Grundlagen zur produktionslogistischen Positionierung im Umfeld der Additiven Fertigung am Beispiel des Laser Powder Bed Fusion

Stittgen, Tobias; Nyhuis, Peter; Schleifenbaum, Johannes Henrich

doi:10.18154/RWTH-2022-00151

Grundlagen zur produktionslogistischen Positionierung im Umfeld der Additiven Fertigung am Beispiel des Laser Powder Bed Fusion = Fundamentals of production logistics positioning in the area of additive manufacturing using the example of Laser Powder Bed Fusion

Stittgen, Tobias

2021 & 2022

VerantwortlichkeitsangabeTobias Stittgen

Ausgabe1. Auflage

ImpressumAachen : Apprimus Verlag 2021

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Druckversion: 2021. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2022

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Schleifenbaum, Johannes Henrich (Thesis advisor)^RWTH* ; Nyhuis, Peter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2021-10-29

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2022-00151
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/837886/files/837886.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Digitale Additive Produktion (421510)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Produktionssystematik (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Verfahren der Additiven Fertigung stehen in zahlreichen Branchen an der Schwelle zur Industrialisierung. Während in der Vergangenheit die Herstellung von Prototypen, Werkzeugen sowie Kleinstserien zur signifikanten Verkürzung von Innovations- und Entwicklungszyklen befähigt hat, werden die Verfahren heute aufgrund von gesteigerten Baugeschwindigkeiten, einem umfassenden Werkstoffportfolio sowie erhöhter Prozesssicherheit zunehmend auch für die industrielle Serienfertigung relevant. Dabei stehen fertigungstechnische Aspekte, wie etwa die Verbesserung von Prozessparametern, die Anwendung von Verfahren zur Prozessüberwachung sowie die Weiterentwicklung von Anlagentechnik im Fokus wissenschaftlicher und industrieller Bemühungen. Aufgrund der Möglichkeit zur werkzeugungebundenen Herstellung komplexer metallischer Bauteile erfährt das Laser Powder Bed Fusion (LPBF) besondere Aufmerksamkeit seitens industrieller Anwender. Heute sehen sich Anwender dieses Verfahrens mit fortschreitender Industrialisierung zunehmend auch Herausforderungen im Produktionsumfeld ausgesetzt. Diese operativen Herausforderungen werden im Umfeld der konventionellen Fertigung mittels Methoden und Verfahren aus dem Bereich der Produktionssystematik bewältigt. Da eine im Schnittstellenbereich von Additiver Fertigung und Produktionssystematik zu verortende Beschreibung von produktionslogistischen Zielgrößen und Kennzahlen bislang nicht verfahrensspezifisch erfolgt ist, sind etablierte Vorgehensweisen zur Bewältigung operativer Herausforderungen nicht anwendbar. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist somit die Definition und Entwicklung von Begrifflichkeiten, Kennzahlen und Methoden, mittels derer die Spezifika des LPBF-Verfahrens auch im produktionssystematischen Kontext berücksichtigt werden können. Die relevanten Handlungsfelder werden hierbei derart adressiert, dass dem Bedarf nachhaltiger Implementierung von Verfahren der Additiven Fertigung im Kontext industrieller Serienfertigung Rechnung getragen wird. Die entwickelte Methodik dient Handlungsträgern entlang der Prozesskette des LPBF-Verfahrens als Entscheidungsgrundlage bei der unternehmensspezifischen produktionslogistischen Positionierung. Neben der Vereinfachung der Entscheidungsfindung bei produktionsrelevanten Fragestellungen werden in einem integrierten Ansatz ebenfalls Rationalisierungspotenziale für wertschöpfende, dem Fertigungsprozess vorgelagerte Prozessschritte aufgezeigt. Für Anwender des LPBF-Verfahrens ergibt sich durch entsprechende produktions-logistische Positionierung ein Alleinstellungsmerkmal, welches über die technische Beherrschung des Fertigungsverfahrens hinausgeht und somit als Wettbewerbsvorteil dient.

Additive manufacturing technologies are on the brink of industrialization in numerous industries. While in the past the production of prototypes, tools and small series enabled significant shortening of innovation and development cycles, the respective technologies are now also increasingly relevant for industrial series production due to increased assembly speeds, a comprehensive materials portfolio and increased process reliability. In this context, manufacturing aspects such as the improvement of process parameters, the application of methods for process monitoring as well as the further development of manufacturing equipment are the focus of scientific and industrial efforts. Laser Powder Bed Fusion (LPBF) is attracting particular attention from industrial users because of its ability to produce complex metallic components without the use of tools. Today, users of this technology are increasingly facing challenges in the production environment as industrialization progresses. These operational challenges are met in the environment of conventional manufacturing by means of methods and processes from the field of production systematics. Since a description of production logistic target values and key performance indicators, which can be located in the interface area of additive manufacturing and production systematics, has not yet been carried out in a process-specific manner, established procedures for overcoming operational challenges are not applicable. The objective of the present work is therefore the definition and development of concepts, key performance indicators and methods by means of which the specifics of additive manufacturing technologies can also be considered from the perspective of production systematics. The relevant fields of action are addressed in such a way that the need for sustainable implementation of additive manufacturing processes is taken into account. The methodology developed serves as a basis for decision-making along the process chain of the LPBF technology for company-specific production logistics positioning. In addition to simplifying decision-making on production-related issues, an integrated approach also identifies rationalization potential for value-adding process steps upstream of the manufacturing process. For users of additive manufacturing technology, appropriate production logistics positioning results in a unique selling proposition that goes beyond technical mastery of the manufacturing process and thus serves as a competitive advantage.

OpenAccess:
PDF
(additional files)