Markt für generatives Design Größe und Ausblick, 2022-2030

Marktübersicht

Das weltweite Marktvolumen für generatives Design soll von 2 Milliarden US-Dollar im Jahr 2021 auf 7 Milliarden US-Dollar im Jahr 2030 anwachsen und im Zeitraum 2022–2030 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 16 % verzeichnen.

Ein Ansatz zur Design-Exploration wird als generatives Design bezeichnet. Designer oder Ingenieure geben Designziele sowie Merkmale wie Leistungs- oder Platzanforderungen, Materialien, Produktionstechniken und Kostenbeschränkungen in eine generative Designsoftware ein. Die Software generiert schnell Designalternativen, indem sie alle denkbaren Varianten einer Lösung untersucht. Sie testet und lernt mit jeder Iteration, was funktioniert und was nicht.

Marktdynamik

Globaler Markttreiber für generatives Design

Fortschrittliche Technologien kurbeln das Marktwachstum des globalen Marktes für generatives Design an

Unternehmen in den verschiedensten Branchen suchen nach Möglichkeiten, die Produktionseffizienz in ihren Fertigungsprozessen zu verbessern, um den Output zu maximieren und gleichzeitig die Kosten zu minimieren. Um dieses Ziel zu erreichen, nutzen Unternehmen schnell neue Technologien, um Produktinnovationen und Produktionseffizienz voranzutreiben.

Fortschrittliche Technologien minimieren die Branchenfragmentierung, steigern die Effizienz und senken die hohen Kosten unzureichender Interoperabilität. Fortschritte in den Bereichen Big Data, IoT, KI und maschinelles Lernen sowie andere Technologien haben diese Expansion vorangetrieben.

Building Information Modeling (BIM) entwickelt sich in der Architektur- und Baubranche schnell zum Standard. BIM ist ein virtuelles Designtool zur Entwicklung einer Reihe miteinander verbundener Richtlinien, Prozesse und Technologien sowie eine Technik zur Verwaltung wichtiger Gebäudedesign- und Projektdaten im digitalen Format und bietet gegenüber dem herkömmlichen computergestützten Design (CAD) große Vorteile.

Das Wachstum des Marktes wird durch die additive Fertigungstechnologie unterstützt, die eine Vielzahl von Möglichkeiten bei der Herstellung, Gestaltung und Leistung einzigartiger architektonischer Formen, Bausysteme und Materialien bietet. Es handelt sich um einen innovativeren, schnelleren und flexibleren Ansatz für die Produktentwicklung und -herstellung.

Die Planungs- und Entwurfsphase verschlingt einen großen Teil des Budgets. Verzögerungen in diesem Prozess führen daher zu finanziellen Verlusten und einer geringeren Produktionsqualität. Um solche Hindernisse zu überwinden, sind solides Design und Planung unerlässlich, die dazu beitragen, dass die Produktion termingerecht und im Rahmen des Budgets abgeschlossen wird.

KI unterstützt Bauunternehmen bei der besseren Visualisierung und Planung komplexer Sanitär-, Mechanik- und Elektroarbeiten, die sich in einem 3D-Modelldesign leicht konzeptualisieren lassen. Logistische Probleme können bereits bei der Planung gelöst werden, was in der Bauphase Zeit und Geld spart.

Globale Marktbeschränkung für generatives Design

Komplexität der Nutzung von Software für generatives Design führt zu einem Nachfrageeinbruch auf dem weltweiten Markt für generatives Design.

Technologische Fortschritte machen es erforderlich, vorhandene Mitarbeiter entweder mit der Technologie auszustatten oder sie durch professionelle und erfahrene Mitarbeiter zu ersetzen. Dies liegt vor allem an der Schwierigkeit, die Software und andere technische Hilfsmittel zu verwenden.

Derzeit gibt es einen Mangel an Fachkräften, der die Industrie daran hindert, ihre Produktionsprozesse zu optimieren. Aufgrund des Mangels an qualifizierten und erfahrenen Bewerbern haben Hersteller aller Branchen Schwierigkeiten, generative Designsoftware und andere Technologien zu bedienen und einzusetzen.

Zu den Kernwissensbereichen, in denen Defizite bestehen, zählen der Einsatz automatisierter Design- und Planungsprozesse, die Bedienung generativer Designtools und die Arbeitsplanung. Auch hinsichtlich der Bedeutung von Designfähigkeiten, Problemlösungskompetenzen und Fachwissen in den genannten Bereichen besteht eine erhebliche Diskrepanz zwischen den Meinungen von Studenten und Arbeitgebern. Angesichts der Komplexität der Softwarenutzung unterstreicht dies die Tatsache, dass der Mangel an Talenten ein großes Hindernis für das Wachstum des Marktes darstellt.

Darüber hinaus ist die Akzeptanzrate bei KMU selbst in Entwicklungsländern gering, da die Schulung und Ausbildung vorhandener Designer oder deren Ersatz durch professionelle und kompetente Designer die Herstellungskosten erhöht. Dies hält KMU davon ab, solche Software zu verwenden, da sie sich die Kosten nicht leisten können. Infolgedessen begrenzt dieser Aspekt die Marktexpansion.

Die Anforderungen an die Qualifikationen in der Fertigungsindustrie haben sich von weitgehend manueller Arbeit hin zu zunehmend anspruchsvoller Programmierung und Steuerung komplizierter Maschinen verlagert. Arbeitnehmer mit geringerer Qualifikation laufen dagegen Gefahr, ersetzt zu werden, wenn sie nicht umgeschult werden können.

Globale Marktchancen für generatives Design

KI-Technologien schaffen lukrative Möglichkeiten auf dem globalen Markt für generatives Design

Beim generativen Design steht ein verbesserter Ansatz für das Engineering im Mittelpunkt, der in digitalen Kontexten bisher nicht verfügbar war. Das Verfahren ähnelt stark einem evolutionären Designansatz, der alle notwendigen Merkmale berücksichtigt. Darüber hinaus eröffnet die Kombination von Hochleistungsrechnen und der Cloud der Branche bisher unvorstellbare Möglichkeiten.

Unternehmen wie Under Armour, Airbus, Black & Decker und andere in vielen Bereichen greifen schnell auf generatives Design als Trend zurück, der die Zukunft des Ingenieurwesens allmählich verändert. Dadurch können Ingenieure die Aufgabe, die besten Lösungen für eine Reihe von Einschränkungen zu finden, an die Software delegieren, was die Kreativität des Ingenieurs erheblich steigert.

Darüber hinaus finden sich Beispiele für generatives Design in vielen Branchen immer häufiger und Ingenieure integrieren das Tool zunehmend in ihre Prozesse. Diese Software, die die Zukunft schafft, erweitert kontinuierlich die Art und Weise, wie Waren hergestellt und konstruiert werden. Das Ende des Produktdesigns und der Herstellung entwickelt sich rasant.

Moderne Technologien ersetzen traditionelle Methoden. Die digitale Simulations- und Analysesoftware ist inzwischen so weit fortgeschritten, dass Designs in Sekunden oder weniger überprüft werden können. Ohne Interaktion des Bedieners können komplexe Algorithmen die Geometrie eines Teils zwischen den Simulationen automatisch ändern. Diese neuen generativen Designtools können dank KI-Ansätzen auch ein wesentlich größeres Universum möglicher Lösungen erkunden und die Ergebnisse von Millionen von Simulationen vergleichen, um ein Design zu finden, das die beste Kombination angegebener Merkmale liefert.

Regionale Analyse

Deutliches Wachstum in Nordamerika und Europa

Nach Regionen aufgeteilt ist der globale Marktanteil der Netzwerkverschlüsselung in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und den Rest der Welt (Lateinamerika, Naher Osten und Afrika).

Die nordamerikanische Region dominiert den globalen Markt für generatives Design. Der Umsatz dürfte dort bis 2030 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 15 % auf 3 Milliarden US-Dollar wachsen.

Der Markt für generatives Design wird wahrscheinlich von Nordamerika, einschließlich der USA und Kanada, angeführt. Eine steigende Nachfrage nach Speicherlösungen und industrieller Automatisierung sowie ein stärkerer Fokus auf die Minimierung der Infrastrukturkosten, ein wachsender Bedarf an Geschäftseinblicken und Echtzeit-Datenverfügbarkeit treiben den Markt an.

GM war der erste große Automobilhersteller in Nordamerika, der die generative Designsoftware Autodesk nutzte, um traditionelle Designoptimierungstechniken in Bezug auf Gewichtsreduzierung zu übertreffen. Bis 2023 hofft GM, mindestens 20 Elektro- oder Brennstoffzellenfahrzeuge auf den Markt zu bringen, wobei generatives Design dabei hilft, verschiedene Probleme zu lösen, indem es leichtere Fahrzeuge und eine kürzere Lieferkette ermöglicht.

Auf die Region Europa entfällt der zweitgrößte Anteil am globalen Markt für generatives Design. Bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 17 % dürfte bis 2030 ein Umsatz von 2 Milliarden US-Dollar erzielt werden.

Der europäische Automobilsektor hat in der globalen Automobilindustrie eine bedeutende Position eingenommen. Dank großer multinationaler Automobilhersteller wird die 3D-Drucktechnologie in Europa für Designformulierungen und F&E-Anwendungen in der Automobilindustrie weithin eingesetzt.

Top-Automobilhersteller wie Mercedes-Benz, Audi, BMW, Jaguar, Land Rover, Volkswagen und andere haben in Europa einen potenziellen Markt für 3D-Druck und -Technologie geschaffen. In den letzten 25 Jahren hat die BMW Group 3D-Drucktechnologie zur Entwicklung verschiedener Autoteile eingesetzt. Im Jahr 2018 wurden fast 200.000 3D-Komponenten gedruckt, eine Steigerung von 42 % gegenüber den Vorjahren.

Segmentanalyse

Nach Bereitstellung ist der Markt in On-Premises und Cloud segmentiert.

Das On-Premise-Segment im globalen Markt für generatives Design bezieht sich auf die Bereitstellung von Software und Lösungen für generatives Design, die in der eigenen IT-Infrastruktur eines Unternehmens installiert und betrieben werden, anstatt über Cloud-basierte Plattformen. Diese On-Premise-Bereitstellung ermöglicht viel mehr organisatorische Kontrolle über Design, Datensicherheit und Anpassungsoptionen. Dieser Ansatz wird besonders von großen Unternehmen oder Branchen mit hohen Anforderungen an den Datenschutz geschätzt. Die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Fertigungsindustrie sind einige Beispiele. On-Premise-Lösungen integrieren generative Designtools in bereits vorhandene Systeme und Infrastrukturen, um ein maßgeschneidertes Erlebnis und potenziell bessere Leistung zu bieten, da man Sichtverbindung zu lokalen Ressourcen hat. Dies bringt jedoch auch höhere Vorlaufkosten für Hardware und Software mit sich, wobei fortlaufende Wartungspflichten anfallen.

Das Cloud-Segment gewinnt aufgrund der Flexibilität und Skalierbarkeit, die Cloud-basierte Lösungen bieten, zunehmend an Bedeutung. Die Bereitstellung in der Cloud ermöglicht die dynamische Zuweisung von Ressourcen und ermöglicht es Benutzern, erweiterte Rechenleistung zu nutzen, ohne eine umfangreiche Infrastruktur vor Ort zu benötigen. Cloud-basierte generative Designplattformen bieten Zugriff auf leistungsstarke Rechenressourcen und umfangreiche Datenspeicherkapazitäten, ohne dass hohe Vorlaufkosten anfallen oder komplexe Designalgorithmen und riesige Datensätze ausgeführt werden müssen. Da Unternehmen und Designprofis ständig nach agilen und effizienten Lösungen suchen, wird erwartet, dass das Segment der Cloud-Bereitstellung aufgrund der zunehmenden Nutzung von Cloud-Technologien und der steigenden Nachfrage nach innovativen Designlösungen in allen Branchen schnell wachsen wird.

Nach Anwendung ist der Markt in Produktdesign und -entwicklung sowie Kostenoptimierung unterteilt.

Produktdesign und -entwicklung sind das dynamischste und einflussreichste Segment auf dem globalen Markt für generatives Design. Generatives Design basiert auf fortschrittlichen Algorithmen und künstlicher Intelligenz und ermöglicht die Erstellung optimierter Designlösungen für zuvor festgelegte Parameter und Einschränkungen. Aus diesem Grund hat das Segment ein hohes Wachstum erlebt, da die Industrie nach innovativen Lösungen sucht, die im Design effektiv und kosteneffizient sind. Mithilfe von Tools für generatives Design können Ingenieure/Designer mehr Designmöglichkeiten für Produkte bewerten und so Probleme bei der Materialnutzung und Leistungsoptimierung lösen. Dies schafft enormen Wert in Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Unterhaltungselektronik und dem Industriemaschinenbau, die derzeit alle nach hochmodernen, leichten und leistungsstarken Produkten verlangen.

Die Kostenoptimierung in diesem Segment zielt darauf ab, mithilfe dieser Algorithmen eine effiziente Nutzung von Materialien und eine Reduzierung der Herstellungskosten durch die Reduzierung von Produktionsabfällen zu erreichen. Mithilfe von generativem Design können Unternehmen schnell und kostengünstig eine Vielzahl von Designoptionen bewerten, um sicherzustellen, dass ein Produkt geliefert wird, das nicht nur die Leistungsanforderungen erfüllt, sondern auch in das Budget passt. Dies ist insbesondere in der Automobil-, Luftfahrt- und Fertigungsindustrie nützlich, wo Kosteneffizienz und Materialnutzung entscheidende Faktoren sind. Andererseits dürfte die Nachfrage nach generativen Designlösungen zur Kostenoptimierung steigen, da Unternehmen zunehmend danach streben, ihre Kosteneffizienz durch Rationalisierung ihrer Betriebsabläufe zu verbessern.

Nach Endbenutzerbranche ist die Branche in die Branchen Automobil, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Architektur und Bauwesen, industrielle Fertigung und Sonstige unterteilt.

Der Automobilsektor ist auch weiterhin einer der wichtigsten Endverbraucherbereiche auf dem globalen Markt für generatives Design. Generatives Design nutzt hochentwickelte Algorithmen und KI, um optimierte und originelle Designlösungen zu entwickeln, die auf die Anforderungen des Automobilsektors zugeschnitten sind. Auf diese Weise können Fahrzeughersteller eine Vielzahl von Designmöglichkeiten zur Optimierung von Komponenten hinsichtlich Gewicht, Festigkeit und Leistung prüfen, ohne jemals Kompromisse bei strengen Branchenvorschriften und Sicherheitsstandards eingehen zu müssen. Dadurch können Automobilunternehmen Entwicklungsprozesse beschleunigen, Materialkosten senken und letztendlich die Leistung und Effizienz von Fahrzeugen steigern. Diese Kompetenz ist besonders nützlich für Strukturkomponenten, Innenraumteile oder Modelle mit komplexen Geometrien, bei denen herkömmliche Designmethoden nicht ausreichen.

In der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich spielt die Technologie hier eine wichtige Rolle, da beim generativen Design hochentwickelte Algorithmen und Rechenleistung zum Einsatz kommen, um optimierte Designlösungen zu entwickeln. In der Luft- und Raumfahrt ermöglicht dies die Entwicklung leichter, hochfester Komponenten, die dazu beitragen, den Rohstoffverbrauch und die damit verbundenen Herstellungskosten zu senken, und das alles unter Einhaltung strenger Leistungs- und Sicherheitsstandards. Im Verteidigungsbereich wird es zur Entwicklung komplexer, hochfunktionaler Teile für militärische Ausrüstung und Fahrzeuge eingesetzt, um Effizienz und Haltbarkeit zu verbessern. Die Simulation ermöglicht eine breite Palette von Design-Szenarien und -Ergebnissen, sodass Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich schneller Innovationen hervorbringen und eine überlegene Designleistung sicherstellen können.

In Architektur und Bauwesen verändern generative Designtools die Architektur und den Gebäuderaum, indem sie es Architekten und Bauherren ermöglichen, die Gestaltungsmöglichkeiten von Gebäuden eingehend zu erkunden und gleichzeitig deren Leistung zu optimieren. Mithilfe von Computeralgorithmen können Fachleute nun Strukturen entwerfen, die nicht nur ästhetisch ansprechender und funktionaler sind, sondern auch zur Nachhaltigkeit beitragen. Sie ermöglichen die Erforschung komplexer Geometrien und die effiziente Nutzung von Materialressourcen, was zu energieeffizienteren und umweltfreundlicheren Gebäuden führt. Darüber hinaus unterstützt generatives Design schnelles Prototyping und Iteration, was den Designprozess vereinfacht und die Baukosten senkt.

Die industrielle Fertigung profitiert bereits enorm von den verschiedenen Möglichkeiten dieser Technologie. Das Konzept des generativen Designs in der industriellen Fertigungsbranche konzentriert sich auf die Optimierung von Produktdesign und Produktionsprozessen durch fortschrittliche Rechenalgorithmen. Mit generativem Design können Hersteller sehr effiziente, leichte und belastbare Komponenten herstellen, die bestimmte Leistungskriterien erfüllen und gleichzeitig den Materialabfall während ihres Produktionsprozesses minimieren. Dank dieser Technologie können mehrere Designalternativen untersucht und schnell wiederholt werden, um innovative Lösungen zu finden, die die Funktionalität von Produkten verbessern und gleichzeitig ihre Produktionskosten senken können.

Auswirkungen von Covid-19

Das Aufkommen von COVID-19 veranlasste die Fertigungsindustrie dazu, ihre traditionellen Herstellungsverfahren zu überdenken und sich dabei auf die digitale Transformation und fortschrittliche Fertigungspraktiken in allen Produktionslinien zu konzentrieren. Der Einsatz von Robotern und die Einführung von 3D-Druck, additiver Fertigung und generativen Design-Fertigungstechnologien sind Beispiele für diese Praktiken.

Hersteller sind außerdem gezwungen, eine Vielzahl neuer Methoden zur Produkt- und Qualitätskontrolle zu entwickeln und umzusetzen. Die Wahrscheinlichkeit einer Ausbreitung von COVID-19 wird hauptsächlich durch Innenarchitektur, Belegung und Belüftung bestimmt. Über 90 % aller Erkrankungen entstehen in geschlossenen, dicht besiedelten Räumen mit unzureichendem Luftaustausch oder Umluft.

Aufgrund der durch die Pandemie erforderlichen sozialen Distanzierung gibt es mehr Hindernisse bei der Planung und dem Bau öffentlicher Räume. Dies wird voraussichtlich auch die Nachfrage nach Technologien wie generativer Designsoftware erhöhen.

Australiens nationale COVID-19-Grundsätze für sichere Arbeitsplätze besagen, dass Unternehmen und Arbeitnehmer die Übertragung von COVID-19 während der Arbeit aktiv einschränken und die Wahrscheinlichkeit von COVID-19-Fällen am Arbeitsplatz einplanen müssen. Sie müssen schnell, angemessen, effektiv und effizient reagieren und den Empfehlungen der Gesundheitsbehörden folgen. Das AEC-Geschäft versucht, Umgebungen mit sich schnell ändernden Zielen und Einschränkungen im Zusammenhang mit den neuen Regeln zu entwerfen und zu konstruieren, wie z. B. 1,5-Meter-Abstandsgrenzen und andere Kundenanforderungen.

Kürzliche Entwicklungen

• Mai 2022 – Der Vorstand von Bentley Systems, Incorporated, dem Unternehmen für Infrastruktur-Engineering-Software, hat heute das BSY-Aktienrückkaufprogramm genehmigt und das Unternehmen ermächtigt, bis zum 30. Juni 2024 Stammaktien der Klasse B von BSY im Wert von bis zu 200 Millionen US-Dollar zurückzukaufen.
• Mai 2022 – Ansys und die BMW Group erweitern ihre Zusammenarbeit, um die erste End-to-End-Toolchain für die Entwicklung und Validierung von ADAS- und automatisierten/autonomen Fahrfunktionen zu etablieren, die sich vor allem an Sicherheitsprinzipien orientiert. Die BMW Group nutzt im Rahmen dieser Zusammenarbeit die Fähigkeiten von Ansys, um als einer der ersten Automobilhersteller den Verbrauchern hochautonomes Fahren der Stufe 3 (L3) anzubieten. Die Partnerschaft ist von entscheidender Bedeutung, um die Zuverlässigkeit von ADAS- und autonomen Fahrzeugsystemen (AV) bald zu verbessern und so die Markteinführungszeit zu verkürzen.
• Mai 2022 – Desktop Metal, Inc. hat angekündigt, eine Sammlung von über 300 3D-gedruckten Industrieteilen aus der Vergangenheit auszustellen. Produktionsfähige Druckplattformen für Metalle, Polymere, Elastomere, Keramik, Verbundwerkstoffe und recycelte Holzmaterialien werden vom 17. bis 19. Mai auf der RAPID + TCT, Nordamerikas größter und einflussreichster AM-Ausstellung, in Detroit zu sehen sein.
• Dezember 2021 – World Programming, ein in Großbritannien ansässiges Technologieunternehmen, das sich auf Datenanalysesoftware konzentriert, die von vielen der weltweit größten Unternehmen, darunter Finanzdienstleister und Versicherungsinstitute, genutzt wird, wurde von Altair, dem Weltmarktführer für Konvergenzsimulation, HPC und KI, gekauft. Die World Programming-Plattform ermöglicht die Erstellung und Ausführung mehrsprachiger Softwarelösungen unter Verwendung gängiger datenwissenschaftlicher Sprachen wie Python, R und SAS in einem einzigen Programm.