Können die mit generativen Fertigungsverfahren hergestellten Produkte die Einsatzanforderungen der Automobilindustrie erfüllen?

Kriterienkatalog zur Unterstützung des flächendeckenden Einsatzes von 3D-Druckverfahren in der Ersatzteillogistik

Master's Thesis , 2017 , 104 Pages , Grade: 1,3

Engineering - Industrial Engineering and Management

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Kriterienkatalog zur qualitativen Bewertung der Frage, ob die mit Generativen Fertigungsverfahren hergestellten Produkte die Einsatzanforderungen der Automobilindustrie erfüllen, zu erstellen. Mit der Bewertung soll der flächenmäßige Einsatz von Generativen Fertigungsverfahren in der Ersatzteillogistik der Fahrzeugbauindustrie unterstützt werden, insbesondere vor dem Hintergrund der kommenden vierten industriellen Revolution, bei der die Generativen Fertigungsverfahren ein wichtiger Baustein sein werden. Hierbei sollen auch Verbesserungspotenziale bei der Nutzung Generativer Fertigungsverfahren im Verbund mit der Industrie 4.0 dargestellt werden.

Bevor die Bewertung durchgeführt werden kann, werden zunächst die theoretischen Grundlagen der Fertigungstechnik und speziell der Generativen Fertigungsverfahren erläutert. Anschließend wird die Industrie 4.0 beschrieben und die Vorteile der Kombination mit 3D-Druckverfahren aufgezeigt. Nachdem die Grundlagen der Ersatzteillogistik beschrieben wurden, werden darauf aufbauend diese Themengebiete auf die Automobilbranche bezogen betrachtet. Im Anschluss daran, wird der Einsatz von 3D-Druckverfahren in anderen Branchen aufgezeigt und Verbesserungsmöglichkeiten bei der Anwendung Generativer Fertigungsverfahren in Kombination mit der Industrie 4.0 für die Automobilindustrie dargestellt. Darauf folgt die Entwicklung eines Kriterienkatalogs, der als Grundlage für die Bewertung der Verfahren anhand eines Scoring-Modells dient. Nach der Entwicklung des Kriterienkatalogs werden die Verfahren anhand eines Scoring-Models bewertet. Hierbei wird auf die Erfüllung der Anforderungskriterien für den Echteinsatz eines beispielhaften Produkts geachtet, das generativ hergestellt werden kann. Anschließend werden die Ergebnisse ausgewertet und die Limitation der Ergebnisse verdeutlicht. Abschließend werden die Erkenntnisse dieser Arbeit in einem Fazit zusammengetragen und es wird ein Ausblick auf die kommende Entwicklung gewährt.

Inhaltsverzeichnis

• Danksagung
• Inhalt
• Abbildungsverzeichnis
• Abkürzungsverzeichnis
• 1. Einleitung
• 1.1 Hintergrund und Problemstellung
• 1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit
• 2. Theoretische Grundlagen
• 2.1 Grundlagen der Fertigungstechnik
• 2.1.1 Einführung
• 2.1.2 Urformen
• 2.1.3 Umformen
• 2.1.4 Trennen
• 2.1.5 Fügen
• 2.1.6 Beschichten
• 2.1.7 Stoffeigenschaft ändern
• 2.2 Generative Fertigungsverfahren
• 2.2.1 Entstehung generativer Fertigungstechnologien
• 2.2.2 Einordnung und Begriffsbestimmung Generativer Fertigungsverfahren
• 2.2.3 Konzept der Generativen Verfahren
• 2.2.3.1 Eigenschaften der Generativen Fertigungsverfahren
• 2.2.3.2 Grund-Prinzip des schichtweisen Aufbaus
• 2.2.3.3 Übersicht der generativen Verfahrensprinzipien
• 2.2.4 Verfahrensablaufgrundlagen
• 2.2.4.1 Prozesskette
• 2.2.4.2 Prozessvorbereitung (Pre-Prozess)
• 2.2.4.3 Generative Fertigungsprozess (In-Prozess)
• 2.2.4.4 Folgeprozess (Post-Prozess)
• 2.2.5 Generative Fertigungsverfahren für Rapid Prototyping, Direct Tooling und Direct Manufacturing
• 2.2.5.1 Rapid Prototyping
• 2.2.5.2 Rapid Manufacturing
• 2.2.5.3 Nicht generative Verfahren – Indirect Prototyping und Indirect Tooling
• 2.2.5.4 Generative Verfahrensprozesse
• 2.3 Industrie 4.0
• 2.3.1 Von der industriellen Revolution zur Industrie 4.0
• 2.3.2 Hintergründe zum Begriff Industrie 4.0
• 2.3.3 Definition von Industrie 4.0
• 2.3.4 Merkmale und Komponenten der Industrie 4.0
• 2.3.4.1 Relevante Merkmale von Industrie 4.0
• 2.3.4.2 Komponenten der Industrie 4.0
• 2.3.4.3 Risiken und Herausforderungen im Rahmen von Industrie 4.0
• 2.3.4.4 Generative Fertigungsverfahren als Baustein der Industrie 4.0
• 2.4 Grundlagen der Ersatzteillogistik
• 2.4.1 Relevanz der Ersatzteillogistik
• 2.4.2 Ersatzteil / Ersatzteilbedarf
• 2.4.3 Ersatzteilmanagement und Ersatzteillogistik
• 2.4.4 Kundenbezogene ersatzteillogistische Prozesse
• 2.4.5 Ersatzteillogistische Unterstützungsprozesse
• 2.4.6 Problemkreise der Ersatzteillogistik
• 3. Stand der Technik in der Fahrzeugbauindustrie im Rahmen der Industrie 4.0
• 3.1 Ersatzteillogistik der Fahrzeugbauindustrie
• 3.2 Generative Fertigungsverfahren in der Ersatzteillogistik der Fahrzeugbauindustrie im Hinblick auf die Industrie 4.0
• 4. Verbesserungsmöglichkeiten der Ersatzteillogistik bei dem flächenmäßigen Einsatz von Generativen Fertigungsverfahren
• 4.1 Einsatz generativer Fertigungsverfahren in der Ersatzteillogistik anderer Branchen
• 4.2 Verbesserung der Ersatzteillogistik in der Fahrzeugbauindustrie durch die Nutzung Generativer Fertigungsverfahren im Hinblick auf die Industrie 4.0
• 5. Bewertung der 3D-Druckverfahren für ein metallisches Endkundenbauteil der Ersatzteillogistik anhand eines Kriterienkatalogs
• 5.1 Methodik der Bewertung
• 5.2 Entwicklung eines Kriterienkatalogs zur Bewertung von 3D-Druckverfahren in der Ersatzteillogistik
• 5.2.1 Relevante Kriterien vor dem Einsatz von generativen Fertigungsverfahren
• 5.2.2 Zusammenstellung der wichtigsten Kriterien für die Ersatzteillogistik
• 5.3 Bewertung der 3D-Druckverfahren für ein metallisches Endkundenbauteil der Ersatzteillogistik anhand eines Kriterienkatalogs mit einem Scoring-Modell
• 5.3.1 Bewertungsschema und Bauteilauswahl
• 5.3.2 Konventionelle Fertigungsverfahren (Feinguss)
• 5.3.3 Laserschmelzen (Selektive Laser Melting - SLM)
• 5.3.4 Lasersintern (Selective Laser Sintern – SLS)
• 5.3.5 Schichtlaminatverfahren (Layer Laminate Manufacturing – LLM)
• 6. Diskussion der Ergebnisse
• 6.1 Auswertung der Ergebnisse
• 6.2 Limitation der Arbeit
• 7. Fazit und Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Kriterienkatalogs zur Unterstützung des flächendeckenden Einsatzes von 3D-Druckverfahren für Endkundenbauteile in der Ersatzteillogistik der Automobilindustrie im Kontext von Industrie 4.0. Die Arbeit analysiert die technischen und logistischen Aspekte der generativen Fertigung und deren Relevanz für die Ersatzteilversorgung in der Automobilbranche.

• Generative Fertigungsverfahren (3D-Druck)
• Ersatzteillogistik in der Automobilindustrie
• Industrie 4.0 und deren Einfluss auf die Produktion und Logistik
• Kriterienkatalog zur Bewertung von 3D-Druckverfahren für die Ersatzteillogistik
• Potenziale und Herausforderungen des flächendeckenden Einsatzes von 3D-Druck in der Ersatzteilversorgung

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Die Einleitung stellt den Hintergrund und die Problemstellung der Arbeit dar. Sie beschreibt die zunehmende Bedeutung von 3D-Druckverfahren für die Automobilindustrie und die Notwendigkeit eines Kriterienkatalogs für die Bewertung dieser Verfahren im Kontext der Ersatzteillogistik.
• Kapitel 2: Dieses Kapitel beleuchtet die theoretischen Grundlagen der Fertigungstechnik, insbesondere die generativen Fertigungsverfahren. Es beschreibt die Entstehung, Einordnung, Eigenschaften, das Grundprinzip und die Verfahrensabläufe von 3D-Druckverfahren. Darüber hinaus wird Industrie 4.0 mit seinen Merkmalen, Komponenten und Herausforderungen vorgestellt. Schließlich werden die Grundlagen der Ersatzteillogistik mit ihren relevanten Aspekten behandelt.
• Kapitel 3: Dieses Kapitel analysiert den Stand der Technik in der Fahrzeugbauindustrie im Rahmen von Industrie 4.0. Es befasst sich mit der aktuellen Ersatzteillogistik in der Automobilbranche und untersucht den Einsatz generativer Fertigungsverfahren in diesem Bereich.
• Kapitel 4: In diesem Kapitel werden die Verbesserungsmöglichkeiten der Ersatzteillogistik durch den flächendeckenden Einsatz von 3D-Druckverfahren aufgezeigt. Die Arbeit analysiert den Einsatz von 3D-Druck in anderen Branchen und untersucht die Potenziale dieser Technologie für die Fahrzeugbauindustrie.
• Kapitel 5: Dieses Kapitel widmet sich der Bewertung von 3D-Druckverfahren für ein metallisches Endkundenbauteil der Ersatzteillogistik. Es beschreibt die Methodik der Bewertung und entwickelt einen Kriterienkatalog, der die wichtigsten Kriterien für die Ersatzteillogistik zusammenfasst. Die Arbeit bewertet verschiedene 3D-Druckverfahren anhand des Kriterienkatalogs und eines Scoring-Modells.

Schlüsselwörter

Generative Fertigungsverfahren, 3D-Druck, Ersatzteillogistik, Automobilindustrie, Industrie 4.0, Kriterienkatalog, Bewertung, Potenziale, Herausforderungen, Endkundenbauteile, Rapid Prototyping, Rapid Manufacturing, Direktes Tooling, Direkte Fertigung, Additive Manufacturing, Selektives Laser Schmelzen (SLM), Selektives Laser Sintern (SLS), Schichtlaminatverfahren (LLM).

• College: University of Duisburg-Essen
• Course: Automotive Engineering & Management
• Grade: 1,3
• Author: Ceasar Lohaka (Author)
• Publication Year: 2017
• Pages: 104
• Catalog Number: V384608
• ISBN (eBook): 9783668596207
• ISBN (Book): 9783668596214
• Language: German
• Tags: Logistik, 3D-Druck, generative Verfahren, additive Verfahren, Ersatzteillogistik, industrie 4.0, automobilindustrie, fahrzeugbau, kriterienkatalog, 3D-Druckverfahren, Fertigungstechnik, Generative Fertigungsverfahren, Ersatzteilmanagement, Fahrzeugbauindustrie, Scoring-Modell, Bewertungsverfahren