additive manufacturing – betätigungsfeld für bastler oder macher

© ROI Management Consulting AG

Praxisworkshop „Industrie 4.0 konkret“

Additive Manufacturing – Betätigungsfeld für Bastler oder Macher

Anselm Magel

Associate Partner

München, den 07.10.2015

© ROI Management Consulting AG ROI_Standardmaster_2013.pptx 2

Additive Manufacturing – Betätigungsfeld für Bastler oder Macher?


Local Motors mit exponentiellem Geschäftsmodell, erstes Elektroauto aus dem 3D Drucker

in 2014


Hohe Dynamik, getrieben vom Absatz professioneller AM-Maschinen und -Auftragsfertigung,

Potential zur kreativen Zerstörung d. traditionellen Maschinen- und Werkzeugbaus

AM Produkt- Material- und Servicemarkt ww,

US$ Mrd.

= Marktanalysen vorhanden

US$, Mrd.

Quelle: ROI-Analyse, Wohlers

AM Innovations-Ökosystem

AM-Maschienen

AM-Materialien

SW-Applikationen

AM-Auftragsfertigung

Professional Services

Allianzen

Kollaborations-werkzeuge $1,08 $1,55

$1,20 $1,52

$4,10

$7,00

$12,90

$21,90

$-

$5,00

$10,00

$15,00

$20,00

$25,00

2012 2013 2014 2016 2018 2020

Produkt & Material Primärservice Gesamt

$3,07 $2,28

http://www.123gif.de/haken/gif-haken-0018.gif.html






Teilefertigung bereits größtes Anwendungssegment, Add-On Software-Markt AM zu MCAD/

CAM-Software mit Verzögerung im Aufbau

Anwendungssegmente AM Technologie 2013

29,00%

19,50%

10,90%

9,50%

8,70%

8,70%

6,10%

5,60% 2,00%

Funktionsteile

Einpassung undMontage

Modelle für Prototyping-Werkzeuge

Modelle für Metallguß

Visuelle Hilfsmittel

Vorführmodelle

Forschung und Lehre

Werkzeugteile

Andere

Add-On Software-Markt AM 2012 – 2020, US$ Mrd.

$0,285 $0,378 $0,882

$1,554

$2,739

$4,00

$5,00

$6,00

$7,00

$8,00

$9,00

$10,00

$11,00

2012 2013 2016 2018 2020

CAD/CAM Software Add-On Software AM

US$, Mrd.

Quelle: ROI-Analyse, Wohlers, Statista, Morgan Stanley


ASML – Leistungsverbesserung bei Lithographiesystemen für die Halbleiterbranche

Praxisbeispiele direkte Teilefertigung in 2014/15

Anwendung: Verbesserte Funktionsteile (z.B. Strömungsoptimierung) , Baugruppenkonsolidierung

Anteil am Produkt: > 30 Teile je Maschine, Tendenz steigend

Material: Verschiedene Metalle und Thermoplast

Erwartete Vorteile: Verbesserte Funktionalität, reduzierte Produktionszeiten und Kosten

Quelle: ROI-Analyse


Airbus Industries - Erstauslieferung des Passagierflugzeuges A350 XWB an Qatar Airways

Ende 2014


Anwendung: Teile für den Innenraum des Passagierflugzeugs

Anteil am Produkt: ca. 1.000 Teile je A350 XWB Maschine (586 Bestellungen/ 2 Auslieferungen)

Material: Thermoplast

Erwartete Vorteile: Flexibilisierung Versorgungskette, reduzierte Produktionszeiten und Kosten

Quelle: ROI-Analyse


Philips Healthcare Radiology – AM-Auftragsfertigung für Funktionsteile aus purem Wolfram


Anwendung: Kollimatoren-Lösungen, Teile für Röntgenröhren, Schutzlösungen, Hochtemperatur

Anteil am Produkt: Neues Geschäftsfeld von Smit Röntgen für Freiform-OEM-Teile aus puren Wolfram

Material: Pures Wolfram

Erwartete Vorteile: Neuartige Funktionalität, reduzierte Produktionszeiten und Kosten

Quelle: ROI-Analyse


Machineering – Nahtloses Anknüpfen an die Simulation einer Vibrationsfördertechnik mit

der direkten digitalen Teilefertigung

Anwendung: Direkte digitale Fertigung von Bauteilen , Baugruppenkonsolidierung

Anteil am Produkt: TBD

Material: Verschiedene Metalle

Erwartete Vorteile: Verbesserte Funktionalität, reduzierte Produktionszeiten und Kosten


Entwurf Model-lierung

Simulation Anlage Direkte digitale Teilefertigung Montage Inbetrieb-

nahme

Quelle: ROI-Analyse


/

Schon bei der Digitalisierung der Teilefertigung winken Pioniergewinne

Digitale vs. traditionelle Wertekette

Ausschnitt Schicht 129

Ausschnitt Schicht 326

/

Digitales Modell Schichten-

generierung

Entwurf Model-lierung

Simulation Bauteil Manipulation

Einrichtung Baujob

Simulation Bauprozess

Generierung Jobdaten

Generierung Bauteil

Prozess- kontrolle

Post- Prozessing QS

„Direkte digitale Teilefertigung“ heute nur mit eigenen Automatisierungs- und Verbindungstechnologien

Fertiges Teil Herausforderungen (Bsp.)

•Beständigkeit Material und

Fertigungsprozesse

•Oberflächenbeschaffenheit,

Porosität

•Entwicklung Materialien,

Fertigungsprozess

(Hochtemperatur, Hoch-

geschwindigkeit, etc.)

•Teile-/ Baukammergröße

•Qualitätsprüfung, geometrische

Genauigkeit

•Big Data (Teiledesign 1-100

MB, Einrichtung Baujob 1-100

MB, In-Process Monitoring bis

zu 1 GB, Geometrieinspektion

1-10GB)

•Datenaustausch (Parameter,

Punktewolke, Schichten)

•Design- und

Simulationswerkzeuge

•Etc.

Prototyp Digitales Modell Schichten-

generierung Fertiges Teil

Quelle: ROI-Analyse


AM-Strategie im Bestandsgeschäft und im Neugeschäft

AM-Szenarien entlang der Wertekette und neues AM-basiertes Geschäftsmodell

Szenario Beschreibung

Hohe Herstellungskosten Teile mit hohen Kosten auf Grund von Komplexität, von hohen Fixkosten

(z.B. Werkzeuge) oder geringen Stückzahlen?

Lange Lieferzeiten Lange Lieferzeiten? Stillstandskosten hoch? Verkürzte Einführungszeiten

und Lieferzeiten wettbewerbsrelevant?

Hohe Lagerkosten Bevorraten Sie über oder unter? Herausforderung mit Long-Tail-

Geschäft oder mit veralteten Teile?

Singuläre Lieferquelle Singuläre Lieferquelle für kritische Teile? Risikomitigation vorhanden?

Abgelegene Märkte Kunden in abgelegenen Märkten mit schwieriger, zeitaufwendig oder

kostspieliger Belieferung?

Hohe Import-/ Exportkosten Substantielle Import-/ Exportkosten durch eigene Geschäftslokation oder

die der Lieferanten?

Verbesserte Funktionalität Redesign von Teilen und Baugruppen, welches neue Eigenschaften und

Leistungen hervorbringen kann

Dematerialisiertes

Werteangebot

Weltweites Geschäftsmodell mit steigenden Skalenerträgen und

Replikationskosten nahe Null auf Basis von SW-Modellen

Optimierung

bestehendes

Operating Model

durch AM

AM-ermöglichte

Funktionsteile/

Baugruppen

AM-basiertes

Geschäftsmodell

Quelle: ROI-Analyse


Iterative Entwicklung neuer Funktionsteile/ Baugruppen oder Geschäftsmodelle mit raschen

Ergebnissen, Entscheidung per Iteration

Markttreiber

•Demateriali-

sierung -

Software ist

die neue

Hardware

•Demonitari-

sierung

traditioneller

Wertschöp-

fung

•Fallende

Kosten für

IT, Comms.

und AM

•Breiter

Zugang zu

Risikokapital

durch

Crowd-

funding

Prinzipien neuer Geschäftsmodelle

Kombination versch. Innovationen

Dekonstruierung des traditionellen Geschäfts

Aufbruch der vertikalen Wertekette (Effizienzsteigerung > Koordinationskosten)

Kuratieren von Communities (bedarfsseitige Skalen, Netzwerkeffekt = 2N, kollektiver Log-in)

Hyperskallierung (möglich. Skaleneffekte über Unternehmens-grenzen hinaus)

Symbiose von Effizienz und Innovation im Ökosystem

Lean Start-up für erarbeitete

Problemlösungen

Design Thinking für nicht adressierte Bedarfe

Emphati-

siere

Definiere

Generiere

Ideen

Baue

Prototypen

Teste

Quelle: ROI-Analyse


Anselm C Magel

Anselm C Magel, Associate Partner

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