3D-Druck Hype und Realität

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1 Hype und Realität Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Systementwicklung Julius-Maximilians-Universität Würzburg vhs-fachkonferenz Dresden, 27. Mai 2014

2 Wird die Welt verändern? Quelle: The Economist Quelle: Business Horizons Quelle: Wired Magazine Quelle: The Economist Quelle: Technology Review Quelle: Harvard Business Review 2

3 Agenda und Additive Fertigung Hype oder Produktionsmethode Auswirkungen und Geschäftsmodelle Schulungspotenzial Ausblick 3

4 Agenda und Additive Fertigung Hype oder Produktionsmethode Auswirkungen und Geschäftsmodelle Schulungspotential Ausblick 4

5 Grundlagen Funktionsprinzip Digitaler Entwurf Digitales CAD-Model Schichtmodel Virtuelle Ebene digitale Repräsentation der Informationen Erzeugung + Kombination der Schichten reales Objekt Erzeugung des physischen Bauteils Reale Ebene Additive Fertigung Quelle: Generative Fertigungsverfahren 5

6 Grundlagen Additiv vs. Subtraktiv Spanen Bohren Drehen Fräsen Quelle: HSM Stahl- und Metallhandel 6

7 Grundlagen Begrifflichkeiten Technologie Anwendung Verfahren Polymerisation Rapid Prototyping Additive Fertigung Rapid Tooling Extrusionsverfahren Rapid Manufacturing Sintern und Schmelzen Schicht-Laminat- Verfahren 7

8 Verfahren Selective Laser Melting (SLM) Sintern und Schmelzen Extrusionsverfahren Quelle: Heise Zeitschriften Verlag - ix Laser schmilzt pulverförmiges Material Umfangreiche Materialauswahl Hohe Belastbarkeit produzierter Teile 8

9 Verfahren Fused Deposition Modeling (FDM) Sintern und Schmelzen Extrusionsverfahren Quelle: Heise Zeitschriften Verlag - ix Druckkopf verflüssigt und extrudiert Material Kosteneffizientes Verfahren Verbreitung im Do-It-Yourself-Bereich Einfache Kunststoffe als Material 9

10 Agenda und Additive Fertigung Hype oder Produktionsmethode Auswirkungen und Geschäftsmodelle Schulungspotential Ausblick 10

11 Interesse im zeitlichen Verlauf 100 3D-Printing - Interesse im zeitlichen Verlauf Quelle: Google Trends 11

12 Desktop-er Quelle: MakerBot Industries Desktop-er Quelle: 3D Systems Quelle: Wholers Report 12

13 Hype-Zyklus Aufmerksamkeit Consumer 3D Printing Enterprise 3D Printing Technologischer Auslöser Gipfel der überzogenen Erwartungen Tal der Enttäuschungen Pfad der Erleuchtung Plateau der Produktivität Zeit Quelle: Gartner 13

14 Disruptive Technologie Leistung Smartphone VoIP Mobiltelefon Analoge Telefonie Ersatzteile Standard-Produkt Zeit 14

15 als disruptive Technologie? Flexibilität (Konstruktion, Variantenvielfalt, Fixkosten, usw.) Erweiterung des Gestaltungsspielraums durch additive Verfahren Star Trek Replicator Welt der Werkstattfertigung Welt der Magie Welt der Massenproduktion Effizienz (Durchlaufzeit, variable Kosten, Lieferfähigkeit, usw.) 15

16 An welcher Stelle wirkt disruptiv? Flexibilität (Konstruktion, Variantenvielfalt, Fixkosten, usw.) Disruption #1 Fertigung unmöglicher Konstruktionen Effizienz (Durchlaufzeit, variable Kosten, Lieferfähigkeit, usw.) 16

17 Disruption #1 Neue Konstruktionen mittels Quelle: EADS Quelle: Fraunhofer IFAM Ökonomischer Nutzen Differenzierung durch Qualität und Funktionalität Neuartige Anwendungsbereiche 17

18 An welcher Stelle wirkt disruptiv? Flexibilität (Konstruktion, Variantenvielfalt, Fixkosten, usw.) Disruption #1: Fertigung unmöglicher Konstruktionen Disruption #2: Effizienzsteigerung durch Automatisierung bislang manueller Tätigkeiten Effizienz (Durchlaufzeit, variable Kosten, Lieferfähigkeit, usw.) 18

19 Disruption #2 Effizienzsteigerung durch Automatisierung Quelle: EOS Quelle: The Verge Ökonomischer Nutzen Höhere Geschwindigkeit Niedrigere Kosten 19

20 An welcher Stelle wirkt disruptiv? Flexibilität (Konstruktion, Variantenvielfalt, Fixkosten, usw.) Disruption #1 Fertigung unmöglicher Konstruktionen Disruption #2 Effizienzsteigerung durch Automatisierung bislang manueller Tätigkeiten Disruption #3 Mehr Variation in kürzerer Zeit (kürzere Produktzyklen, höhere Variantenvielfalt, Individualisierung) Effizienz (Durchlaufzeit, variable Kosten, Lieferfähigkeit, usw.) 20

21 Disruption #3 Mass Customization durch Quelle: MyKita Quelle: cubify.com Ökonomischer Nutzen Höhere Wertschöpfung (Voraussetzung: Kunde nimmt höheren Wert wahr und ist auch bereit, dafür zu bezahlen!) 21

22 Stärken additiver Fertigung 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 Produkteinführungszeiten Verkürzte Produktzyklen Rüstzeiten können vernachlässigt werden Produktion bei Bedarf Automatisierung manueller Tätigkeiten Gezielte Gewichtseinsparung (Automobilindustrie, Luftfahrt) Aspekte der Nachhaltigkeit Quelle: Shapeways Quelle: EOS Quelle: KeyBit Quelle: EADS 22

23 Agenda und Additive Fertigung Hype oder Produktionsmethode Auswirkungen und Geschäftsmodelle Schulungspotential Ausblick 23

24 Auswirkungen auf die Organisation Open Innovation, Beschleunigte Time-to-Market, kürzere Produktlebenszyklen Unterstützungsaktivitäten Unternehmensinfrastruktur Personalwirtschaft Technologieentwicklung Beschaffung Längere und schnellere Versorgung mit Ersatzteilen, Unterstützung des technischen Außendienstes Produktion Marketing & Vertrieb Eingangslogistik Ausgangslogistik Kundenservice Lagerbestandsreduktion, Produktion bei Bedarf, höhere Variantenvielfalt, Verkürzung von Lieferzeiten, höhere Lieferfähigkeit Primäraktivitäten Erschließung neuer Märkte und Kundensegmente, besseres Eingehen auf Kundenbedarfe, Customer Co-Creation 24

25 Auswirkungen auf die Lieferkette Designer Produzent Lieferant Händler Verbraucher 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 Händler 3d in the neighbourhood Designer Verbraucher Produzent production on demand 25

26 Geschäftsmodelle rund um Druck- Dienstleister Hardware Material Software Shops, Markplätze, Communities Endkunde Content- Anbieter 26

27 Geschäftsmodelle rund um 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! 27

28 Beispiel: Shapeways With 3D Printing, Niche is the New Normal From the Long Tail, to the Infinite Tail... Quelle: Shapeways 28

29 Beispiel: Shapeways Quelle: Shapeways 29

30 Beispiel: Thingiverse Quelle: Thingiverse 30

31 Beispiel: Thingiverse Thingiverse: Kumulierte Model-Statistik Quelle: Econolyst / IBM 31

32 Beispiel: 3D Hubs Quelle: 3D Hubs 32

33 Beispiel: 3D Hubs Quelle: 3D Hubs 33

34 Agenda und Additive Fertigung Hype oder Produktionsmethode Auswirkungen und Geschäftsmodelle Schulungspotential Ausblick 34

35 Revolution im Klassenzimmer 35 Quelle: onlinedegrees.org; motherboard.vice.com plus.maths.org MakerBot

36 Digitale Modelle Digitaler Entwurf Digitales CAD-Model Schichtmodel Virtuelle Ebene digitale Repräsentation der Informationen Erzeugung + Kombination der Schichten reales Objekt Erzeugung des physischen Bauteils Reale Ebene Additive Fertigung Quelle: Generative Fertigungsverfahren 36

37 Browserbasierte Modellierungssoftware Quelle: TinkerCAD Quelle: Autodesk 123D Design 37

38 Additive Möglichkeiten Fertigungsgerechtes Konstruieren Gießen, Pressen, Biegen, Schneiden Kenntnis der Möglichkeiten macht additive Fertigungsverfahren attraktiv Quelle: TU Ilmenau; IAO, IAT Stuttgart 38

39 Additive Möglichkeiten Kenntnis der Möglichkeiten macht additive Fertigungsverfahren attraktiv Quelle: Industrieanzeiger 39

40 Agenda und Additive Fertigung Hype oder Produktionsmethode Auswirkungen und Geschäftsmodelle Schulungspotential Ausblick 40

41 Industrialisierung der Technologie Wohlers (2013): 10,8 Milliarden US$ bis 2021 Forbes (2012): 5,2 Milliarden US$ bis Roland Berger (2013): 7,7 Milliarden bis 2023 Credit Suisse (2013): 11,5 Milliarden US$ bis 2020 Morgan Stanley (2013): 9 Milliarden US$ bis ,6% pro Jahr 12,7% pro Jahr 16,2% pro Jahr 24,4% pro Jahr 20,6% pro Jahr 41

42 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 Adams COO, Pratt & Whitney 42

43 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 43

44 Intelligente Nutzung der Designfreiheit Quelle: WithinLab 44

45 Was bringt die Zukunft? iphone 5S, 2013? Commodore 64, 1982 FORMIGA P 110, 2013 Zuse Z3, 1941 Bambi, 1987 Quelle: Computer History Museum, Apple, Utexas, EOS 45

46 Vielen Dank! Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Systementwicklung Julius-Maximilians-Universität Würzburg Josef-Stangl-Platz 2, Würzburg T F E marco.wirth@uni-wuerzburg.de W 46