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
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 Themen
Die Arbeit verfolgt das Ziel, einen Kriterienkatalog zur qualitativen Bewertung zu erstellen, ob mittels generativer Fertigungsverfahren hergestellte Produkte die spezifischen Anforderungen der Automobilindustrie in der Ersatzteillogistik erfüllen. Dabei steht die Untersuchung im Kontext der Industrie 4.0 und der Identifikation von Verbesserungspotenzialen im Vordergrund.
- Theoretische Fundierung der Fertigungstechnik und generativer Verfahren.
- Analyse der Industrie 4.0 und deren Synergien mit 3D-Druck-Technologien.
- Untersuchung der Ersatzteillogistik in der Fahrzeugbauindustrie.
- Entwicklung eines Scoring-Modells zur Bewertung metallischer Ersatzteile mittels 3D-Druckverfahren.
Auszug aus dem Buch
2.2.3.1 Eigenschaften der Generativen Fertigungsverfahren
Aufgrund des Schichtbau-Prinzips entstehen spezielle Eigenschaften für die Generativen Fertigungsverfahren:
• Mithilfe der 3D CAD-Daten erfolgt die Generierung der Schichtgeometrie.
• Im Gegensatz zu anderen konventionellen Verfahren wird kein produktspezifisches Werkzeug benötigt.
• Die mechanisch-technologischen Eigenschaften (Materialeigenschaften) bilden sich im Bauprozess.
• Die Herstellung der Bauteile kann in fast jeder möglichen Orientierung erfolgen (Entfall der Spannproblematik).
• Es existiert ein Datenformat (eine sogenannte Stereolithographie-Datenformat), mit dem alle auf dem Markt befindlichen Maschinen angesteuert werden.65
Mit dem Generativen Fertigungsverfahren wird somit die direkte Umsetzung der 3D CAD Daten (des virtuellen Bauteils) in ein physisches Bauteil ermöglicht. Mithilfe von Skalieren können Bauteile von verschiedener Größe und aus verschiedenen Materialien mit denselben Datensätzen produziert werden.66
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt den historischen Wandel von der manuellen Fahrzeugproduktion zur Massenproduktion und die Notwendigkeit von kundenindividuellen Lösungen in der Ersatzteillogistik.
2. Theoretische Grundlagen: Erläutert die Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 sowie die technischen Konzepte und Prozessketten der generativen Fertigung und der Industrie 4.0.
3. Stand der Technik in der Fahrzeugbauindustrie im Rahmen der Industrie 4.0: Analysiert die Herausforderungen der Ersatzteillogistik und den aktuellen Status quo der Anwendung generativer Verfahren in der Automobilbranche.
4. Verbesserungsmöglichkeiten der Ersatzteillogistik bei dem flächenmäßigen Einsatz von Generativen Fertigungsverfahren: Untersucht branchenübergreifende Ansätze und leitet daraus Optimierungspotenziale für die Automobilersatzteillogistik ab.
5. Bewertung der 3D-Druckverfahren für ein metallisches Endkundenbauteil der Ersatzteillogistik anhand eines Kriterienkatalogs: Detaillierte methodische Bewertung unterschiedlicher Verfahren anhand eines erarbeiteten Scoring-Modells für ein spezifisches Bauteil.
6. Diskussion der Ergebnisse: Wertet die Resultate der Verfahrensbewertung aus und identifiziert das SLM- und SLS-Verfahren als besonders geeignet.
7. Fazit und Ausblick: Fasst die Ergebnisse zusammen und bewertet das Potenzial der Technologie für zukünftige, automatisierte Ersatzteilversorgungsprozesse.
Schlüsselwörter
Ersatzteillogistik, Generative Fertigungsverfahren, Additive Manufacturing, Industrie 4.0, 3D-Druck, Automobilindustrie, Scoring-Modell, Lagerhaltung, Prozesskette, Rapid Manufacturing, Digitalisierung, Instandhaltung, Ersatzteilmanagement, Bauteilbewertung, Effizienzsteigerung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Masterarbeit grundlegend?
Die Arbeit untersucht, inwieweit generative Fertigungsverfahren (3D-Druck) genutzt werden können, um die Ersatzteillogistik in der Automobilindustrie vor dem Hintergrund der Industrie 4.0 zu optimieren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die Arbeit verbindet Fertigungstechnik, die Grundlagen der Ersatzteillogistik, Industrie 4.0-Konzepte und eine methodische Bewertung von 3D-Druckverfahren mittels Scoring-Modellen.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die Erstellung eines Kriterienkatalogs zur qualitativen Bewertung generativer Verfahren, um deren Eignung für die Herstellung von metallischen Ersatzteilen in der Automobilindustrie zu prüfen.
Welche wissenschaftliche Methode wird zur Bewertung angewendet?
Der Autor verwendet ein Scoring-Modell, das verschiedene Haupt- und Subkriterien gewichtet, um die Eignung verschiedener 3D-Druckverfahren mit einem konventionellen Referenzverfahren (Feinguss) zu vergleichen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst die theoretischen Grundlagen erläutert, bevor eine detaillierte Analyse der Ersatzteillogistik und der spezifischen Anforderungen an metallische Endkundenbauteile erfolgt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Ersatzteillogistik, Additive Manufacturing, Industrie 4.0, Scoring-Modell und Automobilindustrie geprägt.
Warum ist die Lagerhaltung ein zentrales Problem der Ersatzteillogistik?
Hohe Lagerbestände binden viel Kapital und verursachen Lagerhaltungskosten, sind aber notwendig, um die Verfügbarkeit bei einer hohen Produktvielfalt sicherzustellen.
Welche Rolle spielt die Industrie 4.0 bei der Ersatzteilversorgung?
Industrie 4.0 ermöglicht durch Echtzeitvernetzung und dezentrale Produktionskonzepte eine flexiblere und effizientere Ersatzteilbereitstellung.
Wie schneidet das SLM-Verfahren in der Bewertung ab?
Das SLM-Verfahren erreicht den höchsten Score und erweist sich als sehr gut geeignet für die Anforderungen der untersuchten metallischen Bauteile.
Welche Limitationen nennt der Autor für seine Bewertung?
Die Bewertung ist methodisch nicht objektiv, konzentriert sich auf einen spezifischen Bauteiltyp und berücksichtigt nicht alle Materialvariablen, weshalb eine kritische Hinterfragung der Ergebnisse notwendig ist.
- Citar trabajo
- Ceasar Lohaka (Autor), 2017, Können die mit generativen Fertigungsverfahren hergestellten Produkte die Einsatzanforderungen der Automobilindustrie erfüllen?, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/384608
