UdZForschung 1-2018

24 UdZ – Unternehmen der Zukunft 1/2018 FIR-Forschungsprojekte Projekt: AM4Industry Ein Kosten-Nutzen-Modell für die Bewertung additiver Fertigungsverfahren Ein strukturiertes Vorgehen erleichtert den Einstieg in die additive Fertigung und zeigt Potenziale für das Unternehmen und den Kundennutzen auf Den additiven Fertigungsverfahrenwirdgroßes Potenzial zugesprochen, die gesamteWertschöpfungskette zu verändern. Viele Unternehmen stehen nun vor der Herausforderung, diese vielversprechende Technologie bewerten und eigene Strategien entwickeln zumüssen. Dazu stehen ihnen lediglich einzelne Erfolgsbeispiele und keine allgemeineMethodik zur Verfügung. Zur Unterstützung der Unternehmen bei dieser Bewertung wird am FIR an der RWTH Aachen im Projekt AM4Industry ein Kosten- Nutzen-Modellentwickelt,mitdemHandlungsempfehlungenausdenErfolgsbeispielenabgeleitetwerdenkönnen.ZurGestaltung eines solchen Modells werden sowohl die Lebenszykluskosten analysiert als auch die Zusammenhänge undWechselwirkungen der potenziellen Nutzendimensionen strukturiert. Die Strukturierung der Nutzendimensionen erleichtert eine quantifizierte Bewertung, die in Kombination mit einer hohen Kostentransparenz den Einsatz der additiven Fertigung häufiger rechtfertigt. Gefördert wird das Projekt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags. D ie im Volksmund als „3-D-Druck“ bekannte Technologie wird schon lange nicht mehr nur von Heimwerkern und Bastlern benutzt, sondern mittlerweile in der Industrie als Produktionstechnologie ernstgenommen. Zum Beispiel wurden im Airbus A35 XWB nach Angaben des Unternehmens Stratasys über 1.000 additiv gefer tigte Bauteile montier t [1]. Auch in der Automobilbranche wird die Technologie verwendet, wie zum Beispiel zur Herstellung von Wasser- p ump e n r ä d e r n d e r Mo t o r s p o r t - Kleinser ien bei BMW [2]. Allerdings betrachten viele produzierende Unter- nehmen die Anwendung der addi - tiven Fertigung als unrentabel, da die Herstellungskosten nicht unmittelbar mit konventionellen Fertigungsverfahren wie z. B. dem Spritzgießen, Drehen oder Fräsen konkurrieren können [3]. Im Forschungsprojekt AM4Industr y zeigen wir, dass durch die alleinige Betrachtung der Herstellkosten viel Potenzial vernachlässigt wird und für viele Unternehmen eine detailliertere Betrachtung der Kosten und Nutzen lohnenswert ist. E s e x i s t i e r en de r ze i t nu r wen i ge Ko s t e nmo d e l l e f ü r d i e a d d i t i v e Fertigung und diese fokussieren in der Regel lediglich die Herstellungskosten. L i ndemann e t a l . s t e l l t en d i e s en Mangel bereits fest und empfahlen die Betrachtung der Lebenszykluskosten für eine vollständige Bewertung [4]. Für eine umfassende Kostenbewertung müssen also die bestehenden Modelle um die restlichen Komponenten der Lebenszykluskosten ergänzt werden. Auße rdem w i rd de r Feh ler bei der Kostenbetrachtung gemacht, dass zu- sätzliche Freiheitsgrade der additiven Fertigung vernachlässigt werden und somit zusätzliche Kundennutzen nicht re- alisiert werden [2]. Ein Re-Design des ur- sprünglichen Produkts kann die Nutzung der Potenziale der Technologie erst ermöglichen [5]. So wird beispielsweise die Herstellung einer Standardschraube mittels additiver Fertigung vermutlich nie günstiger sein als mit herkömm- lichen Fertigungsverfahren. Wenn nun aber die hohe Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung genutzt wird, um die Schraube zu verbessern, kann ein ganz neues Produkt bzw. Geschäftsmodell entstehen. Interne Hohlräume z. B. könnten gedr uck t werden, die das Gewicht bei gleicher Steifigkeit re- duzieren oder Kanäle für zusätzliche Features bereitstellen, wie z. B. für eine innovative Schraubensicherung, eine Sensor integr ation oder einen n ich t kopie r ba ren Plag ia t sschu t z. S e l b s t ve r s t ä nd l i c h s i nd d i e He r- stellungskosten einer solchen Spezial- schraube immer noch sehr hoch im Vergleich zur Standardschraube. Es wurden jedoch verbesser te mecha- nische Eigenschaf ten sowie zusätz- liche Funktionen realisiert, welche die Lebenszyk luskosten des gesamten Bauteils reduzieren oder einen außeror- dentlichen nichtmonetären Mehrwert schaffen. Aber wie schafft man es nun, diese zwei völlig verschiedenen Produkte miteinander zu vergleichen? Da s e n t w i c ke l t e Ko s t e n - Nu t ze n - Modell beruht auf einem dreiteiligen Lösungsansatz (s. Bild 1, S. 35): • Betrachtung der gesamten Lebenszykluskosten