Der globale Markt für 3D-Druckgase soll bis 2032 ein Volumen von 192 Millionen US-Dollar erreichen und eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 13,3 % aufweisen.

Der globale Markt für 3D-Druckgase hatte im Jahr 2023 ein Volumen von 62,4 Millionen US-Dollar erreicht. Vantage Market Research geht davon aus, dass der Markt bis 2032 ein Volumen von 192 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer Wachstumsrate (CAGR) von 13,3 % im Zeitraum 2024–2032 entspricht.

Inhaltsverzeichnis

 Einführung

In der Welt des 3D-Drucks spielen Gase eine doppelte Rolle. Einerseits sind sie für die Freisetzung schädlicher Emissionen während des Druckens verantwortlich. Diese Emissionen enthalten flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und ultrafeine Partikel, die ein Gesundheitsrisiko darstellen. Die spezifischen freigesetzten Gase hängen von der Art des verwendeten Filaments oder Pulvers ab. Andererseits werden Gase beim 3D-Druck absichtlich verwendet, um die Qualität gedruckter Objekte zu verbessern oder den Druckvorgang zu unterstützen. Beispielsweise schaffen Inertgase eine sauerstofffreie Umgebung und Stützgase helfen beim Entfernen gedruckter Teile. Beim 3D-Druck ist es wichtig, die Gasemissionen zu berücksichtigen, und Strategien wie eine angemessene Belüftung und die Verwendung von Filamenten mit niedrigem VOC-Gehalt können dazu beitragen, ihre Auswirkungen zu minimieren.  

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Die entscheidende Rolle von Inertgasen

Beim 3D-Druck oder der additiven Metallfertigung ist eine saubere Umgebung unerlässlich, um die Qualität des Endprodukts sicherzustellen. Der Prozess wird durchgeführt, um zu verhindern, dass geschmolzenes Metall unter dem Schutz von Inertgasen mit Sauerstoff reagiert. Diese Gase, wie Argon und Stickstoff, schaffen eine stabile Umgebung, die das Metallpulver vor reaktiven Luftgasen wie Sauerstoff und Kohlendioxid schützt. Insbesondere Argon wird häufig bei der additiven Metallfertigung verwendet, da es bei hohen Temperaturen nicht mit aktiven Metallen wie Titanlegierungen reagiert. Darüber hinaus ist Argon kostengünstig, da es in der geschlossenen Druckumgebung gereinigt und wiederverwendet werden kann, was es in diesem Bereich zu einer zuverlässigen Wahl macht. 

Vorteile einer inerten Atmosphäre

Der Einsatz von Inertgasen bietet bei der additiven Metallfertigung mehrere Vorteile, darunter:

Oxidationsreduzierung: Durch die Senkung des Sauerstoffgehalts während des Druckens reduzieren inerte Atmosphären die Oxidation gedruckter Teile.

Verbesserung der Sicherheit: Inerte Atmosphären inertieren brennbaren Staub bei der Handhabung und Siebung von Pulver und verbessern so die allgemeine Sicherheit.

Stabilität: Konstanter Druck in der Druckkammer sorgt für eine stabile Druckumgebung.

Pulverhandhabung: Die Bildung von Pulververklumpungen im Zufuhrrohr wird verringert, was einen reibungslosen Druckvorgang gewährleistet.

Kontrolle thermischer Spannung: Die thermische Spannung wird durch Kühlung kontrolliert, wodurch eine Verformung der Teile verhindert wird. 

Additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie

Mit insgesamt 33 % des AM-Umsatzes sind die Luft- und Raumfahrtbranche sowie die Automobilindustrie führend bei der Einführung von AM-Technologien. Mit jährlichen Wachstumsraten von 1–2 % benötigen diese Branchen Materialien mit außergewöhnlicher Leistung, Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit. AM reduziert Abfall und Energieverbrauch und steht im Einklang mit den Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen, indem es einen nachhaltigeren Herstellungsprozess fördert.

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Anwendungen in der Automobilindustrie

Die additive Fertigung hat verschiedene Aspekte der Automobilindustrie revolutioniert:

Designmodelle: 3D-Modelle helfen dabei, den Produktumfang mit überzeugenden Prototypen zu definieren.

Prototypen: Hochdetaillierte Prototypen, vom Spiegel bis zum Armaturenbrett, werden effizient hergestellt.

Kommunikation: Präzise Modelle unterstützen die klare Kommunikation der Designabsichten.

Produktionswerkzeuge: Durch den 3D-Druck ist die Herstellung von Vorrichtungen und Halterungen kostengünstiger und schneller geworden.

Ergonomiebewertung: Bewertungsprozesse zur Ermittlung von Risiken und Verbesserungen werden in einem kürzeren Zeitrahmen durchgeführt.

Leistungsvalidierung: Die Ergebnisse der Testläufe dienen als Validierungen und mindern Risiken bei kostenintensiven Vorgängen. 

Forschung und Entwicklung im Bereich Additive Fertigung

Die Optimierung von 3D-Druckprozessen erfordert ein tiefes Verständnis der Auswirkungen atmosphärischer Gase auf verschiedene Metallpulver. Forschungsteams konzentrieren sich auf die Entwicklung maßgeschneiderter Gasgemische, die auf bestimmte Pulver abgestimmt sind, um die Qualitätserwartungen bei 3D-Drucken zu erfüllen. Gemeinsame Anstrengungen wie die Präzisionsmess- und -analyseeinheit ADDvance O2 haben sich zum Ziel gesetzt, Herausforderungen in Bezug auf Gaszusammensetzung und Feuchtigkeitsgehalt zu bewältigen und so die Produktqualität positiv zu beeinflussen. 

Wettbewerbsumfeld

Wichtige Akteure auf dem Markt für 3D-Druckgase wie Heidelberg Materials, Linde, Messer und Taiyo Nippon Sanso Corporation sind Vorreiter bei Innovationen:

Heidelberg Materials und Linde haben sich zusammengeschlossen, um ein neues Projekt namens „Capture-to-Use“ (CAP2U) zu gründen, das eine hochmoderne Anlage zur Kohlendioxidabscheidung und -verflüssigung bauen und betreiben soll. Dieses Vorhaben ist von großer Bedeutung, da es die erste groß angelegte Anlage zur Kohlendioxidabscheidung und -verwertung in der Zementindustrie sein wird. Die Anlage wird 2025 im Werk Lengfurt von Heidelberg Materials in Betrieb gehen und das bei der Zementproduktion gewonnene CO₂ in eine wertvolle Ressource für die Produktion umwandeln. Die Anlage soll jährlich rund 70.000 Tonnen CO₂ verarbeiten. 

Messer, ein führendes Unternehmen im Bereich 3D-Druckgase, präsentiert neue und innovative Lösungen für den 3D-Druck. Diese Lösungen umfassen kryogenes Mahlen, Verbundtrennung und Pulverherstellung. Beim kryogenen Mahlen werden Materialien mit extrem kaltem flüssigem Stickstoff oder Kohlendioxid gemahlen, was zu feinen Körnungen und einer effizienten Verarbeitung führt. Messer geht über traditionelle Anwendungen hinaus und erkundet neue Möglichkeiten, darunter die Herstellung veganer Lebensmittel. Das Unternehmen kann kaltgepresste Öle, Ölsaaten oder Nüsse mithilfe von Kaltmahltechniken verarbeiten, um hochwertige vegane Proteine ​​zu extrahieren. Dieser Ansatz führt nicht nur zu den gewünschten Produkteigenschaften, sondern bewahrt aufgrund der niedrigen Temperaturen beim Mahlprozess auch die Nährstoffqualität der Zutaten. 

Die Taiyo Nippon Sanso Corporation (TNSC) unternimmt bedeutende Schritte im Bereich des 3D-Drucks, indem sie den „Additive Manufacturing Advanced Room“ einrichtet. Diese Initiative zeigt das Engagement von TNSC als japanischer multinationaler Industriegasehersteller, die additive Fertigung (AM) in seine Betriebsabläufe zu integrieren. Der zentrale Knotenpunkt im Yamanashi-Labor ist der Erforschung und Entwicklung von 3D-Drucktechnologien gewidmet. TNSC hat fortschrittliche Systeme wie Sapphire-Systeme von VELO3D, LENS-Maschinen von Optomec und 3DPro-Gasmanagementsysteme installiert. Diese Systeme nutzen die Gastechnologie von TNSC. 

Die italienischen Unternehmen SOL SpA und Bhuruka Gases Limited haben sich zu einer strategischen Partnerschaft zusammengeschlossen, um die Präsenz von SOL international auszubauen. SOL ist bekannt für seine Expertise in der Herstellung, Erforschung und dem Verkauf technischer und medizinischer Gase. Diese Partnerschaft wurde durch SIMEST und den Venture Capital Fund ermöglicht, die im Auftrag des italienischen Außenministeriums und des italienischen Ministeriums für internationale Zusammenarbeit Investitionen überwachen. Das gemeinsame Ziel der Unternehmen, ihre Position auf dem Weltmarkt zu stärken, spiegelt sich in dieser Zusammenarbeit wider. Sie verdeutlicht die Bedeutung internationaler Allianzen bei der Navigation durch die Wettbewerbslandschaft des 3D-Druckgasmarktes. 

Abschluss

Die sich entwickelnde Landschaft der 3D-Druckgase spiegelt eine dynamische Branche wider, die nach Spitzenleistungen in der additiven Metallfertigung strebt. Da Branchen wie die Luft- und Raumfahrt sowie die Automobilindustrie die additive Fertigung immer stärker nutzen, wird die Rolle von Gasen bei der Gewährleistung von Präzision und Qualität immer wichtiger. Kooperationen, Innovationen und strategische Partnerschaften unterstreichen das Engagement der wichtigsten Akteure, eine nachhaltige und technologisch fortschrittliche Zukunft für 3D-Druckgase zu gestalten.

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