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Expertenbeitrag

Paul Heiden

Paul Heiden

Senior Vice President Product Management , Ultimaker

Logistik 4.0

Schlanke Supply Chain durch 3D-Druck

| Autor/ Redakteur: Paul Heiden / Sebastian Human

Nicht jedes Produkt sollte im 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Jedoch wird die Technologie von Jahr zu Jahr ausgereifter, leistungsfähiger und zuverlässiger - und wird so auch die Supply Chain verändern. Erste Auswirkungen sind bereits sichtbar.

Je schlanker eine Supply Chain ist, desto effizienter kann sie funktionieren.
Je schlanker eine Supply Chain ist, desto effizienter kann sie funktionieren.
( Bild: gemeinfrei / Pexels )

Laut Gartner nutzen bereits 38 Prozent der Supply Chain Manager 3D-Druck, weitere 47 Prozent planen, dieses Fertigungsverfahren in den nächsten zwei Jahren einzusetzen. Das bedeutet, dass dann 17 von 20 Supply-Chain-Verantwortliche den 3D-Druck in ihren Distributionsnetzwerken nutzen werden.

Insourcing statt Outsourcing

Unternehmen haben über Jahrzehnte die Fertigung von Produktionsmitteln aus Gründen der Wirtschaftlichkeit an Zulieferer outgesourct. Verhandlungen mit verschiedenen Lieferanten und externen Auftragsfertigern, sowie die Kommunikation über verschiedene Zeitzonen und Sprachen hinweg verkomplizieren die Beschaffungsprozesse zusätzlich. Die Lieferketten werden bei ausgelagerter Produktion immer fragmentierter und komplexer.

3D-Druck ist ein vollwertiges Produktionsverfahren und eignet sich insbesondere bei durchgängigen Prozessen. Supply Chain Manager, die den Lagerbestand im Überblick behalten, den Bedarf prognostizieren und rechtzeitig in Auftrag geben müssen, können stark davon profitieren. 3D-Druck ermöglicht eine bedarfsgerechte Fertigung von Ersatz- und Verschleißteilen und steigert gleichzeitig die Rentabilität.

Das Potential für 3D-gedruckte Ersatzteile ist enorm: Laut eines Reports von DHL liegt der Anteil nicht genutzter Teile oder Überbestand in Unternehmen bei mehr als 20 Prozent. Viele Automobilhersteller müssen für jedes Fahrzeugmodell die Ersatzteile sieben bis zehn Jahre auf Lager halten. Mit Hilfe des 3D-Drucks wird in der Supply Chain eine Kosteneinsparung hinsichtlich langsam bewegender Ersatzteile von insgesamt 50 bis 90 Prozent erwartet.

Einsparpotentiale durch 3D-Druck

Der ROI beim 3D-Druck liegt im Vergleich zum Outsourcing deutlich höher. In Bezug auf die Supply Chain lassen sich eine Reihe von Einsparungen erzielen. Dazu zählen:

Transportkosten

Die Herstellung und das Verschiffen von Ersatzteilen oder Langsamdrehern ist ein logistischer Alptraum. Die bedarfsgerechte Teilefertigung vor Ort mit 3D-Druckern, kann Unternehmen laut allgemeinen Studien bis zu 85 Prozent der Transportkosten sparen und führt zu einer geringeren Umweltbelastung durch Schadstoffemissionen.

Lagerhaltungskosten

Überbestände und Teile mit geringer Marge nehmen einen Großteil der Lagerflächen ein. Unternehmen können eine Kostenersparnis von bis zu 17 Prozent erzielen, indem sie die Lagerbestände von fertigen Teilen reduzieren. Mit 3D-Druck können Teile nach Bedarf gefertigt und der Bestand reduziert werden.

Arbeitskosten

Trotz höherer Arbeitskosten in Deutschland sind inhouse gedruckte Teile meist kosteneffizienter als bei Zulieferern in Auftrag gegebene. 3D-Drucker haben inzwischen eine hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Eine geschulte Arbeitskraft kann zum Beispiel eine Werkzeugherstellung und Ersatzteilfertigung in ihrem Arbeitsbereich übernehmen. Für einige Industriezweige kann 3D-Druck spürbare Auswirkungen haben. Auch wenn die Kostenersparnis für ein betriebsintern gefertigtes Hilfsmittel auf den ersten Blick nicht signifikant erscheint, lassen sich durch die vielfältigen Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druck in vielen Bereichen Zeit und Kosten sparen – insbesondere bei großen Produktionsanlagen. Zum Beispiel nutzt Heineken in seiner Produktionsstätte in Barcelona 3D-Druck für die Fertigung einer Vielzahl von maßgeschneiderten Werkzeugen und funktionalen Maschinenteilen und konnte dadurch eine Kosten- sowie Zeitersparnis von bis zu 90 Prozent erzielen.

Materialkosten

Die Vielzahl an verfügbaren Filamenten und die Bandbreite an Materialeigenschaften ermöglichen für jede Anwendung optimale Ergebnisse: Festigkeit, Elastizität, Temperaturbeständigkeit, Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit – je nach Anforderungsprofil. Beim Spritzgussverfahren wird eine große Stückzahl an Formteilen zur selben Zeit hergestellt, die nicht alle benötigt werden. Dies führt zu hohen Materialkosten für unnötige Teile. Im Gegensatz zu herkömmlichen Herstellungsverfahren fällt beim 3D-Druck so gut wie kein Abfall an. Anstatt Material abzutragen wie bei der CNC-Bearbeitung, werden die Teile additiv gefertigt, also schichtweise aufgebaut. Die Filamente sind kostengünstig und einfach zu beschaffen.

Agilere Wertschöpfungskette

Supply Chains zeichnen sich oftmals nicht durch Flexibilität und Reaktionsfähigkeit aus und die Herausforderungen wachsen mit zunehmender Komplexität. Von der Integration additiver Fertigung in die Supply Chain Prozesse profitieren Unternehmen in vielerlei Hinsicht.

Designfreiheit

Für die Kleinserienfertigung bietet 3D-Druck einen wesentlichen Vorteil: Geometrische Freiheit. Bei der additiven Fertigung muss das spätere Herstellungsverfahren, wie zum Beispiel beim Spritzguss- und anderen herkömmlichen Fertigungsverfahren, bei der Konstruktion nicht berücksichtigt werden. Mit 3D-Druck können ungewöhnliche und effizientere Geometrien mit generativem Design entworfen werden und erzielt eine bessere Strukturfestigkeit, Materialeinsparungen und kürzere Zyklen vom Design bis zur Herstellung.

Just-In-Time-Bestand

Die On-Demand-Fertigung von Teilen bietet die Möglichkeit einer stärkeren Individualisierung von Endprodukten oder fast fertigen Erzeugnissen. Teile können auch angepasst werden, wie beispielsweise Fertigungswerkzeuge nach individuellen ergonomischen Bedürfnissen eines Monteurs.

Insbesondere für Langsamdreher bietet die On-Demand-Produktion eine garantierte Produktverfügbarkeit. Grundsätzlich kann der 3D-Drucker den Just-in-time-Bestand vollständig ersetzen. Virtuelle Lagerhäuser sind bereits Realität und können 3D-Konstruktionsdateien digital an den nächstbesten 3D-Drucker schicken. Logistikunternehmen wie DHL und UPS nutzen bereits den 3D-Druck, um ihre End-of-Runway-Services zu ergänzen, wenn bestimmte Teile in kürzester Zeit benötigt werden.

Effizienz

Durch die kurze Fertigungszeit und das Entfallen der Transportwege gehen die Vorlaufzeiten annähernd gegen Null. Je nach Komplexität des Designs werden 3D-gedruckte Teile in wenigen Stunden hergestellt. Die Produktionskapazität kann jederzeit durch mehrere 3D-Drucker gesteigert werden. Durch die Fertigung im Haus, kann zudem die zeitintensive Beschaffung übersprungen werden. Kürzere Produktzyklen und schnellere Verfügbarkeit tragen zu mehr Effizienz bei. Mit Desktop-3D-Druck können Fertigungsunternehmen ihre Produktion und Supply Chain rationalisieren und effizienter gestalten als je zuvor.

So wie Uber die Taxibranche und Airbnb das Gastgewerbe aufgerüttelt hat, nimmt der 3D-Druck zunehmenden Einfluss auf die Supply Chain. Die Digitalisierung befeuert die „Demand Economy“ und 3D-Druck eignet sich ideal für Connected Manufacturing. In Entwicklungsländern konnte sich das Festnetz nicht mehr etablieren, da der Mobilfunk mehr Flexibilität bietet und weniger Infrastruktur erfordert. Schon deshalb ist es vorstellbar, dass diese Länder die Prozesse und Abläufe der Industrie 4.0 annehmen und die komplexen Lieferketten von heute überspringen.

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Paul Heiden

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