Marktbericht zur Strukturzustandsüberwachung: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Komponenten (Hardware, Software, Dienstleistungen), Konnektivität (kabelgebunden, drahtlos), Endnutzer (Bauwesen, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Energie, Bergbau, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktoren des Marktes für Strukturüberwachung

Die Effizienz der Strukturzustandsüberwachung gegenüber traditionellen Methoden

Die Echtzeitbewertung der strukturellen Integrität und Leistungsfähigkeit von Bauwerken im Betrieb hat im Laufe der Zeit deutlich an Bedeutung gewonnen. Die Bauwerksüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) ersetzt planmäßige und periodische Wartungsinspektionen durch zustandsorientierte Instandhaltung, wodurch der Bedarf an arbeitsintensiver Pflege reduziert wird. Darüber hinaus wurde der Zustand eines Bauwerks bisher mittels visueller Hilfsmittel und zerstörungsfreier Prüfverfahren (ZfP) beurteilt. Diese Methoden weisen jedoch Einschränkungen auf, wie beispielsweise die begrenzte optische Reichweite, uneinheitliche Prüfverfahren und das Nichterkennen potenzieller Gefahren.

SHM nutzt Sensoren, um Daten in verschiedenen Phasen der Nutzungsdauer eines Bauwerks zu erfassen und zu analysieren. Dies hilft, das Ausmaß von Schäden oder Abnutzungserscheinungen am System zu erkennen und zu bewerten. Darüber hinaus trägt es dazu bei, den Reparatur- und Wartungsbedarf des Gebäudes zu ermitteln, um dauerhafte Bauschäden und damit Unfälle zu vermeiden. Die Überlegenheit von SHM gegenüber traditionellen Methoden wie der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) und der Sichtprüfung treibt somit das Wachstum des globalen Marktes voran.

Entwicklungen in der Sensortechnologie

Die Strukturzustandsüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) wurde implementiert und weiterentwickelt, um den Zustand von Bauwerken kontinuierlich durch Echtzeit-Datenerfassung mittels Sensoren zu überwachen. Verschiedene drahtlose und kabelgebundene Sensoren werden für SHM-Anwendungen eingesetzt und unterliegen ständigen Weiterentwicklungen und Verbesserungen. Zu den vielfältigen Sensortypen für SHM gehören Kraftmessdosen, Linearwegaufnehmer (LVDT), faseroptische Sensoren, Schwingdrahtaufnehmer, Dehnungsmessstreifen, Temperatursensoren, Neigungsmesser und weitere. Führende Unternehmen in der Sensorentwicklung für SHM konzentrieren sich auf die Implementierung neuer Technologien, um präzisere Daten für eine verbesserte Strukturanalyse zu erfassen.

• Beispielsweise nutzt das japanische Unternehmen Toshiba die von fahrenden Fahrzeugen auf Brücken erzeugten Vibrationen in Form elastischer Wellen, um Risse zu lokalisieren. Dieses Verfahren, die sogenannte Schallemissionsanalyse (AES), misst die ausgesendeten Wellen und untersucht so mithilfe von AES-Sensoren das Innere fester Objekte. Auch bei der Messung des Aufpralls von Regentropfen auf die Fahrbahnoberfläche, die ebenfalls elastische Wellen erzeugen, hat sich diese Methode bewährt. Solche Entwicklungen in der Sensortechnologie treiben das Wachstum des globalen Marktes voran.

Marktbeschränkung

Hohe Implementierungskosten

Die Kosten für Installation und Implementierung von Systemen zur Strukturzustandsüberwachung sind im Vergleich zu anderen Methoden der Zustandsüberwachung von Bauwerken relativ hoch. Der Großteil dieser Kosten ist auf den Ingenieuraufwand und die begrenzte Ressourcenverfügbarkeit bei der Integration eines solchen Systems in ein Bauwerk zurückzuführen.

• Einem Bericht zur Kosten-Nutzen-Analyse von Strukturzustandsüberwachung zufolge belaufen sich die Hardwarekosten, einschließlich Sensoren wie 2D-Beschleunigungsmesser und 2D-Neigungsmesser, auf etwa 700 US-Dollar pro Einheit. Für ein einzelnes SHM-Projekt können große Mengen dieser Hardware erforderlich sein. Die hohen Kosten der Strukturzustandsüberwachung haben die breite Anwendung dieser Technologie und damit das Wachstum des globalen Marktes bisher eingeschränkt.

Marktchance

Wachstum bei Infrastrukturinvestitionen

Das Wachstum der Urbanisierung und der damit einhergehende Investitionsboom in die Infrastruktur bieten erhebliche Chancen für die verstärkte Anwendung von Bauwerksüberwachung. Laut einem Bericht der Weltbank belief sich die private Beteiligung an Infrastrukturinvestitionen (PPI) auf insgesamt 96,7 Milliarden US-Dollar in 409 Projekten. Der Fünfjahresdurchschnitt der Investitionen lag bei 103,5 Milliarden US-Dollar. Rund 19 % der Projektfinanzierung in Entwicklungsländern stammten von in China ansässigen Unternehmen. Dies deutet auf ein starkes Wachstum der Infrastrukturentwicklung hin, das dem Markt voraussichtlich neue Wachstumschancen eröffnen wird.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist die dominierende und am schnellsten wachsende Region. Es wird ein jährliches Wachstum von 15,2 % im Prognosezeitraum erwartet. Er umfasst China, Japan, Indien und die übrigen Länder des asiatisch-pazifischen Raums. Das rasante Wachstum der Urbanisierung und steigende Investitionen ausländischer Investoren in Infrastruktur und Verkehr dürften die Nachfrage nach Bauwerksüberwachung ankurbeln. Der asiatisch-pazifische Raum verfügt über den weltweit bedeutendsten Baumarkt. Das Wachstum der Bauindustrie wird hauptsächlich durch das schnell steigende Pro-Kopf-Einkommen, die Urbanisierung und die hohe Technologieakzeptanz getragen. Entwicklungsländer wie Myanmar, Thailand, die Philippinen, Vietnam und andere engagieren sich stark für den Ausbau ihrer lokalen Infrastruktur. Daher wird erwartet, dass die zunehmenden Infrastrukturprojekte, insbesondere in den Entwicklungsländern, das Wachstum des globalen Marktes im asiatisch-pazifischen Raum vorantreiben werden.

Markttrends für die strukturelle Gesundheitsüberwachung in Nordamerika

Nordamerika ist die zweitgrößte Region. Der Markt wird voraussichtlich 1,67 Milliarden US-Dollar erreichen und im Prognosezeitraum mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,1 % wachsen. Der globale Markt ist in nordamerikanischen Ländern wie den USA und Kanada besonders stark vertreten, vor allem aufgrund der hohen Verbreitung neuester Technologien in den Bereichen Infrastruktur, Luft- und Raumfahrt und anderen Branchen. Darüber hinaus dürfte der Anstieg der Investitionen in energiebasierte Infrastruktur in den USA die Nachfrage nach Systemen zur Strukturzustandsüberwachung (SHM) weiter ankurbeln. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien stieg von 18 % im Jahr 2019 auf 20 % im Jahr 2020 und wird voraussichtlich bis 2021 auf 22 % ansteigen. Dies ist hauptsächlich auf die zunehmenden Investitionen in den Ausbau energiebasierter Infrastruktur zurückzuführen, was die Nachfrage nach SHM-Systemen voraussichtlich weiter steigern wird. All dies treibt das Wachstum des Marktes für SHM-Systeme an.

Markttrends für die strukturelle Gesundheitsüberwachung in Europa

In Europa wird mit einer deutlichen Verbreitung des Marktes für Strukturüberwachungssysteme gerechnet, da der Fokus auf die strukturelle Sicherheit alternder Infrastrukturen in der Region zunimmt. Darüber hinaus tragen SHM-Systeme zur Senkung der Inspektionskosten in verschiedenen Endanwenderbranchen bei. Das starke Engagement der europäischen Regierungen für die Entwicklung und Anwendung modernster Technologien ist ein wesentlicher Treiber für den verstärkten Einsatz von Strukturüberwachungssystemen. Solche Initiativen der europäischen Regierungen fördern das Wachstum des SHM-Marktes in der Region.

Marktsegmentierung

Komponenteneinblick

Der globale Markt ist in Hardware, Software und Dienstleistungen unterteilt. Die Hardwarekomponente hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,2 % wachsen. Dies ist auf die hohen Kosten von Sensoren, Datenerfassungs- und Speichergeräten zurückzuführen. Die Entwicklung von Hardwaretechnologien ist ein wesentlicher Wachstumstreiber dieses Segments. Sensortechnologien werden in SHM-Systemen (Structural Health Monitoring) häufig eingesetzt, die zur kontinuierlichen Überwachung und Datenerfassung über den Zustand von Strukturen entwickelt wurden. Die Sensoren bieten Eigenschaften wie Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen und einen Messbereich von bis zu 10.000 Mikrodehnungen und unterstützen Anwendungen in maritimen Umgebungen, Windparks und der Luft- und Raumfahrt. Diese Entwicklungen in der Hardwaretechnologie treiben das Wachstum des Marktes für Strukturzustandsüberwachung voran.

Der Dienstleistungsbereich ist das am schnellsten wachsende Segment. Der globale Markt umfasst Systeminstallation, Echtzeitüberwachung kritischer Informationen, Lärmbekämpfung und vieles mehr.SchwingungsüberwachungLastprüfungen, Schadenserkennung und -bewertung sowie Schulungsdienstleistungen gehören zu den Leistungen. Durch das Outsourcing von Dienstleistungen im Bereich der Strukturüberwachung können Unternehmen erhebliche Kosteneinsparungen erzielen und Produktionsausfälle vermeiden. Diese Faktoren tragen zum Marktwachstum bei.

Die Softwarekomponente ist das zweitgrößte Segment. Anbieter von Software für die Strukturzustandsüberwachung müssen ihre Produkte kontinuierlich aktualisieren, um mit den Entwicklungen der Branche Schritt zu halten. CIVA verfügt über ein Modul zur Überwachung elastischer geführter Wellen, insbesondere für Verbundwerkstoffe und Metalle. Die Tools sollen zur Optimierung von Systemen zur Strukturzustandsüberwachung beitragen. Die aktualisierte CIVA-Software hilft zudem, im Vergleich zu herkömmlichen Methoden Rechenkosten für umfangreiche Simulationskampagnen einzusparen. Solche Softwareentwicklungen fördern die Nachfrage nach SHM-Software und treiben somit das Marktwachstum voran.

Endnutzer-Einblicke

Der globale Markt ist in die Segmente Bauwesen, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Bergbau, Energie und Sonstige unterteilt. Das Segment Bauwesen trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,3 % wachsen. Die steigende Nachfrage nach Strukturzustandsüberwachung (SHM) im Bauwesen hat den Bedarf an mehr Sicherheit für Bauwerke und die damit verbundenen Menschenleben verstärkt. Hinzu kommen die höheren Kosten fürKonstruktionDer Betrieb erfordert die Gewährleistung der Baustellensicherheit. Sensoren lassen sich zudem in nahezu alle Bauaktivitäten integrieren, um Echtzeitdaten zu erfassen und abzurufen. Solche Produkte steigern die Nachfrage nach SHM-Systemen in der Bauindustrie.

Der Energiesektor ist das am schnellsten wachsende Segment. Das steigende Bewusstsein für die Vorteile erneuerbarer Energien dürfte die Nachfrage nach Turbinenwellen, Rotoren und anderen Komponenten erhöhen. Europäische und andere Länder konzentrieren sich auf alternative Stromerzeugungsmethoden, um die Nachfrage nach Erdgas zu decken.

• Beispielsweise hat die Installation von Windparks in China, den USA und Indien im letzten Jahrzehnt die Nachfrage nach Windkraftanlagenkomponenten erhöht, die eine kontinuierliche Zustandsüberwachung erfordern. Solche Beispiele für den zunehmenden Fokus auf den Ausbau der Infrastruktur für Windenergie und andere Energiequellen dürften das Wachstum des globalen Marktes im Prognosezeitraum ankurbeln.

Die Strukturzustandsüberwachung in der Luft- und Raumfahrtindustrie umfasst die zerstörungsfreie Prüfung kritischer Bauteile, um Verschleiß und Schäden frühzeitig zu erkennen und so potenziell tödliche Unfälle zu verhindern. Unternehmen wie Testia (ein Teil von Airbus mit Sitz in den Niederlanden) und Curtisse Wright mit Hauptsitz in den USA sind in diesem Bereich stark vertreten. Strukturzustandsüberwachungssysteme liefern zudem die notwendigen Daten, um den Betrieb von Anlagen unter anspruchsvollen und extremen Bedingungen zu gewährleisten. Der zunehmende Fokus auf die Luft- und Raumfahrtindustrie dürfte daher die Nachfrage nach Strukturzustandsüberwachungssystemen und damit das Wachstum des Marktes weiter ankurbeln.

Einblick in die Konnektivität

Der globale Markt ist in kabelgebundene und drahtlose Systeme unterteilt. Das Segment der kabelgebundenen Systeme hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,2 % wachsen. Kabelgebundene Systeme zur Strukturzustandsüberwachung sind sehr zeit- und kostenintensiv. Zudem ist die Verkabelung in Bauwerken wie Brücken, Dämmen, Hochhäusern, Wasserbauwerken usw. komplex. Die Verbindung zwischen den Kabeln muss unabhängig von der Umgebung gewährleistet sein. Die hohe Akzeptanz kabelgebundener Systeme zur Strukturzustandsüberwachung in Langzeitanalysen, bei denen Daten über einen langen Zeitraum erfasst werden und der Return on Investment (ROI) deutlich höher ist, treibt das Wachstum des globalen Marktes an.

Der Bereich der drahtlosen Technologien wächst am schnellsten. Drahtlose Systeme zur Strukturüberwachung gewinnen in der Branche zunehmend an Bedeutung. Die einfache Implementierung intelligenter drahtloser Netzwerke trägt dazu bei, die Einschränkungen kabelgebundener Systeme zu überwinden. Die ständigen Weiterentwicklungen drahtloser Sensortechnologien fördern die Senkung der Gesamtkosten der Sensoren, die einen wesentlichen Teil der Kosten eines Strukturüberwachungssystems ausmachen.