GLOBAL ARTIFICIAL MUSCLE MARKET GRÖSSEN- UND ANTEILSANALYSE - WACHSTUMSTRENDS UND PROGNOSEN (2024-2031)

Der globale künstliche Muskelmarkt wurde bei US$ 2,107 Mn in 2023 und wird voraussichtlich erreichen US$ 4,671.2 Mn von 2031, mit einem jährlichen Zuwachs von Zinssatz (CAGR) von 10,7% von 2024 bis 2031.

Künstliche Muskeln, die auch als Polymergele oder Polyelektrolytgele bekannt sind, sind gelartige Materialien, die aufgrund äußerer Reize starke Kontraktionen oder Dehnungen erfahren, wie Temperatur-, Feuchtigkeits- oder elektrische Signale. Es gibt zwei Haupttypen von künstlichen Muskeln - thermisch aktivierte und elektroaktive Polymere. Wärmeaktivierte Muskeln verwenden Wärme, um das Polymergel zu kontrahieren oder zu erweitern, ähnlich wie menschliche Muskeln. Elektroaktive Polymermuskeln verwenden elektrische Signale oder Spannungsänderungen zur Einleitung von Verformungen. Diese können biologische Muskeln nachahmen und potenzielle Anwendungen haben, bei denen schnelle oder zarte Bewegungen erforderlich sind.

Einige wichtige Vorteile künstlicher Muskeln gegenüber herkömmlichen Motoren umfassen ihr geringes Gewicht, Flexibilität, Reaktionszeit und Power-to-weight-Verhältnis. Da sie auf Polymerkontraktion und -expansion und nicht auf mechanische Bewegung angewiesen sind, können sie sehr hohe Kraft- und Leistungsausgänge relativ zu ihrer Größe erreichen. Einige mögliche Anwendungen von künstlichen Muskeln umfassen Robotik, Prothesen, Formen von wechselnden Strukturen, minimalinvasive Chirurgie-Tools und künstliche Herzpumpen. Nachteile sind jedoch begrenzte Bewegungsbereiche, Ermüdungsbeständigkeit und Haltbarkeit über längere Nutzung. Für die Optimierung bestehender Materialien und Technologien ist noch mehr Forschung erforderlich, um künstliche Muskeln für den weit verbreiteten kommerziellen und medizinischen Einsatz geeignet zu machen.

Global Artificial Muscle Market Regional Insights

• Nordamerika erwartet wird, dass der größte Markt für künstliche Muskeln über den Prognosezeitraum ist und dass 2024 über 33,6% des Marktanteils ausmacht. Insbesondere die USA sind die Heimat der Mehrheit der Top-Spieler in der Entwicklung und Vermarktung von künstlichen Muskeltechnologien. Die staatliche Unterstützung für regenerative Medizin und Exoskeletonforschung im Land hat Fortschritte in Materialien und Designs vorangetrieben.
• Europa wird voraussichtlich der zweitgrößte Markt für künstliche Muskeln sein, der 2024 über 30,4% des Marktanteils ausmachte. Das Wachstum des Marktes ist auf die hohen Gesundheitsausgaben zurückzuführen.
• Asien-Pazifik erwartet wird, dass der am schnellsten wachsende Markt für künstliche Muskeln, die bei einem CAGR von über 12,2% während der Prognosezeit wachsen wird. Das Wachstum des Marktes in Asien-Pazifik ist auf die staatlichen Initiativen zur Förderung der Forschung in Bereichen wie Robotik und Bionik haben die Entwicklung von künstlichen Muskeltechnologien verstärkt.

Abbildung 1. Globale Kunst Marktanteil (%), Nach Region, 2024

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Analystenansichten:

Der globale künstliche Muskelmarkt hat in naher Zukunft großes Wachstumspotenzial. Angetrieben von der steigenden Nachfrage nach humanfreundlichen Robotern und Prothesen wird die Nachfrage nach künstlichen Muskeln deutlich steigen. Ein weiterer wesentlicher Faktor, der das Wachstum dieses Marktes unterstützt, sind die zunehmenden Investitionen in Forschung und Entwicklung (FuE) von wichtigen Marktteilnehmern zur Entwicklung fortgeschrittener biomimetischer Aktoren. Allerdings bleiben hohe Kosten, die mit der Entwicklung biologisch inspirierter künstlicher Muskeln verbunden sind, eine Zurückhaltung.

Asien-Pazifik-Region, vor allem Länder wie China, Japan und Südkorea, dürfte aufgrund der Präsenz führender Robotik-Forschungsinstitute und -hersteller den künstlichen Muskelmarkt dominieren. Nordamerika wird eine weitere lukrative Region bleiben, die sich auf die Entwicklung von Prothesen und Exoskeletonen von US-amerikanischen Unternehmen und Forschungsorganisationen konzentriert. Der künstliche Muskelmarkt wird voraussichtlich in Europa am schnellsten wachsen, unterstützt durch die Förderung der Biorobotikforschung.

Während Hydrogelaktoren derzeit über 30 % des Marktanteils ausmachen, entstehen elektroaktive Polymere als vielversprechende Alternativen und erwarten ein höchstes Wachstum. Fortschritte in der 3D-Druck- und Materialwissenschaft könnten dazu beitragen, die Produktionskosten zu senken und Anwendungen von künstlichen Muskeln in naher Zukunft zu erweitern. Eine erfolgreiche Kommerzialisierung von weichen Robotik und Neuroprothetik schafft neue Möglichkeiten. Insgesamt mit fortwährender technologischer Innovation, wachsender Anwendungen im Gesundheitswesen und Investitionen in Soft Robotics.

Global Artificial Muscle Market Drivers:

• steigende Anforderungen an robotische Prothesen: Die Nachfrage nach robotischen Prothesen steigt stetig mit zunehmenden Verletzungen, Unfällen und angeborenen Behinderungen. Fortgeschrittene Roboterprothesen helfen vielen, in der Nähe von normaler Mobilität und Funktionalität zurückzugewinnen. Diese nächste Generation Prothesen verlassen sich oft auf fortgeschrittene künstliche Muskeln, die echte menschliche Muskeln imitieren. Aufgrund der steigenden Anforderungen an solche fortgeschrittenen Prothesen erfährt der Markt für künstliche Muskeln ein erhebliches Wachstum. Mehrere Berichte weisen auf die steigende Prothesennachfrage hin. Nach dem Artikel, der von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) 2021 veröffentlicht wurde, werden jährlich mehr als 1 Millionen Menschen aufgrund verschiedener Gründe amputiert. Ein weiterer Bericht der American Academy Orthopädie Surgeons in 2021, Zustände, etwa 185.000 Amputationen treten jedes Jahr in den USA alleine auf und die Häufigkeit wird vorhergesagt, mit Diabetes und Gefäßerkrankungen zu erhöhen, die immer breiter werden. Da die Anforderungen an High-End-Prothesen an natürliche Gegenstücke steigen, wird der künstliche Muskelnmarkt für Prothetikgeräte, Exoskeletons und Robotik in naher Zukunft weiter wachsen. Der Markt wechselt von einfachen Aktoren zu wirklich biomimetischen Lösungen
• Steigende Nachfrage nach fortschrittlichen tragbaren Exoskeleton-Geräten: Die Nachfrage nach fortschrittlichen tragbaren Exoskeleton-Geräten, die menschliche Stärke und Ausdauer verbessern können, wächst in den letzten Jahren stetig. Diese angetriebenen Exoskeleton-Anzüge verwenden künstliche Muskeln, die die Funktion der menschlichen Muskeln imitieren, so dass der Träger Aufgaben ausführen, die schweres Heben oder umfangreiche manuelle Arbeit mit größerer Leichtigkeit erfordern. Nach einem Bericht der Weltgesundheitsorganisation im Jahr 2021 werden über 1 Milliarde Menschen weltweit durch erhöhte Alterungspopulationen und steigende chronische Gesundheitsbedingungen bis 2050 mit einer gewissen Behinderung leben. Diese zunehmende Prävalenz von Behinderungen und damit zusammenhängenden Gesundheitsproblemen wird erwartet, dass die Einführung von leistungsstarken Exoskeleton-Geräten für medizinische und persönliche Hilfe im nächsten Jahrzehnt weiter vorangetrieben wird. In ähnlicher Weise wird der Industriesektor auch weiterhin solche kraftsteigernden, verschleißbaren Maßnahmen in größerem Maße umsetzen, um sich mit den wachsenden Herausforderungen der Belegschaft zu befassen, die sich aus dem demographischen Wandel ergeben. Diese konsequent wachsende Nachfrage in Schlüsselanwendungsbereichen wird den künstlichen Muskelmarkt in naher Zukunft weiter vorantreiben.
• Steigende Prävalenz chronischer Krankheiten: Da chronische Krankheiten aufgrund alternder, sedentärer Lebensstile und anderer Risikofaktoren immer mehr Populationen weltweit beeinflussen, ist die Nachfrage nach Hilfstechnologien wird deutlich steigen. Die Kunstmuskelindustrie wird daher im Laufe des nächsten Jahrzehnts mit erheblichen Wachstumschancen rechnen. Produkte, die zur Therapie, Rehabilitation und Altenpflege angeboten werden, werden mehr Nachfrage haben. Laut Prognosen von Gesundheitsexperten, die von der Pan American Health Organization (PAHO) konsultiert wurden, werden allein musculoskeletale Bedingungen bis 2050 auf über 1,7 Milliarden Menschen und kosten jährlich 1,5 Billionen US$, wenn präventive Maßnahmen nicht verstärkt werden. Dies zeigt deutlich die enorme sozio-ökonomische Belastung und den ungenutzten Bedarf an effektiven Lösungen, wodurch der Markt der künstlichen Muskeltechnologie gefördert wird.

Global Artificial Muscle Market Möglichkeiten:

• Emerging Economy präsentieren großen Patientenpool: Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) berichtet, dass die Belastung durch nicht übertragbare Krankheiten (NCDs) in den Entwicklungsländern am dramatischsten ansteigt, wobei Herzerkrankungen, Schlaganfall, Diabetes und Krebstodes bis 2030 in diesen Ländern über 50 % ansteigen. Dieses starke NCD-Wachstum wird eine umfangreiche neue Nachfrage im Gesundheitswesen hinzufügen, einschließlich der Nachfrage nach Hilfsgeräten, die durch innovative Technologien wie künstliche Muskeln angetrieben werden. Ihre Vielseitigkeit und niedrigere Kosten machen sie attraktive Optionen für aufstrebende Märkte, die mit überbezahlten Gesundheitssystemen und steigenden Krankheitsproblemen grappeln. Wenn für spezielle medizinische Anwendungen entwickelt, könnten künstliche Muskel-Geräte helfen, sowohl die zunehmende Behandlungslücke als auch wirtschaftliche Sorgen in den Entwicklungsländern anzugehen.
• Anwendungsbereiche: Neue Anwendungen werden entwickelt, um bestehende Behandlungen zu verbessern. Zum Beispiel sind künstliche Muskel gepumpte Magenballons in klinischen Studien für Gewichtsverlust Management. Im Vergleich zu bestehenden Ballon Alternativen, sind diese möglicherweise sicherer und komfortabler, da Muskel-Aktion imitiert natürliche Peristalsis. Weitere Anwendungen sind Präzisionsdrogförderpumpen und Wundschließsysteme. Künstliche Muskelbänder könnten sogar in Nähte eingebettet werden, um die postoperative Erholung zu beschleunigen. Darüber hinaus arbeiten Forscher an künstlichen Muskeln, die ganze Organe und Stoffwechselfunktionen außerhalb des Körpers nachahmen können. Laut dem Bericht, der vom Department of Economic and Social Affairs der Vereinten Nationen veröffentlicht wurde, erlitten 2021 über 820 Millionen Menschen Hunger im Jahr 2020 mit dem Klimawandel, der die Ernährungsunsicherheit weltweit verschärft. Laborprototypen von künstlichen Muskelkraftbetrieben zeigen Versprechen für eine nachhaltige Indoor-Pflanzenproduktion unabhängig von Wetter- oder Landzwängen. Solche Innovationen können die Zuverlässigkeit der Lebensmittelversorgung und die globale Gesundheitsernährung in Zukunft verbessern.

Global Artificial Muscle Market Trends:

• Miniaturisierung von Geräten: Da künstliche Muskeln kleiner werden, ermöglicht es die Möglichkeit, unmerkliche Prothesen, die vollständig unter Kleidung versteckt werden könnten, sowie interne Implantate, die unabhängig ohne sperrige externe Komponenten arbeiten können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für Hilfsgeräte, um die natürliche Bewegung für Amputees oder solche mit eingeschränkter Mobilität wiederherzustellen. Es hilft auch weniger invasive chirurgische Techniken zu fördern. So gab es im Jahr 2023 nach einem von der US-FDA veröffentlichten Bericht über den Einsatz von chirurgischen Robotern einen Anstieg der Zahl der Roboterchirurgie mit Systemen wie Da Vinci, die Miniaturhandgelenke und Gelenke verwenden. Die reduzierte Größe dieser Roboter ermöglicht kleinere Schnitte und schnellere Erholungszeiten für Patienten.
• Entwicklung von selbstgetriebenen Systemen: Dieser Trend zu selbst angetriebenen künstlichen Muskeln revolutioniert den Sektor, da er diese Technologien wesentlich praktischer und benutzerfreundlicher macht. Nicht zu ändern oder aufzuladen Batterien bedeutet selbstbetriebene Muskeln, die für längere Zeit kontinuierlich funktionieren können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für Anwendungen wie weiche Roboter-Exoskeletons, die mit körperlicher Rehabilitation oder Prothetik helfen, die Nah-natürliche Bewegung wiederherzustellen. Keine externe Stromquelle zu verwalten reduziert Wartungsbedarf und verbessert die Portabilität. Mit selbst betriebenen Systemen können künstliche Muskeln leichter und weniger sperrig gemacht werden, da sie keine schweren Batterien aufnehmen müssen.
• Integration von intelligenten Technologien: Die Integration intelligenter Technologien hat einen erheblichen Einfluss auf den künstlichen Muskelmarkt. Mit Fortschritten in Bereichen wie biomedizinischer Technik, Nanotechnologie, Robotik und 3D-Druck können Forscher innovative künstliche Muskeldesigns entwickeln, die die Eigenschaften des natürlichen menschlichen Muskels genau nachahmen. Ein Beispiel ist die Entwicklung von leitfähigen Polymer künstliche Muskeln. Konduktive Polymere weisen kontraktile Eigenschaften auf, die es erlauben, bei elektrischer Stimulation zu schrumpfen oder zu expandieren. Die Forscher arbeiten daran, leitfähige Polymerformulierungen und Fertigungstechniken zu verbessern, um künstliche Muskeln mit hoher Festigkeit, Flexibilität und lebenslangen Bewegungsfähigkeiten zu schaffen. Mehrere wissenschaftliche Forschungslabors haben leitende polymerbasierte künstliche Muskeln gezeigt, die Gewichte heben können, Behinderten helfen und weiche Roboterdesigns leistungsfähig machen können. Diese Forschung wird voraussichtlich in intelligente Prothesen und Orthopädie mit natürlichem Bewegungs- und Lebensgefühl im Vergleich zu herkömmlichen angetriebenen Geräten übersetzen.

Global Artificial Muscle Market Restraints:

• Hohe Kosten: Hohe Kosten sind eine der wichtigsten Faktoren, die das Wachstum des globalen künstlichen Muskelmarktes zurückhalten. Die Entwicklung eines künstlichen Muskels beinhaltet umfangreiche Forschung und Tests, die ein sehr teures Verfahren ist. Diese künstlichen Muskeln werden durch die Nachahmung von natürlichen Muskelfasern und deren Funktion durch komplexe Nanotechnologie und Materialtechnik Ansätze erzeugt. Die Herstellung von synthetischen Materialien, die die gleichen heiklen Aufgaben erfüllen können, wie natürliche biologische Muskeln erfordern die Erkundung neuer Herstellungs- und Herstellungsverfahren auf molekularer Ebene. Dieses Niveau der fortgeschrittenen Forschung und Experimentierung erfordert große Investitionen von Zeit und Geld. Hinzu kommen die Kosten für klinische Studien, die entscheidend sind, um die Wirksamkeit und Sicherheit dieser künstlich entwickelten Muskeln zu testen, bevor sie im Menschen eingesetzt werden können. Mit den unmittelbaren gesundheitlichen Auswirkungen sind die regulatorischen Genehmigungen für diese neuartigen medizinischen Technologien verständlicherweise sehr streng. Die Durchführung von robusten klinischen Tests an menschlichen Freiwilligen, wie sie von Regulierungsbehörden wie der US FDA benötigt werden, erfordert einen erheblichen Kapitalaufwand. Darüber hinaus erfordert die Einrichtung fortschrittlicher Forschungsinfrastrukturen mit hochmodernen Labors auch die Bereitstellung spezialisierter wissenschaftlicher Arbeitskräfte einen hohen Investitionsaufwand. All diese stellen die Gesamtkosten der Entwicklung neuer künstlicher Muskeltechnologien für medizinische Anwendungen zusammen.

Gegengewicht: Die wichtigsten Marktteilnehmer müssen sich darauf konzentrieren, alle Gesamtkosten der Entwicklung neuer künstlicher Muskeltechnologien zu reduzieren und so die hohen Kosten in den künstlichen Muskeln zu reduzieren.

• Fragen der Biokompatibilität: Biokompatibilitätsprobleme stellen eine bedeutende Herausforderung für das Wachstum des künstlichen Muskelmarktes dar. Bei der Implantation ausländischer Materialien im menschlichen Körper besteht immer die Gefahr, dass der Körper diese Materialien ablehnt. Der menschliche Körper hat sich über Millionen von Jahren entwickelt, um alles Fremde oder potenziell schädlich zu erkennen und zu beseitigen. Künstliche Muskeln aus synthetischen Materialien haben nicht die gleiche biochemische Zusammensetzung wie natürliche Muskeln. Ihre Einführung im Körper als Ersatz oder Erweiterungen können eine Immunantwort auslösen. Das Immunsystem des Körpers kann versuchen, diese künstlichen Implantate durch entzündliche Reaktionen und Ablehnungen anzugreifen und zu entfernen. Diese Biokompatibilität entsteht durch Wechselwirkung zwischen den synthetischen Materialien, die in künstlichen Muskeln und den umgebenden biologischen Geweben im Körper verwendet werden. Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Niveaus der Kompatibilität mit lebenden Geweben. Während einige Materialien nicht große Probleme verursachen, andere können sehr antigene und provozieren Autoimmunerkrankungen. Die Prüfung aller möglichen Materialien und die Herstellung von Muskeln mit optimaler Biokompatibilität bleibt eine laufende Herausforderung. Jedes Zeichen der Ablehnung stellt Gesundheitsrisiken für Patienten dar und erfordert die Entfernung von Implantaten. Dies behindert die Anwendung künstlicher Muskeln im Gesundheitswesen erheblich.

Neueste Entwicklungen

Schlüsselentwicklungen

• Im Oktober 2023, Der Präsident, der weltbekannte Prothesenhersteller, startete Tectus, ein lebensveränderndes intelligentes orthotisches Gerät, das es Menschen mit einer partiellen unteren Gliedmaßenlähmung ermöglicht, leichter, natürlich und komfortabel mit erhöhtem Vertrauen und Sicherheit zu gehen.
• 2022, Össur, ein Unternehmen, das entwickelt, produziert und verkauft nicht-invasive Ausrüstung für Orthopädie, einschließlich Spann- und Support-Produkte, Kompressionstherapie und Prothesen, startete seine neue POWER KNEE, der weltweit erste aktiv angetriebene Mikroprozessor Prothesenknie für Menschen mit über-Knie Amputation oder Gliedmaße. Die POWER KNEE ist bahnbrechende Biotechnologie, eine motorbetriebene "Smart"-Prothese, die fortschrittliche Algorithmen verwendet, um menschliche Bewegungsmuster zu erkennen, lernt und passt sich an die Geschwindigkeit und Kadenz seines Trägers in Echtzeit.

Abbildung 2. Global Artificial Muscle Market Share (%), Nach Art des Materials, 2024

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Top-Unternehmen im globalen Kunstmuskelmarkt

• DuPont
• SRI International
• Foster-Miller, Inc.
• American Artificial Muscle
• Soft Robotics Inc.
• Festo AG & Co. KG
• Qingdao Jinlu JF Machinery Co., Ltd
• Technobots
• Mercatore S.p.A
• Ottawa Artificial Muscle
• Andere prominente Spieler

Definition: Künstliche Muskeln, die auch als synthetische Muskeln bekannt sind, sind Materialien oder Geräte, die die Funktion der biologischen Muskeln durch Kontraktion, Expansion oder Rotation im stimulierten Zustand imitieren. Sie haben die Fähigkeit, chemische oder elektrische Signale in mechanische Energie umzuwandeln. Diese Materialien könnten aus einer Vielzahl von Substanzen bestehen, darunter Polymere, elektroaktive Polymere (EAPs), Formgedächtnislegierungen und Biohybridsysteme. Die Entwicklung künstlicher Muskeln ist ein bedeutender Forschungsbereich in den Bereichen Robotik, Prothetik und Wearable Technologie.