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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Marco Wirth 3D-Druck3
Agenda
3D-Druck und Additive Fertigung
Hype oder Produktionsmethode
Auswirkungen und Geschäftsmodelle
Schulungspotenzial
Ausblick
Marco Wirth 3D-Druck4
Agenda
3D-Druck und Additive Fertigung
Hype oder Produktionsmethode
Auswirkungen und Geschäftsmodelle
Schulungspotential
Ausblick
Marco Wirth 3D-Druck5
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
Marco Wirth 3D-Druck6
Grundlagen – Additiv vs. Subtraktiv
Spanen
Drehen
Bohren
Fräsen
…
Quelle: HSM Stahl- und Metallhandel
Marco Wirth 3D-Druck7
Grundlagen – Begrifflichkeiten
Rapid Prototyping
Additive Fertigung
3D-Druck
Rapid Manufacturing
Polymerisation
ExtrusionsverfahrenRapid Tooling
Sintern und Schmelzen
Schicht-Laminat-Verfahren
Technologie Anwendung Verfahren
Marco Wirth 3D-Druck8
Verfahren
Extrusionsverfahren
Sintern und Schmelzen
Selective Laser Melting (SLM)
Laser schmilzt pulverförmiges Material• Umfangreiche Materialauswahl• Hohe Belastbarkeit produzierter Teile
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Verfahren
Extrusionsverfahren
Sintern und Schmelzen
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
3D-Druck und Additive Fertigung
Hype oder Produktionsmethode
Auswirkungen und Geschäftsmodelle
Schulungspotential
Ausblick
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Interesse im zeitlichen Verlauf
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3D-Printing - Interesse im zeitlichen Verlauf
Quelle: Google Trends
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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
Marco Wirth 3D-Druck14
Disruptive Technologie
Leistung
Zeit
Standard-Produkt
Mobiltelefon Analoge Telefonie
VoIPSmartphone 3D-Druck
Ersatzteile
Marco Wirth 3D-Druck15
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
Marco Wirth 3D-Druck16
An welcher Stelle wirkt 3D-Druck disruptiv?
Disruption #1Fertigung „unmöglicher“ Konstruktionen
Flexibilität(Konstruktion,
Variantenvielfalt,Fixkosten, usw.)
Effizienz(Durchlaufzeit,variable Kosten,Lieferfähigkeit, usw.)
Marco Wirth 3D-Druck17
Disruption #1Neue Konstruktionen mittels 3D-Druck
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Ökonomischer Nutzen• Differenzierung durch Qualität und Funktionalität• Neuartige Anwendungsbereiche
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An welcher Stelle wirkt 3D-Druck disruptiv?
Disruption #1:Fertigung “unmöglicher” Konstruktionen
Disruption #2:Effizienzsteigerung durch Automatisierungbislang manueller Tätigkeiten
Flexibilität(Konstruktion,
Variantenvielfalt,Fixkosten, usw.)
Effizienz(Durchlaufzeit,variable Kosten,Lieferfähigkeit, usw.)
Marco Wirth 3D-Druck19
Disruption #2Effizienzsteigerung durch Automatisierung
Ökonomischer Nutzen• Höhere Geschwindigkeit• Niedrigere Kosten
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Marco Wirth 3D-Druck20
An welcher Stelle wirkt 3D-Druck disruptiv?
Disruption #1Fertigung „unmöglicher“ Konstruktionen
Disruption #2Effizienzsteigerung durch Automatisierungbislang manueller Tätigkeiten
Disruption #3Mehr Variation in kürzerer Zeit(kürzere Produktzyklen,höhere Variantenvielfalt,Individualisierung)
Flexibilität(Konstruktion,
Variantenvielfalt,Fixkosten, usw.)
Effizienz(Durchlaufzeit,variable Kosten,Lieferfähigkeit, usw.)
Marco Wirth 3D-Druck21
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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Marco Wirth 3D-Druck22
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
Marco Wirth 3D-Druck23
Agenda
3D-Druck und Additive Fertigung
Hype oder Produktionsmethode
Auswirkungen und Geschäftsmodelle
Schulungspotential
Ausblick
Marco Wirth 3D-Druck24
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
Marco Wirth 3D-Druck25
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
Marco Wirth 3D-Druck26
Geschäftsmodelle rund um 3D-Druck
Shops,Markplätze,
Communities
Endkunde
Druck-Dienstleister
Material
Hardware
Software
Content-Anbieter
Marco Wirth 3D-Druck27
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!
Marco Wirth 3D-Druck28
Beispiel: Shapeways
Quelle: Shapeways
“With 3D Printing,Niche is the New Normal”
“From the Long Tail,to the Infinite Tail...”
Marco Wirth 3D-Druck31
Beispiel: Thingiverse
Quelle: Econolyst / IBM
Thingiverse: Kumulierte Model-Statistik
Marco Wirth 3D-Druck34
Agenda
3D-Druck und Additive Fertigung
Hype oder Produktionsmethode
Auswirkungen und Geschäftsmodelle
Schulungspotential
Ausblick
Marco Wirth 3D-Druck35
Revolution im Klassenzimmer
Quelle:onlinedegrees.org;
motherboard.vice.complus.maths.org
MakerBot
Marco Wirth 3D-Druck36
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
Marco Wirth 3D-Druck37
Browserbasierte Modellierungssoftware
Quelle: TinkerCAD
Quelle: Autodesk 123D Design
Marco Wirth 3D-Druck38
Additive Möglichkeiten
• „Fertigungsgerechtes Konstruieren“– Gießen, Pressen, Biegen, Schneiden
• Kenntnis der Möglichkeiten macht additive Fertigungsverfahren attraktiv
Quelle: TU Ilmenau; IAO, IAT Stuttgart
Marco Wirth 3D-Druck39
Additive Möglichkeiten
• Kenntnis der Möglichkeiten macht additive Fertigungsverfahren attraktiv
Quelle: Industrieanzeiger
Marco Wirth 3D-Druck40
Agenda
3D-Druck und Additive Fertigung
Hype oder Produktionsmethode
Auswirkungen und Geschäftsmodelle
Schulungspotential
Ausblick
Marco Wirth 3D-Druck41
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
Marco Wirth 3D-Druck42
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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Marco Wirth 3D-Druck43
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
Marco Wirth 3D-Druck45
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
Marco Wirth 3D-Druck46
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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