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3D Basics - Make or Buy 10 Kriterien für In- und Outsourcing von additiver Fertigung

| Autor/ Redakteur: Joscha Riemann / Elisa Mundt

Additive Fertigung findet in der Industrie immer mehr Anwendung. Viele Unternehmen stehen nun vor der Frage, ob sie Additive Fertigung in- oder outsourcen sollten. Welche Kriterien gibt es und welche Punkte verglichen werden müssen, erläutern wir in diesem Ratgeber.

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Investitionen in eigene Anlagen sind vor allem von zwei Faktoren abhängig. Primär ist die prognostizierte Auslastung entscheidend. Aber auch die bisherigen Erfahrungen mit der Technologie sowie das vorhandene Know-How spielen eine große Rolle.
Investitionen in eigene Anlagen sind vor allem von zwei Faktoren abhängig. Primär ist die prognostizierte Auslastung entscheidend. Aber auch die bisherigen Erfahrungen mit der Technologie sowie das vorhandene Know-How spielen eine große Rolle.
(Bild: pixabay)

Hintergründe

In Zeiten der Digitalisierung sind Geschwindigkeitsvorteile essentiell. Darunter versteht sich unter anderem die „Time-to-Market“ also die Zeit von der ersten Produktidee bis zur Marktreife. Besonders für den 3D-Druck ist auch die Produktionsgeschwindigkeit von zentraler Bedeutung. Hier ist je nach Anwendungsfall zu entscheiden, ob eine Inhouse-Produktion oder ein Dienstleister geeigneter ist.

Besonders vor dem Hintergrund sinkender Produktionskosten und wachsender Anwendungsmöglichkeiten in der additiven Metallfertigung, ist Additive Fertigung besonders attraktiv.

Prognose zur Kostenentwicklung in der additiven Metallfertigung weltweit bis zum Jahr 2023 (in Euro pro Kubikzentimeter)
Prognose zur Kostenentwicklung in der additiven Metallfertigung weltweit bis zum Jahr 2023 (in Euro pro Kubikzentimeter)
(Bild: Statista)

Entscheiden sich Unternehmen dafür, Produkte additiv zu entwickeln, stellt die Make-or Buy-Entscheidung eine zentrale Fragestellung dar, hierbei sind Betriebswirtschaftliche Fragestellungen, Kernkompetenzen und die vorhandenen Möglichkeiten in der Produktionsplanung zu berücksichtigen.

Große Hersteller aus allen Branchen haben nach Möglichkeiten gesucht, die Technologie in ihre Fertigungsprozesse zu integrieren. Aber wie bei herkömmlichen Herstellungsmethoden ist der 3D-Druck kein „One-Size-Fits-All“ -Ansatz.

Des Unternehmen muss für sich überlegen ob das additiver Fertigungsschritte extern vergeben möchten oder intern abbilden möchten. Beide Optionen haben ihre Vorteile. Mit einem hausinternen System können Sie erstellen, was Sie möchten, wann Sie möchten, und Teile nach Bedarf erstellen. Andererseits bietet das Outsourcing Zugang zu einem Team erfahrener Ingenieure, die bei der Projektplanung behilflich sind, sowie zu einer größeren Anzahl von Maschinen und einer größeren Auswahl an Materialien, um die Leistung zu steigern und die Produktionszeit zu verkürzen.

Kriterien für In- und Outsourcing

Bevor Sie sich entscheiden, ob Sie intern oder extern arbeiten möchten, müssen Sie einige Kriterien berücksichtigen:

  • 1. Zeitplan
  • 2. Budget
  • 3. Auslastung
  • 4. Vertrautheit mit der Technologie
  • 5. Technologie und Verfahren
  • 6. Materialauswahl
  • 7. Qualitätsanspruch
  • 8. Kapazitätsgrenzen
  • 9. Konstruktionsänderungen

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1. Zeitplan

Der Zeitplan eines Projekts ist ein Schlüsselfaktor für die Entscheidung, ob das Projekt intern oder extern vergeben werden soll. Sobald ein Inhouse-System eingerichtet und in Betrieb genommen wurde, kann die Produktion beginnen. Das Einrichten der Maschine und die Einweisung der Mitarbeiter in die Bedienung benötigt jedoch Zeit. Wenn Teile innerhalb von Tagen oder Wochen benötigt werden, kann ein Service-Center helfen, diese schnell zu produzieren und sicherzustellen, dass enge Fristen eingehalten werden, ohne sich um Einrichtung oder Schulung kümmern zu müssen.

2. Budget

Wie viel Geld müssen Sie ausgeben? Es ist eine naheliegende Frage, aber das Budget eines Projekts spielt eine große Rolle bei der Entscheidung, wie Unternehmen 3D-gedruckte Teile herstellen. Der Kauf eines Systems ist eine Investition, die sich über viele Jahre und Projekte auszahlt. Für viele Start-ups oder kleinere Unternehmen sind die anfänglichen Kosten für den Kauf einer Maschine jedoch keine realisierbare Option. In diesen Fällen ist es sinnvoll, mit einem Servicecenter zusammenzuarbeiten, da Sie alle Vorteile der additiven Fertigung nutzen können (z. B. die Herstellung komplexer Teilegeometrien, die mit anderen Fertigungsmethoden nicht möglich sind) Vorabkosten eines Systems.

3. Auslastung

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, wie oft Sie 3D-gedruckte Teile herstellen. Kleinere oder einmalige Projekte rechtfertigen möglicherweise nicht die hohe Anfangsinvestition in ein additives Fertigungssystem. Daher kann es kostengünstiger sein, Ihre Entwürfe an ein Servicecenter zu senden. Wenn Sie jedoch häufig Teile für mehrere Projekte produzieren, ist es sinnvoller die Arbeit mit Ihren eigenen Systemen und Mitarbeitern im eigenen Haus zu halten.

4. Vertrautheit mit der Technologie

Ein guter Einstieg in den Entscheidungsprozess ist die Bewertung des Wissens in Ihrer Organisation und Ihres Teams über additive Fertigung. Die meisten Ingenieure sind Experten für Konstruktions- und Fertigungsrichtlinien traditioneller Fertigungsmethoden, wie beispielsweise Spritzguss und spanende Bearbeitung. Beim 3D-Druck werden Teile jedoch unterschiedlich aufgebaut und daher unterschiedliche Designaspekte berücksichtigt. Gerade bei fehlenden Vorkenntnissen kann die Einarbeitung schnell zur großen Herausforderung werden. Besonders komplexe Verfahren wie SLM- (Selective Laser Melting) und SLS-Verfahren erfordern ein hohes Mindestmaß an Fachkenntnissen, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen.

Der Kauf eines Inhouse-Systems ist daher nur dann sinnvoll, wenn Sie und Ihr Team wissen, wie das Design dafür funktioniert. Wenn Ihr Wissen über Systeme, Technologien und Konstruktionsrichtlinien begrenzt ist, ist es ratsam, mit einem Team von Ingenieuren in einem Servicecenter zusammenzuarbeiten, um die Stärken der Technologie besser zu verstehen und sie auf Ihre Konstruktion (en) anzuwenden.

5. Technologie und Verfahren

Der Bedeutungszuwachs additiver Fertigungsverfahren wie beispielsweise das selektive Lasersintern (SLS) Binder-Jetting oder Fused Deposition Modeling (FDM) ist bereits seit einigen Jahren deutlich spürbar. So hat der 3D-Druck mittlerweile in mittelständischen Unternehmen als Produktionsverfahren für erste Kleinserien Einzug gehalten. Die Verfahren erlauben nicht nur völlig neue Konstruktionsfreiheiten und Vielseitigkeit für individuell gestaltete Komponenten sondern oft auch eine kostengünstige und effiziente Produktion.

Durch den starken Marktwachstum und die steigende Konkurrenz fallen zwar die Anschaffungskosten für AM-Drucker und -Produktionsstätten, allerdings lässt sich dieser Trend nicht für alle industriellen Fertigungsanlagen pauschalisieren. Durch erhöhten Anspruch an industrielle Fertigungsanlagen sowie steigende Qualitätsansprüche an die Produkte, die zusätzliche Investition in Mitarbeiterschulungen und benötigte Soft- sowie Hardware für die komplette Prozesskette können die Kosten bis in den hohen sechsstelligen Bereich steigen.

6. Materialauswahl

Es gibt eine Reihe von verschiedenen additiven Fertigungstechnologien oder -prozessen, die jeweils unterschiedliche Materialien, Eigenschaften und Vorteile aufweisen. Technologien wie PolyJet eignen sich gut zur Herstellung von hochauflösenden Konzeptmodellen. Andere, wie das Fused Deposition Modeling (FDM), können mit denselben technischen Thermoplasten, die in traditionellen Herstellungsverfahren wie dem Spritzgießen verwendet werden, stabile und langlebige Teile herstellen. Wenn Ihre Anforderungen von der Konzeptmodellierung bis zur Produktion reichen, erhalten Sie durch die Zusammenarbeit mit einem Servicecenter Zugriff auf ein breiteres Spektrum an Technologien und Materialien, ohne in mehrere Systeme investieren zu müssen. Wenn Ihre Anforderungen jedoch nicht mehrere Phasen des Produktentwicklungszyklus umfassen oder die Verwendung mehrerer Materialien erfordern, ist ein eigenes System geeigneter.

7. Qualitätsanspruch

Wer Wert auf Qualität legt, jedoch keine Ressourcen oder passende Technologien für interne Lösungen aufbringen kann, kommt nicht um das Auslagern herum. Professionelle Dienstleister für additive Fertigung verfügen über die notwendige Fachkompetenz und können auch komplexe Aufträge oft besser und schneller lösen — damit ist Outsourcing bei hohen Qualitätsanforderungen verbunden mit geringen eigenen Ressourcen in der Regel klar im Vorteil.

Hat man aber die Ressourcen, Technologien und das Know-How im Haus, so ist eine In-House Produktion sinnvoller. Dabei ist nicht nur die Produktion an sich, sondern auch das Pre- und Post-Processing zu beachten. Gleiches gilt, wenn man die komplette Prozesskette lückenlos überwachen muss, eigene (neue) Kompetenzen bilden und unabhängig agieren möchte.

8. Kapazitätsgrenzen

Teilegröße spielt bei der additiven Fertigung eine wichtige Rolle. Ein Teil, das größer als die Bauplattform einer Maschine ist, muss jedoch aus zwei oder mehr Teilen bestehen und dann miteinander verbunden werden. Diese Prozesse erfordern zusätzlichen Zeit- und Sachverstand. Wenn Sie häufig große Teile bauen und nicht über das Personal und die Maschinen verfügen, um diese im eigenen Haus zusammenzubauen, zu verkleben und zu bearbeiten, ist die Arbeit mit einem erfahrenen Team in einem Servicecenter sinnvoll. Sie können dazu beitragen, dass Teile genau so aussehen und sich so anfühlen, wie es für ihre Anwendung erforderlich ist.

9. Konstruktionsänderungen

Bei der Erstellung von Prototypen zum Testen und Validieren von Form, Passform und Funktion können Teile verschiedene Konstruktions- und Materialänderungen durchlaufen, um die Leistung zu optimieren. Einer der Hauptvorteile der additiven Fertigung gegenüber dem herkömmlichen Spritzgießen besteht darin, dass Sie die Teilekonstruktionen ändern können, ohne dass sich dies auf die nachgelagerten Prozesse auswirkt. Mit Ihrem eigenen System können Sie diese Iterationen schnell und einfach einbinden und bei Bedarf Funktionen und Materialauswahl aktualisieren, ohne darauf warten zu müssen, dass Teile von einem Servicecenter an Sie gesendet werden.

10. Outsourcing im Metallbereich und Daten als Nadelöhr

Ist die Entscheidung zugunsten des Outsourcings gefallen, beginnt die Suche nach dem passenden Partnerunternehmen für additive Fertigungsverfahren. Gerade wenn es um die Metallverarbeitung geht, ist die Auswahl derzeit aber noch begrenzt.

Der Umgang und der Austausch von sensiblen Daten bedingt zudem, dass Unternehmen nur auf Dienstleister setzen sollten, wenn ihre Daten entweder weniger sensibel sind oder ihr Schutz garantiert ist.

Zusammenfassung und Empfehlung

Die Entscheidung, ob Outsourcing oder die interne Entwicklung die richtige Wahl für das additive Fertigungsverfahren darstellt, lässt sich nicht generalisieren. Ein allgemeingültiges Vorgehen, das für jeden passt, gibt es nicht. Wenn Sie festlegen, wie additive Fertigung in Ihren Projekten implementiert werden soll, müssen Sie keinen Entweder-Oder-Ansatz wählen. In einigen Fällen ist es sinnvoll, ein System für bestimmte Anforderungen im Haus zu haben und auszulagern. Ebenso kann ein Service-Center Ihnen helfen, sich mit der additiven Fertigung vertraut zu machen, und Sie können den Prozess zuerst ausprobieren und sich mit seinen Funktionen vertraut machen, bevor Sie sich ein eigenes System zulegen.

Hier lohnt sich die realistische Einschätzung der eigenen Fachkompetenz und der zugänglichen Ressourcen verglichen mit der externen Fertigung. Auch die Methode der additiven Fertigung spielt hinsichtlich der Zielsetzung eine entscheidende Rolle. Je höher der Preis für Anschaffung, Prozessetablierung und Betrieb, desto wichtiger ist eine vorausschauende Planung. Nicht zu vernachlässigen sind Skaleneffekte in der Herstellung oder im Rohstoffeinkauf von Drittunternehmen.

Das Outsourcing der Produktion kann ein einfacher Weg sein, additive Fertigung auszuprobieren und punktuelle Projekte durchzuführen. Bei sensiblen Daten, schnellem Änderungsbedarf, einer hohen Maschinenauslastung oder dem Beschluss eigene Kompetenzen aufzubauen ist es oft sinnvoller, additive Fertigungsschritte selbst auszuführen.

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