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Session: 6, Slot D
Strategische Positionierung im Technologiefeld
Additive Fertigung
(Krause-Biagosch GmbH, Dipl.-Ing. Bernd Thiessen)11. Oktober 2017 | Lemgo
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Einführung
Zielsetzung
Ergebnisse
Agenda
Abschlusspräsentation
Resümee und Ausblick
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EinführungVorstellung des Transfernehmers
Laserbelichtungsanlagen und Automatisierung für die graphische Industrie
R&D, Fertigung und Service aus Bielefeld!
Software
Elektronik
Mechatronik
Handlingsysteme
Lasertechnik
Optik
Chemische
Prozessoren
Kompetenzen
Gegründet 1855,
50 Mitarbeiter
80% Export
Größter Markt: Druckereien in Indien, USA
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EinführungVorstellung des Heinz Nixdorf Instituts
1989 gegründet von der Heinz Nixdorf Stiftung, dem Land Nordrhein-Westfalen
und der Universität Paderborn
Heinz Nixdorf InstitutHeinz Nixdorf, † 1986
Interdisziplinäres Forschungszentrum für Informatik und Technik
Transfergeber war die Fachgruppe
für Strategische Produktplanung
und Systems Engineering.
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EinführungMotivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt
Das Unternehmen Krause-Biagosch stellt
Belichtungsanlagen für Druckplatten für die
Druckindustrie her. Krause ist dabei auf die
Computer-to-Plate (CTP) Technologie spezialisiert.
Da der Umsatz der Druckindustrie rückläufig ist,
strebt Krause eine Diversifizierung seines
Produktportfolios an. Hierzu könnte sich das
Technologiefeld Additive Fertigung eignen.
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Einführung
Zielsetzung
Ergebnisse
Resümee und Ausblick
Agenda
Abschlusspräsentation
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ZielsetzungStrategische Positionierung im Technologiefeld Additive Fertigung
Diversifikation des Produktportfolios der Krause-Biagosch GmbH
durch Angebot von Marktleistungen im Technologiefeld
Additive Fertigung.
Zielsetzung
Vorbereitung der Positionierung im Technologiefeld Additive Fertigung
unter Berücksichtigung von Trends, Markteintrittsbarrieren,
und Wettbewerbern.
Ableitung von Handlungsempfehlungen
zur zukünftigen Positionierung in diesem Bereich.
Gegenstand
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VorgehensweiseStrategische Positionierung im Technologiefeld Additive Fertigung
AP 1 Technologiefeldanalyse AP 2 Potentialanalyse
AP 4 Dokumentation
AP 1.1: Analyse des Techno-
logiefelds CTP
▪ Dokumentierter CTP-Prozess
▪ Relevante Kern-Komponenten
AP 1.2: Kompetenzinventur
Krause Biagosch
AP 1.3: Priorisierung von AM-
Technologien
▪ Auswahl möglicher AM-
Technologien
AP 1.4: Analyse relevanter AM-
Technologien
▪ Prozessdokumentation
ausgewählte AM-Technologien
AP 2.1: Trendanalyse
▪ Trends in ausgewählten
AM-Technologien
AP 2.2: Potentialanalyse
▪ Erfolgsfaktoren
▪ (Zukünftige) technische
Limitationen
AP 2.3: Bildung von
Potentialketten
▪ Kombination von Potentialen
in AM-Technologien mit
Lösungselementen aus
der CTP-Technologie
▪ Priorisierung der Potentialketten
Dokumentation der Arbeitspakete 1 bis 3 in Form einer Projektdokumentation
AP 3 Diversifikationsplanung
AP 3.2: Marktleistungs-
entwicklung
▪ Definition der zu entwickelnden
Marktleistung
AP 3.1: Rollen-Analyse
relevanter Stakeholder
▪ Charakterisierte Stake-
holder-Rollen
AP 3.3: Risikoanalyse
▪ Markteintrittsbarrieren
AP 3.4: Roadmapping
▪ Maßnahmen zur
Markteintrittsplanung
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Einführung
Zielsetzung
Ergebnisse
Resümee und Ausblick
Agenda
Abschlusspräsentation
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AP 1 TechnologiefeldanalyseTechnologiefeld Computer-to-Plate (CTP) und
Kompetenzinventur bei Krause
Die Funktionshierarchie des Computer-to-Plate-
Prozesses wurde abgebildet sowie die
Wirkstrukturen der Maschinentypen
„PlateStream“ und „LS Jet Multiformat“.
Gemäß der Fokusbereichen „CTP-Prozess“
und „After Sales“ wurden die zentralen
Kompetenzen des Transfernehmers
aufgenommen und dokumentiert.
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AP 1 TechnologiefeldanalyseTechnologiesteckbrief
Es wurden 10 Technologien im
Technologiefeld Additive Fertigung
identifiziert und in Steckbriefen
dokumentiert. Anhand der
vorhandenen Nähe zum CTP-
Prozess sind die SLS- und die SLM-
Technologie zu fokussieren.
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AP 1 TechnologiefeldanalyseDetail-Stand der Technik
Werkstoffspektrum
Prozessstabilität
Automatisierungsgrad
Oberflächengüte
Genauigkeit
Bauraum
Baugeschwindigkeit
Nachbearbeitungsaufwand
Umfasst Edel-, und Werkzeugstähle und eine Vielzahl von
Legierungen in Pulverform
Schutzgasatmosphäre muss sichergestellt werden
Automatisches Recycling des überschüssigen Pulvers möglich,
Werkzeugwechsel automatisch möglich
Hoher Laserfokus und geringere Pulvergröße ermöglichen hohe
Genauigkeit (+/- 50 µm)
Oberfläche vergleichbar mit durch Sandguss gefertigten
Werkstücken (Ra = ca. 7 µm – 20 µm)
Entfernung der Stützstrukturen und des überschüssigen Pulvers,
Spannungsarmglühen und heißisostatisches Pressen
Bearbeitung der Schichten durch Einsatz einer beweglichen Optik
(100 cm³/h)
KostenAnschaffungskosten (200.000 € – 600.000 €), ggf. Kosten für
Peripherie (Druckluftanschluss, Schutzgas), hohe Betriebskosten
Bauräume zwischen (250 mm x 250 mm x 250 mm – 500 mm x
280 mm x 325 mm)
Selective Laser Melting
(SLM)
Die relevanten Technologien
SLS und SLM im
Technologiefeld Additive
Fertigung wurden detailliert
recherchiert.
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AP 2 PotentialanalyseAnwenderbefragung zu Erfolgsfaktoren von SLS und SLM
In einer Befragung unter Anwendern der SLS- bzw.
SLM-Technologie wurden die Erfolgsfaktoren der
Maschinen ermittelt. Hierbei waren die
Oberflächengüte, die Baugeschwindigkeit und
der Automatisierungsgrad die mit der höchsten
Bedeutung.
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AP 2 PotentialanalyseTrendsteckbrief
Additive Manufacturing bietet eine Vielzahl von Potentialen, er-
reicht im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren jedoch
oft nicht die gleiche Bauteilqualität. Durch die Kombination
beider Technologiefelder, versuchen Unternehmen dem ent-
gegenzuwirken und die spezifischen Vorteile beider Technologie-
felder zu nutzen. Dies ermöglicht bspw. eine höhere Ober-
flächengüte, Form- und Maßgenauigkeit von Bauteilen. Unter-
schieden wird dabei in der Bearbeitung in einer und in mehreren
Baukammern.
Beschreibung
RisikenChancen
▪ Bei hybriden Fertigungsprozessen auf Basis additiver
Pulverbettverfahren können verfahrensbedingt bestimmte
Bereiche nicht spanend bearbeitet werden
▪ Nachbearbeitung ist in innenliegenden Strukturen nicht möglich
▪ Bauteile können direkt nach dem Fertigungsprozess
durch die Integration von Nachbearbeitungsschritten
verwendet werden
▪ Verkürzung von Durchlaufzeiten
+ –
[DMG15-ol] [FN16] [ICA16]
Trendradar
Trend Nr. 10 Entwicklung von Hybridfertigungsanlagen
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AP 2 PotentialanalyseTrendsteckbrief
Die Anlagen im Bereich Additive Manufacturing bieten noch
großes Forschungspotential im Bereich der Effizienz. Laut dem
Fraunhofer ILT in Aachen soll die Prozesszeit insbesondere
bei laserbasierten Verfahren in Zukunft deutlich sinken. Bis-
lang liegt die Laser-On-Time bei lediglich 60 %. Ziel der
Forschung ist die Lasereffizienz deutlich zu erhöhen und damit
die Prozesszeit signifikant zu verringern. Weiterhin können An-
lagenkosten durch den Einsatz von Mehrfachdiodensystemen an
Stelle von Faserlasern deutlich gesenkt werden.
Beschreibung
RisikenChancen
▪ Low-Cost Anlagen bieten möglicherweise nicht genug
Spezifikationsmöglichkeiten zur Prozessanpassung
▪ Verringerung der Prozesszeit
▪ Verbesserung der Prozessstabilität
▪ Sinkende Anlagenpreise
+ –
[DMG15-ol] [FN16] [ICA16]
Trendradar
Trend Nr. 9 Steigerung der Anlagenproduktivität
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AP 2 PotentialanalyseTrendradar
22
16
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20
21
1213
14
15
11a
10
9
1
6
7
8
17
2 3
4
5
18
11b
Legende
3
16
9
1 Sinkende Investitionskosten für Anlagen2 Staatliche Förderinitiativen3 Konkurrenzkampf durch auslaufende Patente4 Verstärktes Crowdfunding für Konsumentenanlagen5 Realistische Kunde-Erwartungshaltung
gegenüber dem Technologiefeld6 Additive Manufacturing-spezifische Internetplattform
für CAD-Daten7 Markteintritt neuer Werkstoffhersteller8 Übernahmen durch Big Player
(Marktkonsolidierung)9 Steigerung der Anlagenproduktivität10 Entwicklung von Hybridfertigungsanlagen11 Entwicklung neuer AM-Technologien
a. Technologien sind ähnlich zu CTPb. Technologien sind unähnlich zu CTP
12 Verkettung / Automatisierung vor- und nachgelagerter Prozessschritte
13 Neue Nachbearbeitungsverfahren für eine höhere Oberflächengüte
14 Plattform zum Orchestrieren der digitalen Wertschöpfungskette
15 Entwicklung professioneller AM-Software16 Entwicklung und Qualifizierung neuer Werkstoffe17 Qualifizierung von vorhandenen Werkstoffen18 Fallende Werkstoffpreise19 Steigende Werkstoffkompatibilität mit Anlagen20 Optimierung bestehender AM-Anlagen21 Mass Customization (Hard Customization)22 Urban Production
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AP 3 DiversifikationsplanungRollen-Analyse von 100 Firmen im AM-Umfeld
Es wurden 100 heutige Akteure im
Technologiefeld Additive Fertigung
hinsichtlich Marktleistungen,
Aktivitäten (Forschung, etc.),
Kompetenzen und strategischem
Verhalten bewertet.
23
28
88
23 DMG Mori28 EOS88 Trumpf
Legende (Auszug)
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Zielsetzung
Ergebnisse
Resümee und Ausblick
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▪ Überblick über die Technologien der Additiven Fertigung
▪ Überschneidungen zum CTP-Prozess in den Verfahren SLS
und SLM
▪ Detailanforderungen zu den ausgewählten Verfahren aus
dem Stand der Technik
▪ Erfolgsfaktoren zu den ausgewählten Verfahren aus
Anwendersicht
▪ Zukunftsorientierung durch eine Trendanalyse
▪ Überblick über die Wertschöpfungsketten („Rollen“) im
Bereich der additiven Fertigung
Resümee und Ausblick
Resümee
▪ Konkretere Ausrichtung auf eine „Rolle“ im Bereich der
additiven Fertigung ist nun transparenter.
▪ Anbahnung einer studentischen Arbeit zur Konkretisierung
▪ Erwägung weiterer gemeinsamer Forschungsprojekte
Ausblick
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!