Patentanmeldungen im 3D-Druck wachsen achtmal schneller als alle Technologiebereiche im Durchschnitt. Dies ist der Anlass für uns, aufzuzeigen, in welchen Ländern es die meisten Patentanmeldungen in der additiven Fertigung gibt. Und auf welchem Platz Deutschland im Ranking steht.

Patentanmeldungen im 3D-Druck wachsen achtmal schneller als alle Technologiebereiche im Durchschnitt. Dies ist der Anlass für uns, aufzuzeigen, in welchen Ländern es die meisten Patentanmeldungen in der additiven Fertigung gibt. Und auf welchem Platz Deutschland im Ranking steht. (Bild: R_boe - stock.adobe.com)

Eine neue Studie des Europäischen Patentamts (EPA) zeigt den starken Anstieg bei den Patentanmeldungen im Bereich der additiven Fertigung (3D-Druck) in den letzten zwei Jahrzehnten. Seit 2001 wurden weltweit über 50.000 bedeutende Patentanmeldungen im Zusammenhang mit der 3D-Druck-Technologie eingereicht. Deutschland liegt ist klarer Spitzenreiter in Europa bei den Internationalen Patentfamilien (IPF) im Bereich der additiven Fertigung. Welchen Platz die Republik weltweit einnimmt, zeigt das nachfolgende Ranking 'Das sind die Top 9 Nationen bei den Patentanmeldungen im 3D-Druck'.

Die USA belegen im weltweiten Rennen um die AM-Innovation den ersten Platz mit 39,8 Prozent aller mit additiver Fertigung verbundenen IPF zwischen 2001 und 2020. Japan landet mit einem Anteil von 13,9 Prozent auf Platz zwei, dicht gefolgt von Deutschland, das 13,4 Prozent aller IPF in der additiven Fertigung beiträgt. Hier ist jedoch anzumerken, dass Deutschland zwischen 2018 und 2020 deutlich mehr Patentanmeldungen in dem Segment eingereicht hat als Japan. Frankreich (Platz 4) und Großbritannien (Platz 5) landen mit 3,9 Prozent  bzw. 3,8 Prozent der weltweiten 3D-Innovationen knapp vor China (Platz 6) und Südkorea (Platz 7), die jeweils 3,7 Prozent bzw. 3,1 Prozent aller IPF in der additiven Fertigung ausmachen.

Europa: Deutschland führt den 3D-Druck Markt an

Innerhalb der EPA-Mitgliedstaaten sticht Deutschland mit 6.700 IPF zwischen 2001 und 2020 als klarer Spitzenreiter heraus und steht für 41 Prozent der gesamten Erfindungsaktivität im Segment 3D-Druck in Europa. Die IPF aus Deutschland sind im Bereich 3D-Drucktechnologien seit 2013 am stärksten angestiegen, von 213 auf über 1.100 im Jahr 2020 – das entspricht mehr als einer Verfünffachung. Den zweiten Platz erreicht Frankreich mit insgesamt 1.938 IPF gefolgt von Großbritannien mit 1.925 IPF. Beide weisen einen IPF-Anteil von jeweils 12 Prozent aus.

US-amerikanische, deutsche und japanische Unternehmen bilden die Weltspitze

Unter den 20 größten Patentanmeldern im Bereich der additiven Fertigung befinden sich sowohl US-amerikanische als auch europäische und japanische Unternehmen. Die drei führenden Unternehmen General Electric, Raytheon Technologies und HP kommen aus den USA. Auf Platz vier steht mit Siemens ein deutsches Unternehmen, das mit fast 1.000 IPF stärkste europäische Unternehmen der letzten 20 Jahre. Mit BASF (8.), Siemens Energy (15.) und MTU Aero Engines (18.) sind drei weitere deutsche Unternehmen unter den Top-20 Patentanmeldern im Bereich der additiven Fertigung vertreten.

Die Fraunhofer-Gesellschaft (221 IPF) und Bosch (209 IPF) nahmen den fünften bzw. sechsten Platz der patentstärksten Unternehmen im 3D-Druck Segment in Deutschland ein. EOS landete mit insgesamt (200 IPF) auf Position sieben.

Was Sie schon immer über additive Fertigung wissen wollten

Additiv gefertigte Bauteile aus Metall
Die additive Fertigung ermöglicht ganz neue Konstruktionsmöglichkeiten. - (Bild: mari1408 - stock.adobe.com)

Sie sind auf der Suche nach weiteren Informationen zum industriellen 3D-Druck? Hier finden Sie Grundwissen zum Thema: "Was Sie über additive Fertigung wissen müssen". In unserem Artikel "Das sind die wichtigsten additiven Fertigungsverfahren" erhalten Sie technische Details zu den fünf am häufigsten verwendeten additiven Verfahren und zu den drei vielversprechendsten Newcomern.

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Globaler Markt für additive Fertigung soll auch zukünftig weiter stark wachsen

Der Markt für additive Fertigung hat in den letzten Jahren ein starkes Wachstum erfahren. Der Branchenumsatz belief sich nach Schätzungen von Wohlers Associates auf 18 Milliarden US-Dollar (16,17 Milliarden EUR) im Jahr 2022. Er hat sich damit von 6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2016 verdreifacht. Zudem spielte der 3D-Druck während der Pandemie eine entscheidende Rolle bei der Umstellung auf eine lokale Produktion. Dadurch konnte die Abhängigkeit von internationalen Lieferketten verringert werden. Prognosen zufolge könnte der globale Markt bis 2028 ein Volumen von 50 Milliarden US-Dollar erreichen.

Die auf Patentdaten beruhenden Untersuchungen des EPA bieten einen frühen Einblick in die künftigen Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks. Da Patente Monate oder sogar Jahre vor dem Erscheinen von Produkten auf dem Markt angemeldet werden, können Patentinformationen die Richtung angeben, in die sich Technologien entwickeln. Dieser Bericht zeigt, wie wichtig der 3D-Druck für die Förderung von Innovation und Nachhaltigkeit in verschiedenen Sektoren auf der ganzen Welt ist. Er folgt auf die Veröffentlichung des ersten Berichts des EPA über Patente und 3D-Druck im Juli 2020, der sich ausschließlich auf europäische Patente konzentrierte.

Das ist additive Fertigung

Die additive Fertigung, auch als 3D-Druck bekannt, ist ein Fertigungsverfahren, bei dem dreidimensionale Objekte schichtweise aufgebaut werden. Dies geschieht durch das schrittweise Ablagern oder Aushärten von Materialien wie Kunststoffen, Metallen, Keramiken oder sogar biologischen Materialien. Der Prozess beginnt direkt mit einem digitalen 3D-Modell des gewünschten Objekts.

Hier sind die grundlegenden Schritte der additiven Fertigung:

  1. Erstellung des 3D-Modells: Zuerst wird ein digitales 3D-Modell des gewünschten Produkts am Computer erstellt oder mithilfe eines 3D-Scanners erfasst.

  2. Vorbereitung des Modells: Das 3D-Modell wird in dünnere horizontale Schichten (Scheiben) unterteilt, um den Druckprozess zu steuern.

  3. Druckvorgang: Das ausgewählte Material Schicht wird für Schicht aufgetragen, verschmolzen oder ausgehärtet, um das Objekt aufzubauen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen, wie zum Beispiel durch Schmelzen von Kunststofffäden und deren gezieltem Auftragen oder durch das selektive Aushärten von flüssigen Materialien mithilfe von UV-Licht.

  4. Wiederholung der Schichten: Dieser Schichtprozess wird fortgesetzt, bis das gesamte Objekt vollständig gedruckt ist. Dabei können komplexe Formen und innere Strukturen realisiert werden, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden schwer oder unmöglich herzustellen wären.

  5. Nachbearbeitung (optional): Je nach Anwendungsfall kann es erforderlich sein, das gedruckte Objekt nachträglich zu bearbeiten, um die gewünschte Oberflächenqualität oder Passgenauigkeit zu erreichen.

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