Session: 6, Slot D Strategische Positionierung im ... · Fraunhofer ILT in Aachen soll die Prozesszeit insbesondere bei laserbasierten Verfahren in Zukunft deutlich sinken. Bis-lang

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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

© it‘s OWL Clustermanagement GmbH | 17.10.2017 2

Einführung

Zielsetzung

Ergebnisse

Agenda

Abschlusspräsentation

Resümee und Ausblick


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


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.


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.


Einführung

Zielsetzung

Ergebnisse


Agenda



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


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


Einführung

Zielsetzung

Ergebnisse


Agenda



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.


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.


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.


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.


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


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


AP 2 PotentialanalyseTrendradar

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Legende

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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


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)


Einführung

Zielsetzung

Ergebnisse


Agenda



▪ 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

▪ 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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