Markt für computergestütztes Engineering Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Die globale Marktgröße für computergestütztes Engineering wurde im Jahr 2023 auf 7,5 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2032 10,0 Milliarden US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 3,2 % im Prognosezeitraum (2024–2032) entspricht. Die wachsende Nachfrage nach verbesserter Produktentwicklung und Innovation in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Fertigung steigert den Marktanteil der computergestützten Technik.

Computer-Aided Engineering (CAE) ist ein weit gefasster Begriff, der Computersoftware und Simulationen verwendet, um Ingenieure bei der Analyse und Erstellung von Gütern und Systemen zu unterstützen. CAE bezieht sich auf eine Reihe von Werkzeugen und Verfahren, die es Ingenieuren ermöglichen, viele Elemente technischer Prozesse zu modellieren, zu erforschen und zu optimieren, bevor tatsächliche Prototypen gebaut werden. Diese Technik spart Zeit, senkt die Kosten und verbessert die Gesamteffizienz des Design- und Entwicklungsprozesses.

Fertigungsprozesse werden zunehmend in Schwellenländer wie China, Indien und Russland ausgelagert. Es wird erwartet, dass der Markt für computergestütztes Engineering (CAE) im gesamten Prognosezeitraum mit beispielloser Geschwindigkeit wachsen wird, da integrierte Softwarelösungen den Bedarf an vielen Prototypen und Bedenken hinsichtlich Produktrückrufen minimieren. Dadurch sind die mit der Prototypen- und Produktrückrufstrategie verbundenen Kosten deutlich geringer. Darüber hinaus wird erwartet, dass der zunehmende Einsatz von CFD-Software zur Temperaturmessung in Batteriemodulen und zur Steigerung der Batterielebensdauer und -leistung das Wachstum des Marktes für computergestütztes Engineering vorantreiben wird.

Höhepunkte

• Software macht je nach Typ den größten Marktanteil aus.
• Je nach Bereitstellungsmodus generiert On-Premise den höchsten Umsatzanteil.
• Die Automobilindustrie leistet seitens der Endverbraucher einen wesentlichen Beitrag zum Markt.

Marktdynamik

Globale Markttreiber für computergestütztes Engineering:

Wachsender Fokus auf Nachhaltigkeit

Die zunehmende Betonung der Nachhaltigkeit im Markt für Computer-Aided Engineering (CAE) wird durch ein globales Engagement für Umweltverantwortung und die Nachfrage nach umweltfreundlichem Produktdesign und -entwicklung vorangetrieben. CAE ist für die Förderung der Nachhaltigkeitsziele in einer Vielzahl von Unternehmen von entscheidender Bedeutung. CAE-Tools werden in der Automobilindustrie eingesetzt, um den Leichtbau von Fahrzeugkomponenten zu verbessern. Mithilfe der Simulation können Ingenieure die strukturelle Integrität von Leichtbaumaterialien wie anspruchsvollen Legierungen und Verbundwerkstoffen analysieren, was zu einer höheren Kraftstoffeffizienz und geringeren Emissionen führt. S&P Global Mobility geht davon aus, dass der weltweite Neuwagenabsatz im Jahr 2024 88,3 Millionen erreichen wird, was einem jährlichen Anstieg von 2,8 % entspricht und den Markttrend für computergestütztes Engineering im Prognosejahr unterstützt.

Darüber hinaus stehen Automobilhersteller unter erhöhtem Druck, strenge Emissionsvorschriften einzuhalten. CAE-gesteuerte Leichtbaulösungen ermöglichen es Herstellern, die Kraftstoffeffizienz zu steigern und Treibhausgasemissionen zu minimieren. Nach Angaben der Environmental Protection Agency (EPA) hat sich der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen in den Vereinigten Staaten im letzten Jahrzehnt kontinuierlich verbessert, was teilweise auf Fortschritte bei der Fahrzeugkonstruktion und der Leichtbautechnologie zurückzuführen ist.

Darüber hinaus werden CAE-Technologien zum Entwurf und zur Optimierung erneuerbarer Energiesysteme wie Windkraftanlagen und Solarpaneele eingesetzt. Laut IRENA könnte der weltweite Zubau erneuerbarer Energien bis 2024 insgesamt 550 GW betragen. Der World Energy Transitions Outlook von IRENA fordert einen durchschnittlichen jährlichen Zubau erneuerbarer Energien von 1.000 GW bis 2030, um das 1,5°C-Klimaziel in Reichweite zu halten. Architekten und Ingenieure nutzen CAE-Tools, um nachhaltige Gebäude zu schaffen, einschließlich optimaler Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK), effizienter Beleuchtung und Integration erneuerbarer Energien. CAE-Simulationen helfen bei der Bestimmung des Energieverbrauchs, des thermischen Komforts und der Umweltauswirkungen während des Lebenszyklus des Gebäudes.

Globale Marktbeschränkungen für computergestütztes Engineering:

Hohe Anschaffungskosten

Die hohen Vorabkosten für den Einsatz von CAE-Tools (Computer-Aided Engineering) können für Organisationen sowie kleine und mittlere Unternehmen (KMU) ein erhebliches Hindernis darstellen. Beispielsweise können Dienstleistungen im Bereich Computer Aided Engineering (CAE) zwischen 67.725 und 86.767 US-Dollar pro Jahr oder 32 bis 41 US-Dollar pro Stunde kosten. Die Kosten richten sich nach der Komplexität, dem Umfang und den Qualifikationen des Projekts.

Darüber hinaus können CAE-Softwarelizenzen insbesondere für komplexe Simulations- und Analysetools kostspielig sein. Beispielsweise können sich die Genehmigungen für anspruchsvolle FEA- (Finite-Elemente-Analyse) oder CFD- (Computational Fluid Dynamics) Software zwischen Hunderten und Zehntausenden Dollar pro Benutzer und Jahr bewegen. Die Kosten für CAE-Softwarelizenzen variieren je nach Komplexität der Software, der Anzahl der erworbenen Lizenzen und der Länge des Lizenzvertrags. Bei einigen fortschrittlichen CAE-Softwaresystemen kann eine Volllizenz Hunderttausende Dollar kosten. Beispielsweise beginnt ein vierteljährlicher Mietvertrag für Abaqus bei über 7.000 USD, während ein Jahresmietvertrag bei etwa 19.000 USD beginnt. Abaqus kostet rund 31.000 US-Dollar, die jährliche Wartung (Updates und Support) beginnt bei 6.000 US-Dollar.

Darüber hinaus verursacht die Notwendigkeit einer Hochleistungsrechnerinfrastruktur, die häufig für die effiziente Durchführung komplizierter CAE-Simulationen erforderlich ist, zusätzliche Ausgaben. Investitionen in und Wartung von HPC-Systemen können die Gesamtausgaben drastisch steigern.

Globale Marktchance für computergestütztes Engineering:

Anstieg der Elektrifizierung und autonomer Fahrzeuge

Die Elektrifizierungsbewegung in der Automobilindustrie hat die Nachfrage nach CAE-Tools zur Verbesserung des Designs und der Leistung von Elektrofahrzeugen erhöht. CAE simuliert und analysiert das Verhalten des Batteriesystems unter Berücksichtigung von Wärmemanagement, Energieeffizienz und Gesamtlebensdauer der Batterie. Ingenieure können beispielsweise mithilfe von CAE-Modellen vorhersagen, wie sich alternative Materialien, Kühlsysteme und Lade-/Entladeszenarien auf die Leistung und Haltbarkeit von Batterien für Elektrofahrzeuge auswirken. Darüber hinaus wird laut einer Untersuchung von Canalys erwartet, dass der weltweite Verkauf von Elektrofahrzeugen im Jahr 2024 13,7 Millionen Einheiten erreichen wird, was einem Anstieg von 29 % gegenüber 2023 entspricht.

In ähnlicher Weise ermöglichen CAE-Tools bei der Entwicklung autonomer Fahrzeuge die Simulation komplizierter Situationen für Sensorfusion, Entscheidungssysteme und Fahrzeugdynamik. Dieser simulationsgesteuerte Ansatz ist entscheidend für die Entwicklung zuverlässiger und sicherer autonomer Fahrfähigkeiten. Laut McKinsey werden bis 2030 12 Prozent der neuen Personenkraftwagen mit autonomen L3+-Technologien ausgestattet sein, wobei 37 Prozent bis 2035 hochentwickelte AD-Technologien enthalten werden. CAE ist für autonome Fahrzeuge von entscheidender Bedeutung, da es ihnen ermöglicht, die Leistung von Sensoren und Steuerungen zu bewerten und zu validieren Systeme und Gesamtfahrzeugdynamik in simulierten Umgebungen. Diese auf Simulationen basierende Technik beschleunigt die Entwicklung und Erprobung autonomer Fahrzeugsysteme.

Darüber hinaus erfordern die zunehmende Elektrifizierung und die Entwicklung selbstfahrender Fahrzeuge ein umfassendes Verständnis dafür, wie verschiedene Komponenten in unterschiedlichen Szenarien interagieren und funktionieren. Ingenieure können diese Szenarien mithilfe von CAE-Techniken modellieren und so Designs für elektrische und selbstfahrende Fahrzeuge optimieren. Da Elektrofahrzeuge immer beliebter werden, helfen CAE-Simulationen dabei, effizientere und langlebigere Batterietechnologien zu entwickeln und kritische Probleme wie Wärmemanagement und Reichweitenoptimierung anzugehen.

Regionalanalyse

Nordamerika dominiert den Weltmarkt

Die globale Marktanalyse für computergestütztes Engineering wird in Nordamerika, Europa, im asiatisch-pazifischen Raum, im Nahen Osten und in Afrika sowie in Lateinamerika durchgeführt.

Nordamerika ist der weltweit größte Anteilseigner am Markt für computergestütztes Engineering und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 3,3 % wachsen. Nordamerika ist ein bedeutender Standort für technologische Innovation und Einführung. In Nordamerika hat der zunehmende Einsatz cloudbasierter CAM-Technologien zur Verbesserung und Automatisierung von Produktionsprozessen zu einem Anstieg der computergestützten Fertigung geführt. Die Präsenz großer Unternehmen in der Region erhöht die Nachfrage nach CAM-, CAD- und CAE-Technologie. Der Prozesssektor ist stark auf IT und unterstützende Technologien für die Datenerfassung, Echtzeitprüfung und das Produktionsprozessmanagement angewiesen. Nordamerika expandiert mit einer Tendenz zur automatisierten Fertigung aufgrund einer bestehenden Produktionstechnologieumgebung.

Darüber hinaus tätigen Unternehmen erhebliche Investitionen in Forschung und Entwicklung, um den Herstellungsprozess neu zu erfinden, was die Expansion vorantreibt. Angesichts der massiven staatlichen Investitionen in den Industriesektor und der Kapazitätserweiterung wird der nordamerikanische Raum im Prognosezeitraum voraussichtlich rasch wachsen. Darüber hinaus erweitern die wachsende Verbreitung biodiverser Kulturen und die zunehmende Automatisierung im Fertigungssektor den Markt in den Vereinigten Staaten. Es wird erwartet, dass die rasche Ausbreitung des Internets der Dinge (IoT) und die steigenden Kosten im Verteidigungssektor den Anwendungsbereich von CAE bald erweitern werden. Mehrere Unternehmen verlassen sich auf cloudbasiertes CAE, um komplizierte Simulationen effizient durchzuführen, was eine robuste Verarbeitung erfordert. Dadurch erhöht sich das Potenzial von CAE in der Cloud.

Europa wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine jährliche Wachstumsrate von 3,8 % aufweisen. Die Präsenz führender Branchenkonkurrenten in mehreren europäischen Ländern wird den Markt weiter stärken. Ebenso ist die Automobilindustrie ein wichtiger Wirtschaftszweig in Europa und dürfte die Nachfrage nach computergestütztem Engineering ankurbeln. Laut einer Umfrage des Europäischen Automobilherstellerverbandes (ACEA) ist die europäische Automobilindustrie ein bedeutender Innovationsmotor. CAE trägt zur Entwicklung anspruchsvoller Fahrzeugtechnologie bei und ist für die Automobil-F&E-Initiativen der Region von entscheidender Bedeutung. Die wachsende Zahl virtueller Fahrzeugunternehmen und Zulieferer vernetzter Autos investiert viel in vertrauenswürdige technische Technologien, um die Produktionskosten zu optimieren.

Es wird prognostiziert, dass der regionale Markt im asiatisch-pazifischen Raum im Prognosezeitraum exponentiell wachsen wird, mit einer beträchtlichen CAGR. Dieses Wachstum kann mit erhöhten staatlichen Investitionen in das verarbeitende Gewerbe und dem Ausbau der Kapazitäten für erneuerbare Energien in Verbindung gebracht werden. Es wird erwartet, dass die zunehmende Automatisierung von Industrieanlagen die Industrienachfrage ankurbeln wird.

Darüber hinaus strömen führende Unternehmen nach Japan, um Automobil-, Medizintechnik- und Elektronikunternehmen zu unterstützen, die CAE nutzen, um Risiken und Kosten zu senken. Dies verschafft ihnen einen Wettbewerbsvorteil.

Lateinamerika hält einen bedeutenden Marktanteil. Länder in Lateinamerika, darunter Argentinien, Brasilien, Chile und Kolumbien, überarbeiten ihre Industriepolitik, um das Markteinkommen zu steigern. Darüber hinaus steigern die Länder ausländische Investitionen, um die regionale Industrialisierung zu unterstützen. Beispielsweise wurden die Ziele für nachhaltige Entwicklung 2030 hervorgehoben, um eine nachhaltige industrielle Entwicklung zu fördern. Dies dürfte die Marktexpansion in Südamerika vorantreiben.

Die steigende Produktivität in den Industrien des Nahen Ostens und Afrikas dürfte die Chancen für Hersteller computergestützter Engineering-Software erhöhen. In den letzten Jahren haben sich die Fertigungsindustrien zu wichtigen Wirtschaftsindikatoren für die MEA-Länder entwickelt.

Segmentanalyse

Der globale Markt für computergestütztes Engineering ist nach Typ, Bereitstellungsmodus und Endbenutzer segmentiert

Der Markt ist nach Typ weiter in Software und Dienstleistungen unterteilt.

Der Softwaresektor hielt im Jahr 2023 den größten Marktanteil und wird seine Dominanz voraussichtlich auch in den folgenden Jahren beibehalten. CAE-Software ist die grundlegende Komponente des Computer-Aided Engineering und besteht aus einer Vielzahl von Werkzeugen und Anwendungen zur Simulation, Bewertung und Optimierung von Engineering-Prozessen. Das Wachstum des Segments kann auf Vorteile wie Datensicherheit, Zuverlässigkeit und kontinuierliche Tests zurückzuführen sein. Das Programm optimiert Engineering-Aufgaben und wird hauptsächlich zum Testen der Haltbarkeit und Leistung von Komponenten und Baugruppen eingesetzt.

Die Branche ist in vier Softwaretypen unterteilt: Finite-Elemente-Analyse (FEA), Computational Fluid Dynamics (CFD), Mehrkörperdynamik sowie Optimierung und Simulation. Das FEA-Segment hielt im Jahr 2023 einen Marktanteil von mehr als 55 % und wird voraussichtlich auch in den kommenden Jahren den Markt dominieren. FEA ist eine rechnerische Analysemethode zur Bestimmung der Belastungsfestigkeit eines Produkts. FEA modelliert echte Komponenten, um Probleme im Zusammenhang mit Wärmeübertragung, Strukturanalyse, elektromagnetischem Potenzial und Stofftransport zu lösen.

Es wird prognostiziert, dass das Dienstleistungssegment im Prognosezeitraum die höchste CAGR aufweisen wird. CAE-Services ergänzen Softwarekomponenten durch die Bereitstellung von Erfahrung, Support und spezialisierter Unterstützung bei der effizienten Implementierung von CAE-Technologien. Diese Dienstleistungen können Schulungsprogramme umfassen, um Ingenieurteams den Umgang mit CAE-Software beizubringen, Beratungsdienste für spezifische technische Schwierigkeiten und maßgeschneiderte Simulationsdienste, die auf die Anforderungen jedes Projekts zugeschnitten sind. Der Anstieg des Segments kann auf das gestiegene Bewusstsein von Unternehmen und Regierungen für virtuell aktivierte Methoden zur Produktentwicklung zurückzuführen sein. Dienstleistungen wie Design und Beratung, Installation und Wartung erfreuen sich bei Unternehmen zunehmender Beliebtheit.

Basierend auf dem Bereitstellungsmodus ist der Markt in On-Premise- und Cloud-basierte Lösungen fragmentiert.

Das On-Premise-Segment dominiert den Weltmarkt und macht über 65 % des Marktanteils aus. Die Softwarebranche entwickelt sich schnell und eine rechtzeitige Produktentwicklung und Markteinführung sind entscheidend für den Erfolg eines Unternehmens. Unternehmen erwerben neue Softwaretechnologie durch Fusionen und Übernahmen. Basierend auf den Bereitstellungsmodellen wird der Sektor in On-Premise und Cloud unterteilt. Cloud Computing bietet einfachen Zugriff auf Daten, große Speicherkapazität und Sicherheit. Darüber hinaus bietet cloudbasiertes CAE, bereitgestellt als Software-as-a-Service (SaaS), anwendungsspezifische Lösungen für CAE-Anwender. Daher wird prognostiziert, dass die Cloud-basierte Bereitstellungsstrategie in den nächsten Jahren rasch expandieren wird.

Die cloudbasierte Bereitstellung ermöglicht eine schnellere Verteilung, weniger Wartung, geringere Kosten und mehr Skalierbarkeit. Obwohl die Einführung von On-Premise-Software die Kosten für die Softwarebereitstellung und -aktualisierung erhöhte, behielt sie im Jahr 2023 einen beträchtlichen Marktanteil. Dieser bedeutende Anteil am On-Premise-Markt kann auf die frühe Einführung zurückzuführen sein. Darüber hinaus halten zahlreiche Firmen die Softwarebereitstellung vor Ort beim Kunden für bequemer, wenn weiterhin Bedenken hinsichtlich der Vertraulichkeit der Daten bestehen. Aus ähnlichen Gründen wird die On-Premise-Kategorie im Prognosezeitraum wahrscheinlich den Mehrheitsanteil behalten.

Der Markt kann durch Endverbraucher weiter in Automobil, Verteidigung und Luft- und Raumfahrt, Elektronik, medizinische Geräte und Industrieausrüstung unterteilt werden.

Mit über 29 % hielt die Automobilindustrie weltweit den größten Marktanteil. Die Automobilindustrie ist ein wichtiger Endanwender von CAE-Tools (Computer-Aided Engineering). CAE wird im Automobilsektor häufig für verschiedene Anwendungen eingesetzt, darunter Strukturanalyse, Unfallsimulationen, Aerodynamik und thermische Analyse. Dies verbessert das Gesamtdesign und die Leistung der Fahrzeuge. Darüber hinaus ist CAE-Software für das Zeichnen und Entwerfen im Computer-Aided Engineering (CAE) unerlässlich, da sie es Ingenieuren ermöglicht, Konzepte zu modellieren und zu entwickeln, bevor sie physische Prototypen erstellen.

CAE wird in der Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtindustrie häufig zum Aufbau und zur Analyse komplexer Systeme eingesetzt. Zu seinen Anwendungen gehören Strukturintegritätsanalysen, aerodynamische Simulationen, Fluiddynamik und thermische Bewertungen. Der Einsatz von CAE-Software in der Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtindustrie wird im Prognosezeitraum voraussichtlich erheblich zunehmen. Diese Ausweitung ist auf den zunehmenden Einsatz von CAE-Software für kritische Aufgaben wie Strukturanalyse, numerische Strömungsmechanik (CFD) und elektromagnetische Analyse zurückzuführen. Diese Talente sind für die Entwicklung moderner Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtsysteme von entscheidender Bedeutung. Unternehmen in diesen Branchen können die Produktleistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit verbessern, indem sie CAE-Software integrieren, die präzise technische Berechnungen und Simulationen gewährleistet.

Auswirkungen von COVID-19

COVID-19 hat Chaos in der Weltwirtschaft, der humanitären Hilfe und den Gesundheitssystemen verursacht. Die schnelle Ausbreitung des Virus hat erhebliche Auswirkungen auf die weltweite Automobilindustrie und führt zu einem Rückgang der Nachfrage sowohl nach Neu- als auch nach Gebrauchtwagen.

Die Pandemie hat enorme Auswirkungen auf die Elektrofahrzeugindustrie, da die Fahrzeuge als hochmoderne Mobilität gelten und in der Anschaffung unerschwinglich teuer sind. Aufgrund der starken Ausbreitung des Virus weltweit sind die Nachfrage- und Lieferketten vieler Rohstoffe aufgrund fehlender Transportmittel zum Stillstand gekommen.

Bis Ende 2020 hatte sich die COVID-19-Situation jedoch in mehreren Ländern stabilisiert, was zu einem Ende des Ungleichgewichts zwischen Nachfrage und Angebot und einem erheblichen Anstieg der Neuzulassungen von Automobilen führte. Dies lag an der Notwendigkeit, öffentliche Verkehrsmittel für den Pendelverkehr zu meiden.

Darüber hinaus hat der Getriebemarkt aufgrund geringer oder nahezu fehlender Automobilverkäufe und neuer Anforderungen Marktanteile verloren. Obwohl über 90 % der Autos in den Vereinigten Staaten über Automatikgetriebe verfügen, haben große Märkte wie Indien es versäumt, Automatikgetriebe einzuführen. Automatikgetriebe erfreuen sich bei Autofahrern auf der ganzen Welt immer größerer Beliebtheit, was der Branche bei der Bewältigung der Pandemie hilft und nach COVID-19 hohe Statistiken liefert.

jüngsten Entwicklungen

• Januar 2024 – Hexagons R-evolution stellt Green Cubes vor, eine digitale Revolution für den Schutz des Regenwaldes.
• Januar 2024 – Die BMW Group wird mit Dassault Systèmes zusammenarbeiten, um die 3DEXPERIENCE Plattform in ihre zukünftige Engineering-Plattform zu integrieren.
• November 2023 – Synopsys kündigt Synopsys.ai Copilot an, eine bahnbrechende GenAI-Funktion zur Beschleunigung des Chipdesigns.
• Januar 2024 – Die neue Ansys Fluent Web-Benutzeroberfläche bietet Zugriff auf umfangreiche Multi-GPU-CFD-Simulationen.