Eine der größten technologischen Errungenschaften des digitalen Zeitalters repräsentiert die Additive Fertigung (besser bekannt als 3D-Druck). Diese Technologie des Schichtbauverfahrens eröffnet eine schier unerschöpfliche Bandbreite an neuen Produktionsperspektiven. Die Einführung neuartiger Produkte und die Etablierung neuer Geschäftsmodelle verkörpern dabei nur einen Bruchteil der neu eröffneten Möglichkeiten in der Produktgestaltung und Endfertigung. Gleichzeitig unterliegen generative Fertigungsverfahren traditionellen Unternehmens- und Wettbewerbsgesetzen, wodurch auch die Additive Fertigung branchenabhängig spezifischen ökonomischen Maximen – beispielsweise der Gewinnoptimierung, der Erhöhung des Produktnutzens, der Funktionsverbesserung, der Steigerung der Variantenvielfalt oder dem Innovationsgrundsatz – gerecht werden muss. Überdies kann die AF als Instrument für die Erschließung neuer Marktpotenziale und die Stärkung bestehender Markpositionen eingesetzt werden. Trotz – oder gerade aufgrund – der vielversprechenden Chancen bedarf es für eine erfolgreiche Implementierung der Additiven Fertigung stets einer umfassenden Einschätzung der damit verbundenen Risikofaktoren.
Die nachfolgende Forschungsarbeit beleuchtet genau diese Chancen und Risiken der Additiven Fertigung in der Entwicklung und Fertigung bei produzierenden Unternehmen in Österreich. Anhand der Analyse vorangegangener Studien und einer eigens kreierten qualitativen Untersuchung gestützt durch Expertinnen- und Experteninterviews erfolgt eine Kontextualisierung im österreichischen Rahmen, wodurch ein präziser Bezug zwischen Theorie und Praxis entsteht. Diese Konstellation bietet einerseits Unternehmen, die sich in der Planungsphase einer potenziellen AF-Implementierung befinden, Hilfestellung. Andererseits erweitert sie den Forschungsbestand in der Additiven Fertigung und liefert gleichzeitig Anregungen für zukünftige Forschungsfelder.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Motivation
2. Theorie
2.1. Einordnung und Begriffsdefinition
2.1.1. Additive und konventionelle Fertigungsverfahren
2.1.2. Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
2.1.3 Funktionsprinzip
2.2. Verfahrensfamilien der Additiven Fertigung
2.2.1. Polymerisation
2.2.2. Pulver-Binder
2.2.3. Sintern und Schmelzen
2.2.4. Extrusion
2.2.5. Schicht-Laminat
3. Ausgangslage
3.1. Einsatz des 3D-Druckers im produzierenden Gewerbe
3.2. Verbreitung der AF in Österreich
3.3. Aktueller Forschungsstand der Chancen und Risiken
3.3.1. Chancen
3.3.1.1. Individualisierung
3.3.1.2. Designfreiheit
3.3.1.3. Lieferkette
3.3.1.4. Geschwindigkeit (Time-to-Market)
3.3.1.5. Rüstkosten
3.3.1.6. Neue Geschäftsmodelle
3.3.2. Risiken
3.3.2.1. Oberflächengüte
3.3.2.2. Geschwindigkeit
3.3.2.3. Produktpiraterie und Urheberrecht
3.3.2.4. Know-how & Standardisierung
3.3.2.5. Ressourcenverbrauch und Nachhaltigkeit
3.3.3. Tabellarische Übersicht der wichtigsten Chancen und Risiken
4. Forschungsmethode
4.1. Vorbereitung
4.2. Erhebung und Aufbereitung
4.3. Analyse
4.4. Vorstellung der Interviewpartner/innen
5. Forschungsergebnisse
5.1. Chancen der AF für österreichische Unternehmen
5.1.1. Designflexibilität und Werkzeuglose Fertigung
5.1.2. Variantenvielfalt und Personalisierung
5.1.3. Time-to-Market
5.1.4. Chancen in neuen Geschäftsmodellen
5.1.5. Nachhaltigkeit und Ressourcenverbrauch
5.2. Risiken der AF für österreichische Unternehmen
5.2.1. Oberflächengüte und Nachbearbeitung
5.2.2. Materialauswahl
5.2.3. Zertifizierungen
5.2.4. Prozessstabilität und Erfahrungswerte
5.2.5. Rechtliche Risiken
5.2.6 Falsche Implementierung der neuen Technologie
5.2.7. Mitarbeiter Know-how
5.2.8 Wirtschaftlichkeit der Technologie
5.3. Kernaussagen
6. Diskussion
6.1. Stärken dieser Studie
6.2. Limitationen dieser Arbeit
6.3. Forschungsausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das Potenzial und die Herausforderungen der Additiven Fertigung (3D-Druck) in österreichischen produzierenden Unternehmen, um Entscheidungsträgern eine fundierte Grundlage für Implementierungsprozesse zu bieten.
- Technologische Grundlagen und Verfahrensfamilien der Additiven Fertigung
- Analyse der Chancen (z.B. Designfreiheit, Individualisierung, Time-to-Market)
- Untersuchung der Risiken (z.B. Oberflächengüte, Prozessstabilität, Know-how-Bedarf)
- Empirische Untersuchung mittels Expertengesprächen in der österreichischen Industrie
- Herausforderungen bei der Implementierung und strategische Geschäftsmodell-Adaption
Auszug aus dem Buch
3.3.1.2. Designfreiheit
Im konventionellen Fertigungsverfahren können Bauteile meist nicht aus einem festen Teil gefertigt werden, sondern erhalten ihr komplexes Aussehen durch das Verbinden verschiedenster Teile. Zusätzlich muss bei der Konstruktion darauf geachtet werden, dass die Werkzeug- und Fertigungskosten niedrig bleiben, was die Umsetzung von komplexen Formen und Hohlräumen erschwert. Durch den vermehrten Einsatz von generativen Fertigungsverfahren ist es möglich, bionische Designs besser zu realisieren. Die Bionik befasst sich hierbei mit der technischen Umsetzung von Konstruktionen und Verfahren biologischer Systeme. Ein Beispiel dafür wäre ein Knochen eines Vogels, der trotz seiner großen Lufthohlräume sehr stabil ist. Diese natürlichen Eigenschaften des bionischen Designs können nun für zukünftige Produktdesigns übernommen werden. Moderne Rendering-Software von Frustum Inc. oder der Siemens AG hilft den Konstrukteurinnen/Konstrukteuren dabei, die Topologie ihres Designs zu optimieren. Hierzu werden Konstruktionsvorschläge ausgegeben, welche die maximale Belastbarkeit bei niedrigstem Materialverbrauch errechnen (Zeyn, 2017, S. 22–28).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung und Motivation: Dieses Kapitel erläutert die technologische Bedeutung der Additiven Fertigung im Kontext von Industrie 4.0 und definiert die Forschungsfrage der Arbeit.
2. Theorie: Hier werden die begrifflichen Grundlagen der Additiven Fertigung sowie die verschiedenen industriell genutzten Verfahrensfamilien systematisch beschrieben.
3. Ausgangslage: Es erfolgt eine Darstellung der Anwendungsszenarien in verschiedenen Industriezweigen, eine Analyse der Verbreitung in Österreich und eine literaturbasierte Gegenüberstellung von Chancen und Risiken.
4. Forschungsmethode: Dieses Kapitel beschreibt das qualitative Forschungsdesign der Arbeit, basierend auf Experteninterviews mit Führungskräften österreichischer Unternehmen.
5. Forschungsergebnisse: Die zentralen Erkenntnisse aus den durchgeführten Experteninterviews werden präsentiert und in Bezug auf Chancen, Risiken und betriebliche Implementierungsstrategien diskutiert.
6. Diskussion: Das letzte Kapitel reflektiert die Ergebnisse der Untersuchung, stellt die Stärken und Limitationen der Studie dar und gibt einen Ausblick auf zukünftigen Forschungsbedarf.
Schlüsselwörter
Additive Fertigung, 3D-Druck, Österreich, produzierende Unternehmen, Rapid Prototyping, Rapid Manufacturing, Designfreiheit, Individualisierung, Prozessstabilität, Geschäftsmodelle, Industrieforschung, Experteninterviews, Qualitätssicherung, Lieferkette, Technologietransfer
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die Einsatzmöglichkeiten der Additiven Fertigung (3D-Druck) in österreichischen produzierenden Betrieben und bewertet dabei sowohl die Chancen als auch die Risiken der Technologie.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die technologischen Verfahren der Additiven Fertigung, die ökonomischen Potenziale wie Individualisierung und Zeitersparnis sowie die Herausforderungen hinsichtlich Materialauswahl, Prozessstabilität und fachlichem Know-how.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, Entscheidungsträgern in Unternehmen eine fundierte wissenschaftliche Orientierungshilfe zu bieten, um die Additive Fertigung erfolgreich in bestehende Entwicklung- und Fertigungsprozesse zu integrieren.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wurde ein qualitativer Forschungsansatz gewählt, der auf Experteninterviews mit 12 Fachpersonen aus der österreichischen Wirtschaft und Forschung basiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit analysiert?
Im Hauptteil wird der aktuelle Stand der Forschung mit den praktischen Erfahrungen der Experten verknüpft, wobei Chancen wie Designflexibilität den Risiken wie hohen Investitionskosten und notwendigem Prozess-Know-how gegenübergestellt werden.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit beschreiben?
Die Arbeit lässt sich maßgeblich durch Begriffe wie Additive Fertigung, 3D-Druck, Rapid Prototyping, österreichische Industrie, Geschäftsmodelle und Prozessstabilität charakterisieren.
Wie bewerten die Experten das Risiko der Produktpiraterie?
Überraschenderweise stufen die Experten das Risiko der Produktpiraterie in der Praxis als deutlich geringer ein als im wissenschaftlichen Diskurs, da es sich um ein generelles Marktrisiko handelt, das auch andere Fertigungsverfahren betrifft.
Welche Bedeutung hat die Mitarbeiterqualifikation?
Die Mitarbeiterqualifikation ist ein kritischer Erfolgsfaktor, da für die Additive Fertigung nicht nur neue technische Fertigkeiten, sondern auch ein verändertes Mindset für das konstruktionsgerechte Entwerfen ("Design for Additive Manufacturing") erforderlich ist.
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- Philipp Giselbrecht (Autor), 2019, Additive Fertigung und Entwicklung bei produzierenden Unternehmen in Österreich. Chancen und Risiken, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/537355
