Stratistics MRC에 따르면 형상기억합금 세계 시장은 2024년에 156억 달러를 차지하고 예측 기간 중 CAGR은 12.5%로 성장하며, 2030년에는 317억 달러에 달할 것으로 예측됩니다.
형상 기억 합금은 특정 온도에 노출되면 변형 후 원래의 모양으로 돌아갈 수 있는 재료입니다. 초탄성 및 형상 기억 효과와 같은 독특한 특성으로 인해 주로 의료기기, 항공우주, 자동차 및 가전제품에 사용됩니다. 형상 기억 합금 시장은 기술 발전, 용도 증가, 다양한 산업 분야의 고정밀 제조 솔루션에 대한 수요에 힘입어 강력한 성장세를 보이고 있습니다.
Journal of Materials Science 저널에 게재된 연구 논문에 따르면 니켈-티타늄(NiTi) SMA는 최대 8%의 형상 회복 변형률과 500MPa 이상의 회복 응력을 나타냅니다고 합니다.
의료분야 수요 증가
의료 산업은 형상기억합금 시장의 괄목할 만한 성장을 주도하고 있습니다. 생체 적합성, 초탄성, 형상 기억 효과와 같은 고유한 특성으로 인해 저침습 수술 장비, 교정용 와이어, 스텐트, 임플란트 등에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 세계 인구의 고령화와 의료 기술의 발전은 형상기억합금을 활용한 혁신적인 의료기기에 대한 수요를 촉진하고 있습니다. 열을 가하면 원래의 모양으로 되돌아가는 특성은 자기 확장형 스텐트 및 기타 의료용 제품에 이상적이며, 시장 확대의 원동력이 되고 있습니다.
높은 재료 비용
형상 기억 합금, 특히 니켈-티타늄(니티놀)의 높은 비용이 시장 성장의 주요 억제요인으로 작용하고 있습니다. 이러한 합금의 제조에 필요한 복잡한 제조 공정, 특수 장비 및 정밀한 제어가 높은 제조 비용의 원인 중 하나입니다. 또한 니켈이나 티타늄과 같은 원재료는 고가일 수 있습니다. 이러한 요인으로 인해 형상기억합금은 기존 소재에 비해 비용이 높아져 가격에 민감한 용도와 산업에서 채택이 제한될 수 있습니다. 높은 비용은 특히 신흥 시장에서 잠재적 사용자가 이러한 합금을 제품에 통합하는 것을 주저하게 만들 수 있습니다.
자동차 산업에서의 확장
자동차 산업은 형상기억합금 시장 성장의 큰 기회입니다. 이러한 재료는 액추에이터, 센서, 적응형 부품 등 다양한 자동차 용도에서 점점 더 많이 연구되고 있습니다. 형상 기억 합금은 기존 기계 시스템을 대체할 수 있으며, 경량화, 연비 개선, 성능 향상 등의 이점을 제공합니다. 자동차 산업이 전기자동차와 자율주행차로 전환됨에 따라 형상기억합금과 같은 첨단 소재에 대한 수요가 증가할 것으로 예상됩니다.
복잡한 제조 공정
형상 기억 합금에 필요한 복잡한 제조 공정은 시장 성장에 위협이 될 수 있습니다. 이러한 합금은 원하는 특성을 얻기 위해 조성, 열처리 및 가공 매개 변수를 정밀하게 제어해야 합니다. 진공 아크 용해, 유도 용해, 신중한 열처리와 같은 특수 기술이 필요하며 상당한 전문 지식과 투자가 필요합니다. 제조의 복잡성은 품질관리 문제, 생산 시간 증가 및 비용 상승으로 이어질 수 있습니다. 이러한 위협은 고품질 형상 기억 합금을 생산할 수 있는 제조업체의 수를 제한하고 잠재적으로 공급망 병목 현상을 일으켜 시장 확장을 방해할 수 있습니다.
COVID-19 팬데믹은 공급망 중단과 주요 최종 사용 산업 수요 감소로 인해 초기에는 형상기억합금 시장을 혼란에 빠뜨렸습니다. 그러나 의료용 용도, 특히 COVID-19 치료에 사용되는 기기가 급증하면서 시장은 회복력을 보여주었습니다. 팬데믹은 최소침습적 의료 절차의 채택을 가속화하여 형상기억합금 기반 기기에 대한 수요를 증가시켰습니다. 장기적인 영향으로는 헬스케어 용도에 대한 관심 증가와 공급망 다변화를 들 수 있습니다.
니켈-티타늄(니티놀) 부문이 예측 기간 중 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예상됩니다.
니켈-티타늄(니티놀)은 다른 합금에 비해 우수한 특성으로 인해 형상기억합금 시장을 독점할 것으로 예상됩니다. 니티놀은 우수한 생체 적합성, 내식성, 넓은 변태 온도를 가지고 있으며, 의료용에 이상적입니다. 니티놀의 초탄성 특성과 형상기억 효과는 항공우주, 가전제품 등 헬스케어 외의 다양한 산업에서 니티놀의 활용을 촉진하고 있습니다. 저침습 의료기기에 대한 수요 증가와 자동차 및 로봇 분야로의 적용 확대는 니티놀 시장 지배력을 더욱 높여주고 있습니다.
민수용 전자기기 및 가전제품 분야가 예측 기간 중 가장 높은 CAGR을 나타낼 것으로 예상됩니다.
민수용 전자기기 및 가전제품 분야는 형상기억합금 시장에서 급성장하고 있습니다. 이러한 소재는 진동 감쇠, 열 관리, 소형 액추에이터 등 다양한 기능을 가지고 있으며, 스마트폰, 노트북, 가전제품에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 형상기억합금은 더 작고 효율적이며 내구성이 뛰어난 전자기기를 개발할 수 있게 해줍니다. 스마트홈 기술 및 웨어러블 기기에 대한 소비자 수요가 증가함에 따라 이 분야의 기술 혁신이 가속화되고 있습니다. 또한 에너지 효율적인 작동과 기능 향상을 위해 가전제품에 형상기억합금을 사용하는 것도 이 부문의 높은 성장률에 기여하고 있습니다.
북미가 형상기억합금 시장을 주도할 것으로 예상됩니다. 이 지역이 형상기억합금 시장에서 우위를 점하고 있는 배경에는 첨단 헬스케어 분야, 강력한 항공우주 및 방위산업, 연구개발에 대한 막대한 투자가 있습니다. 특히 미국은 혁신적인 의료 기술 채택률이 높아 형상기억합금 기반 의료기기에 대한 수요를 촉진하고 있습니다. 또한 주요 시장 기업의 존재, 잘 구축된 제조 인프라 및 우호적인 규제 환경은 북미 시장의 리더십에 기여하고 있습니다.
아시아태평양은 급속한 산업화, 헬스케어 지출 증가, 자동차 및 가전 부문의 성장으로 인해 형상기억합금 시장에서 유리한 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 중국, 일본, 한국과 같은 국가들은 첨단 제조업과 신기술에 많은 투자를 하고 있습니다. 이 지역은 인구가 많고 가처분 소득이 증가함에 따라 다양한 산업에서 혁신적인 제품에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 또한 첨단 소재와 첨단 기술을 장려하는 정부의 구상은 형상기억합금의 채택을 촉진하여 이 지역의 높은 성장률에 기여할 것으로 예상됩니다.
According to Stratistics MRC, the Global Shape Memory Alloys Market is accounted for $15.6 billion in 2024 and is expected to reach $31.7 billion by 2030, growing at a CAGR of 12.5% during the forecast period. Shape memory alloys are materials that can return to their original shape after deformation when exposed to specific temperatures. They are primarily used in medical devices, aerospace, automotive, and consumer electronics due to their unique properties like super elasticity and the shape memory effect. The Shape Memory Alloys market is experiencing robust growth driven by technological advancements, increasing applications, and demand for high-precision manufacturing solutions across various industries.
According to a research paper published in the Journal of Materials Science, Nickel-Titanium (NiTi) SMAs exhibit a shape recovery strain of up to 8% and a recovery stress of over 500 MPa.
Increasing demand in medical applications
The medical industry is driving significant growth in the shape memory alloys market. These materials are increasingly used in minimally invasive surgical devices, orthodontic wires, stents, and implants due to their unique properties like biocompatibility, superelasticity, and shape memory effect. The aging global population and advancements in medical technology are fueling demand for innovative medical devices utilizing shape memory alloys. Their ability to return to a predetermined shape when heated makes them ideal for self-expanding stents and other medical applications, driving market expansion.
High cost of materials
The high cost of shape memory alloys, particularly nickel-titanium (Nitinol), is a significant restraint on market growth. The complex manufacturing processes, specialized equipment, and precise control required to produce these alloys contribute to their high production costs. Additionally, the raw materials used, such as nickel and titanium, can be expensive. These factors make shape memory alloys more costly compared to conventional materials, limiting their adoption in price-sensitive applications and industries. The high costs can deter potential users from incorporating these alloys into their products, especially in emerging markets.
Expansion in the automotive industry
The automotive industry presents a significant opportunity for shape memory alloys market growth. These materials are increasingly being explored for various automotive applications, including actuators, sensors, and adaptive components. Shape memory alloys can potentially replace traditional mechanical systems, offering benefits like reduced weight, improved fuel efficiency, and enhanced performance. As the automotive sector shifts towards electric and autonomous vehicles, the demand for advanced materials like shape memory alloys is expected to rise.
Complex manufacturing processes
The complex manufacturing processes required for shape memory alloys pose a threat to market growth. These alloys demand precise control over composition, heat treatment, and processing parameters to achieve desired properties. Specialized techniques like vacuum arc melting, induction melting, and careful heat treatments are necessary, requiring significant expertise and investment. The complexity of manufacturing can lead to quality control issues, increased production times, and higher costs. This threat may limit the number of manufacturers capable of producing high-quality shape memory alloys, potentially creating supply chain bottlenecks and hindering market expansion.
The Covid-19 pandemic initially disrupted the shape memory alloys market due to supply chain interruptions and reduced demand from key end-use industries. However, the market showed resilience as medical applications surged, particularly for devices used in Covid-19 treatment. The pandemic accelerated the adoption of minimally invasive medical procedures, boosting demand for shape memory alloy-based devices. Long-term impacts include increased focus on healthcare applications and supply chain diversification.
The Nickel-Titanium (Nitinol) segment is expected to be the largest during the forecast period
The Nickel-Titanium (Nitinol) is anticipated to dominate the shape memory alloys market due to its superior properties compared to other alloys. Nitinol offers excellent biocompatibility, corrosion resistance, and a wide range of transformation temperatures, making it ideal for medical applications. Its superelastic properties and shape memory effect are unmatched, driving its use in various industries beyond healthcare, including aerospace and consumer electronics. The growing demand for minimally invasive medical devices and the expanding applications in the automotive and robotics sectors further contribute to Nitinol's market dominance.
The consumer electronics & home appliances segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
The consumer electronics & home appliances segment is poised for rapid growth in the shape memory alloys market. These materials are increasingly used in smartphones, laptops, and home appliances for various functions such as vibration damping, thermal management, and miniature actuators. Shape memory alloys enable the development of more compact, efficient, and durable electronic devices. The growing consumer demand for smart home technologies and wearable devices is driving innovation in this sector. Additionally, the use of shape memory alloys in appliances for energy-efficient operation and improved functionality is contributing to the segment's high growth rate.
The North American region is expected to dominate the shape memory alloys market. The region's dominance in the shape memory alloys market is driven by its advanced healthcare sector, strong aerospace and defense industries, and significant investments in research and development. The region has a high adoption rate of innovative medical technologies, particularly in the United States, which fuels demand for shape-memory alloy-based medical devices. Additionally, the presence of key market players, well-established manufacturing infrastructure, and supportive regulatory environment contribute to North America's market leadership.
The Asia Pacific region is set to witness a lucrative growth rate in the shape memory alloys market due to rapid industrialization, increasing healthcare expenditure, and growing automotive and consumer electronics sectors. Countries like China, Japan, and South Korea are investing heavily in advanced manufacturing and emerging technologies. The region's large and growing population, coupled with rising disposable incomes, is driving demand for innovative products across various industries. Additionally, government initiatives to promote advanced materials and technologies are expected to boost the adoption of shape memory alloys, contributing to the region's high growth rate.
Key players in the market
Some of the key players in Shape Memory Alloys market include ATI Inc., Confluent Medical Technologies, Dynalloy Inc., ENDOSMART GmbH, Fort Wayne Metals Research Products Corp., Furukawa Electric Co., Ltd, G. Rau GmbH & Co. KG, Johnson Matthey plc, Lumenous Device Technologies, Inc., Memry Corporation, Metalwerks PMD Inc., Nippon Steel Corporation, Nitinol Devices & Components, Inc., SAES Getters S.p.A, Seabird Metal Material Co., Ltd, TiNi Alloy Co., Ultimate NiTi Technologies Inc., and Xi'an Saite Metal Materials Development Co., Ltd.
In January 2024, Scottsdale, AZ- Confluent Medical Technologies (Confluent) announced that it has partnered with ATI to invest more than $50 million over the next several years in ATI's Nitinol melt and materials conversion infrastructure. With this significant investment, which will more than triple ATI's melt capacity for medical Nitinol, Confluent will become ATI's fulfillment partner and provide a suite of value-add services and order-fulfillment for ATI medical Nitinol mill product.
In June 2023, Fort Wayne Metals and NASA's Glenn Research Center in Cleveland are advancing shape memory alloy material technology for innovative rover tires that could be used to support the agency's Artemis exploration efforts on the moon. The two organizations have previously collaborated on highly engineered Nitinol materials for many aerospace applications, including use in prototype spring tires for Mars rovers. The current collaboration between Fort Wayne Metals and NASA Glenn includes studying the anticipated operating conditions on the moon and initial Nitinol materials development for various lunar applications.