EPA veröffentlicht Bericht über Innovationstrends in der additiven Fertigung

Das Europäische Patentamt (EPA) hat heute einen Bericht zum Thema „Innovationstrends in der additiven Fertigung“ veröffentlicht. Aus dem Bericht geht hervor, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate der Patentfamilien in der 3D-Drucktechnologie von 2013 bis 2020 bei 26,3 % lag, was nahezu gleich ist wie alle Technologien im gleichen Zeitraum. Das 8-fache der Gesamtfläche (3,3 %).

Trends bei der Patentanmeldung im 3D-Druck

Auch der Markt für 3D-Druck ist vielfältiger geworden. Früher waren etablierte Maschinenbauunternehmen die Hauptakteure, heute gibt es mehr Start-ups und spezialisierte Additive-Manufacturing-Unternehmen. Seit 2001 gibt es weltweit mehr als 50.000 Patentfamilien für den 3D-Druck.

Europa und die Vereinigten Staaten sind weltweit führend im Bereich des 3D-Drucks. Zwischen 2001 und 2020 entfielen 39,8 % aller Patentfamilien im Zusammenhang mit der additiven Fertigung auf die Vereinigten Staaten. Europa folgt knapp dahinter mit einem Anteil von 32,9 %. Auf Europa und die Vereinigten Staaten entfallen zusammen fast drei Viertel der weltweiten Innovationen im 3D-Druck. Auf Japan entfallen 13,9 % der 3D-Druck-Patentfamilien, auf China und Südkorea 3,7 % bzw. 3,1 %. In Europa hat sich Deutschland mit einem Anteil von 41 % des europäischen Anteils als klarer Spitzenreiter herausgestellt, während Frankreich mit einem Anteil von 12 % an zweiter Stelle liegt.

Nationaler Anteil der internationalen 3D-Druck-Patentfamilien von 2001 bis 2020

Unternehmen aus den USA, Europa und Japan gehören alle zu den Top-20-Anmeldern für Patente für die additive Fertigung, darunter General Electric, Raytheon Technologies und Hewlett-Packard unter den ersten drei. Siemens, auf Platz vier, ist mit fast 1.000 Patentfamilien das leistungsstärkste Unternehmen Europas. Während die Top-Unternehmensliste von großen Maschinenbauunternehmen aus verschiedenen Branchen dominiert wird, besteht das Innovationsökosystem der additiven Fertigung aus mehreren spezialisierten 3D-Druckunternehmen und dynamischen Start-ups, wie aus den EPA-Statistiken hervorgeht, die aus einer Vielzahl kleinerer Unternehmen hervorgehen.

Top 20 der 3D-Druck-Patentanmelder von 2001 bis 2020

Auch Universitäten und öffentliche Forschungseinrichtungen (PROs) haben maßgeblich zur Innovation im 3D-Druck beigetragen. Etwa 12 % der 3D-Drucke wurden von Universitäten oder Fachleuten eingereicht. Ein Drittel der Patentfamilien bezieht sich auf biologische Materialien und die Hälfte der Patentfamilien bezieht sich auf Organe und künstliche Gewebe, alle von Universitäten oder Fachleuten.

Fünf der zehn größten Universitäten, Fachkräfte oder Krankenhäuser befinden sich in den Vereinigten Staaten. Doch die deutsche Fraunhofer-Gesellschaft liegt mit 221 Patentfamilien klar an der Spitze. Taiwans Industrial Research Institute (ITRI) ist die einzige asiatische Institution unter den Top Ten, zu der auch zwei französische Forschungseinrichtungen, CNRS und CEA, sowie das niederländische TNO gehören.

Die additive Fertigung beseitigt traditionelle technische Einschränkungen in industriellen Produktionsprozessen, reduziert Abfall und ebnet den Weg für Massenanpassungen. Sie ist keine Nischentechnologie mehr und verändert immer mehr Branchen. Seit 2010 werden die meisten 3D-Druckanwendungen in den Bereichen Gesundheit, Medizin und Transport eingesetzt. Immer mehr Materialien wie Kunststoffe, Metalle, Keramik und sogar organische Zellen nutzen die 3D-Drucktechnologie. Auch in den Bereichen Werkzeuge, Energie, Mode, Elektronik, Architektur und sogar Lebensmittel kommt die 3D-Drucktechnologie zum Einsatz schnell wachsend.

Von den 10.000 Patentfamilien, die zwischen 2001 und 2020 veröffentlicht wurden, konzentriert sich etwa ein Fünftel auf die Bereiche Gesundheit und Medizin. Die additive Fertigung eignet sich besonders für patientenspezifische Implantate und anatomische Modelle. Unter den Patentanmeldern ist ein überdurchschnittlich hoher Anteil an Universitäts-, Berufs- und Krankenhausanmeldern zu einem großen Teil auf Fortschritte im 3D-Druck für medizinische Anwendungen zurückzuführen. In der zweitgrößten Branche, dem Transportwesen, wo additive Fertigung zur Verbesserung der Produktentwicklung und Massenproduktion eingesetzt werden kann, gab es im letzten Jahrzehnt mehr als 7.000 Patentfamilien.

Wohlers Associates schätzt, dass der Markt für additive Fertigung stark wächst und sich der Branchenumsatz von 6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2016 auf 18 Milliarden US-Dollar (16,17 Milliarden Euro) im Jahr 2022 verdreifacht. Während der Epidemie hat der 3D-Druck eine Schlüsselrolle bei der Umstellung auf lokale Produktion und der Verringerung der Abhängigkeit von internationalen Lieferketten gespielt. Prognosen zeigen, dass der Markt bis 2028 die 50-Milliarden-Dollar-Marke überschreiten wird.