Marktbericht zur additiven Fertigung im Gesundheitswesen: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Technologie (Stereolithographie, Schichtaufbau, Elektronenstrahlschmelzen, Lasersintern, Jetting-Technologie, Laminated Object Manufacturing, Sonstige), nach Anwendungen (Medizinische Implantate, Prothesen, Wearables, Tissue Engineering, Sonstige), nach Material (Metalle und Legierungen, Polymere, Biologische Zellen, Sonstige) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika), Prognosen 2025–2033

Marktdynamik

Treiber des globalen Marktes für additive Fertigung im Gesundheitswesen

Nachfrage nach kundenspezifischer additiver Fertigung

Zu den vielversprechendsten Anwendungsgebieten der additiven Fertigung oder des 3D-Drucks zählen die Medizin, wo sie zur Herstellung von Gewebe und Organen eingesetzt werden kann.orthopädischUndkranialImplantate, Zahnersatz und andere kostengünstige, komplexe medizinische Teile und Komponenten. Die steigende Anzahl chirurgischer Eingriffe und die Zunahme chronischer Erkrankungen sind zwei Faktoren, die als Treiber für die hohe Nachfrage und den ungedeckten Bedarf im Gesundheitssektor identifiziert wurden und voraussichtlich zum Wachstum im Prognosezeitraum beitragen werden.

Die additive Fertigung wird die steigende Nachfrage nach individualisierten Lösungen aufgrund der Zunahme chirurgischer Eingriffe decken. Darüber hinaus dürften technologische Fortschritte, die zunehmende Akzeptanz und das wachsende Bewusstsein der Verbraucher für verbesserte Anwendungsmöglichkeiten den Anwendungsbereich biobasierter Gesundheitsprodukte erweitern und so das Wachstum der additiven Fertigung weiter ankurbeln. Beispielsweise brachten Medizintechnikunternehmen wie Stryker im Jahr 2017 präzise, ​​mittels 3D-Druck hergestellte, auf Titan basierende Implantate für die vordere und hintere Halswirbelsäule auf den Markt.

Vorteile der additiven Fertigung und die wachsende Zahl älterer Menschen

Die zunehmende Verbreitung vonadditive FertigungDies lässt sich auf die Vorteile gegenüber konventionellen Produktionsmethoden zurückführen. Der Einsatz moderner Technologien, die Gestaltungsfreiheit, die Maßgenauigkeit, die Verwendung einer breiten Materialpalette, darunter Metalle, Kunststoffe und Polymere, die hohe Baugeschwindigkeit und die Möglichkeit, komplexe Bauteile und Geometrien wie Kühlkanäle und Wabenstrukturen herzustellen, sind nur einige der Vorteile der additiven Fertigung. Die Herstellung von Implantaten und Prothesen ist jedoch die Hauptanwendung der additiven Fertigung im Gesundheitswesen.

Zudem hat die wachsende Zahl älterer Menschen zu einem Anstieg orthopädischer Eingriffe wie Knie- und Hüftgelenkersatz geführt, was die Nachfrage nach Implantaten und Prothesen erhöht und eine schnellere Produktion erforderlich gemacht hat. Additive Fertigung spielt daher eine entscheidende Rolle bei der Deckung dieser Nachfrage und treibt das Marktwachstum weiter an.

Hemmnisse auf dem globalen Markt für additive Fertigung im Gesundheitswesen

Mangel an Fachkräften

Innovationen in der additiven Fertigungstechnologie und bei Materialien erfordern neue Kompetenzen und Fähigkeiten, sowohl im Management als auch im technischen Bereich. Die Innovationen in dieser Branche haben die Anpassungsfähigkeit der Fertigungsbelegschaft überholt. Der Fachkräftemangel beeinträchtigt Wachstum, Innovation, Qualität und Produktionskapazität. Hinzu kommt, dass die für eine erfolgreiche additive Fertigung erforderlichen Ingenieurs- und Fachkenntnisse unerlässlich sind.HerstellungDas Aufgabengebiet reicht von Datenmanagement und Materialtechnologie bis hin zur Anlagenkonstruktion. Erfolgreiche Ingenieure müssen in dieser sich ständig weiterentwickelnden Branche einfallsreich und kreativ sein. Diese Qualifikationslücke dürfte ein erhebliches Hindernis für das Marktwachstum darstellen.

Globale Marktchancen im Bereich der additiven Fertigung im Gesundheitswesen

Ablauf des Patents

Auslaufende Patente haben die Monopolstellung der Pioniere der additiven Fertigungsindustrie aufgehoben. So lief beispielsweise 2009 das Patent für das FDM-Druckverfahren (Fused Deposition Modeling) aus. Dies führte zu einem drastischen Preisverfall bei FDM-Druckern, und Unternehmen wie Ultimaker und MakerBot entwickelten benutzerfreundliche Alternativen.3D-DruckerMit dem Auslaufen der Patente ist ein Anstieg der Anzahl der Akteure auf dem Markt für additive Fertigung zu verzeichnen.

Darüber hinaus entwickeln neue Marktteilnehmer vielfältige Anwendungen derselben Technologie zu deutlich niedrigeren Preisen. Die drei wichtigsten Technologien, die davon betroffen sind, sind flüssigkeitsbasierte Verfahren (Flüssigkeitslithografie), energiebasierte Verfahren (selektives Lasersintern – 2014) und materialbasierte Verfahren (direktes Metall-Lasersintern und selektives Laserschmelzen – 2016). Daher wird erwartet, dass auslaufende Patente neue Marktchancen eröffnen.

Segmentanalyse

Der globale Markt für additive Fertigung im Gesundheitswesen ist nach Technologie, Anwendung und Material segmentiert.

Basierend auf Technologie,Der globale Markt für additive Fertigung im Gesundheitswesen ist in Stereolithographie, Deposition Modeling, Elektronenstrahlschmelzen, Lasersintern, Jetting-Technologie, Laminated Object Manufacturing und andere unterteilt.

Das Segment Lasersintern hält den größten Marktanteil und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 20,3 % verzeichnen. Beim Lasersintern wird das Material mithilfe eines Hochleistungslasers erhitzt, ohne es zu verflüssigen, um komplexe, hochauflösende Objekte zu erzeugen. Es gibt zwei Arten von Lasersinterverfahren: Selektives Lasersintern (SLS) und Direktes Metall-Lasersintern (DMLS). SLS ähnelt dem selektiven Lasersintern (SLA) und verwendet einen Laser, um pulverförmige Materialien wie Kunststoff, Metall, Keramik oder Glas zu einer festen Struktur zu sintern. Der Laser zeichnet das Muster jedes Querschnitts des 3D-Designs auf ein Pulverbett. Nach Fertigstellung der ersten Schicht wird das Bett abgesenkt, bevor eine zweite Schicht auf die bereits vorhandenen Schichten aufgetragen wird. Anschließend wird das Bett so lange abgesenkt, bis alle Schichten aufgebaut und das Modell fertig ist. Im Gegensatz zu anderen Technologien besteht der Hauptvorteil von SLS darin, dass keine Stützstruktur für den Aufbau des Produkts benötigt wird.

DMLS ist speziell für Metalle geeignet und nutzt einen Laser, um ultradünne Metallpulverschichten zu schmelzen und so 3D-Produkte herzustellen. Edelstahl, Titan und Kobalt-Chrom gehören zu den verfügbaren Metallen. DMLS wird häufig bei der Herstellung von medizinischen Implantaten eingesetzt.

Stereolithografie (SLA oder SL) ist eine laserbasierte Technologie, die mit UV-empfindlichem Flüssigharz arbeitet. Dieses Harz wird mithilfe eines UV-Laserstrahls ausgehärtet, wodurch das dreidimensionale Objekt Schicht für Schicht aufgebaut wird. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung präziser Prototypen und komplexer Formen aus lichtempfindlichen Harzen. SLA eignet sich zudem hervorragend für die Fertigung von Teilen für kieferorthopädische und prothetische Apparaturen, da es präzise Modelle mit feinen Details und glatten Oberflächen erzeugt. Eine gängige Anwendung dieser Technologie in der Medizintechnik ist die Herstellung patientenspezifischer chirurgischer Schnittführungen.

Basierend auf der Bewerbung,Der globale Markt für additive Fertigung im Gesundheitswesen ist unterteilt in medizinische Implantate, Prothesen, tragbare Geräte, Gewebezüchtung und Sonstiges.

Das Segment der medizinischen Implantate ist der bedeutendste Marktteilnehmer und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 21,3 % aufweisen. Medizinische Implantate sind Geräte, die zum Ersatz defekter Organe eingesetzt werden. Andere Implantate stützen Gewebe und Organe, überwachen Körperfunktionen und verabreichen sogar Medikamente. In diesem Zusammenhang:medizinische Implantate„umfasst zahnärztliche und orthopädische Implantate. Medizinische Implantate bieten darüber hinaus zahlreiche Vorteile, wie z. B. höhere Produktivität, Kosteneffizienz, die Möglichkeit der Integration von Gerüststrukturen und die individuelle Anpassung der Implantate. Die additive Fertigung ist insbesondere für kleine zahnärztliche oder Wirbelsäulenimplantate kostengünstig.“

Tissue Engineering umfasst die Anwendung additiver Fertigung (AM) in der Gewebeherstellung. So werden beispielsweise Gerüste oder Gewebe für die Wirkstoffforschung, die Wirkstofffreisetzung, die regenerative Medizin usw. eingesetzt. Laut einem 2018 vom NCBI veröffentlichten Artikel hat die additive Fertigung im Tissue Engineering seit dem Jahr 2000 ein rasantes Wachstum erfahren. Sie etabliert sich zudem als alternative Technik zur Regeneration geschädigter Organe oder Gewebe. Additive Fertigungsverfahren wie SLS und FDM eignen sich zur Herstellung kontrolliert poröser Strukturen aus Biomaterialien für das Tissue Engineering und die Gerüstbildung.

Basierend auf dem MaterialDer globale Markt für additive Fertigung im Gesundheitswesen umfasst Metalle und Legierungen, Polymere, biologische Zellen und andere Materialien.

Das Segment der Polymere dominiert den Weltmarkt und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 21,4 % verzeichnen. Polymerbasierte additive Fertigung (AM) wird seit Jahrzehnten zur Herstellung von medizinischen Instrumenten, Prothesen und zugehörigem Zubehör eingesetzt. Polymerbasierte Modelle dienen auch der medizinischen Ausbildung. Sie unterstützen die präoperative Planung, das Implantatdesign und die Diagnostik. Darüber hinaus werden Polymere in fester, flüssiger und pulverförmiger Form für die AM von Medizinprodukten und Implantaten verwendet. Eine breite Palette von Polymeren wie Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PCB), Polyethylen (PDL), Polycaprolacton (PCL), Polyetheretherketon (PEEK) und Nylon (PA6, PA12 und PA66) kann mittels selektivem Lasersintern (SLS) verarbeitet werden, um Medizinprodukte und Implantate wie beispielsweise Wirbelsäulen-, Hüft- und Knieimplantate herzustellen.

Die additive Fertigung (AM) nutzt eine Vielzahl von Metallen und Metalllegierungen, darunter Titan, Edelstahl und Kobalt. Die gängigsten Metalle für chirurgische Implantate sind die Titanlegierung Ti-6Al-4V, kobaltbasierte Legierungen und Edelstahl 316L. Die am häufigsten verwendete Titanlegierung ist Ti-6Al-4V (Ti64), da sie im Vergleich zu kobaltbasierten Legierungen und Edelstahl eine bessere Korrosionsbeständigkeit aufweist. Titan wird zudem für Wirbelsäulenimplantate eingesetzt, da Titan-Fusionsimplantate komplexe poröse Strukturen ermöglichen. Titan-Fusionsimplantate zeichnen sich durch hohe Festigkeit aus, wodurch Inspektionsfenster in den Implantatseitenwänden die Beurteilung der Implantatintegration in das Wirtsgewebe ermöglichen.

Regionalanalyse

Basierend auf der Region,Der globale Markt für additive Fertigung im Gesundheitswesen ist in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Lateinamerika sowie den Nahen Osten und Afrika unterteilt.

Nordamerika dominiert den Weltmarkt

Marktanteil der additiven Fertigung im Gesundheitswesen in Nordamerikaist der bedeutendste globale Marktteilnehmer und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 19,7 % verzeichnen. Zu den wichtigsten Treibern des Marktwachstums zählen die alternde Bevölkerung, die hohe Kaufkraft, die starke staatliche Förderung einer qualitativ hochwertigen Gesundheitsversorgung sowie günstige Erstattungspolitiken in den USA und Kanada. In den USA beispielsweise bietet der Patient Protection and Affordable Care Act (PPACA), auch bekannt als Obamacare, bezahlbare und qualitativ hochwertige Krankenversicherungsprogramme für seine Bürger. Darüber hinaus fördern staatliche Initiativen zur Unterstützung von Forschung und Entwicklung in diesem Markt die Verbreitung von Geräten, die mittels additiver Fertigung hergestellt werden, und tragen so zum Marktwachstum bei.

Darüber hinaus verfügen die USA über eine hochentwickelte Gesundheitsinfrastruktur mit zahlreichen Fachkliniken und Krankenhäusern. Dank des hohen Pro-Kopf-Einkommens und des ausgeprägten Bewusstseins der Verbraucher für neue Technologien ist die Nutzung von Gesundheitsprodukten und -dienstleistungen weit verbreitet. Das Land beherbergt zudem eine Vielzahl von Unternehmen im Bereich der additiven Fertigung mit leistungsstarken Vertriebsnetzen. Diese Unternehmen betreiben in Zusammenarbeit mit den National Institutes of Health (NIH) und anderen staatlich geförderten Einrichtungen Forschung und Entwicklung, um innovative Technologien für den Markt der additiven Fertigung im Gesundheitswesen zu entwickeln und so Wachstumschancen zu schaffen.

Das Wachstum des europäischen Marktes für additive Fertigung im Gesundheitswesen wird voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 19,1 % aufweisen.Im Prognosezeitraum wird ein starkes Marktwachstum erwartet. Starke staatliche Unterstützung, ein fortschrittliches Gesundheitssystem in Verbindung mit einer wachsenden älteren Bevölkerung, einer sinkenden Geburtenrate und gut entwickelten Krankenversicherungsprogrammen tragen maßgeblich zum Marktwachstum in der Region bei. Darüber hinaus fördern bedeutende Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von Regierungsbehörden und renommierten regionalen Institutionen das Marktwachstum. So organisiert beispielsweise die britische Rapid Prototyping & Manufacturing Association (RPMA) Veranstaltungen zur Förderung der additiven Fertigung, deren Teilnehmer sowohl Universitätsforscher als auch wichtige Branchenvertreter sind. Ebenso fördert die Additive Manufacturing Association (AMA) die Anwendung additiver Fertigungsmethoden und Prototypen und stellt der 3D-Druckindustrie wertvolle Informationen zur Verfügung. Diese Faktoren dürften das Marktwachstum weiter ankurbeln.

Es wird erwartet, dass der asiatisch-pazifische Raum im Prognosezeitraum die höchste durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) verzeichnen wird.Aufgrund steigenden Pro-Kopf-Einkommens, der wirtschaftlichen Entwicklung und des hohen ungedeckten medizinischen Bedarfs einer großen Bevölkerungsgruppe in China und Indien besteht eine signifikante Nachfrage nach dentalem 3D-Druck. Grund dafür ist die steigende Anzahl von Zahnersatzoperationen. Darüber hinaus fördern der zunehmende Einsatz von Implantaten in der Orthopädie, die steigende Prävalenz von Arthritis und die sich rasch verbessernde Gesundheitsinfrastruktur das Marktwachstum. Auch das wachsende Gesundheitsbewusstsein der Verbraucher und die technologischen Entwicklungen in Entwicklungsländern werden die Marktexpansion unterstützen.

Lateinamerika ist Gastgeber einer zunehmenden Anzahl von Veranstaltungen.Dazu gehören Vorträge, Workshops und Symposien. Diese Initiativen fördern und verbreiten das Bewusstsein für den Einsatz von 3D-Druck im Gesundheitswesen und sollen so das Marktwachstum ankurbeln. Beispielsweise fand kürzlich die „3D Print Week“ (Si3D) am Technologischen Institut von Buenos Aires in Argentinien statt. Die Teilnehmer kamen aus der additiven Fertigungsindustrie, der Industrie, der Wissenschaft sowie aus dem medizinischen und zahnmedizinischen Bereich zusammen. Im Rahmen der Veranstaltung wurden die neuesten Innovationen, Trends, Anwendungsbereiche und Herausforderungen diskutiert, wodurch die Möglichkeiten der additiven Fertigungstechnologie im Gesundheitswesen hervorgehoben wurden. Diese Initiativen dürften für die Expansion des lateinamerikanischen Gesundheitsmarktes von entscheidender Bedeutung sein, da die additive Fertigung in der Region noch in den Anfängen steckt.

Im Nahen Osten und in Afrika dürfte die zunehmende Verbreitung nichtübertragbarer Krankheiten wie Nierenversagen und Diabetes das Marktwachstum im Prognosezeitraum ankurbeln. Patientenspezifische, 3D-gedruckte Nierenmodelle spielen eine wichtige Rolle bei komplexen Nierenoperationen. Sie unterstützen die Operationsplanung und die Patientenaufklärung. Da es weniger Nierenspender als Patienten gibt, die eine Nierentransplantation benötigen, ist es entscheidend, Operationen effizient durchzuführen. Da 3D-gedruckte Organe kostengünstig und zuverlässig sind, wird ihre Anwendung voraussichtlich zunehmen.