Die industrielle Computertomographie (CT) hat sich zu einem entscheidenden Werkzeug in der Qualitätssicherung und im Fertigungsprozess verschiedener Industriezweige entwickelt.
Der Markt für industrielle CT erfährt aufgrund technologischer Innovationen und der zunehmenden Integration additiver Fertigungsmethoden ein signifikantes Wachstum. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die aktuellen Trends und Zukunftsaussichten dieser Technologie, einschließlich der Analyse von Marktentwicklungen, Wachstumsprognosen und dem Einfluss von technologischen Fortschritten. Es werden die Vorteile der CT in der Qualitätssicherung und die Rolle spezifischer Geräte- und Dienstleistungsinnovationen hervorgehoben, die darauf abzielen, die Produktqualität zu verbessern und Produktionsprozesse zu optimieren.
Dieser Beitrag bietet einen kompakten Einblick in die Bedeutung und das zukünftige Potenzial der industriellen Computertomographie, indem er sich auf wesentliche Aspekte konzentriert.
Inhaltsverzeichnis
Aktueller Markt & Prognose der Entwicklung von industrieller Computertomographie
Der weltweite Markt für industrielle Computertomographie (CT) verzeichnet ein signifikantes Wachstum. Für die Jahre 2022 bis 2024 bewegen sich Marktschätzungen von 502 bis 645,3 Millionen USD. Prognosen zufolge wird dieser Markt zwischen 2029 und 2030 auf eine Größe von 773,45 bis 1.116,5 Millionen USD anwachsen. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) beträgt etwa 7,4 % bis 9,03 % (Grand View Research, Inc., 2023; Mordor Intelligence, 2024).
Die zunehmende Verwendung von additiven Fertigungstechniken in verschiedenen Industrien wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Elektronikindustrie treibt diese Entwicklung voran. Additive Fertigung, auch als 3D-Druck bekannt, ermöglicht die Herstellung komplexer Designs und Strukturen, die mit herkömmlichen Methoden teuer und schwierig zu produzieren sind. Industrielle CT-Scanner testen die Festigkeit und Eigenschaften solcher Strukturen, ohne das Produkt zu beschädigen (Grand View Research, Inc, 2023).
Vorteile der industriellen CT
Zu den Vorteilen der industriellen CT gehört das zerstörungsfreie Prüfen von Bauteilen. Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen CT-Systemen, welche die Digitalisierung von mikroskopisch kleinen Prüfkörpern mit hoher Auflösung (nm-Bereich) bis hin zu Bauteilen und Komplettsystemen in der Größe eines Fahrzeugs ermöglichen. Mittels spezialisierter Auswertesoftware können auf Basis der CT-Digitalisierungen verschiedene Inspektionen wie Porenanalyse, Defekterkennung, Montageanalyse durchgeführt werden. CT-Prüfung kann im Entwicklungsprozess und Qualitätsmanagement vorteilhaft genutzt werden für:
- eine schnellere Produktentwicklung,
- eine erhöhte Produktqualität und damit
- ein reduziertes Risiko von Produktrückrufen sowie
- eine reduzierte Ausschussquote bei gesperrten Bauteilen.
Marktangebot
Der Markt teilt sich in die Segmente Geräte und Dienstleistungen. Das Gerätesegment dominiert im Jahr 2022 mit einem Umsatzanteil von 51,8 % und soll im Prognosezeitraum um 7,1 % CAGR wachsen (Grand View Research, Inc, 2023). Wichtige Innovationstreiber sind hier CT-Softwareentwicklungen wie die ZEISS Automated Defect Detection, die KI für automatisierte Fehleranalysen nutzt (Carl Zeiss Industrial Metrology, LLC., n.d.). Das Dienstleistungssegment, für das mit 7,7 % die höhere Wachstumsrate erwartet wird, umfasst Inspektions-, Support-, Wartungs- und Beratungsdienstleistungen. Aufgrund der hohen Kapitalintensität von CT-Scannern lagern Unternehmen zunehmend Dienstleistungen an Drittanbieter aus (Grand View Research, Inc, 2023).
Innovationen in der industriellen CT
Dienstleistungsinnovation
Die Microvista GmbH hat in Zusammenarbeit mit dem EZRT des Fraunhofer IIS ein flexibles und mobiles CT-System entwickelt. Das System lässt sich einfach und schnell in Produktionsabläufe integrieren und wird als Mietsystem für die zerstörungsfreie Prüfung in Phasen eines erhöhten Prüfaufwands angeboten. Der Inspektionsprozess ist vollständig automatisiert (CT-Scan, Rekonstruktion, Auswertung) und wird mit einer kundenindividuelle Auswertesoftware ausgeliefert. Dieses Konzept ermöglicht ein schnelles Feedback über die Produktqualität direkt an der Produktionsstätte und reduziert dadurch Kosten und logistischen Aufwand der CT-Prüfung. Durch die automatische, KI unterstützte Auswertung ist das System ideal für die Serienprüfungen bzw. serienbegleitende Prüfungen geeignet (Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, 2023; Microvista GmbH, n.d.-b).
© Microvista GmbH
Geräteinnovationen
Das Fraunhofer-Institut hat 2018 das erste roboterbasierte CT-System beim Automobilhersteller BMW in Betrieb genommen. Diese technologische Innovation stellt einen bedeutenden Fortschritt in der industriellen Computertomographie dar und hat das Potenzial, die Art und Weise zu verändern, wie komplexe Bauteile in der Automobilindustrie untersucht und analysiert werden (Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, 2018). Mit dieser Technologie, die in der Pilotanlage des BMW-Forschungs- und Innovationszentrums eingesetzt wird, können vier Roboter mehrere tausend Schnittbilder eines Fahrzeugprototyps im Mikrometerbereich aufnehmen. Dies ermöglicht eine präzise dreidimensionale Analyse, ohne dass das Fahrzeug zerlegt werden muss (Beutnagel, 2018).
Geräte- und Dienstleistungsinnovation im Zusammenspiel
Bei At- oder Inline-Systemen in den Werken von OEMs oder Zulieferern kann es aufgrund von Personalmangel oder Personalkosteneinsparungen zu Auswerteengpässen kommen oder es gibt besondere Auswerteherausforderungen, bei denen Standardsoftware an ihre Grenzen stößt. Hier können Anbieter wie die Microvista GmbH mit einer kundenindividuellen automatisierten Auswertung über die Cloud weiterhelfen (Microvista GmbH, n.d.-a).
Scantechniken
Flächen- und Kegelstrahl-CT dominieren den Markt. Das Flächenstrahl-CT-Segment hatte 2022 einen Marktanteil von 44,1% und wird voraussichtlich eine CAGR von 7,3% erreichen. Für Kegelstrahl-CT wird mit 7,9% die höhere CAGR erwartet. Kegelstrahl-CT, geeignet für das Scannen von elektronischen Bauteilen und mittelgroßen Gussteilen und bietet Vorteile durch kürzere Scanzeiten (Grand View Research, Inc, 2023).
Die Computerlaminographie ist insbesondere für flächige bzw. planare Bauteile geeignet, bspw. Für elektronische Leiterplatten, die Untersuchung von Rotorblättern für Hubschrauber und Windkraftanlagen oder von flächigen Faserverbundbauteilen. 12 Aufgrund der immer größer werdenden Bauteile, der Umstellung auf erneuerbare Energien und des stetig steigenden Bedarfs an elektronischen Bauteilen wird die Computerlaminographie neben der industriellen CT voraussichtlich eine wichtige Rolle spielen (Maisl et al., 2010).
Entwicklung in Anwendungsfeldern
Das Segment Fehlererkennung und -inspektion, das 2022 einen Marktanteil von 25,0% hielt, wird die höchste CAGR von 8,6% aufweisen. Das Segment Montageanalyse, zunehmend in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie Elektronikindustrie eingesetzt, erwartet eine CAGR von 7,2% (Grand View Research, Inc, 2023).
Entwicklung nach Branchen
Nachfrage in der Automobilindustrie nach industrieller CT
Die Automobilindustrie dominierte 2022 mit einem Marktanteil von 26,6%. Erwartet wird eine CAGR von 7,8% bis 2030. Industrielle CT-Systeme werden in verschiedenen Phasen des Produktionsprozesses eingesetzt (Grand View Research, Inc, 2023).
Nachfrage im Elektroniksegment nach industrieller CT
Das Elektroniksegment wird voraussichtlich die schnellste CAGR von 8,5% aufweisen, da CT-Scanning zunehmend zur Untersuchung interner Teile in der Elektronikindustrie eingesetzt wird (Grand View Research, Inc, 2023).
Nachfrage im Luft- und Raumfahrtsektor nach industrieller CT
In der Luft- und Raumfahrtindustrie hat die steigende Nachfrage nach präzisen Bewertungen komplexer Teile bei hohen Temperaturen das CT-Geschäft vorangetrieben. CT wird für die Untersuchung von Teilen wie geschweißten Rohren, Aluminiumgussstücken und Turbinenschaufeln verwendet und trägt zum Wachstum des Marktes bei (Grand View Research, Inc, 2023).
Regionale Unterschiede im Markt
Asien-Pazifik dominierte 2022 den Markt mit einem Umsatzanteil von 33,6% und wird erwartet, die schnellste Wachstumsrate von 8,2% zu verzeichnen. Nordamerika erwartet eine beträchtliche CAGR von 7,6%. In Europa fördern strenge Sicherheitsvorschriften und präventive Wartung von Industrieanlagen das Wachstum, insbesondere in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie (Grand View Research, Inc., 2023; Mordor Intelligence, 2024).
Zusammenfassung
Die industrielle Computertomographie entwickelt sich zu einem unverzichtbaren Werkzeug in verschiedenen Branchen, getrieben durch technologische Fortschritte und eine zunehmende Nachfrage nach präziser und zuverlässiger Fehlererkennung und Qualitätskontrolle. Innovationen im Bereich der Computertomographie adressieren die gestellten Herausforderungen im Wesentlichen durch eine größere Vielfalt an Scanmöglichkeiten, schnellere und flexiblere CT-Systeme sowie angepasste Dienstleistungsmodelle. Mit der weiteren Entwicklung von additiven Fertigungstechniken und dem wachsenden Bedarf an präzisen Inspektionsmethoden wird erwartet, dass der Markt für industrielle CT weiterhin stark wachsen wird.
Einzelnachweise
Beutnagel, W. (2018, July 19). BMW nutzt Computertomographie zur Fahrzeuganalyse. Automotiveit.eu. https://www.automotiveit.eu/technology/bmw-nutzt-computertomographie-zur-fahrzeuganalyse-154.html
Carl Zeiss Industrial Metrology, LLC. (n.d.). ZADD: AI-defect detection for CT inspection. Zeiss.com. Retrieved April 3, 2024, from https://www.zeiss.com/metrology/products/software/zadd.html
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS. (2018, July 31). Fraunhofer EZRT nimmt erstes roboterbasiertes CT-System beim Automobilhersteller BMW in Betrieb. Fraunhofer-Institut Für Integrierte Schaltungen IIS. https://www.iis.fraunhofer.de/de/pr/2018/20180731_EZRT_RoboCT.html
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS. (2023). Flexibles mobiles CT-System. Fraunhofer-Institut Für Integrierte Schaltungen IIS. https://www.iis.fraunhofer.de/de/ff/zfp/projekte/flexibles-mobiles-ct-system.html#1
Grand View Research, Inc. (2023, June). Industrial Computed Tomography Market Size Report, 2030. Grandviewresearch.com. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/industrial-computed-tomography-market
Maisl, M., Schorr, C., Porsch, F., & Haßler, U. (2010). Computerlaminographie, Grundlagen und technische Umsetzung. https://www.ndt.net/article/ctc2010/papers/261.pdf
Microvista GmbH. (n.d.-a). CT-Datenauswertung | Microvista. Microvista GmbH. Retrieved April 3, 2024, from /industrielle-computertomographie/dienstleistungen/ct-datenauswertung
Microvista GmbH. (n.d.-b). Mobiles CT – SCANEXPRESS – Mietbare Lösung zur ZFP. Mobile-Ct.eu. Retrieved April 3, 2024, from https://www.mobile-ct.eu
Mordor Intelligence. (2024). Industrial CT Scanning Market – Computed Tomography – Size, Share & Industry Analysis. Mordorintelligence.com. https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/industrial-computed-tomography-market