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Über dieses Buch

Additive Fertigungsverfahren befinden sich an der Schwelle zur Industrialisierung. Daraus ergibt sich ein Praxisbedarf nach effizienten und effektiven Prozessketten für die Fertigung von Bauteilen in Endqualität. Diese Dissertation beantwortet diesen Bedarf mit einer praxisorientierten Methode zur Gestaltung effizienter Fabrikstrukturen für die additive Fertigung und bewertet verschiedene Möglichkeiten zur Steigerung der Produktivität der Prozesskette unter Kosten- und Durchlaufzeitaspekten.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Die additiven Fertigungsverfahren und insbesondere das Laser-Strahlschmelzen befinden sich an der Schwelle zur Industrialisierung. In ersten Fertigungsstätten sind zweistellige, wachsende Anzahlen additiver Fertigungsmaschinen installiert. Es werden fortwährend neue, lukrative Einsatzfälle erschlossen, was auch in der Entwicklung des mit über 40% jährlich gewachsenen Marktvolumens Ausdruck findet. Im Zielbild ergibt sich disruptives Potenzial für die komplette Industrielandschaft: Die dezentrale Fertigung nach Bedarfseintritt, die Individualisierung der Produktion durch wirtschaftliche Fertigung in Losgröße eins und die Umsetzung neuer Eigenschaften durch komplexe Bauteilgeometrien sind nur einige Beispiele für die Potenziale der Fertigungstechnologie.
Markus Möhrle

Kapitel 2. Grundlagen des Betrachtungs- und Gestaltungsbereichs

Die Grundlagen des Betrachtungs- und Gestaltungsbereichs bilden die Ausgangssituation für die weitere Theoriebildung. Daher muss jener pragmatisch, das heißt in Hinblick auf das Handlungsziel der Arbeit eingegrenzt werden. Aus der Zielsetzung ergibt sich der Betrachtungsbereich der additiven Fertigungstechnologien. Mit Blick auf die Planung und Effizienzsteigerung von Prozessketten sind zusätzlich die Grundlagen der Fabrikplanung von Relevanz für die weiteren Ausarbeitungen. Um konkrete, praxisnahe Aussagen über das Leistungsverhalten des dynamischen Fabriksystems zu erhalten, wird auf simulationsbasierte Ansätze zurückgegriffen. Produktionsprogramme bilden in diesem Kontext den Ausgangspunkt für die Übersetzung der Anwendungsfälle in die Modellwelt.
Markus Möhrle

Kapitel 3. Definition des Forschungsbedarfs

Der Forschungsbedarf der marktorientierten Technikwissenschaften ergibt sich aus einer marktseitigen und einer technikwissenschaftlichen Komponente. Beide Komponenten stehen in Wechselwirkung, wie in Abbildung 3-1 verdeutlicht. Marktseitig ist der Forschungsbedarf durch die Rahmenbedingungen fehlender effizienter Planungsmethoden als auch dem Bedarf nach Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Prozesskette der additiven Fertigung charakterisiert. Der forschungsseitige Bedarf ergibt sich aus einer notwendigen Vernetzung der Forschungsdisziplinen additiver Fertigungstechnologien, Fabrikplanung und Simulation.
Markus Möhrle

Kapitel 4. Modell zur Bewertung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung

Die Erstellung eines Modells zur Bewertung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung folgt der in Abschnitt 2.4.2 eingeführten Vorgehensweise bei der Durchführung einer Simulationsstudie nach ASIM bzw. VDI-Richtlinie 3633. Der Aufbau des Kapitels und der Unterkapitel orientiert sich an dessen einzelnen Phasenabschnitten.
Markus Möhrle

Kapitel 5. Methode zur Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung

Dieses Kapitel stellt zunächst die Konzeption der Methode zur Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung vor. Anschließend wird gezeigt, wie die Methode praktisch angewendet werden kann. An das eingeführte Modellkonzept knüpft die Detaillierung der einzelnen Methodenschritte an. Teile der Methode und ihre Bestandteile wurden in [MöEm16] diskutiert.
Markus Möhrle

Kapitel 6. Produktivitätspotenziale der Prozesskette additiver Fertigungsverfahren

Zur Analyse der Produktivitätspotenziale der Prozesskette additiver Fertigungsverfahren wird zunächst eine Sensitivitätsanalyse mit der One-by-One-Factor-Methode durchgeführt. Aus den Ergebnissen lassen sich diejenigen Bereiche der additiven Prozesskette priorisieren, deren Optimierung der Produktivität der Prozesskette besonders zuträglich ist. In einer zweiten Analyse werden die in Abschnitt 2.1.5 eingeführten und im Stand der Technik aufgezeigten Produktivitätspotenziale modelliert und bewertet.
Markus Möhrle

Kapitel 7. Anwendung und praktische Validierung

Die Methode zur Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung wurde für die industriepraktische Nutzung konzipiert. Für den typischen Anwendungsfall im Rahmen der Fabrikplanung wird in diesem Abschnitt ein Projektplan skizziert. Anschließend werden verschiedene Fallbeispiele mit Beteiligung von Wirtschaftsunternehmen beschrieben, in denen die Methode zum Einsatz gekommen ist.
Markus Möhrle

Kapitel 8. Schlussbetrachtungen

Metallische additive Fertigungsverfahren sind besonders für Produkte hoher geometrischer Komplexität und geringer Stückzahlen wirtschaftlich. Getrieben durch den zunehmenden Bedarf an komplexen Produkten z. B. für Leichtbauteile in der Luftfahrtindust-rie sowie Einzelstücken und Kleinserien z. B. für das Prototyping oder die Fertigung von Ersatzteilen hat sich der Maschinenabsatz für das Verfahren mit einem jährlichen Wachstum von über 40% in den vergangenen Jahren stark positiv entwickelt. Es ergeben sich im aktuellen Zustand jedoch zwei Defizite, die eine fortschreitende Industrialisierung des Fertigungsverfahrens hemmen können.
Markus Möhrle

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