Neue Produktionstechnologien einzusetzen, kann für Unternehmen ein großer Wettbewerbsvorteil sein. Für Serienanwendungen stellt das additive Fertigungsverfahren Laser-Strahlschmelzen (Laser Beam Melting, kurz LBM) mit einer Vielzahl von Potenzialen eine neue Produktionstechnologie dar. Aktuell stehen Unternehmen vor der Aufgabe, über einen Einsatz des LBM in der Serienproduktion zu entscheiden und kostenoptimale Fertigungsfolgen zu planen.
Daher zielt diese Arbeit auf ein Vorgehensmodell zur kostenorientierten Planung additiver Produktionstechnologien wie das LBM-Verfahren, das diesem unsicheren Planungsumfeld gerecht wird.
Das erarbeitete Vorgehensmodell dieser Arbeit gliedert sich in insgesamt fünf Planungsschritte. Nach erfolgter Festlegung der Anforderungen durch Bauteil und Produktion wird ein Kostenmodell vorgestellt. Anschließend werden, ausgehend von einer Referenzfertigungsfolge, kostenverursachende Fertigungsschritte optimiert und so Planungsalternativen geschaffen. Darauf aufbauend werden Prognosen über die Leistungssteigerung von Technologieparametern angestellt. Durch diese können die entwickelten Planungsalternativen im Vergleich zur erwartete Leistungssteigerung der Technologie bewertet werden. Abschließend erfolgen die Interpretation der Ergebnisse und die Auswahl der favorisierten Planungsalternative. Anhand einzelner Demonstratoren wird das Vorgehen exemplarisch für eine Großserienproduktion in der Automobilindustrie vorgestellt.
Diese Arbeit leistet somit einen Beitrag zur kostenorientierten Planung mit additiven Technologien und unterstützt wesentlich die Planungs- und Bewertungsaufgaben, vor der Unternehmen bei der Beurteilung des LBM-Verfahrens aktuell stehen.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Produzierende Unternehmen stehen heute vor der Herausforderung eine Vielzahl von Umfeldeinflüssen und Unsicherheiten im Rahmen der Technologieplanung zu berücksichtigen. Die Wahl einer geeigneten Produktionstechnologie stellt ein komplexes Entscheidungsproblem dar und bildet den Fokus dieser Arbeit. Ziel des entwickelten Lösungsansatzes ist die anwendungsoptimale Auswahl aus einer Anzahl konkurrierender Fertigungsfolgen in der frühen Entwicklungsphase eines Produkts. Hierzu werden mehrere Zielkriterien in die Entscheidungsfindung einbezogen sowie die Unsicherheit in den Eingangsdaten berücksichtigt. Der Ansatz trägt somit zu einer multikriteriellen Technologiebewertung im Rahmen der strategischen Technologieplanung bei. Ausgehend von der Konfiguration zulässiger Fertigungsfolgen wird ein systematisches Vorgehen zur Identifikation von Entscheidungskriterien erarbeitet. Abgeleitet aus den eingesetzten Einzeltechnologien, wird ein Suchrahmen zur Festlegung der relevanten Entscheidungskriterien vorgeschlagen. Die frühzeitige Kostenbewertung spielt im Rahmen der Technologiebewertung eine wichtige Rolle. Daher wird ein detailliertes Kostenmodell erarbeitet, das mittels Kostensimulation eine Kostenprognose für die zu bewertenden Fertigungsfolgen erlaubt. Die Zielkriterien werden an ein formalisiertes Entscheidungsmodell übergeben, welches die Einzelinformationen in einer multikriteriellen Optimierung zusammenführt. Unter Berücksichtigung spezifischer Präferenzen erfolgt schließlich die anwendungsspezifische Auswahl der optimalen Fertigungsfolgen. Einen Schwerpunkt dieser Arbeit bildet der Umgang mit stochastischen Daten, die auf ein realitätstreues Abbild der Systemumwelt zielen und in allen Bereichen der Bewertung und Optimierung einbezogen werden.
Aktualisiert: 2020-12-08
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