, Oberflächenveredelung und Färbung zu bewältigen.

Einige von ihnen konzentrieren sich vollständig auf die 3D-Druckindustrie (wie Additive Manufacturing Technologies, DyeMansion, PostProcess Technologies), während andere große traditionelle Unternehmen (wie Rösler und Quintus Technologies) sind, die Lösungen für den 3D-Druck entwickelt haben.

Additive Fertigung im Jahr 2020:Die Zukunft der digitalen Fertigung gestalten

Ein Jahr nach der ersten additiven Fertigungslandschaft von AMFG ist es nicht klarer, dass die 3D-Druckindustrie seitdem erheblich gereift ist.

Neue Unternehmen sind mit neuen 3D-Drucktechnologien auf den Markt gekommen; Werkstoffunternehmen beschleunigen die Materialentwicklung, und Automatisierung und Konnektivität stehen mehr denn je im Fokus.

Trotz der aktuellen globalen Unsicherheit bleibt die AM-Branche voller Chancen. Wir sind zuversichtlich, dass AM gestärkt und konsolidierter als je zuvor aus der globalen Krise hervorgehen wird. Dazu trägt unter anderem die kontinuierliche Zusammenarbeit innerhalb der Branche bei – und wir haben bereits mehrere Beispiele für diesen Trend gesehen.

Letztendlich scheint 2020 ein Jahr zu werden, in dem die additive Fertigung ihren Wert im Mainstream unter Beweis stellt und in der breiteren Fertigungsindustrie noch stärker Fuß fasst.

Laden Sie das Whitepaper und die Infografik hier herunter