Bachelorarbeit, 2019
146 Seiten, Note: 1,0
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
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.
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).
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.
Additive Fertigung, 3D-Druck, Österreich, produzierende Unternehmen, Rapid Prototyping, Rapid Manufacturing, Designfreiheit, Individualisierung, Prozessstabilität, Geschäftsmodelle, Industrieforschung, Experteninterviews, Qualitätssicherung, Lieferkette, Technologietransfer
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.
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.
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.
Es wurde ein qualitativer Forschungsansatz gewählt, der auf Experteninterviews mit 12 Fachpersonen aus der österreichischen Wirtschaft und Forschung basiert.
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.
Die Arbeit lässt sich maßgeblich durch Begriffe wie Additive Fertigung, 3D-Druck, Rapid Prototyping, österreichische Industrie, Geschäftsmodelle und Prozessstabilität charakterisieren.
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.
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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