AutoUni 3D-Printing MarcoWirth

3D-DruckHype und Realität

Marco WirthLehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und SystementwicklungJulius-Maximilians-Universität Würzburg

vhs-FachkonferenzDresden, 27. Mai 2014

Marco Wirth 3D-Druck2

Wird 3D-Druck die Welt verändern?

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Agenda

3D-Druck und Additive Fertigung

Hype oder Produktionsmethode

Auswirkungen und Geschäftsmodelle

Schulungspotenzial

Ausblick


Agenda




Schulungspotential

Ausblick


Grundlagen – Funktionsprinzip

Digitales CAD-Model Schichtmodel

Additive Fertigung

Erzeugung+

Kombination der Schichten

reales Objekt

Virtuelle Ebene

digitale Repräsentationder Informationen

Erzeugung desphysischen Bauteils

Reale Ebene

Digitaler Entwurf

Quelle: Generative Fertigungsverfahren


Grundlagen – Additiv vs. Subtraktiv

Spanen

Drehen

Bohren

Fräsen

…

Quelle: HSM Stahl- und Metallhandel


Grundlagen – Begrifflichkeiten

Rapid Prototyping

Additive Fertigung

3D-Druck

Rapid Manufacturing

Polymerisation

ExtrusionsverfahrenRapid Tooling

Sintern und Schmelzen

Schicht-Laminat-Verfahren

Technologie Anwendung Verfahren


Verfahren

Extrusionsverfahren


Selective Laser Melting (SLM)

Laser schmilzt pulverförmiges Material• Umfangreiche Materialauswahl• Hohe Belastbarkeit produzierter Teile

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Verfahren

Extrusionsverfahren


Fused Deposition Modeling (FDM)

Druckkopf verflüssigt und extrudiert Material • Kosteneffizientes Verfahren• Verbreitung im Do-It-Yourself-Bereich• Einfache Kunststoffe als Material

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Agenda




Schulungspotential

Ausblick


Interesse im zeitlichen Verlauf

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3D-Printing - Interesse im zeitlichen Verlauf

Quelle: Google Trends


Desktop-3D-Drucker

Quelle: Wholers Report

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Hype-Zyklus

Quelle: Gartner

Aufmerksamkeit

ZeitTechnologischer

AuslöserGipfel der

überzogenen Erwartungen

Tal der Enttäuschungen

Pfad derErleuchtung

Plateau derProduktivität

Consumer3D Printing

Enterprise3D Printing


Disruptive Technologie

Leistung

Zeit

Standard-Produkt

Mobiltelefon Analoge Telefonie

VoIPSmartphone 3D-Druck

Ersatzteile


3D-Druck als disruptive Technologie?

Flexibilität(Konstruktion,

Variantenvielfalt,Fixkosten, usw.)

Effizienz(Durchlaufzeit,variable Kosten,Lieferfähigkeit, usw.)

Welt der Werkstattfertigung

„Welt der Magie“

Welt der Massenproduktion

Star TrekReplicator

Erweiterung desGestaltungsspielraums

durch additive Verfahren


An welcher Stelle wirkt 3D-Druck disruptiv?

Disruption #1Fertigung „unmöglicher“ Konstruktionen





Disruption #1Neue Konstruktionen mittels 3D-Druck

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Ökonomischer Nutzen• Differenzierung durch Qualität und Funktionalität• Neuartige Anwendungsbereiche



Disruption #1:Fertigung “unmöglicher” Konstruktionen

Disruption #2:Effizienzsteigerung durch Automatisierungbislang manueller Tätigkeiten





Disruption #2Effizienzsteigerung durch Automatisierung

Ökonomischer Nutzen• Höhere Geschwindigkeit• Niedrigere Kosten

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Disruption #1Fertigung „unmöglicher“ Konstruktionen

Disruption #2Effizienzsteigerung durch Automatisierungbislang manueller Tätigkeiten

Disruption #3Mehr Variation in kürzerer Zeit(kürzere Produktzyklen,höhere Variantenvielfalt,Individualisierung)





Disruption #3Mass Customization durch 3D-Druck

Ökonomischer Nutzen• Höhere Wertschöpfung

(Voraussetzung: Kunde nimmt höheren Wert wahr und ist auch bereit, dafür zu bezahlen!)

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Stärken additiver Fertigung

Quelle: Shapeways

Design Kosten Geschwindigkeit Effizienz

• Neu gewonnene Designfreiheit

• „Unmögliche“ Konstruktionen

• Kundenspezifische und individualisierte Lösungen

• Flexibilität

• Reduzierung von Transport- und Lagerhaltungskosten

• Kostengünstige Kleinserienfertigung

• Integrierte Funktionalität spart zusätzliche Arbeitsschritte

• Produktion ohne zusätzliche Werkzeuge

• Verkürzte Produkteinführungs-zeiten

• Verkürzte Produktzyklen

• Rüstzeiten können vernachlässigt werden

• Produktion bei Bedarf

Quelle: EOS Quelle: KeyBit Quelle: EADS

• Automatisierung manueller Tätigkeiten

• Gezielte Gewichtseinsparung(Automobilindustrie, Luftfahrt)

• Aspekte der Nachhaltigkeit


Agenda




Schulungspotential

Ausblick


Unternehmensinfrastruktur

Personalwirtschaft

Beschaffung

Eingangs-logistik Produktion Ausgangs-

logistik

Marketing&

Vertrieb

Kunden-service

Primäraktivitäten

Unterstützungs-aktivitäten Technologieentwicklung

Auswirkungen auf die Organisation

Open Innovation, Beschleunigte „Time-to-Market“,kürzere Produktlebenszyklen

Lagerbestandsreduktion, Produktion bei Bedarf,höhere Variantenvielfalt,Verkürzung von Lieferzeiten, höhere Lieferfähigkeit

Erschließung neuerMärkte und Kundensegmente,besseres Eingehen auf Kundenbedarfe,Customer Co-Creation

Längere und schnellere Versorgung mit Ersatzteilen,Unterstützung des technischen Außendienstes


Auswirkungen auf die Lieferkette

Designer Produzent Lieferant Händler Verbraucher

Designer

Produzent

Händler

Verbraucherfactory@home

3d in the neighbourhood

production on demand

• Entkopplung von Design und Produktion• Dezentralisierung der Produktion• Verlagerung der Produktion hin zu „point-of-sale“ und „point-of-use“• Produktion bei Bedarf und Reduktion der Lagerhaltung• Austausch des Flusses physischer Güter durch virtuellen Informationsfluss


Geschäftsmodelle rund um 3D-Druck

Shops,Markplätze,

Communities

Endkunde

Druck-Dienstleister

Material

Hardware

Software

Content-Anbieter


Geschäftsmodelle rund um 3D-Druck

• Verschiedene Geschäftsmodellmuster werden derzeit auf die Welt der additiven Fertigung übertragen, z.B.– Walled Gardens (u.a. 3D Systems)– Digitale mehrseitige Märkte (u.a. Kraftwürx)– Open Source (u.a. Thingiverse)

• Andere Geschäftsmodelle warten noch auf den Praxischeck, z.B.– Abo-Commerce– Franchising– Crowdsourcing

• Nicht jedem Geschäftsmodell liegt auch immer ein tragfähiges Erlösmodell zugrunde!


Beispiel: Shapeways

Quelle: Shapeways

“With 3D Printing,Niche is the New Normal”

“From the Long Tail,to the Infinite Tail...”


Beispiel: Shapeways

Quelle: Shapeways


Beispiel: Thingiverse

Quelle: Thingiverse


Beispiel: Thingiverse

Quelle: Econolyst / IBM

Thingiverse: Kumulierte Model-Statistik


Beispiel: 3D Hubs

Quelle: 3D Hubs


Agenda




Schulungspotential

Ausblick


Revolution im Klassenzimmer

Quelle:onlinedegrees.org;

motherboard.vice.complus.maths.org

MakerBot


Digitale Modelle

Digitales CAD-Model Schichtmodel

Additive Fertigung

Erzeugung+

Kombination der Schichten

reales Objekt

Virtuelle Ebene

digitale Repräsentationder Informationen

Erzeugung desphysischen Bauteils

Reale Ebene

Digitaler Entwurf

Quelle: Generative Fertigungsverfahren


Browserbasierte Modellierungssoftware

Quelle: TinkerCAD

Quelle: Autodesk 123D Design


Additive Möglichkeiten

• „Fertigungsgerechtes Konstruieren“– Gießen, Pressen, Biegen, Schneiden

• Kenntnis der Möglichkeiten macht additive Fertigungsverfahren attraktiv

Quelle: TU Ilmenau; IAO, IAT Stuttgart


Additive Möglichkeiten

• Kenntnis der Möglichkeiten macht additive Fertigungsverfahren attraktiv

Quelle: Industrieanzeiger


Agenda




Schulungspotential

Ausblick


Industrialisierung der Technologie

Wohlers (2013): 10,8 Milliarden US$ bis 2021 ⇒ 20,6% pro Jahr

Forbes (2012): 5,2 Milliarden US$ bis 20207 ⇒ 12,7% pro Jahr

Roland Berger (2013): 7,7 Milliarden € bis 2023 ⇒ 16,2% pro Jahr

Credit Suisse (2013): 11,5 Milliarden US$ bis 2020 ⇒ 24,4% pro Jahr

Morgan Stanley (2013): 9 Milliarden US$ bis 2020 ⇒ 20,6% pro Jahr


Industrialisierung der Technologie

The real challenge today is how to go from making the doodads and desk ornaments to actually making a product we feel comfortable putting on a man-rated jet.”

Paul AdamsCOO, Pratt & Whitney

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Risiken und Barrieren

• Unsicherheit bzgl. technischer Weiterentwicklung, Standards und Entstehung dominanter Designs

• Oligopolstruktur und Patentansprüche

• Materialien

• Grad der vertikalen Integration

• Verfügbarkeit komplementärer Innovationen

• Schutz von Intellectual Property

• Überzogene Erwartungen im Zuge des Hype


Intelligente Nutzung der Designfreiheit

Quelle: WithinLab


Was bringt die Zukunft?

Commodore 64, 1982

Zuse Z3, 1941

iPhone 5S, 2013

FORMIGA P 110, 2013

Bambi, 1987

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Quelle: Computer History Museum, Apple, Utexas, EOS


Vielen Dank!

Marco WirthLehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und SystementwicklungJulius-Maximilians-Universität WürzburgJosef-Stangl-Platz 2, 97070 Würzburg

T +49 931 31-89586F +49 931 31-81268E [email protected] http://www.bwl.uni-wuerzburg.de/wise

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