Was waren die 3D-Druck-Trends im Jahr 2022?

Wenn sich das Jahr 2022 dem Ende zuneigt, ist es wieder an der Zeit, den 3D-Druck dabei revue passieren zu lassen. Genauer gesagt ist dies der Moment, um auf die Trends zurückzublicken, die die additive Fertigungsindustrie dominiert haben. Und was in diesem Jahr sicherlich deutlich wurde, ist, dass der AM-Sektor die Fortschritte fortsetzt, die er bereits in den vergangenen Jahren gemacht hat. So hat sie sich beispielsweise weiter von der Pandemie erholt und ihre Industrialisierung fortgesetzt, wobei sie sich vor allem auf den großformatigen 3D-Druck und die Produktion in größerem Maßstab konzentriert. Außerdem konzentrieren sich die Akteure in diesem Bereich weiterhin auf die Nachhaltigkeit.

Die Verbindung zwischen Nachhaltigkeit und 3D-Druck ist sicherlich kein Geheimnis. AM wird oft als umweltfreundlicheres Verfahren gepriesen, da es weniger Abfall produziert. Auch wenn es nicht perfekt ist und insbesondere die Verwendung von Kunststoffen für Kontroversen sorgt, hat der Fokus auf die Weiterentwicklung der Technologien und die Förderung der Umweltverantwortung beim 3D-Druck zugenommen. Insbesondere können wir auf die Tatsache verweisen, dass die Additive Manufacturer Green Trade Association (AMGTA) weiter wächst und viele führende Unternehmen der additiven Fertigung zu ihren Mitgliedern zählt. Derzeit ist der Verband auf 50 Unternehmen angewachsen, ein starker Anstieg gegenüber Anfang 2021.

Allerdings gab es auch eine Reihe von neuen Trends, die den Sektor beherrschen. Aber was genau sind diese Trends? Wie haben wir uns im Vergleich zu den Vorjahren verändert? Wo sehen wir AM in der nahen Zukunft? Zum Abschluss des Jahres haben wir einen Schritt zurück gemacht, um über die wichtigsten Entwicklungen im 3D-Drucksektor im Jahr 2022 nachzudenken.

Konsolidierung steht im Mittelpunkt des 3D-Drucks im Jahr 2022

Zu Beginn des Jahres warfen wir einen Blick auf einen Bericht, der davon ausging, dass in der 3D-Druckbranche in naher Zukunft keine Konsolidierung zu erwarten sei. Das hat sich jedoch schnell als falsch erwiesen. Trotz der großen Expansion der Branche im Jahr 2022 gab es auch viele Anzeichen für eine Konsolidierung im 3D-Drucksektor, natürlich durch Übernahmen und Fusionen, aber auch durch Partnerschaften.

Einer der größten Konsolidierungsschocks des Jahres war vielleicht die Fusion zwischen Ultimaker und Makerbot im Mai 2022. Diejenigen, die schon länger mit dem 3D-Druck vertraut sind, erinnern sich vielleicht daran, dass MakerBot eines der ersten Desktop-3D-Drucker-Unternehmen war, das aus der RepRap-Bewegung hervorging und 2013 von Stratasys übernommen wurde. Inzwischen ist Ultimaker auf dem Markt nicht nur für seine Desktop-Lösungen bekannt, sondern auch für seine Cura-Software, einen der bekanntesten Slicer unter 3D-Druck-Enthusiasten.

Der Zusammenschluss wurde im September dieses Jahres vollzogen, wobei eine neue Marke unter dem Namen UltiMaker eingeführt wurde. Beide Unternehmen betonten, dass der Zusammenschluss für sie der Schlüssel zur „Förderung der globalen 3D-Druck-Innovation“ sei, und zwar durch die Kombination ihrer derzeitigen Stärken und Lösungen sowie durch Investitionen in neue Forschung und Entwicklung für weitere Produkte. Nadav Goshen, der frühere CEO von Makerbot und jetzige CEO des neuen kombinierten Unternehmens, kommentierte in einer Pressemitteilung: „Während wir als UltiMaker das nächste gemeinsame Kapitel beginnen, werden wir uns weiterhin auf die Entwicklung von 3D-Druck-Innovationen konzentrieren, um die Verfügbarkeit von zugänglichen und einfach zu bedienenden 3D-Drucklösungen zu fördern. Indem wir unsere Teams und unser technisches Know-how zusammenführen, können wir auf die Entwicklung und Bereitstellung eines umfassenden Produktportfolios hinarbeiten, das professionelle, pädagogische und leichtindustrielle Anwendungen unterstützt.“

Aber das ist nicht das einzige Beispiel. Das Jahr begann stark, als 3D Systems im Februar ankündigte, dass es nach einem Jahr, in dem verschiedene Unternehmensteile verkauft wurden, im Jahr 2021 Titan Robotics und Kumovis übernehmen und damit nach längerer Abwesenheit auf den FDM-Markt zurückkehren würde. Im August bemühte sich das Unternehmen auch um die Übernahme der dp polar GmbH, einem deutschen Entwickler und Hersteller eines AM-Systems, das für die Hochgeschwindigkeits-Massenproduktion von kundenspezifischen Komponenten optimiert wurde.

Ebenfalls im August gab Stratasys, einer der führenden und ersten Hersteller von 3D-Druckern, die Übernahme des 3D-Druckmaterialgeschäfts von Covestro bekannt. Carbon tätigte auch seine erste Übernahme von ParaMatters, einem Softwareunternehmen, das für seine generativen Designfunktionen bekannt ist. Und an dieser Stelle können Sie vielleicht ein Muster in vielen dieser Übernahmen und Fusionen über die Jahre hinweg erkennen. Wir stellen nämlich fest, dass AM-Unternehmen anscheinend versuchen, vollständige End-to-End-Lösungen für die additive Fertigung zu schaffen, indem sie Unternehmen mit anderen Stärken, z. B. Materialien oder Software, ins Visier nehmen.

Dies ist auch darauf zurückzuführen, dass immer mehr Unternehmen versuchen, Zugang zu anderen AM-Technologien zu erhalten, um ihre eigene Reichweite zu vergrößern. Ein bemerkenswertes Beispiel ist Markforged, das mit der Übernahme von Digital Metal versucht, in den Markt für Metall-Binder-Jetting einzutreten. Markforged ist zwar vor allem für seine 3D-Druckverfahren für Kohlenstofffasern und Metall bekannt, verzeichnet aber ein schnelles Wachstum. Der Einstieg in das Metallbindemittel-Jetting zeigt, dass das Unternehmen weiter wachsen will und auf dem amerikanischen Markt ein direkter Konkurrent für das Powerhouse Desktop Metal ist.

Darüber hinaus sind es nicht nur AM-Unternehmen, die sich mit Übernahmen und Fusionen weiterentwickeln. In diesem Jahr haben auch große Technologieunternehmen, die in diesem Sektor nicht so aktiv waren, 3D-Druckunternehmen aufgekauft. So hat beispielsweise der weltweit bekannte Kamerahersteller Nikon im September ein öffentliches Übernahmeangebot für SLM-Lösungen angekündigt. Nach Ablauf der Annahmefrist für das Angebot hat Nikon offiziell etwa 92,38 % von SLM erworben. In ähnlicher Weise wurde das angeschlagene Unternehmen Fast Radius, das in diesem Jahr an die Börse ging, dann aber schnell einen Leistungsabfall verzeichnete, von SyBridge Technologies in einem 15,9 Millionen Dollar teuren Verkaufsprozess nach dem US-Konkursgesetz übernommen.

Die Konsolidierung bezieht sich jedoch nicht nur auf Übernahmen, obwohl diese im Jahr 2022 ebenfalls sehr zahlreich waren. Im Rahmen dieses Trends möchten wir auch die zunehmende Rolle von Partnerschaften in der additiven Fertigung hervorheben. Vor allem zwischen Software-, Nachbearbeitungs- und 3D-Druckerherstellern, um den Kunden einen „One-Stop-Shop“ für ihren 3D-Druckbedarf zu bieten und die Industrialisierung der additiven Fertigung voranzutreiben.

Wayne Davey, Global Head of Sales and Go To Market für den HP-Geschäftsbereich Personalisierung und 3D-Druck, erläuterte beispielsweise die Zusammenarbeit zwischen AMT und HP, bei der Automatisierungs- und Softwarepartnerschaften der Schlüssel zur Entwicklung einer umfassenden Lösung für die Kunden sind: „Wir freuen uns, unsere Partnerschaft mit AMT angesichts der gemeinsamen Vision, des gemeinsamen Kunden und des bewährten Portfolios an Post-Processing-Technologien auf die nächste Stufe zu heben.  Wir bei HP glauben, dass die Nutzung von Partnerschaften, die einzigartiges Fachwissen in den End-to-End-Multi Jet Fusion-Workflow einbringen, der Schlüssel zur Beschleunigung der additiven Fertigung in der Produktion ist.“

Darüber hinaus sind DyeMansion, ein etablierter Anbieter von Post-Processing-Lösungen, und Nexa3D aus dem gleichen Grund eine Partnerschaft eingegangen. Kevin McAlea, Chief Operating Officer von Nexa3D, erklärt: „Es ist nur natürlich, dass wir mit DyeMansion, einem führenden Anbieter von automatisierten Nachbearbeitungslösungen für das Pulverbettschmelzen, zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass unsere Industriekunden die Möglichkeiten der Hochdurchsatzfertigung von Anfang bis Ende nutzen und gleichzeitig ihre Gesamtbetriebskosten senken können.“ In jedem Fall scheinen viele in der 3D-Druckbranche zu erkennen, dass wir gemeinsam stärker sind und die Konsolidierung immer mehr zur Realität wird.

Disruption auf dem Markt trotz Wachstum

Doch wo es Konsolidierung und Wachstum gibt, ist die Disruption oft nicht weit entfernt. Von Beginn des Jahres 2022 an war die Disruption aus verschiedenen Gründen ein wichtiger Trend auf dem Markt. Einer der allerersten war natürlich der Krieg in der Ukraine. Die russische Invasion begann offiziell am 24. Februar 2022 nach Monaten zunehmender Aggression durch die russische Regierung. Dieser Schritt baute auf den jahrelangen Spannungen zwischen den beiden Nationen seit der Annexion der Krim im Jahr 2014 auf.

Und obwohl dies weit weg vom 3D-Druck zu sein scheint, hat die gesamte Gemeinschaft der additiven Fertigung sicherlich auf die Nachricht reagiert. Unmittelbar nach dem Einmarsch haben viele bekannte Gesichter der Branche den Schritt angeprangert. Darüber hinaus beschlossen eine Reihe von 3D-Druckunternehmen, darunter EOS, ihre Geschäfte mit russischen Kunden einzustellen, während andere Spenden organisierten. Obwohl wir bereits zu Beginn des Jahres davon hörten, hielt die Unterstützung an. Wir können insbesondere auf stille Auktionen verweisen, die von der Initiative Together We Are Strong ins Leben gerufen wurden, die von Unternehmen wie Nexa3D, EOS, BigRep, Wohlers Associates, powered by ASTM International, SYGNIS, Digital University und 3YOURMIND gegründet wurde. Diese fanden auf wichtigen 3D-Druck-Veranstaltungen statt, darunter Rapid + TCT 2022 und Formnext.

Die 3D-Druck-Community hat die ukrainische Gemeinschaft auch auf andere Weise unterstützt. Menschen aus der ganzen Welt und Unternehmen arbeiteten daran, 3D-gedruckte Teile herzustellen, die den Ukrainern helfen konnten. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Erstellung von Open-Source-Tourniquet-Dateien, die für verletzte Zivilisten verwendet werden können. Darüber hinaus bemühen sich Unternehmen wie Unlimited Tomorrow und Oxford Performance Materials darum, 3D-gedruckte Prothesen in das vom Krieg gezeichnete Land zu schicken. Auch ukrainische Organisationen, die additive Fertigung zur Unterstützung ihres Landes einsetzen wollen, haben sich gegründet, darunter 3D Printing for Ukraine. In diesem Fall fand die Störung außerhalb der AM-Gemeinschaft statt, die daraufhin aktiv wurde, um ihr zu begegnen. Dies war jedoch nicht immer der Fall.

Zum Beispiel waren Unterbrechungen der Lieferkette auch eine Quelle der Besorgnis über 2022. Und obwohl der 3D-Druck natürlich oft eine der Lösungen für diese Probleme ist, hat die weltweite Verknappung von Kunststoffen und Mikrochips zu Beginn der COVID-Krise fast jede Branche betroffen. Dies wurde auch durch den Ukraine-Krieg selbst verschärft, da die Handelswege fast über Nacht umgeschrieben wurden und wichtige Materialien nicht dorthin gelangen konnten, wo sie benötigt wurden.

Zu guter Letzt haben wir zwar in den letzten Jahren ein erhebliches Wachstum im AM-Sektor erlebt, aber nicht alle Anzeichen waren so rosig. Eines der besorgniserregendsten Anzeichen war natürlich eine Reihe von Entlassungen im Laufe des Jahres. Obwohl dies wahrscheinlich zumindest teilweise auf die bereits erwähnte anhaltende Marktkonsolidierung zurückzuführen ist, ist es auch eindeutig ein Zeichen für einen anhaltenden Trend im Technologiesektor im Allgemeinen aufgrund der derzeitigen weltweiten Rezession. Und es hat viele der größten Unternehmen der Branche getroffen. Desktop Metal, Nexa3D, Xerox und Carbon haben alle angekündigt, dass sie erhebliche Teile ihrer Belegschaft entlassen werden, wobei allein DM seine Belegschaft weltweit um 12 % reduziert hat.

Ric Fulop, CEO von Desktop Metal, sagte zu der als Kostenoptimierungsmaßnahme bezeichneten Reduzierung: „Wie bereits in früheren Telefonkonferenzen zu den Finanzergebnissen dargelegt, haben wir uns darauf konzentriert, Möglichkeiten zur Optimierung unserer Kostenstruktur zu finden und gleichzeitig unsere Wachstumschancen zu wahren. Wir glauben, dass diese Initiative, die auf den Schritten aufbaut, die wir in der zweiten Hälfte des Jahres 2021 zur Integration unserer Teams unternommen haben, Desktop Metal in die Lage versetzt, unsere kurz- und langfristigen finanziellen Verpflichtungen zu erfüllen und unseren Weg zur Rentabilität zu unterstützen.“ Dies zeigt, dass die Gewinne für viele in der Branche weniger erstrebenswert waren als erwartet.

Automatisierung und Software gewinnen für den 3D-Druck im Jahr 2022 an Bedeutung

Es mag nicht überraschen, dass wir auf dieser Liste der 3D-Druck-Trends für 2022 auch die Automatisierung aufführen. Mit der fortschreitenden Industrialisierung des 3D-Drucks wird es immer wichtiger, die verschiedenen Schritte zu automatisieren, um die Art von Druck in großem Maßstab zu ermöglichen, die in einer Reihe von Branchen gewünscht wird. Im Laufe dieses Jahres haben wir eine Reihe verschiedener Technologien und Software gesehen, die diesen Bedarf decken.

Wir haben dies bereits bei der Diskussion über die Konsolidierung angesprochen, aber ein Zeichen für die zunehmende Bedeutung dieses Themas waren die Partnerschaften zwischen Herstellern von 3D-Drucklösungen und Softwareanbietern. Einer der Bereiche, in denen dies am deutlichsten zu sehen war, war die Nachbearbeitung. Obwohl sie vielleicht weniger diskutiert wird als andere Schritte der additiven Fertigung, ist die Nachbearbeitung, d. h. die Behandlung eines Teils nach dem Druck, entscheidend für die Herstellung hochwertiger Teile. Allerdings ist dieser Schritt nach wie vor zeitaufwändig und schwierig, wie auch der jüngste Bericht von PostProcess über Trends in der Nachbearbeitung zeigt. Die Automatisierung könnte hier Abhilfe schaffen, und in diese Richtung scheint sich die Branche zu bewegen, wie die jüngsten Partnerschaften zwischen AMT und HP sowie DyeMansion und Nexa3D zeigen.

Die Nachbearbeitung ist jedoch nicht der einzige Bereich, in dem die Automatisierung in der AM in den Vordergrund rückt. Die Software gewinnt in diesem Bereich zunehmend an Bedeutung, da die Überwachung eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung von Endprodukten ist. Infolgedessen investieren viele Unternehmen verstärkt in die Entwicklung eigener Softwarelösungen, um einen vollständigen, durchgängigen AM-Workflow zu ermöglichen, oder in Partnerschaften mit Softwareanbietern, die insgesamt eine stärkere Automatisierung ermöglichen.

Einmal mehr müssen wir Markforged erwähnen, da das Unternehmen kontinuierlich die Digital Forge Platform entwickelt hat, eine intelligente Plattform, die für seine Lösungen konzipiert wurde. In diesem Jahr hat Markforged die Simulationssoftware in Digital Forge eingeführt. Shai Terem, Präsident und CEO von Markforged, sieht vor allem die Notwendigkeit der weiteren Integration in den 3D-Druckbetrieb und erklärt: „Simulation ermöglicht es unseren Kunden, Digital Forge noch stärker in ihre Fertigungsabläufe zu integrieren, indem sie geschäftskritischere Werkzeuge und Endverbraucher-Metallteile durch validierte und optimierte 3D-gedruckte, fortschrittliche Verbundwerkstoffteile mit kontinuierlicher Faserverstärkung ersetzen. Cloud-basierte Software-Innovationen wie Simulation sind das Herzstück unserer Mission, die industrielle Teileproduktion an den Ort des Bedarfs zu bringen.“ Dies zeigt vor allem die Bedeutung, die Automatisierung und Software bei der Skalierung der Produktion haben.

Auch die KI hat ihren Platz im 3D-Druck insgesamt weiter gefestigt, insbesondere wenn es um die Automatisierung geht. Immer mehr Unternehmen setzen maschinelles Lernen oder KI-basierte Software ein, um Prozesse wie die Überwachung zu verbessern. Aber auch in der Forschung wird KI eingesetzt, um die Produktivität im Bereich AM zu verbessern. Ein bemerkenswertes Beispiel ist eine aktuelle Zusammenarbeit zwischen der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Manufacturing Technologies (IAPT), dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS), dem Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM), dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) und dem Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin (MEVIS). Diese Einrichtungen setzten auf KI und 3D-Druck, um maßgeschneiderte Fingerimplantate zu erstellen. Und obwohl dieses Projekt noch ganz am Anfang steht, zeigt es die immensen Möglichkeiten, die sich eröffnen, wenn 3D-Druck mit Software, KI und natürlich Automatisierung kombiniert wird.

Das Aufkommen des Binder Jetting

Und zu guter Letzt wären wir nachlässig, wenn wir nicht eine bestimmte 3D-Drucktechnologie erwähnen würden, die im Jahr 2022 immer wieder auftauchte: das Binder Jetting. Obwohl das Binder Jetting nicht immer die am meisten diskutierte 3D-Drucktechnologie war, schien es in diesem Jahr langsam Fuß zu fassen. Dank neuer kompatibler Materialien und neuer Akteure auf dem Gebiet hat es sich seinen Platz in unseren 3D-Druck-Trends für 2022 verdient.

Erstens war die Materialentwicklung in diesem Jahr für das Binder-Jetting wichtig. Wir können insbesondere auf Desktop Metal verweisen, das eine immer breitere Palette von Materialien anbietet. Obwohl das Unternehmen natürlich weiterhin stark in Metall und Sand, zwei der gängigsten Binder Jetting-Materialien, investierte, hat es insbesondere mit der Einführung des S-Max Flex Sand 3D-Druckers von ExOne auch neue Wege beschritten. Das Unternehmen hat in weniger konventionelle Materialien wie Holz, Gummi und sogar Schaumstoff investiert. Dadurch konnte das Unternehmen in noch mehr Branchen und Anwendungen vordringen und die Rolle des Binder Jetting für Endverbrauchsteile sowie für Kerne und Formen festigen.

Der Markt für das Binder Jetting war derjenige, der sich in diesem Jahr am meisten zu verändern schien. Nach der Übernahme von ExOne durch Desktop Metal im letzten Jahr schrumpfte der Binder-Jetting-Markt erheblich, da sich zwei der größten Wettbewerber zusammenschlossen. Wie wir bereits erwähnt haben, gibt es nun jedoch neue Akteure. Einer davon ist natürlich Markforged, das wir bereits erwähnt haben. Der amerikanische Hersteller hat sich durch die Übernahme von Digital Metal einen festen Platz auf dem Metallbinder-Jetting-Markt erobert und ist in einer Reihe von Bereichen ein direkter Konkurrent von DM. Doch das ist noch nicht alles! In diesem Jahr wird auch die lang erwartete HP-Lösung für den 3D-Metalldruck offiziell vorgestellt. Obwohl HP sein Multi Jet Fusion (MJF)-Verfahren für seine Polymerlösungen verwendet, setzt sein neuer Metall-3D-Drucker auf das Jetting von Metallbindern. Die Metal Jet S100 Maschine wurde erstmals auf der IMTS 2022 vorgestellt und auf der Formnext präsentiert.

Die Entscheidung von HP und Markforged, sich mit dem Jetting von Metallbindemitteln zu befassen, scheint darauf zurückzuführen zu sein, dass mit dieser Technologie eine Massenproduktion von Metallteilen für den Endverbrauch möglich ist. Ramon Pastor, Global Head und General Manager von 3D Metals, HP Inc. erklärte dies so: „Seit der Ankündigung der bahnbrechenden Metal Jet-Technologie im Jahr 2018 haben wir daran gearbeitet, die branchenweit fortschrittlichste kommerzielle Lösung für die Massenproduktion von 3D-Metallen zu entwickeln. 3D-gedruckte Metallteile sind eine treibende Kraft für die digitale Transformation und die neue Metal Jet S100 Lösung bietet unseren Kunden ein erstklassiges Metallangebot, von den ersten Entwürfen bis hin zur Produktion, aber vor allem hilft sie ihnen, das unbegrenzte Potenzial der digitalen Fertigung zu nutzen.“

Und da haben Sie es. Obwohl wir natürlich immer wieder Beispiele für anhaltende Trends im Bereich der additiven Fertigung gesehen haben, gab es in diesem Jahr einige bemerkenswerte neue Trends. Zwischen der zunehmenden Konsolidierung, der Disruption in der Branche, der zunehmenden Rolle der Automatisierung und natürlich den Fortschritten beim Binder-Jetting war das Jahr 2022 sicherlich nicht langweilig. Und wir können es kaum erwarten, zu sehen, was uns in der Welt des 3D-Drucks im Jahr 2023 noch erwartet.

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*Titelbildnachweis 3Dnatives