Ziel dieser Bachelorarbeit ist es zunächst, den industriellen Einsatz der additiven Fertigung zu prüfen und die möglichen Verfahren sowie die Einsatzmöglichkeiten miteinander zu vergleichen. Insbesondere die Auswirkungen auf die Wertschöpfungskette in Bezug auf die Logistikbranche sowie mögliche Szenarien für eine Dezentralisierung der Produktion, stehen im Mittelpunkt der Betrachtung.
Die Geschichte der additiven Fertigung beginnt bereits Anfang der 80er Jahre mit dem US-amerikanischen Ingenieur Chuck Hall und dem chemischen Prozess der Photopolymerisation, die als Stereolithographie (SLA) bekannt wurde. Im Anfangsstadium war das Ziel der additiven Fertigung die Herstellung von kostengünstigen Prototypen. Daraus resultierte, dass auf Haltbarkeit, Qualität und Stabilität kein großer Wert gelegt wurde. Dies änderte sich durch die stetigen Verbesserungsprozesse der Hardware und neuer Materialien, die zum Einsatz kamen. Heutzutage hat sich die Technologie der additiven Fertigung in einigen Branchen etabliert und wird als ein Teil der neuen industriellen Revolution betitelt, welche die Massenproduktion individualisieren könnte.
Die Anwendungsbeispiele des 3D-Drucks reichen von Pizza über Organe, bis hin zu Häusern und scheinen daher nahezu grenzenlos zu sein. So stellte auch Barak Obama im Jahr 2013 bereits fest: „3D printing has the potential to revolutinize the way we make almost everything“. Kein Industriebereich ist heutzutage mehr ohne additive Fertigung vorstellbar. Additive Fertigungsverfahren werden beispielsweise in der heutigen Medizintechnik verwendet, um Zahnersatz, Hörgeräte oder Gelenkimplantate herzustellen. Auch in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Architektur, der Elektrotechnik und in vielen weiteren Anwendungsgebieten sind additive Fertigungsverfahren nicht mehr wegzudenken.
Neue Technologien beeinflussen den industriellen Wandel einerseits in bereits bestehenden Unternehmen und führen andererseits zur Gründung neuer Unternehmen und Geschäftsmodellen. Additive Fertigung hat das Potential die Ökonomie zu vereinfachen und Teile der industriellen Infrastruktur überflüssig werden zu lassen, was enorme Auswirkungen auf die Wertschöpfungskette haben könnte. Vorhersagen über die weitere Entwicklung der additiven Fertigung sind derzeit sehr spekulativ. Personalisierte Produkte könnten vor dem Hintergrund der additiven Fertigung an Bedeutung gewinnen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweiße
2 Grundlagen der Additiven Fertigung
2.1 Fertigungsverfahren
2.1.1 Fused Deposition Modeling
2.1.2 Lasersintern von Kunststoffen und Laserschmelzen von Metallen
2.1.3 Stereolithographie
2.1.4 Multi-Jet und PolyJet
2.1.5 Die Datenformate
2.2 Eigenschaften der additiven Fertigung
2.2.1 Baugeschwindigkeit
2.2.2 Komplexität der Geometrie und der Bauelemente
2.2.3 Werkzeuglose Fertigung
2.2.4 Individualisierung
2.2.5 Umweltfreundlichkeit
2.2.6 Wirtschaftliche Vorteile
2.2.7 Grenzen der additiven Technologie
2.3 Ausgewählte Fertigungsbereiche
2.3.1 Automobilindustrie
2.3.2 Luft und Raumfahrt
2.3.3 Medizintechnik und Gesundheitswesen
3 Veränderung der Wertschöpfungskette durch additive Fertigung
3.1 Definition Wertschöpfungskette
3.1.1 Wertkette nach Porter
3.1.2 Lieferkette
3.1.3 Das Filiére-Konzept
3.2 Strukturänderungen
3.2.1 Industrie 4.0 und Logistik 4.0
3.2.2 Veränderung der Wertschöpfung
3.3 Interaktive Wertschöpfung
3.3.1 Kundenindividuelle Massenproduktion
3.3.2 Plattformlösungen
3.3.3 Sichere Prozessketten mithilfe von Blockchain
3.4 Szenarien für eine Änderung der logistischen Wertschöpfungsketten am Beispiel einer Handyschale
3.4.1 Dezentrale Produktion
3.4.2 Distributor als Produzent und Händler
3.4.3 Lokaler Druckservice
3.4.4 Kunden Self-Service
3.4.5 Zusammenfassung der Szenarien
4 Ausgewähltes Fallbeispiel
4.1 Mikrofabriken am Beispiel Local Motors
5 Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht den industriellen Einsatz additiver Fertigungsverfahren und deren Auswirkungen auf die logistische Wertschöpfungskette. Das primäre Ziel ist es, das Transformationspotenzial der 3D-Druck-Technologie hinsichtlich Dezentralisierung, Kostenstrukturen und Geschäftsmodellentwicklung in der Logistikbranche zu analysieren.
- Grundlagen und Verfahren der additiven Fertigung
- Eigenschaften und ökonomische Auswirkungen des 3D-Drucks
- Transformation der logistischen Wertschöpfungskette durch Industrie 4.0
- Szenarien für dezentrale Produktion und kundenindividuelle Fertigung
- Fallbeispiel: Implementierung von Mikrofabriken am Beispiel Local Motors
Auszug aus dem Buch
2.1.1 Fused Deposition Modeling
Das „Fused Deposition Modeling“ oder auch als „Schmelzschichtung“ bezeichnet, typisiert den schichtweisen Aufbau eines Werkstückes aus schmelzfähigem Kunststoff und arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie eine Heißklebepistole. Das Verfahren wurde von der Firma Stratasys entwickelte (Zeyn, 2017, S. 56). Dieses Verfahren findet sowohl bei der Heiminstallation, wie auch bei professionellen Verfahren Anwendung. Dabei wird das Material in der Düse des Druckers erhitzt und von dort schichtweise auf einer Druckplatte aufgetragen. Nachdem die untere Schicht ausgehärtet ist, wird eine neue Schicht aufgetragen. Als Werkstoff wird Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), das auch als Lego Baustoff genutzt wird, verwendet. Jedoch wird mit immer neuen Materialen experimentiert. Aufgrund der verwendeten Materialien benötigten größere Überhänge Stützkonstruktionen, um ein Wegknicken oder Abbrechen zu vermeiden. Die Stützkonstruktionen müssen in einem Nachbearbeitungsschritt entfernt werden, allerdings gibt es auch wasserlösliche Stützstrukturen, die ausgewaschen werden können (Fastermann, 2016, S. 34).
Durch die Einfachheit dieser Technologie und den auslaufenden Patenten, ist das FDM Verfahren am weitverbreitetsten unter Privatanwendern. Damit lassen sich Spielzeuge, personalisierte Accessoires oder Kleinteile von daheim aus produzieren (Klemp, 2017, S. 25). Einstiegsmodelle eines 3D-Druckers lassen sich mittlerweile kostengünstig erwerben. Die Preise für ein Gerät beginnen schon bei 250 Euro (Conrad, 2018).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Geschichte der additiven Fertigung ein und definiert die Problemstellung sowie das Ziel der Arbeit, die Auswirkungen des 3D-Drucks auf die Logistik zu prüfen.
2 Grundlagen der Additiven Fertigung: Dieses Kapitel erläutert die technischen Verfahren, Eigenschaften sowie Vor- und Nachteile der generativen Fertigung und betrachtet deren Einsatz in Branchen wie Automobil und Medizin.
3 Veränderung der Wertschöpfungskette durch additive Fertigung: Der Hauptteil analysiert, wie 3D-Druck durch Dezentralisierung und neue Geschäftsmodelle die logistische Wertschöpfungskette strukturell verändert.
4 Ausgewähltes Fallbeispiel: Das Kapitel verdeutlicht das Konzept der Mikrofabriken anhand der Firma Local Motors, welche durch dezentrale Produktion und Open-Source-Ansätze Automobil-Fertigung neu definiert.
5 Fazit und Ausblick: Diese Zusammenfassung resümiert die Potenziale der additiven Fertigung für die Logistik und bewertet kritisch die zukünftigen Anforderungen an Datenstandards und Rechtssicherheit.
Schlüsselwörter
Additive Fertigung, 3D-Druck, Logistik, Wertschöpfungskette, Industrie 4.0, Dezentrale Produktion, Mass Customization, Fused Deposition Modeling, Supply Chain Management, Mikrofabriken, Blockchain, Prototyping, Logistik 4.0, Nachhaltigkeit, Kundenintegration.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der vorliegenden Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht den industriellen Einsatz von additiven Fertigungsverfahren (3D-Druck) und deren maßgeblichen Einfluss auf die Veränderungen innerhalb der logistischen Wertschöpfungskette.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Felder umfassen die technischen Grundlagen der Druckverfahren, die wirtschaftlichen Potenziale, die Rolle der Industrie 4.0 sowie die Auswirkungen auf Lieferketten und Produktionsmodelle.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist die Untersuchung des Transformationspotenzials des 3D-Drucks, um zu prüfen, wie durch dezentrale Fertigung Logistikprozesse vereinfacht, Kosten reduziert und Wettbewerbsvorteile durch Individualisierung erreicht werden können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wurde eine umfangreiche Literaturrecherche unter Einbeziehung von Fachdatenbanken, Bibliothekskatalogen und wissenschaftlichen Suchmaschinen durchgeführt, um den aktuellen Wissensstand zu erfassen und auf die Logistikbranche anzuwenden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil widmet sich der Definition der Wertschöpfungskette, den Strukturänderungen durch Industrie 4.0, der interaktiven Wertschöpfung sowie konkreten Szenarien einer dezentralen Produktion am Beispiel einer Handyschale.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie Additive Fertigung, Dezentrale Produktion, Supply Chain, Industrie 4.0, Mass Customization und interaktive Wertschöpfung.
Wie beeinflusst die additive Fertigung die Rolle des Logistikdienstleisters?
Die Arbeit stellt dar, dass Logistikdienstleister sich zunehmend zu Produzenten wandeln können, indem sie 3D-Druckkapazitäten in ihre Netzwerke integrieren, um auf Kundenanfragen direkt am Bedarfsort reagieren zu können.
Welche Rolle spielt die Blockchain-Technologie in diesem Kontext?
Blockchain wird als Lösung für geistige Eigentumsrechte und zur Sicherung digitaler Prozessketten angeführt, um die Authentizität und Rückverfolgbarkeit von Bauteilen im dezentralen Produktionsumfeld zu gewährleisten.
- Arbeit zitieren
- Edgar Gaspar (Autor:in), 2018, Additive Fertigung in der Logistikbranche und die dadurch möglichen Veränderungen in der Wertschöpfungskette, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/449804
