Markt für Ultraschallsensoren Größe und Ausblick, 2022-2030

Marktübersicht

Der weltweite Markt für Ultraschallsensoren hatte im Jahr 2021 einen Wert von 4,8 Milliarden US-Dollar und soll bis 2030 einen Wert von 11,790 Milliarden US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 10,5 % im Zeitraum 2022–2030 entspricht.

Ultraschallsensoren werden häufig zur berührungslosen Erkennung von festen und flüssigen Objekten eingesetzt. Diese Sensoren arbeiten mit Frequenzen über 20 kHz, also oberhalb des für Menschen hörbaren Schallbereichs. Das Funktionsprinzip dieser Sensoren basiert auf der Echoortung, bei der Ultraschallwellen an das Zielobjekt gesendet werden. Der Hauptvorteil dieser Sensoren ist ihre Messgeschwindigkeit; sie können Zielobjekte relativ schnell erkennen (Schall benötigt für eine Strecke von 1 m etwa 6 m). Die Aussichten für den untersuchten Markt sind positiv und es wird erwartet, dass er aufgrund der Entstehung verbesserter Anwendungen in wachstumsstarken Sektoren wie dem Gesundheitswesen, der Automobilindustrie und der Maschinenhandhabung sowie der auf Fingerabdrücken basierenden Anwendung, die bei Konsumgütern an Bedeutung gewinnt, deutlich wachsen wird. Diese Sensoren bieten ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als andere, da sie auf Skalenvorteilen basieren. Das Wachstum von Ultraschallsensoren ist aufgrund ihrer nicht-invasiven Natur eher auf medizinische, industrielle und Automobilanwendungen ausgerichtet, vor allem auf die biomedizinische Analyse. Ultraschallsensoren werden auch häufig zur Diagnose und Überwachung von Gesundheitsbeschwerden in der medizinischen Industrie eingesetzt und bieten somit eine sichere Alternative zur Röntgenmethode für die medizinische Bildgebung.

Marktdynamik

Globale Markttreiber für Ultraschallsensoren

Anwendungen in verschiedenen Industriebereichen

Ultraschallsensoren werden in zahlreichen Anwendungen in unterschiedlichen Industriebereichen eingesetzt. Im medizinischen Bereich werden sie für Ultraschalluntersuchungen verwendet, im Automobilbereich für Gestenerkennung und Einparkhilfesysteme, im Verbraucherbereich für Fingerabdrucksensoren, Smart Homes und intelligente Roboter und in der Industrie für zerstörungsfreie Prüfungen und Automatisierung zur Messung von Durchfluss, Dicke und Volumen. Solche umfangreichen Anwendungsbereiche in unterschiedlichen Branchen werden voraussichtlich den Einsatz von Ultraschallsensoren vorantreiben.

Ultraschalltechnologie gekoppelt mit IoT

Wenn eine leistungsstarke und vielseitige Technologie wie Ultraschall mit dem Internet der Dinge kombiniert wird, entstehen neue Lösungen, die die Zustandsüberwachung von Anlagen auf ein neues Niveau heben. Die Entwicklung von Ultraschallsensoren und ihre Integration mit Datenerfassungspunkten dürften bahnbrechende Veränderungen bei der kontinuierlichen und Fernüberwachung von Industrieanlagen mit sich bringen.

Tragbare Ultraschallgeräte spielen nach wie vor eine wichtige Rolle. In Verbindung mit der Technologie und den Möglichkeiten des Internets können Anbieter jedoch robuste Überwachungslösungen erstellen, indem sie Ultraschallsensoren verwenden, die an netzwerkfähige Geräte angeschlossen sind. Die Sensoren erfassen Daten von Anlagen in Form von dB-Werten und senden sie an zentrale Geräte, die die Daten verarbeiten. Dies bietet ein enormes Potenzial für Verbesserungen bei Wartungs- und Zuverlässigkeitsprogrammen. Mithilfe dieser Technologie können Kunden Alarme und Benachrichtigungen einrichten und den Zustand von Anlagen verfolgen.

Es gibt bereits umsetzbare Lösungen auf dem Markt, die Ultraschalltechnologie mit Sensoren und netzwerkfähigen Geräten koppeln und so eine wirklich kontinuierliche Fernüberwachung ermöglichen. On-Trak ist ein IIoT-Fernüberwachungssystem für Lager und andere mechanische Anlagen. Es besteht aus 16 Sensoren und einem zentralen Prozessor, der über WLAN, Ethernet oder Mobilfunkdaten mit dem Netzwerk verbunden werden kann. Die Daten der Sensoren können problemlos auf jedem Laptop, Tablet oder Telefon angezeigt werden. Diese sich ändernde Dynamik auf dem Markt für Ultraschallsensoren dürfte im Prognosezeitraum einen Aufwärtstrend aufweisen und dem Markt Wachstum bescheren.

Globale Marktbeschränkung für Ultraschallsensoren

Betriebsprobleme

Mit einer minimalen Toleranz von 3 mm können die meisten Ultraschallsensoren Entfernungen bis zu 400 cm genau messen. Die berechnete Entfernung kann jedoch abweichen, wenn ein Zielobjekt so positioniert ist, dass das Ultraschallsignal abgelenkt und nicht vom Ultraschallsensor reflektiert wird. Manchmal ist das Zielobjekt zu klein, um vom reflektierten Ultraschallsignal erfasst zu werden, wodurch es unmöglich wird, die Entfernung genau zu bestimmen.

Darüber hinaus können Materialien wie Teppich und Stoff akustische Impulse absorbieren. Die Entfernung kann nicht berechnet werden, wenn das Signal am Ende des Zielobjekts absorbiert wird, da es nicht vom Sensor reflektiert werden kann. Die hohe Empfindlichkeit von Ultraschallsensoren macht sie außerdem effizient, aber diese Empfindlichkeit kann auch Probleme verursachen. Da Ultraschallsensoren mit Schall arbeiten, sind sie im Vakuum völlig funktionslos, da es keine Luft gibt, durch die sich der Schall bewegen kann. Sie werden nicht an Orten mit starker Konvektion oder extremen lokalen Temperaturschwankungen eingesetzt. Wenn beispielsweise ein heißer Luftvorhang Turbulenzen im Sensorbereich verursacht, kann es zu Fehlfunktionen der Ultraschallsensoren kommen. Das Strahlgeräusch von Luftdüsen enthält ein Rauschen mit breitem Frequenzbereich, das den Betrieb der Ultraschallsensoren beeinträchtigt. All diese Faktoren behindern das Marktwachstum.

Globale Marktchancen für Ultraschallsensoren

Zunehmende Forschungsprojekte

Schnelleres Laden und längere Leistungsstabilität für Elektrofahrzeuge, Smartphones und andere batteriebetriebene Produkte. Es gibt immer mehr Forschungsprojekte mit dem Ziel, die Effizienz dieser Sensoren zu steigern. So wurde im November 2020 ein europäisches Forschungsprojekt namens „Spartacus“ gestartet. Das Akronym „Spartacus“ steht für „Räumlich aufgelöste akustische, mechanische und Ultraschallsensorik für intelligente Batterien“.

Durch den Einsatz fortschrittlicher Sensoren und Zellmanagementsysteme soll „Spartacus“ die Ladezeiten um bis zu 20 % verkürzen, ohne dabei die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Batterie zu beeinträchtigen. Die Europäische Union fördert „Spartacus“ im Rahmen der Forschungsinitiative Battery 2030+. Mit der Spartacus-Sensortechnologie sollen Fehler und negative Einflüsse auf die Lebensdauer und Leistung der Batterie frühzeitig erkannt werden. Basierend auf den Sensordaten kann das Zell- und Batteriemanagementsystem die Lade- und Entladevorgänge entsprechend steuern, um einer vorzeitigen Alterung der Batterie entgegenzuwirken und negative Einflüsse so weit wie möglich auszuschließen. Solche Entwicklungen treiben das Segmentwachstum voran.

Regionalanalyse

Nach Regionen ist der globale Markt für Ultraschallsensoren in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und Rest der Welt unterteilt

Der asiatisch-pazifische Raum hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 10,7 % wachsen. Laut dem 13. Fünfjahresplan für intelligente Fertigung will China bis 2025 sein intelligentes Fertigungssystem etablieren und die Transformation der Schlüsselindustrien abschließen. Die KPCh gab während des Nationalen Volkskongresses 2020 an, dass sie neben der Intensivierung ihrer Projekte „Made in China 2025“ und „China Standards 2035“ etwa 1,4 Billionen USD für ein öffentliches Ausgabenprogramm für die digitale Infrastruktur ausgeben könnte. Chinas Initiative „Neue Infrastruktur“ bietet spannende Möglichkeiten für globale Unternehmen. Aus diesem Grund wird erwartet, dass die Zahl der Anwender von Ultraschallsensoren in verschiedenen Sektoren wie Automobil, Industrie usw. steigen und so das Marktwachstum in der Region ankurbeln wird.

Europa ist der zweitgrößte Markt. Er soll bis 2030 einen erwarteten Wert von 2.160 Millionen US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 9,1 % entspricht. Die Region ist einer der wichtigsten Märkte für NDT-Geräte, insbesondere für Branchen wie Öl und Gas, Luft- und Raumfahrt, Medizin und Automobil. Daher zielen auch viele lokale Hersteller von Ultraschallsensoren auf diese Anwendungen ab. Darüber hinaus fördert die Präsenz einiger der größten Hersteller von NDT-Geräten wie NDT Equipment Supplies Limited und NDT Consultants Ltd das Wachstum des Ultraschallsensormarktes in der Region. NDT Equipment Supplies Limited ist beispielsweise der größte europäische Hersteller von Ultraschallstandards, Spezialblöcken und Prüfstücken. Darüber hinaus erlebt die Region aufgrund des enormen Potenzials, insbesondere im ständig wachsenden Luft- und Raumfahrtsektor, zunehmende Investitionen. So investierte das in London ansässige Unternehmen Elements Material Technology im Juni 2019 3 Millionen US-Dollar in CR-Geräte, um seine NDT-Testkapazitäten für die Luft- und Raumfahrt zu erweitern. Darüber hinaus investieren viele britische Universitäten und Regierungsorganisationen zunehmend in die Entwicklung von Ultraschallsensortechnologien, wodurch im Vereinigten Königreich ein Start-up-Ökosystem entsteht und Innovationen auf den Weltmarkt gebracht werden.

Nordamerika ist die drittgrößte Region. Die Vereinigten Staaten gehören zu den technologisch fortschrittlichsten Ländern und halten einen bedeutenden Anteil am globalen Markt für Ultraschallsensoren. Darüber hinaus sind in der Regierung zahlreiche große multinationale Unternehmen ansässig, die erhebliche Investitionen in Prozessautomatisierung und intelligente Produktionstechniken tätigen, was ein wesentlicher Faktor für das Wachstum des Marktes für Ultraschallsensoren ist. Da die Gesundheitsausgaben pro Kopf in den Vereinigten Staaten höher sind als in den Industrieländern anderer Länder, treibt die steigende Nachfrage gesundheitsbewusster Bürger nach besseren chirurgischen Verfahren den Markt für Ultraschallsensoren in der gesamten Region an. Darüber hinaus haben der jüngste COVID-19-Ausbruch und die staatliche Unterstützung die Produktion von Ultraschallsystemen erhöht, die für die Beurteilung und Behandlung von COVID-19-bedingten Lungen- und Herzkomplikationen relevant sind. Darüber hinaus werden Ultraschallsensoren in der Öl- und Gasindustrie der Region eingesetzt, um die Rohrdicke kontinuierlich zu überwachen und so Korrosion und Erosion frühzeitig zu erkennen. Die Vereinigten Staaten sind eine der bedeutendsten Ölfördernationen der Welt. Das Land produziert derzeit etwa 10 Millionen Barrel Öl pro Tag, fast die Hälfte der Schieferölproduktion. Zudem hat der Kongress vor Kurzem die 40 Jahre alte Ölexportbeschränkung aufgehoben, was der Ölindustrie in den USA weiteren Auftrieb verleiht und den Markt für Ultraschallsensoren ankurbelt.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Ultraschallsensoren ist nach Technologie, Endbenutzerbranche und Region segmentiert.

Der globale Markt ist nach Technologie in piezoelektrische Großwandler und mikromechanische Ultraschallwandler (MUT) unterteilt. Der piezoelektrische Großwandler hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 8,7 % wachsen. Die Empfindlichkeit des piezoelektrischen Wandlers ist sehr hoch. Aufgrund seiner hervorragenden Reaktionsfrequenz fungiert er als Sensor und wird in Beschleunigungsmessern eingesetzt. Zahlreiche Anwendungen, bei denen es um die Erzeugung und Erkennung von Schall und die Erzeugung elektronischer Frequenzen geht, nutzen den piezoelektrischen Effekt. Er dient als Zündquelle für Feuerzeuge und wird zur Messung von Kraft, Druck, Verschiebung, Mikrofon und Sonar eingesetzt. Piezoelektrische Wandler können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise in elektrischen Feuerzeugen in Küchen, in Autosicherheitsgurten, in der medizinischen Diagnose, in Tintenstrahldruckern, in automatischen Türen in Einrichtungen wie Restaurants und Flughäfen sowie in Mikrofonen. Die vom piezoelektrischen Ultraschallwandler erzeugten Frequenzen sind viel höher als die für das menschliche Ohr hörbaren. Bei Kontakt mit einer Spannung dehnt er sich schnell aus und zieht sich wieder zusammen. Normalerweise wird er in einem Staubsauger verwendet. Aufgrund ihrer Vorteile werden sie in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt. Die piezoelektrischen Ultraschallwandler sind aufgrund ihrer geringen Abmessungen und ihres Hochfrequenzverhaltens leicht zu handhaben und zu verwenden, was schnelle Parameteränderungen ermöglicht. Sie erfordern auch keine äußere Kraft. Diese und andere Elemente fördern die Segmenterweiterung. All diese Faktoren treiben das Segmentwachstum voran.

Nach Endverbraucherbranchen ist der globale Markt in die Branchen Automobil, Verbraucher, Industrie, Medizin und andere Endverbraucherbranchen unterteilt. Das Industriesegment hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 7,8 % wachsen. Ein neuer Trend in der Fertigungsindustrie ist der Einsatz von Robotern, die beim Transport von Materialien in der Fabrikhalle helfen. Roboter nehmen bei regulären Montagevorgängen in einer industriellen Anlage nach Bedarf Objekte auf und platzieren sie. In dieser Hinsicht sind Ultraschallsensoren gut geeignet, um Kollisionen zwischen Robotern und Menschen zu vermeiden, was ein erhebliches Problem darstellt. Diese Sensoren verleihen Robotern Intelligenz, damit sie ihre Aufgaben unfallfrei erledigen können. Diese Sensoren bieten hervorragende Möglichkeiten zur berührungslosen Positions- und Entfernungsmessung und können schallreflektierende Ziele unabhängig von Oberfläche, Transparenz oder Farbe in einer industriellen Anlage erkennen. Sie werden häufig in den Märkten für Landwirtschaft und Verpackungsmaschinen eingesetzt, da sie ideal für raue Bedingungen geeignet sind. Anbieter, die in verschiedenen Endverbraucherbranchen wie Fertigung, Logistik und Lager tätig sind, setzen zunehmend Ultraschallsensoren für Sensor-, Navigations- und Sicherheitsautomatisierungstechnologien ein. Die hohe Verbreitung von Robotertechnologien in diesen Branchen bietet den Marktteilnehmern darüber hinaus spannende Möglichkeiten.

jüngsten Entwicklungen

• Oktober 2022 – Cognito, ein führender Anbieter von Industriedatensoftware, und Rockwell Automation, Inc. (NYSE: ROK), das weltweit größte Unternehmen für Industrieautomatisierung und digitale Transformation, haben heute eine strategische Partnerschaft bekannt gegeben, um den Wert von Fertigungsdaten weiter zu erschließen und den technologischen Wandel in der Branche zu beschleunigen. Die Partnerschaft kombiniert Cognites führende Industrial DataOps-Plattform Cognite Data Fusion® mit der FactoryTalk®-Software von Rockwell und bietet Edge-Konnektivität der nächsten Generation für Anlagenanlagen, Betriebsmanagementanwendungen und branchenspezifische Analysen, um einen industriellen Daten-Hub zu schaffen, der für eine unternehmensweite Skalierung bereit ist.
• Oktober 2022 – Die Einführung von My Equipment Digital ermöglicht neue Funktionen mit der digitalen Erfassung und Aktualisierung von Anlagendaten der industriellen Automatisierung über netzwerkbasierte Geräte. Die digitale Erfassungsmethode umfasst Firmware-Informationen und eine einmalige Schwachstellenbewertung.