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Ökonomische Auswirkungen der 3D-Druck Technologie

Written by Anonymous

Grade 1.7

Paper category

Bachelor Thesis

Subject

Business Administration>Supply Chain & Logistics

Year

2018

Abstract

Bachelorarbeit: Technische Eigenschaften Im Jahr 1981 entwickelte Hideo Kodama vom Nagoya City Industrial Research Institute in Japan das erste additive Fertigungsverfahren theoretisch, indem er einen Bericht über das Rapid Prototyping-Verfahren veröffentlichte. Dieses Verfahren beschreibt das schichtweise Auftragen und Aushärten von Photopolymeren (Kunststoffen). Drei Jahre später, 1984, entwickelte der Amerikaner Chuck Hull ein weiteres additives Fertigungsverfahren, bei dem er eine Photopolymerschicht wie Kodama aufbrachte, aber zum Aushärten ultraviolettes Licht verwendete. Dieses Verfahren wird auch "Stereolithographie" genannt und wird noch heute verwendet. In den folgenden Jahren entstanden weitere Verfahren. Aufgrund der langsameren Dauer des anfänglichen Prozesses, hoher Prozesskosten, zufriedenstellender Details und Qualität sowie Materialbeschränkungen (nur Kunststoff) wurde das additive Fertigungsverfahren zunächst nur zur Herstellung von Ersatzteilen verwendet, daher wird es als Rapid Prototyping bezeichnet. Auch Rapid Tooling begann in der zweiten Hälfte der 1990er Jahre, denn mit anderen Materialien wie hitzebeständigen Polymeren und Metalllegierungen lassen sich fortan einzelne Formen und Werkzeuge günstiger herstellen als mit herkömmlichen Fertigungsverfahren. Mit dem Auslaufen der Patente verschärfte sich Ende der 2000er Jahre der Wettbewerb, was zu einer deutlichen Kostensenkung führte und gleichzeitig durch die direkte digitale Fertigung (DDM/DM) die Qualität deutlich verbesserte. Mit erschwinglichen 3D-Druckern für den privaten Gebrauch (Preis <5.000 €) begannen Anfang der 2010er Jahre auch Hobbyhandwerker und Ingenieurstudenten mit der Eigenproduktion. Im Jahr 2012 wurden 35.508 3D-Drucker verkauft. Gegenüber dem traditionellen Herstellungsverfahren hat das additive Fertigungsverfahren viele Vorteile: Durch den Einsatz digitaler CAD-Dateien kann in wenigen Stunden ein physisches Modell erstellt werden. Daher kann die Statik auf einem Computer in kurzer Zeit durchgeführt werden. Außerdem erfordert die Produktion keine teuren Werkzeuge und Formen. Die Produktion erfolgt durch eine komplette einstufige Herstellung der Maschine ohne menschliches Versagen. Im Vergleich zu traditionellen Fertigungsverfahren kann die additive Fertigung nahezu jede gewünschte Form herstellen, da die additive Fertigung nicht durch die traditionelle Fertigung eingeschränkt wird. Daher bietet die additive Fertigung große Flexibilität bei der Konstruktion und Konstruktion von Objekten, und traditionelle Fertigungsverfahren sind auf die Massenproduktion von standardisierten Objekten ausgelegt. Jede Abweichung vom Standarddesign führt zu Abweichungen in der Massenproduktion und damit zu steigenden Kosten. 2.3 Wirtschaftliche Merkmale Eines der wichtigsten Merkmale der AM-Technologie ist das Fehlen von Skaleneffekten. Der größte Vor- und Nachteil der traditionellen Produktion ist die Generierung von Skaleneffekten. Kleine Produktionsmengen verursachen höhere Kosten als große Produktionsmengen. Daher ist die traditionelle Produktion nur für die Massenproduktion geeignet. Der Mangel an Skaleneffekten bei der additiven Fertigung bedeutet, dass die Kosten unabhängig davon, wie viele Einheiten produziert werden, gleich sind. In der Massenproduktion sind Skaleneffekte der traditionellen Fertigung förderlich und additive Fertigungsverfahren werden Kostenvergleichen unterzogen (siehe Abbildung) Im direkten Vergleich liegt der Vorteil der additiven Fertigungstechnologie in der Kleinserienfertigung. Daher ist die AM-Fertigung von Einzelteilen (insbesondere Ersatzteilen) wirtschaftlicher als herkömmliche Fertigungsverfahren. Durch die Reduzierung auf einen einstufigen Fertigungsprozess werden weniger Maschinen und Produktionsmitarbeiter benötigt, was die Personalkosten senkt. Durch die Einsparung der teuren Werkzeuge und Formen, die bei der traditionellen Fertigung benötigt werden, lassen sich weitere Kosteneinsparungen erzielen, da die Fertigung komplett von einer Maschine übernommen wird. Darüber hinaus ist das Design aufgrund der schichtweisen Anwendung flexibler. Material verursacht keine höheren Herstellungskosten. Ein weiterer Vorteil von AM ist, dass die 3D-Drucktechnologie nach der Produktion keine echte Nachbearbeitung erfordert. Nachdem das vorherige Objekt fertiggestellt ist, kann das neue Objekt sofort gedruckt werden. Die Lieferzeit kann erheblich verkürzt werden. Neben dem Kostenvorteil bei der Herstellung von Einzelobjekten ermöglicht dieses Merkmal auch eine On-Demand-Produktion. Etwa 30 % der Stückkosten der von AM hergestellten Objekte entfallen auf Materialien. Im Gegensatz dazu betragen die Materialkosten im traditionellen Produktionsprozess nur 0,2%-2,7%.Der enorme Unterschied bei den Materialkosten ist darauf zurückzuführen, dass Materialien der AM-Technologie nur sporadisch verwendet werden und in der Industrie nicht standardisiert sind, also sind sie entsprechend teuer. Während beispielsweise die Kosten für lichtempfindliche Polymere und Thermoplaste für die beiden additiven Fertigungsverfahren 175 US-Dollar bzw. 250 US-Dollar pro Kilogramm betragen, betragen die gleichen Materialkosten für das traditionelle Verfahren 2 US-Dollar bzw. 3 US-Dollar pro Kilogramm. Fallstudien zeigen jedoch, dass der additive Fertigungsprozess weniger Material benötigt. Zudem können die eingesetzten Materialien effizienter genutzt und die überschüssigen Materialien leichter recycelt werden. Angesichts dieser wirtschaftlichen Eigenschaften wirkt sich die additive Fertigung positiv auf die Umwelt aus, indem sie Abfall reduziert. Read Less