Diese wissenschaftliche Arbeit soll Faktoren herausarbeiten, welche bei der Entscheidung einer Investition zu berücksichtigen sind. Dabei beleuchtet die SiP-Arbeit Chancen und Risiken der Implementierung eines additiven Fertigungsverfahrens in mittelständigen Industrieunternehmen. Es wird die Eignung des 3D-Druckverfahrens zur Herstellung von Ersatzteilen, Einzelteilen, Kleinserien und Prototypen untersucht und mit konventionellen, etablierten, spanhebenden Fertigungsverfahren verglichen. Für eine bessere Vergleichbarkeit der konventionellen subtraktiven Fertigung mit der additiven Fertigung (AM, engl.: Additive Manufacturing) wird als 3D-Druckverfahren das Selektive Laserschmelzen (SLM, engl.: Selektive Laser Melting) herangezogen. Die Auswahl dieses additiven Fertigungsverfahrens wurde im Vorfeld dieser Arbeit getroffen, da es einerseits vergleichbare Werkstoffeigenschaften der Endprodukte garantiert sowie die höchste Marktdurchdringung im additiven Metallbereich besitzt.
Die zunehmende Veränderung und Dynamik der Absatzmärkte zwingen viele Unternehmen zu einem Umdenken in ihrer Produktion, um wirtschaftlich und wettbewerbsfähig zu bleiben. Innovationen werden immer schneller verlangt und müssen auf individuelle Sonderlösungen der Kunden reagieren und angepasst werden. Die dadurch entstehenden kürzeren Produktlebenszyklen wirken sich negativ auf die Amortisationszeit der Produktionsmittel aus (vgl. Feldmann & Pumpe 2016).
Der Fertigungsmarkt ist von verschiedenen technologischen, sozialen und wirtschaftlichen Entwicklungstrends betroffen. Die Ergebnisse dieser Entwicklungen schlagen sich in einer erhöhten persönlichen Kundennachfrage, erhöhtem Kostendruck und erhöhter Marktdynamik nieder (vgl. Schuh & Schmidt 2014). Dieser Entwicklung antworten Unternehmen mit kürzeren Innovations- und Produktionslebenszyklen, sowie auf den Endkunden zugeschnittene Sonderlösungen, um den sich ändernden Bedürfnissen gerecht zu werden. Die „individuelle Serienproduktion“ beschreibt dabei die Strategie, Produkte individuell auf den Kunden zuzuschneiden und dabei trotzdem industriell wirtschaftlich zu produzieren. Dies wird mit Hilfe von Modulen und Änderungsmöglichkeiten realisiert, welche miteinander kombiniert werden können (vgl. Russwurm 2013).
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Ausgangssituation
- Fragestellung
- Aufbau und Methodik
- Grundlagen
- Der Maschinenbau
- Subtraktive Fertigungsverfahren
- Additive Fertigungsverfahren
- Selektives Laserschmelzen
- Aktueller Stand
- Vergleich beider Verfahren
- Wirtschaftlichkeit und Kosten
- Materialeigenschaften und Fertigungsqualität
- Herstellzeit, Lieferzeit und Flexibilität
- Produktentwicklung
- Ergebnisdarstellung & -interpretation
- Einzelteile, Ersatzteile und Prototypen
- Serienproduktion
- Fazit & Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese wissenschaftliche Arbeit zielt darauf ab, wichtige Faktoren bei der Entscheidung für eine Investition in additive Fertigungsverfahren aufzudecken. Sie beleuchtet die Chancen und Risiken, die mit der Implementierung dieser Technologie in mittelständischen Industrieunternehmen verbunden sind. Die Arbeit untersucht die Eignung des 3D-Druckverfahrens für die Herstellung von Ersatzteilen, Einzelteilen, Kleinserien und Prototypen im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren. Das Selektive Laserschmelzen (SLM) wird als 3D-Druckverfahren herangezogen, um einen aussagekräftigen Vergleich zwischen subtraktiver und additiver Fertigung zu ermöglichen.
- Bewertung der Wirtschaftlichkeit von additiven Fertigungsverfahren im Vergleich zu konventionellen Verfahren.
- Untersuchung der technischen Eigenschaften und der Qualität von additiv gefertigten Bauteilen.
- Analyse der Auswirkungen auf Herstellzeiten, Lieferzeiten und Flexibilität durch den Einsatz von 3D-Druck.
- Beurteilung des Einflusses von additiven Fertigungsverfahren auf die Produktentwicklung.
- Bewertung der Einsatzmöglichkeiten von additiven Fertigungsverfahren in verschiedenen Produktionsbereichen, wie der Herstellung von Einzelteilen, Ersatzteilen, Prototypen und Kleinserien.
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Diese Einleitung präsentiert die Ausgangssituation der deutschen Maschinenbauindustrie und die Herausforderungen, die Unternehmen durch die zunehmende Dynamik der Absatzmärkte bewältigen müssen. Sie stellt die Fragestellung der Arbeit vor und skizziert den methodischen Ansatz.
- Grundlagen: Dieses Kapitel liefert grundlegende Informationen über den Maschinenbau, subtraktive und additive Fertigungsverfahren und erläutert das Verfahren des Selektiven Laserschmelzens.
- Aktueller Stand: In diesem Kapitel werden die beiden Verfahren, konventionelle Fertigung und selektives Laserschmelzen, detailliert verglichen, wobei die Schwerpunkte auf Wirtschaftlichkeit, Materialeigenschaften, Fertigungsqualität, Herstellzeiten, Lieferzeiten, Flexibilität und Produktentwicklung liegen.
- Ergebnisdarstellung & -interpretation: Dieses Kapitel präsentiert die Ergebnisse der Analyse und interpretiert die gewonnenen Erkenntnisse. Es beleuchtet die Einsatzmöglichkeiten von additiven Fertigungsverfahren für Einzelteile, Ersatzteile und Prototypen sowie für die Serienproduktion.
Schlüsselwörter
Additive Fertigung, Selektives Laserschmelzen (SLM), 3D-Druck, Maschinenbau, Wirtschaftlichkeit, Materialeigenschaften, Fertigungsqualität, Herstellzeit, Lieferzeit, Flexibilität, Produktentwicklung, Einzelteile, Ersatzteile, Prototypen, Serienproduktion.
- Quote paper
- Stefan Groß (Author), 2020, Technische und wirtschaftliche Bewertung der Implementierung des additiven Fertigungsverfahren "Selektives Laserschmelzen" im Vergleich zur konventionellen Fertigung im deutschen Maschinenbau, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/535421
