Bachelorarbeit, 2018
60 Seiten, Note: 1.7
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweiße
2 Grundlagen der Additiven Fertigung
2.1 Fertigungsverfahren
2.1.1 Fused Deposition Modeling
2.1.2 Lasersintern von Kunststoffen und Laserschmelzen von Metallen
2.1.3 Stereolithographie
2.1.4 Multi-Jet und PolyJet
2.1.5 Die Datenformate
2.2 Eigenschaften der additiven Fertigung
2.2.1 Baugeschwindigkeit
2.2.2 Komplexität der Geometrie und der Bauelemente
2.2.3 Werkzeuglose Fertigung
2.2.4 Individualisierung
2.2.5 Umweltfreundlichkeit
2.2.6 Wirtschaftliche Vorteile
2.2.7 Grenzen der additiven Technologie
2.3 Ausgewählte Fertigungsbereiche
2.3.1 Automobilindustrie
2.3.2 Luft und Raumfahrt
2.3.3 Medizintechnik und Gesundheitswesen
3 Veränderung der Wertschöpfungskette durch additive Fertigung
3.1 Definition Wertschöpfungskette
3.1.1 Wertkette nach Porter
3.1.2 Lieferkette
3.1.3 Das Filiére-Konzept
3.2 Strukturänderungen
3.2.1 Industrie 4.0 und Logistik 4.0
3.2.2 Veränderung der Wertschöpfung
3.3 Interaktive Wertschöpfung
3.3.1 Kundenindividuelle Massenproduktion
3.3.2 Plattformlösungen
3.3.3 Sichere Prozessketten mithilfe von Blockchain
3.4 Szenarien für eine Änderung der logistischen Wertschöpfungsketten am Beispiel einer Handyschale
3.4.1 Dezentrale Produktion
3.4.2 Distributor als Produzent und Händler
3.4.3 Lokaler Druckservice
3.4.4 Kunden Self-Service
3.4.5 Zusammenfassung der Szenarien
4 Ausgewähltes Fallbeispiel
4.1 Mikrofabriken am Beispiel Local Motors
5 Fazit und Ausblick
Die Arbeit untersucht den industriellen Einsatz additiver Fertigungsverfahren und deren Auswirkungen auf die logistische Wertschöpfungskette. Das primäre Ziel ist es, das Transformationspotenzial der 3D-Druck-Technologie hinsichtlich Dezentralisierung, Kostenstrukturen und Geschäftsmodellentwicklung in der Logistikbranche zu analysieren.
2.1.1 Fused Deposition Modeling
Das „Fused Deposition Modeling“ oder auch als „Schmelzschichtung“ bezeichnet, typisiert den schichtweisen Aufbau eines Werkstückes aus schmelzfähigem Kunststoff und arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie eine Heißklebepistole. Das Verfahren wurde von der Firma Stratasys entwickelte (Zeyn, 2017, S. 56). Dieses Verfahren findet sowohl bei der Heiminstallation, wie auch bei professionellen Verfahren Anwendung. Dabei wird das Material in der Düse des Druckers erhitzt und von dort schichtweise auf einer Druckplatte aufgetragen. Nachdem die untere Schicht ausgehärtet ist, wird eine neue Schicht aufgetragen. Als Werkstoff wird Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), das auch als Lego Baustoff genutzt wird, verwendet. Jedoch wird mit immer neuen Materialen experimentiert. Aufgrund der verwendeten Materialien benötigten größere Überhänge Stützkonstruktionen, um ein Wegknicken oder Abbrechen zu vermeiden. Die Stützkonstruktionen müssen in einem Nachbearbeitungsschritt entfernt werden, allerdings gibt es auch wasserlösliche Stützstrukturen, die ausgewaschen werden können (Fastermann, 2016, S. 34).
Durch die Einfachheit dieser Technologie und den auslaufenden Patenten, ist das FDM Verfahren am weitverbreitetsten unter Privatanwendern. Damit lassen sich Spielzeuge, personalisierte Accessoires oder Kleinteile von daheim aus produzieren (Klemp, 2017, S. 25). Einstiegsmodelle eines 3D-Druckers lassen sich mittlerweile kostengünstig erwerben. Die Preise für ein Gerät beginnen schon bei 250 Euro (Conrad, 2018).
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Geschichte der additiven Fertigung ein und definiert die Problemstellung sowie das Ziel der Arbeit, die Auswirkungen des 3D-Drucks auf die Logistik zu prüfen.
2 Grundlagen der Additiven Fertigung: Dieses Kapitel erläutert die technischen Verfahren, Eigenschaften sowie Vor- und Nachteile der generativen Fertigung und betrachtet deren Einsatz in Branchen wie Automobil und Medizin.
3 Veränderung der Wertschöpfungskette durch additive Fertigung: Der Hauptteil analysiert, wie 3D-Druck durch Dezentralisierung und neue Geschäftsmodelle die logistische Wertschöpfungskette strukturell verändert.
4 Ausgewähltes Fallbeispiel: Das Kapitel verdeutlicht das Konzept der Mikrofabriken anhand der Firma Local Motors, welche durch dezentrale Produktion und Open-Source-Ansätze Automobil-Fertigung neu definiert.
5 Fazit und Ausblick: Diese Zusammenfassung resümiert die Potenziale der additiven Fertigung für die Logistik und bewertet kritisch die zukünftigen Anforderungen an Datenstandards und Rechtssicherheit.
Additive Fertigung, 3D-Druck, Logistik, Wertschöpfungskette, Industrie 4.0, Dezentrale Produktion, Mass Customization, Fused Deposition Modeling, Supply Chain Management, Mikrofabriken, Blockchain, Prototyping, Logistik 4.0, Nachhaltigkeit, Kundenintegration.
Die Arbeit untersucht den industriellen Einsatz von additiven Fertigungsverfahren (3D-Druck) und deren maßgeblichen Einfluss auf die Veränderungen innerhalb der logistischen Wertschöpfungskette.
Die zentralen Felder umfassen die technischen Grundlagen der Druckverfahren, die wirtschaftlichen Potenziale, die Rolle der Industrie 4.0 sowie die Auswirkungen auf Lieferketten und Produktionsmodelle.
Das Ziel ist die Untersuchung des Transformationspotenzials des 3D-Drucks, um zu prüfen, wie durch dezentrale Fertigung Logistikprozesse vereinfacht, Kosten reduziert und Wettbewerbsvorteile durch Individualisierung erreicht werden können.
Es wurde eine umfangreiche Literaturrecherche unter Einbeziehung von Fachdatenbanken, Bibliothekskatalogen und wissenschaftlichen Suchmaschinen durchgeführt, um den aktuellen Wissensstand zu erfassen und auf die Logistikbranche anzuwenden.
Der Hauptteil widmet sich der Definition der Wertschöpfungskette, den Strukturänderungen durch Industrie 4.0, der interaktiven Wertschöpfung sowie konkreten Szenarien einer dezentralen Produktion am Beispiel einer Handyschale.
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie Additive Fertigung, Dezentrale Produktion, Supply Chain, Industrie 4.0, Mass Customization und interaktive Wertschöpfung.
Die Arbeit stellt dar, dass Logistikdienstleister sich zunehmend zu Produzenten wandeln können, indem sie 3D-Druckkapazitäten in ihre Netzwerke integrieren, um auf Kundenanfragen direkt am Bedarfsort reagieren zu können.
Blockchain wird als Lösung für geistige Eigentumsrechte und zur Sicherung digitaler Prozessketten angeführt, um die Authentizität und Rückverfolgbarkeit von Bauteilen im dezentralen Produktionsumfeld zu gewährleisten.
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