Marktbericht für computergestütztes Engineering: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Typ (Software, Dienstleistungen), Bereitstellungsmodus (On-Premise, Cloud-basiert), Endnutzer (Automobilindustrie, Verteidigung und Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Medizintechnik, Industrieanlagen, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2024–2032

Marktdynamik

Treiber des globalen Marktes für computergestützte Konstruktion:

Zunehmender Fokus auf Nachhaltigkeit

Der zunehmende Fokus auf Nachhaltigkeit im Markt für computergestützte Entwicklung (CAE) wird durch das globale Engagement für Umweltverantwortung und die Nachfrage nach umweltfreundlichem Produktdesign und -entwicklung angetrieben. CAE ist entscheidend für die Erreichung von Nachhaltigkeitszielen in verschiedenen Branchen. In der Automobilindustrie werden CAE-Tools eingesetzt, um den Leichtbau von Fahrzeugkomponenten zu optimieren. Simulationen ermöglichen es Ingenieuren, die strukturelle Integrität von Leichtbaumaterialien wie hochentwickelten Legierungen und Verbundwerkstoffen zu analysieren, was zu einer höheren Kraftstoffeffizienz und geringeren Emissionen führt. S&P Global Mobility prognostiziert für 2024 weltweit 88,3 Millionen Neuwagenverkäufe, was einem jährlichen Wachstum von 2,8 % entspricht und den Trend im CAE-Markt im Prognosezeitraum stützt.

Zudem stehen Automobilhersteller unter zunehmendem Druck, strenge Emissionsvorschriften einzuhalten. CAE-gestützte Leichtbaulösungen ermöglichen es ihnen, die Kraftstoffeffizienz zu steigern und Treibhausgasemissionen zu minimieren. Laut Daten der US-Umweltschutzbehörde (EPA) hat sich der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen in den Vereinigten Staaten im letzten Jahrzehnt kontinuierlich verbessert, was unter anderem auf Fortschritte im Fahrzeugdesign und in der Leichtbautechnologie zurückzuführen ist.

Darüber hinaus werden CAE-Technologien zur Planung und Optimierung von Systemen für erneuerbare Energien wie Windkraftanlagen und Solaranlagen eingesetzt. Laut IRENA könnten die weltweiten Kapazitätserweiterungen für erneuerbare Energien bis 2024 insgesamt 550 GW betragen. Der IRENA-Bericht „World Energy Transitions Outlook“ fordert einen durchschnittlichen jährlichen Zubau von 1.000 GW erneuerbarer Energien bis 2030, um das 1,5-Grad-Ziel in Reichweite zu halten. Architekten und Ingenieure nutzen CAE-Tools, um nachhaltige Gebäude zu entwerfen, darunter optimale Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK), effiziente Beleuchtung und die Integration erneuerbarer Energien. CAE-Simulationen helfen dabei, den Energieverbrauch, den thermischen Komfort und die Umweltauswirkungen während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes zu ermitteln.

Hemmnisse auf dem globalen Markt für computergestützte Konstruktion:

Hohe Anfangskosten

Die hohen Anfangskosten für den Einsatz von CAE-Tools (Computer-Aided Engineering) können für Unternehmen und insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) ein erhebliches Hindernis darstellen. So können CAE-Dienstleistungen beispielsweise zwischen 67.725 und 86.767 US-Dollar pro Jahr bzw. 32 bis 41 US-Dollar pro Stunde kosten. Die Kosten hängen von der Komplexität, dem Umfang und den Qualifikationen des jeweiligen Projekts ab.

Darüber hinaus können CAE-Softwarelizenzen kostspielig sein, insbesondere für komplexe Simulations- und Analysetools. So können beispielsweise Lizenzen für anspruchsvolle FEA- (Finite-Elemente-Analyse) oder CFD-Software (Computational Fluid Dynamics) pro Benutzer und Jahr zwischen Hunderten und Zehntausenden von Dollar liegen. Die Kosten für CAE-Softwarelizenzen variieren je nach Komplexität der Software, Anzahl der erworbenen Lizenzen und Laufzeit des Lizenzvertrags. Einige fortschrittliche CAE-Softwaresysteme können für eine Volllizenz Hunderttausende von Dollar kosten. Beispielsweise beginnt ein vierteljährliches Abaqus-Leasing bei über 7.000 US-Dollar, während ein Jahresleasing bei etwa 19.000 US-Dollar beginnt. Abaqus kostet rund 31.000 US-Dollar, wobei die jährliche Wartung (Updates und Support) bei 6.000 US-Dollar beginnt.

Darüber hinaus verursacht der Bedarf an Hochleistungsrechnerinfrastruktur, die häufig für die effiziente Durchführung komplexer CAE-Simulationen erforderlich ist, zusätzliche Kosten. Investitionen in und die Wartung von HPC-Systemen können die Gesamtausgaben erheblich erhöhen.

Globale Marktchancen für computergestützte Entwicklung:

Zunahme der Elektrifizierung und des autonomen Fahrens

Die Elektrifizierung der Automobilindustrie hat die Nachfrage nach CAE-Tools zur Verbesserung von Design und Leistung von Elektrofahrzeugen erhöht. CAE simuliert und analysiert das Verhalten von Batteriesystemen unter Berücksichtigung von Wärmemanagement, Energieeffizienz und der Gesamtlebensdauer der Batterie. Ingenieure können beispielsweise CAE-Modelle nutzen, um vorherzusagen, wie sich alternative Materialien, Kühlsysteme und Lade-/Entladeszenarien auf die Leistung und Haltbarkeit von Elektrofahrzeugbatterien auswirken. Laut einer Studie von Canalys werden die weltweiten Verkäufe von Elektrofahrzeugen im Jahr 2024 voraussichtlich 13,7 Millionen Einheiten erreichen, ein Anstieg von 29 % gegenüber 2023.

Auch in der Entwicklung autonomer Fahrzeuge simulieren CAE-Tools komplexe Situationen für die Sensorfusion, Entscheidungssysteme und die Fahrzeugdynamik. Dieser simulationsbasierte Ansatz ist entscheidend für die Entwicklung zuverlässiger und sicherer autonomer Fahrfunktionen. Laut McKinsey werden bis 2030 12 Prozent der neuen Pkw mit autonomen Technologien der Stufe L3+ ausgestattet sein, bis 2035 sollen es bereits 37 Prozent sein. CAE ist für autonome Fahrzeuge unerlässlich, da es die Bewertung und Validierung der Leistung von Sensoren, Steuerungssystemen und der gesamten Fahrzeugdynamik in simulierten Umgebungen ermöglicht. Diese simulationsbasierte Technik beschleunigt die Entwicklung und das Testen autonomer Fahrzeugsysteme.

Darüber hinaus erfordert die zunehmende Elektrifizierung und die Entwicklung autonomer Fahrzeuge ein umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen und Funktionsweise verschiedener Komponenten unter unterschiedlichen Bedingungen. Ingenieure können diese Szenarien mithilfe von CAE-Verfahren modellieren und so die Konstruktion von Elektro- und autonomen Fahrzeugen optimieren. Mit der wachsenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen tragen CAE-Simulationen zur Entwicklung effizienterer und langlebigerer Batterietechnologien bei und lösen kritische Probleme wie Wärmemanagement und Reichweitenoptimierung.

Regionalanalyse

Nordamerika dominiert den Weltmarkt

Die globale Marktanalyse für computergestütztes Engineering wird in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, dem Nahen Osten und Afrika sowie Lateinamerika durchgeführt.

Nordamerika ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen Markt für computergestützte Konstruktion (CAE) und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 3,3 % wachsen. Nordamerika ist ein wichtiger Standort für technologische Innovation und deren Anwendung. Der zunehmende Einsatz cloudbasierter CAM-Technologien zur Verbesserung und Automatisierung von Produktionsprozessen hat in Nordamerika die computergestützte Fertigung vorangetrieben. Die Präsenz großer Unternehmen in der Region steigert die Nachfrage nach CAM-, CAD- und CAE-Technologien. Der Prozesssektor ist stark auf IT und unterstützende Technologien für die Datenerfassung, Echtzeitprüfung und das Produktionsprozessmanagement angewiesen. Aufgrund der bestehenden Produktionstechnologielandschaft expandiert Nordamerika mit einer Tendenz zur automatisierten Fertigung.

Darüber hinaus tätigen Unternehmen erhebliche Investitionen in Forschung und Entwicklung, um ihre Fertigungsprozesse zu optimieren, was das Wachstum ankurbelt. Angesichts der massiven staatlichen Investitionen in den Industriesektor und des Kapazitätsausbaus dürfte der nordamerikanische Markt im Prognosezeitraum rasant wachsen. Auch die zunehmende Verbreitung artenreicher Kulturen und die verstärkte Automatisierung im Fertigungssektor tragen zur Markterweiterung in den Vereinigten Staaten bei.Internet der Dinge (IoT)Steigende Kosten im Verteidigungssektor werden den Anwendungsbereich von CAE voraussichtlich bald erweitern. Zahlreiche Unternehmen nutzen cloudbasierte CAE-Lösungen, um komplexe Simulationen effizient durchzuführen, was eine robuste Datenverarbeitung erfordert. Dies erhöht das Potenzial von CAE in der Cloud.

Für Europa wird im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 3,8 % erwartet. Die Präsenz führender Wettbewerber in mehreren europäischen Ländern wird den Markt weiter stärken. Auch die Automobilindustrie ist ein wichtiger Wirtschaftszweig in Europa und dürfte die Nachfrage nach computergestützter Entwicklung (CAE) ankurbeln. Laut einer Umfrage des Europäischen Automobilherstellerverbands (ACEA) ist die europäische Automobilindustrie ein bedeutender Innovationstreiber. CAE trägt zur Entwicklung fortschrittlicher Fahrzeugtechnologien bei und ist für die Forschungs- und Entwicklungsinitiativen der Automobilindustrie in der Region unerlässlich. Die wachsende Zahl von Anbietern virtueller Fahrzeuge und vernetzter Autos investiert massiv in zuverlässige Entwicklungstechnologien, um die Produktionskosten zu optimieren.

Der asiatisch-pazifische Markt wird im Prognosezeitraum voraussichtlich exponentiell wachsen und eine beträchtliche durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) aufweisen. Dieses Wachstum ist auf verstärkte staatliche Investitionen in den Fertigungssektor und den Ausbau der Kapazitäten für erneuerbare Energien zurückzuführen. Die zunehmende Automatisierung von Industrieanlagen dürfte die Nachfrage der Branche zusätzlich ankurbeln.

Darüber hinaus expandieren führende Unternehmen nach Japan, um Automobil-, Medizintechnik- und Elektronikunternehmen zu unterstützen, die CAE zur Risikominderung und Kostensenkung einsetzen. Dies verschafft ihnen einen Wettbewerbsvorteil.

Lateinamerika hält einen bedeutenden Marktanteil. Länder wie Argentinien, Brasilien, Chile und Kolumbien überarbeiten ihre Industriepolitik, um ihre Markteinnahmen zu steigern. Zudem fördern sie verstärkt ausländische Investitionen, um die regionale Industrialisierung zu unterstützen. Beispielsweise werden die Ziele für nachhaltige Entwicklung 2030 hervorgehoben, um eine nachhaltige industrielle Entwicklung zu fördern. Dies dürfte die Marktexpansion in Südamerika ankurbeln.

Die steigende Produktivität in der Industrie des Nahen Ostens und Afrikas dürfte die Chancen für Hersteller von CAD-Software (Computer-Aided Engineering) erhöhen. In den letzten Jahren haben sich die Fertigungsindustrien zu wichtigen Wirtschaftsindikatoren für die Länder des Nahen Ostens und Afrikas entwickelt.

Segmentanalyse

Der globale Markt für computergestützte Konstruktion (CAD) ist nach Typ, Bereitstellungsmodus und Endnutzer segmentiert.

Der Markt ist zudem nach Art weiter in Software und Dienstleistungen unterteilt.

Der Softwaresektor hielt 2023 den größten Marktanteil und wird seine führende Position voraussichtlich auch in den kommenden Jahren behaupten. CAE-Software ist die Grundlage des computergestützten Engineerings (Computer-Aided Engineering, CAE) und umfasst eine Vielzahl von Werkzeugen und Anwendungen zur Simulation, Bewertung und Optimierung von Entwicklungsprozessen. Das Wachstum dieses Segments ist auf Vorteile wie Datensicherheit, Zuverlässigkeit und kontinuierliches Testen zurückzuführen. Das Programm optimiert Engineering-Aufgaben und wird hauptsächlich zur Prüfung der Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit von Bauteilen und Baugruppen eingesetzt.

Die Branche ist in vier Softwaretypen unterteilt: Finite-Elemente-Analyse (FEA), numerische Strömungsmechanik (CFD), Mehrkörperdynamik sowie Optimierung und Simulation. Das FEA-Segment hielt 2023 einen Marktanteil von über 55 % und wird den Markt voraussichtlich auch in den kommenden Jahren dominieren. FEA ist eine computergestützte Analysemethode zur Bestimmung der Festigkeit eines Produkts unter Belastung. FEA modelliert reale Bauteile, um Probleme in den Bereichen Wärmeübertragung, Strukturanalyse, elektromagnetisches Potenzial und Stofftransport zu lösen.

Dem Dienstleistungssegment wird im Prognosezeitraum das höchste durchschnittliche jährliche Wachstum (CAGR) prognostiziert. CAE-Dienstleistungen ergänzen Softwarekomponenten durch Erfahrung, Support und spezialisierte Unterstützung bei der effizienten Implementierung von CAE-Technologien. Diese Dienstleistungen umfassen beispielsweise Schulungsprogramme für Ingenieurteams im Umgang mit CAE-Software, Beratungsleistungen bei spezifischen technischen Herausforderungen sowie kundenspezifische Simulationsdienstleistungen, die auf die jeweiligen Projektanforderungen zugeschnitten sind. Das Wachstum dieses Segments lässt sich auf das gestiegene Bewusstsein für virtuelle Methoden in der Produktentwicklung bei Unternehmen und Behörden zurückführen. Dienstleistungen wie Design und Beratung, Installation und Wartung erfreuen sich zunehmender Beliebtheit.

Nach Bereitstellungsmodus ist der Markt in On-Premise- und Cloud-basierte Lösungen unterteilt.

Das Segment der On-Premise-Lösungen dominiert den globalen Markt mit einem Anteil von über 65 %. Die Softwarebranche ist schnelllebig, und eine zeitnahe Produktentwicklung und Markteinführung sind entscheidend für den Unternehmenserfolg. Unternehmen erwerben neue Softwaretechnologien durch Fusionen und Übernahmen. Basierend auf den Bereitstellungsmodellen wird der Sektor in On-Premise- und Cloud-Lösungen unterteilt.Cloud ComputingSie bietet einfachen Datenzugriff, große Speicherkapazität und Sicherheit. Darüber hinaus bietet cloudbasiertes CAE, bereitgestellt als Software-as-a-Service (SaaS), anwendungsspezifische Lösungen für CAE-Anwender. Daher wird erwartet, dass sich die cloudbasierte Bereitstellungsstrategie in den nächsten Jahren rasant ausbreiten wird.

Cloudbasierte Bereitstellung ermöglicht eine schnellere Verteilung, weniger Wartungsaufwand, geringere Kosten und bessere Skalierbarkeit. Obwohl die Nutzung von On-Premise-Software die Kosten für Softwarebereitstellung und -aktualisierung erhöhte, konnte sie 2023 einen beträchtlichen Marktanteil behaupten. Dieser hohe Anteil ist auf die frühe Einführung von On-Premise-Lösungen zurückzuführen. Darüber hinaus empfinden viele Unternehmen die Softwarebereitstellung beim Kunden als praktischer, insbesondere wenn Datenschutzbedenken bestehen. Aus ähnlichen Gründen dürfte die On-Premise-Kategorie im Prognosezeitraum weiterhin den größten Marktanteil halten.

Der Markt kann nach Endnutzern weiter unterteilt werden in Automobilindustrie, Verteidigung und Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Medizintechnik und Industrieausrüstung.

Die Automobilindustrie hielt mit über 29 % den weltweit größten Marktanteil. Sie ist ein wichtiger Endanwender von CAE-Werkzeugen (Computer-Aided Engineering). CAE wird im Automobilsektor für verschiedene Anwendungen eingesetzt, darunter Strukturanalysen, Unfallsimulationen, Aerodynamik und thermische Analysen. Dies verbessert das Gesamtdesign und die Leistung der Fahrzeuge. Darüber hinaus ist CAE-Software unerlässlich für die computergestützte Konstruktion und das Skizzieren, sodass Ingenieure Konzepte modellieren und entwickeln können, bevor physische Prototypen erstellt werden.

CAE wird in der Verteidigungs- und Luftfahrtindustrie umfassend zur Entwicklung und Analyse komplexer Systeme eingesetzt. Zu den Anwendungsgebieten zählen die Analyse der Strukturintegrität, aerodynamische Simulationen, Strömungsmechanik und thermische Bewertungen. Der Einsatz von CAE-Software in diesen Branchen wird im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich zunehmen. Diese Expansion ist auf den verstärkten Einsatz von CAE-Software für kritische Aufgaben wie Strukturanalysen, numerische Strömungsmechanik (CFD) und elektromagnetische Analysen zurückzuführen. Diese Kompetenzen sind für die Entwicklung moderner Verteidigungs- und Luftfahrtsysteme unerlässlich. Unternehmen dieser Branchen können die Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit ihrer Produkte durch den Einsatz von CAE-Software verbessern, da diese präzise technische Berechnungen und Simulationen ermöglicht.