Marktbericht für Ultraschallsensoren: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Technologie (Piezoelektrische Wandler, mikromechanische Ultraschallwandler (MUT)), nach Endverbraucherbranche (Automobilindustrie, Konsumgüterindustrie, Industrie, Medizintechnik, Sonstige Endverbraucherbranchen) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika), Prognosen, 2025–2033

Wachstumsfaktor für den Markt für Ultraschallsensoren

Anwendungen in verschiedenen Industriebereichen

Ultraschallsensoren finden in zahlreichen Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen Verwendung. In der Medizin werden sie für die Ultraschalluntersuchung eingesetzt; in der Automobilindustrie für Gestenerkennung und Einparkhilfen; im Konsumgüterbereich finden sie Anwendung in …FingerabdrucksensorenUltraschallsensoren finden Anwendung in Smart Homes und intelligenten Robotern sowie in industriellen Bereichen wie der zerstörungsfreien Prüfung und Automatisierung zur Messung von Durchfluss, Dicke und Volumen. Diese vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlichen Branchen dürften den Einsatz von Ultraschallsensoren weiter vorantreiben.

Ultraschalltechnologie in Verbindung mit IoT

Die Kombination einer leistungsstarken und vielseitigen Technologie wie Ultraschall mit dem Internet der Dinge eröffnet neue Möglichkeiten für die Zustandsüberwachung von Anlagen. Die Entwicklung von Ultraschallsensoren und deren Integration in Datenerfassungspunkte dürften die kontinuierliche und ferngesteuerte Überwachung industrieller Anlagen revolutionieren.

Ultraschall-Handgeräte spielen nach wie vor eine wichtige Rolle. In Kombination mit den Möglichkeiten des Internets können Anbieter jedoch robuste Überwachungslösungen entwickeln, indem sie Ultraschallsensoren mit vernetzten Geräten verbinden. Die Sensoren erfassen Daten von Anlagen in Form von dB-Werten und senden diese zur Datenverarbeitung an zentrale Systeme. Dies birgt ein enormes Potenzial für Verbesserungen in Wartungs- und Zuverlässigkeitsprogrammen. Mithilfe dieser Technologie können Kunden Alarme und Benachrichtigungen einrichten und den Zustand ihrer Anlagen überwachen.

Auf dem Markt sind bereits Lösungen verfügbar, die Ultraschalltechnologie mit Sensoren und vernetzten Geräten kombinieren und so eine kontinuierliche Fernüberwachung ermöglichen. On-Trak ist ein IIoT-basiertes Fernüberwachungssystem für Lager und andere mechanische Anlagen. Es besteht aus 16 Sensoren und einem zentralen Prozessor, der per WLAN, Ethernet oder Mobilfunk mit dem Netzwerk verbunden werden kann. Die Sensordaten lassen sich bequem auf Laptops, Tablets oder Smartphones anzeigen. Diese dynamischen Entwicklungen im Markt für Ultraschallsensoren dürften im Prognosezeitraum zu einem Aufwärtstrend und damit zu Marktwachstum führen.

Marktbeschränkung

Betriebliche Probleme

Mit einer minimalen Toleranz von 3 mm können die meisten Ultraschallsensoren Entfernungen bis zu 400 cm präzise messen. Die berechnete Entfernung kann jedoch ungenau sein, wenn das Zielobjekt so positioniert ist, dass das Ultraschallsignal abgelenkt statt vom Sensor reflektiert wird. Manchmal ist das Zielobjekt zu klein, um vom reflektierten Ultraschallsignal erfasst zu werden, wodurch eine genaue Entfernungsbestimmung unmöglich wird.

Zusätzlich können Materialien wie Teppich und Stoff akustische Impulse absorbieren. Wird das Signal am Ende des Zielobjekts absorbiert, kann die Entfernung nicht berechnet werden, da es nicht vom Sensor reflektiert wird. Die hohe Empfindlichkeit von Ultraschallsensoren macht sie zwar effizient, kann aber auch Probleme verursachen. Da Ultraschallsensoren mit Schall arbeiten, sind sie im Vakuum völlig funktionsunfähig, da sich der Schall nicht durch Luft ausbreiten kann. Sie eignen sich nicht für Umgebungen mit starker Konvektion oder extremen lokalen Temperaturschwankungen. Beispielsweise kann ein Heißluftschleier, der Turbulenzen im Messbereich verursacht, zu Fehlfunktionen der Ultraschallsensoren führen. Auch das Geräusch von Luftdüsen enthält ein breites Frequenzspektrum, das die Funktion der Ultraschallsensoren beeinträchtigt. All diese Faktoren hemmen das Marktwachstum.

Marktchance

Zunahme von Forschungsprojekten

Schnelleres Laden und eine längere Akkulaufzeit für Elektrofahrzeuge, Smartphones und andere batteriebetriebene Produkte. Die Forschung zur Effizienzsteigerung dieser Sensoren nimmt stetig zu. So wurde beispielsweise im November 2020 das europäische Forschungsprojekt „Spartacus“ ins Leben gerufen. „Spartacus“ ist das Akronym und steht für „Räumlich aufgelöste akustische, mechanische und Ultraschallsensorik für intelligente Batterien“.

Durch den Einsatz fortschrittlicher Sensoren und Zellmanagementsysteme will „Spartacus“ die Ladezeiten um bis zu 20 % reduzieren, ohne die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Batterie zu beeinträchtigen. Die Europäische Union fördert „Spartacus“ im Rahmen der Forschungsinitiative Battery 2030+. Mithilfe der Spartacus-Sensortechnologie sollen Fehler und negative Einflüsse auf Batterielebensdauer und -leistung frühzeitig erkannt werden. Basierend auf den Sensordaten werden die Zelle und die Batterieleistung optimiert.BatteriemanagementsystemDie Lade- und Entladevorgänge können entsprechend gesteuert werden, um vorzeitiger Batteriealterung entgegenzuwirken und negative Einflüsse weitestgehend zu eliminieren. Solche Entwicklungen treiben das Wachstum dieses Segments voran.

Regionalanalyse

Asien-Pazifik: Dominante Region

Der asiatisch-pazifische Raum hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 10,7 % wachsen. Laut dem 13. Fünfjahresplan vonIntelligente FertigungChina strebt bis 2025 den Aufbau eines intelligenten Fertigungssystems und die vollständige Transformation der Schlüsselindustrien an. Die KPCh kündigte auf dem Nationalen Volkskongress 2020 an, neben der Intensivierung der Projekte „Made in China 2025“ und „China Standards 2035“ rund 1,4 Billionen US-Dollar in ein öffentliches Investitionsprogramm für die digitale Infrastruktur zu investieren. Chinas Initiative für Neue Infrastruktur eröffnet globalen Unternehmen vielversprechende Chancen. Daher wird erwartet, dass die Zahl der Anwender von Ultraschallsensoren in verschiedenen Branchen wie der Automobilindustrie und der Industrie insgesamt steigen und somit das Marktwachstum in der Region ankurbeln wird.

Europa: Wachstumsregion

Europa ist der zweitgrößte Markt. Bis 2030 wird ein Marktvolumen von 2160 Millionen US-Dollar erwartet, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,1 % entspricht. Die Region zählt zu den wichtigsten Märkten für zerstörungsfreie Prüfgeräte (ZfP), insbesondere für Branchen wie Öl und Gas, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Automobilindustrie. Daher konzentrieren sich viele lokale Hersteller von Ultraschallsensoren auf diese Anwendungsbereiche. Die Präsenz einiger der größten ZfP-Gerätehersteller, wie beispielsweise NDT Equipment Supplies Limited und NDT Consultants Ltd., trägt ebenfalls zum Wachstum des Ultraschallsensormarktes in der Region bei. NDT Equipment Supplies Limited ist beispielsweise der größte europäische Hersteller von Ultraschallnormalen, Spezialblöcken und Prüfstücken. Darüber hinaus verzeichnet die Region aufgrund des enormen Potenzials, insbesondere im stetig wachsenden Luft- und Raumfahrtsektor, steigende Investitionen. So investierte beispielsweise das in London ansässige Unternehmen Elements Material Technology im Juni 2019 drei Millionen US-Dollar in CR-Anlagen, um seine ZfP-Kapazitäten für die Luft- und Raumfahrt zu erweitern. Viele britische Universitäten und Regierungsorganisationen investieren zunehmend in die Entwicklung von Ultraschallsensortechnologien, wodurch ein Start-up-Ökosystem im Vereinigten Königreich entsteht und Innovationen auf den Weltmarkt gelangen.

Nordamerika ist die drittgrößte Region. Die Vereinigten Staaten zählen zu den technologisch fortschrittlichsten Ländern und halten einen bedeutenden Anteil am globalen Markt für Ultraschallsensoren. Darüber hinaus beherbergen sie zahlreiche große multinationale Konzerne, die substanzielle Investitionen in Prozessautomatisierung und intelligente Produktionstechniken tätigen, was maßgeblich zum Wachstum des Ultraschallsensormarktes beiträgt. Da die Gesundheitsausgaben pro Kopf in den USA höher sind als in vergleichbaren Industrieländern, treibt die steigende Nachfrage gesundheitsbewusster Bürger nach besseren chirurgischen Eingriffen den Markt für Ultraschallsensoren in der gesamten Region an. Der jüngste COVID-19-Ausbruch und die staatliche Unterstützung haben zudem die Produktion von Ultraschallsystemen zur Beurteilung und Behandlung von COVID-19-bedingten Lungen- und Herzkomplikationen erhöht. Ultraschallsensoren werden außerdem in der Öl- und Gasindustrie der Region eingesetzt, um die Wandstärke von Rohrleitungen kontinuierlich zu überwachen und Korrosion und Erosion frühzeitig zu erkennen. Die Vereinigten Staaten gehören zu den bedeutendsten Ölförderländern der Welt. Das Land produziert derzeit etwa 10 Millionen Barrel Öl pro Tag, fast die Hälfte der Schieferölproduktion. Darüber hinaus hob der Kongress kürzlich das 40 Jahre alte Exportverbot für Öl auf, was die Ölindustrie in den Vereinigten Staaten weiter ankurbelte und den Markt für Ultraschallsensoren beflügelte.

Segmentanalyse

Durch Technologie

Der globale Markt ist in piezoelektrische Massenwandler und mikrostrukturierte Ultraschallwandler (MUT) unterteilt. Piezoelektrische Massenwandler hatten den größten Marktanteil und werden im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,7 % wachsen. Die Empfindlichkeit des piezoelektrischen Wandlers ist sehr hoch. Aufgrund seines exzellenten Frequenzgangs dient er als Sensor und wird in Beschleunigungsmessern eingesetzt. Zahlreiche Anwendungen, die die Erzeugung und Detektion von Schall und elektronischen Frequenzen umfassen, nutzen den piezoelektrischen Effekt. Er dient als Zündquelle in Feuerzeugen und wird zur Messung von Kraft, Druck, Weg, in Mikrofonen und Sonargeräten verwendet. Piezoelektrische Wandler können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. in elektrischen Küchenfeuerzeugen, Sicherheitsgurten im Auto, in der medizinischen Diagnostik, in Tintenstrahldruckern, automatischen Türen in Einrichtungen wie Restaurants und Flughäfen sowie in Mikrofonen. Die vom piezoelektrischen Ultraschallwandler erzeugten Frequenzen liegen weit über dem für das menschliche Ohr hörbaren Bereich. Bei Anlegen einer Spannung dehnt er sich schnell aus und zieht sich schnell zusammen.StaubsaugerAufgrund ihrer Vorteile finden sie in verschiedenen Branchen breite Anwendung. Ultraschall-Piezo-Wandler sind dank ihrer geringen Abmessungen und ihres hohen Frequenzgangs einfach zu handhaben und zu bedienen und ermöglichen schnelle Parameteränderungen. Sie benötigen zudem keine externe Kraft. Diese und weitere Faktoren fördern die Expansion dieses Segments. All diese Faktoren treiben das Wachstum dieses Segments voran.

Nach Endnutzer-Vertikal

Der globale Markt ist in die Segmente Automobil, Konsumgüter, Industrie, Medizin und sonstige Endverbraucher unterteilt. Das Industriesegment hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7,8 % wachsen. Ein aufkommender Trend in der Fertigungsindustrie ist der Einsatz von Robotern, die den Materialtransport in der Fabrikhalle unterstützen. Roboter nehmen Objekte auf und platzieren sie je nach Bedarf in regulären Montageprozessen innerhalb einer industriellen Anlage. In diesem Zusammenhang eignen sich Ultraschallsensoren hervorragend, um Kollisionen zwischen Robotern und Menschen zu vermeiden, was ein wichtiges Anliegen darstellt. Diese Sensoren verleihen Robotern Intelligenz, sodass sie ihre Aufgaben unfallfrei ausführen können. Sie bieten hervorragende Möglichkeiten zur berührungslosen Positions- und Entfernungsmessung und können schallreflektierende Objekte unabhängig von Oberfläche, Transparenz oder Farbe in einer industriellen Umgebung erkennen. Sie werden in der Landwirtschaft und im Verpackungsmaschinenmarkt weit verbreitet eingesetzt, da sie ideal für raue Bedingungen geeignet sind. Anbieter in verschiedenen Endverbraucherbranchen wie Fertigung, Logistik und Lagerhaltung setzen Ultraschallsensoren zunehmend für Sensorik, Navigation und Sicherheitsautomatisierung ein. Die hohe Akzeptanzrate von Robotertechnologien in diesen Branchen eröffnet darüber hinaus spannende Möglichkeiten für die Akteure auf diesem Markt.