3D-Drucker. Die erfolgreiche Innovation

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung

2. Das Unternehmen 3D Systems

3. Das revolutionäre Produkt: 3D-Drucker

4. Theoretischer Hintergrund
4.1. Innovationsart 3D-Drucker
4.2. Innovationsprozess
4.3. Innovationsmanagement

5. Innovationsmanagement bei 3D Systems
5.1. Innovationsprozess
5.2. Erfolgsfaktoren für die Markteinführung
5.3. Herausforderungen beim Innovationsprozess

6. Zukunftsaussichten

Quellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Traditioneller Innovationsprozess nach Weingand

Abb. 2: Innovationsprozess nach Herstatt

Abb. 3. Innovationsprozess nach Thom

Abb. 4. Innovationsprozess nach Hartschen

Abb. 5. S-Kurven Konzept nach McKinsey

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zitat

“ From the get go, I imagined that 3D printing would significantly change design and manufacturing as we know it, but I could not have anticipated the profound impact the technology would have on everything in our lives. It is both humbling and exhilarating to be apart of this incredible transformation. ” Charles W. Hull

Abstract:

This seminar paper describes the innovation process of a 3D printer. It has been invented by the CEO of the US American company 3D Systems in the 1980s. The technology consists of a physical 3D printer and suitable software. Today it is widely used by personal and professional users, as well as by manufacturers. The first part describes the product and the company in detail. Then the innovation is being classified and a theoretical overview is given about various innovation process models together with the term innovation management. The main part deals with a description of the whole innovation process of a 3D printer, as well as its success factors and challenges that have arisen. Finally the seminar paper concludes with presenting the future potential of the innovation.

1. Einleitung

Die Forschung und Entwicklung wird heutzutage als ein zentraler Treiber aller Volkswirtschaften bezeichnet. Sie spielt somit eine wichtige Rolle für die Wohlfahrt sowie die Erhöhung von Produktivität, Wettbewerbsfähigkeit, Wachstum oder Beschäftigung. (Steinberger 2002, S. 1) Mittlerweile ist es offensichtlich, dass der Erfolg bzw. die Wettbewerbsfähigkeit von verschiedenen Unternehmen von den Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten abhängig sind. (Brockhoff 1999, S. 4) Gelingt es eine Innovation erfolgreich auf dem Markt einzuführen, ist eine Sicherung von diversen Vorteilen für das jeweilige Unternehmen zu erwarten. In dieser Hinsicht sind vor allem die radikalen Innovationen von Interesse, bei denen neue Kundenbedürfnisse geweckt werden und in der Regel auch neue Märkte entstehen. Da man bei solchen Innovationen immer mit etwas Unbekanntem in den Kontakt tritt, ist es auch notwendig, mit einem hohen Risiko zu rechnen. (Noé 2013, S. 2 f.)

Die 3D-Drucker-Innovation, die auf geeigneten Softwarelösungen wie Stereolitografie oder .stl-Dateiformat basiert, dient als Beispiel einer radikalen Innovation, die bereits in den 1980er Jahren erfunden wurde, sich aber erst heutzutage einem Marktwachstum und erhöhtem Bekanntheitsgrad erfreut. (3D Systems 2013a) Im Mittelpunkt der vorliegenden Seminararbeit liegt der gesamte Innovationsprozess beginnend mit der Ideensammlung bis zur Markteinführung eines 3D-Druckers. An erster Stelle werden das Unternehmen sowie die Innovation kurz vorgestellt und anschließend anhand von theoretischen Aspekten näher beschrieben. Es folgt eine Übersicht über das Innovationsmanagement gemeinsam mit dem Hauptbereich, der Beschreibung eines Innovationsprozesses. Zum Schluss werden die Erfolgsfaktoren und Hindernisse beim Innovationsprozess dargestellt, sowie ein Ausblick in die Zukunft gegeben.

2. Das Unternehmen 3D Systems

Das US-amerikanische Unternehmen 3D Systems mit dem derzeitigen Sitz in Rock Hill, Südkarolina, wurde im Jahre 1986 in Kalifornien von Charles W. Hull gegründet. Er gilt zugleich als der Patentinhaber des bis heute anerkannten Stereolitografie-Rapid-Protyping- Systems und einer dazu geeigneten Softwarelösung. (3D Print Online 2013a) Später wurde auch das .stl-Dateiformat entwickelt, der bei Rapid-Protyping-Systemen zum Standard geworden ist und dem Unternehmen einen großen Erfolg gebracht hat. (3D Systems 2013b) Abraham N. Reichental ist im Jahre 2003 Präsident und CEO von 3D Systems geworden, wobei der Gründer Charles W. Hull immer noch im Unternehmen als Executive Vice President und Chief Technology Officer tätig ist. Im Jahre 2009 hat bei 3D Systems eine Akquisitionsära begonnen, die ein Wachstum des Unternehmens mit sich und seine Präsenz auf mehreren Standorten weltweit, vor allem in Europa und Asien, gebracht hat. Dadurch ist auch die Mitarbeiteranzahl gestiegen. Das Unternehmen beschäftigt heutzutage 1.000 Mitarbeiter und ist in 25 Ländern tätig. (3D Print Online 2013a)

Erst in den letzten Jahren ist es dem Unternehmen gelungen, das große Potenzial vom 3D- Druck schrittweise zu entfalten und die Wahrnehmung des Produktes zu erhöhen. Das Unternehmen zielt mittlerweile nicht nur auf dessen berufliche, sondern auch auf private Benutzung ab. (3D Systems 2013c; 3D Systems 2013d) Dies widerspiegelt sich auch in den finanziellen Kennzahlen. Im dritten Quartal 2013 konnte das Unternehmen eine Gewinnerhöhung von 49,9% gegenüber dem dritten Quartal 2012 verzeichnen. Für das Jahr 2013 wird ein Gewinn von 514 Millionen USD prognostiziert, was einen Anstieg von 45% gegenüber dem Vorjahr bedeuten würde. (Bloomberg Businessweek 2013) Es kann der Schluss gezogen werden, dass es sich bei 3D Systems um ein stark innovierendes Unternehmen handelt, das mit seinen Produkten zukünftig das Leben, wie wir es heute kennen, wesentlich beeinflussen und verändern kann.

3. Das revolutionäre Produkt: 3D-Drucker

Die radikale Innovation des 3D-Druckers hat mit der einzigartigen Idee begonnen, eine Maschine zu konstruieren, die verschiedene greifbare Objekte herstellen könnte. (Adafruit Industries 2013) Das Angebot an 3D-Druckern von 3D Systems steht im Einklang mit der derzeitigen Geschäftsstrategie, industrielle 3D-Drucker herzustellen, sich jedoch gleichzeitig auch auf private Benutzer zu fokussieren und es ihnen zu ermöglichen, die eigenen Ideen leicht in die „physische Welt“ zu transformieren. (Lipson und Kurman 2013, S. 36 f.) Die erste erfolgreiche Technologie im Bereich des 3D-Drucks wird Stereolitografie, ein Rapid- Prototyping-System, genannt. Sie besteht aus einer Härtung des Photopolymer-Kunststoffs in Schichten mittels UV-Strahlen. Die Basis eines Druckvorgangs stellt ein 3D-CAD-Modell dar, der in ein .stl-Format, entwickelt von 3D Systems, übertragen wird. Diese genannten Technologien können bereits seit den 80er Jahren in vielen Bereichen eingesetzt werden, wie beispielsweise in der Medizin inklusive Zahlmedizin, Automobilindustrie, Produktion, Biotechnologie, Kunst oder seit neuem im privaten Bereich. (Hull 2012, S. 177) Das Unternehmen liefert geeignete Lösungen für eine professionelle sowie private Benutzung eines 3D-Druckers. Ein großes Ansehen haben die zuletzt eingeführten Modelle Cube und CubeX gewonnen. Es handelt sich dabei um 3D-Drucker für den privaten Gebrauch. Mit Cube können Gegenstände aus Kunststoff von bis zu 14 Zentimeter hergestellt werden. CubeX ist hingegen eine Art professioneller 3D-Drucker für den privaten Gebrauch. Er kann gleichzeitig drei verschiedene Materialien und Farben benutzen. (3D Print Online 2013b) Das gesamte Konzept wird durch folgende Bereiche unterstützt: Onlineshop mit bereits digital entworfenen Produkten, das Angebot eines Testdrucks, bei dem der eigene Entwurf an 3D Systems übermittelt und anschließend das ausgedruckte Ergebnis an den Kunden zugesandt wird, geeignete Softwarelösungen wie beispielsweise 3D Scanner-Systeme oder Drucksoftware, diverse andere Sonderlösungen wie Herstellung von komplizierteren Prototypen. (3D Systems 2013e) Besonders vorteilhaft erscheint bei einem 3D-Drucker der Kosteneffekt. Da sich beliebige Produkte von verschiedensten Materialien und Farben drucken lassen und zugleich der Transportbedarf entfällt, können die Benutzer erhebliche Kosten sparen.

4. Theoretischer Hintergrund

4.1. Innovationsart 3D-Drucker

3D-Drucker kann als eine radikale objektive Innovation klassifiziert werden. Objektiv bedeutet in dieser Hinsicht, dass es sich um ein Produkt handelt, das von keinem Unternehmen vorher auf dem Markt angeboten wurde. Auf der anderen Seite beschreibt radikal die Tatsache, dass die Innovation sowohl für den Markt, den es oft noch nicht gibt, als auch für das Unternehmen selbst neu ist. (Letmathe et al. 2007, S. 304 f.) Wie bereits erläutert, hat das Unternehmen 3D Systems mit der Entwicklung eines 3D-Druckers eine neue Lösung sowohl für das B2B als auch B2C Segment vorgestellt, die komplett neu war. Der Innovationsgrad eines 3D-Druckers kann als sehr hoch bezeichnet werden, da der Abstand einer bereits gängigen Technologie zu der neuen Lösung sehr groß ist. Radikale Innovationen sind somit mit einem sehr großen Risiko verbunden. (Von Ahsen 2010, S. 7 f.) Die Meinung, dass es einen positiven Zusammenhang zwischen Innovationsgrad und Innovationserfolg gibt, konnte bisher empirisch nicht gestützt werden. (Hauschildt und Salomo 2005, S. 5 ff.) Von der Idee im Jahre 1980 bis zur Realisierung eines 3D-Drucks sind drei Jahre vergangen. Im Jahre 1986 konnte der erste 3D-Drucker auf den Markt gebracht werden, wobei die Zielgruppe klar den Unternehmen zugeordnet werden konnte. Erst in den letzten Jahren konnte man die Geschäftsstrategie neu durchdenken und auch auf die privaten Benutzer abzielen, da man eine Benutzerfreundlichkeit und Kostengünstigkeit der 3D Geräte erreichen konnte. Eine solche Entwicklung bereits in den 80er Jahren vorherzusagen, wäre nicht möglich gewesen. (3D Printing Industry 2013; 3D Print Online 2013b)

Bei einem 3D-Drucker handelt es sich weiterhin um eine Produktinnovation, bei der ein Produkt im Mittelpunkt steht, das es den Benutzern ermöglicht, „ neue Zwecke zu erfüllen oder vorhandene Zwecke in einer völlig neuartigen Weise zu erfüllen. “ (Weise 2007, S. 14) 3D-Drucker als Anwendungsinnovation weckt bei den Benutzern ein neues, vorher nur begrenzt vorhandenes Bedürfnis, jederzeit verschiedenste Objekte ohne notwendiges Produktionsvorwissen herzustellen. (Stummer et al. 2010, S. 15) Dem innovierenden Unternehmen 3D Systems ist es gelungen, für die Produktinnovation, die später akzeptiert wurde, einen Markt zu finden. Zugleich konnte 3D Systems erhebliche Vorteile, wie beispielsweise eine Sicherung der Monopolstellung für eine gewisse Zeit oder einen Know- How-Vorsprung vor anderen Unternehmen, nutzen. 3D Systems konnte in den letzten Jahren das Preis-Leistungs-Verhältnis durch seine Produktinnovationen im Bereich der privaten 3D- Drucker wesentlich verbessern, wodurch das neue Marktsegment, der private Benutzer, erschlossen werden konnte. Betrachtet man den 3D-Drucker aus diesem Blickwinkel, handelt es sich also auch um eine wettbewerbsbezogene Innovation. (Weise 2007, S. 15)

4.2. Innovationsprozess

Bei einem Innovationsprozess handelt es sich um einen sehr komplexen Vorgang, der in mehreren Arbeitsschritten, die oft durch viele Rückkoppelungen gekennzeichnet sind, passiert. Analyse-, Entscheidungs-, Konzept- und Kontrolltätigkeiten spielen im Innovationsprozess eine zentrale Rolle. Des Weiteren lässt sich der Innovationsprozess in mehrere Bereiche aufteilen: Schaffung interner Rahmenbedingungen, Schaffung technischer Einsatzmöglichkeiten sowie Rahmenbedingungen der Entscheidungsbildung, Möglichkeit der Zuhilfenahme von externen Stellen. (Großklaus 2008 S. 46)

In der Theorie sind sehr viele Ansätze des Innovationsprozesses zu finden. Oft wird der Innovationsprozess als eine Sequenz von verschiedenen Schritten beginnend mit einer Ideengenerierung bis zur Markteinführung dargestellt. Weingand bezeichnet einen traditionellen Innovationsprozess als eine Sequenz von drei aufeinanderfolgenden Schritten:

Invention, Innovation und Diffusion. Beim erster Schritt wird ein ungelöstes Problem wahrgenommen, beim zweiten Schritt wird eine Problemlösung umgesetzt und schließlich beginnt der letzte Schritt mit einer Markteinführung. Gleichzeitig findet auch das Modell eines dynamischen Innovationsprozesses bei Weingand eine Stelle, der Wechselwirkungen zwischen Technologie, Unternehmen und Markt näher betrachtet. (Weingand 1996, S. 31 f.)

Abb. 1: Traditioneller Innovationsprozess nach Weingand

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an Weingand 1996, S. 31

Herstatt sieht den Innovationsprozess im Gegensatz als eine Abfolge von fünf aufeinanderfolgenden Tätigkeiten. Die erste Phase Ideengenerierung und -bewertung sowie die zweite Phase Konzeptentwicklung und Produktplanung sind den frühen Phasen vor der Entwicklung zuzuordnen. Die letzten drei Phasen Entwicklung, Protypen, Pilottests und Produktion sowie Einführung werden der Entwicklungsphase zugerechnet. (Verworn und Herstatt 2000, S. 11)

Abb. 2: Innovationsprozess nach Herstatt

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an Herstatt 1999, zitiert nach Verworn und Herstatt 2000, S. 11

Zu einem der einflussreichsten Innovationsprozessmodellen im deutschsprachigen Raum gehört das in den 80er Jahren veröffentlichte Modell nach Thom. Er gliedert das Innovationsmodell in drei Bereiche, Ideengenerierung, -akzeptierung und -realisierung, die anhand einer näheren Beschreibung der dazugehörigen Aktivitäten voneinander klar abgegrenzt werden können.

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