Zusammenfassung
Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff Information oft mit den Begriffen Wissen und Daten gleichgesetzt. Für das Verständnis in dieser Arbeit, wird auf ein klar abgegrenztes und etabliertes Begriffsverständnis zurückgegriffen, das im Folgenden erläutert wird.
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Notes
- 1.
Hierbei stellt Wissen die subjektive Interpretation der objektiven Informationen dar. Neben Informationen werden oft Fähigkeiten, Erlebnisse oder Werte als wissensbildend verstanden (vgl. Rowley, J. (2007), S. 173 f.). Aus Sicht von Unternehmen ist deswegen die Unterscheidung zwischen implizitem Wissen (auch tazites Wissen) – zu dem auch das Knowhow zählt (vgl. Krcmar, H. (2015), S. 661–665 und Nonaka, I. (2007), S. 165) – auf der einen Seite und explizitem Wissen auf der anderen Seite von Bedeutung. Erstgenanntes beschreibt Wissen, das an seinen individuellen Träger gebunden ist und schwer formalisierbar sowie schwer verbalisierbar ist. Letztgenanntes ist als Information kodifizierbar und damit kommunizierbar, weshalb für das Wissensmanagement die Umwandlung von implizitem Wissen in explizites Wissen elementar ist (vgl. Krcmar, H. (2015), S. 661–665, Rowley, J. (2007), S. 174 f. und Rehäuser, J. und Krcmar, H. (1996)).
Im Rahmen dieser Arbeit wird der Begriff Wissen verwendet, wenn die Abstraktionsebene klar von Information oder Daten unterschieden werden soll. Bei klarem technischem Bezug im Sinne von AM-Erfahrungswissen wird der enger gefasste Begriff AM-Knowhow verwendet.
- 2.
Krcmar, H. (2015), S. 15.
- 3.
Vgl. Krcmar, H. (2015), S 11–19 und Heinrich, L. J. u. a. (2014), S. 14 f. Zur Abgrenzung des immateriellen Wirtschaftsguts Information von materiellen Wirtschaftsgütern siehe Krcmar, H. (2015), S. 16.
- 4.
Vgl. Laudon, K. C. und Laudon, J. P. (2016), S. 48 f. sowie Rehäuser, J. und Krcmar, H. (1996), S. 3–8.
- 5.
Die zugrunde liegende semiotische Betrachtung von Daten, Informationen und Wissen ist weit verbreitet anerkannt (vgl. Rowley, J. (2007), S. 164–174, Vajna, S. (2001), S. 1 f. und Rehäuser, J. und Krcmar, H. (1996), S. 3–8). Darüber hinaus wird oft zusätzlich die Dimension Erfahrung verwendet, die auf Wissen basiert und zur Herleitung von Wissen dienen kann (vgl. Rowley, J. (2007), S. 174–177).
- 6.
Diese Begriffsdopplung gilt auch für den entsprechenden englischen Begriff 3D Printing, der ebenfalls sowohl als populärer Überbegriff als auch zur Bezeichnung eines spezifischen Verfahrens verwendet wird, das mittels flüssigen Binders Pulver schichtweise verklebt (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 3 u. S. 74 f.).
- 7.
Zur Kategorisierung der Fertigungsverfahren vgl. Burns, M. (1993), S. 3 und DIN EN ISO / ASTM 52900 (2017), S. 20. Ein beispielhafter Ablauf eines AM-Verfahrens ist in Abschnitt 2.2.3.1 erläutert.
Im Gegensatz zur im deutschsprachigen Raum ebenfalls verbreiteten Gliederung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 (Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und Ändern der Stoffeigenschaften, vgl. DIN 8580 (2003), S. 7) ist die hier verwendete Unterscheidung additiver, subtraktiver und formativer Verfahren deshalb geeignet, weil sich diese ausschließlich an der Art der Geometrieerzeugung orientiert (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 1).
- 8.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Gebhardt, A. (2016), S. 1, 7 u. 14 und VDI 3404 (2009), S. 6–13.
- 9.
Gebhardt weist zusätzlich darauf hin, dass nach seinem Begriffsverständnis für generative Fertigungsverfahren die Änderung der Stoffeigenschaften bei der schichtweisen Fertigung wesentlich sind (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 2). Andere Definitionen sehen ausschließlich die additive (schichtweise) Geometrieerzeugung als ausschlaggebend an (vgl. VDI 3405 (2014), S. 4). Der Aspekt der Automatisierung (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 2 und Gibson, I. u. a. (2015), S. 5) ist insofern wesentlich, als er die Grundlage zur industriellen Nutzung bildet und der Abgrenzung gegenüber anderen fügenden Fertigungsverfahren (bspw. manuellem Kleben) dient.
- 10.
Ein AM-Produktionssystem benötigt im Grunde lediglich das CAD-Modell des Produkts und das Rohmaterial für die Produktion (vgl. Tuck, C. und Hague, R. (2006), S. 161 f.). Im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren ist dieser Ablauf übersichtlich. Insbesondere komplexe geometrische Strukturen lassen sich sehr leicht und nahezu direkt aus CAD-Daten herstellen (vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 2). Zu CAD und Datenmodellen vgl. die Abschnitte 2.4.1 und 2.4.2.
- 11.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 35–37.
- 12.
Vgl. DIN EN ISO / ASTM 52900 (2017), S. 23–25 und Gebhardt, A. (2016), S. 103. Sinter-/Schmelzverfahren und der 3D-Druck können pulverförmige Werkstoffe verarbeiten, mittels Extrusion werden feste Werkstoffe (in Drahtform) aufgeschmolzen, bei Schichtlaminierverfahren werden feste Werkstoffe (in Plattenform) schichtweise verbunden und bei der Polymerisation werden flüssige Kunststoffe verfestigt (vgl. DIN EN ISO / ASTM 52900 (2017), S. 20–25).
- 13.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 6–12. Diese Unterscheidung wird aufgrund des hohen Verbreitungsgrads und dem damit verbundenen Verständnis in der Empirie verwendet.
- 14.
Dem liegt der materielle bzw. substanzielle Produktbegriff zugrunde (vgl. Corsten, H. und Gössinger, R. (2016), S. 169). Der Begriff Endprodukt beschreibt das zielgerichtete Ergebnis des Produktionsprozesses mit dem Ziel des Absatzes. Dabei kann es sich sowohl um Endprodukte (Absatz am Markt) als auch um Teilprodukte oder Halbfabrikate handeln. Letztere werden in weiteren Produktionsschritten zu Endprodukten veredelt (vgl. Zahn, E. und Schmid, U. (1996), S. 114). Alternativ sind auch Bezeichnungen wie Serienteil oder Zielteil gebräuchlich, weil das Bauteil durch die Produktentwicklung definierte Eigenschaften erlangen soll (vgl. Kumke, M. (2018), S. 8 und Gebhardt, A. (2016), S. 458).
- 15.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 457–459. Hierbei ist maßgeblich, dass die Herstellung der physischen Geometrie des einsatzfähigen Produkts unmittelbar mit AM erfolgt (direkte Erzeugung der Geometrie), wobei im Nachgang dieses Produkt durchaus im Sinne einer Veredelung weiterbearbeitet werden kann (Post-Processing, vgl. Abschnitt 2.2.3.2).
- 16.
Das Rapid Prototy** ist der älteste industrielle AM-Anwendungsbereich (vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 40 f.). Kennzeichnend ist, dass das Produkt im Rapid Prototy** nicht das Endprodukt (Veräußerung an Kunden) darstellt, sondern für interne Versuchszwecke in der Produktentwicklung eingesetzt wird (vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 629).
- 17.
Ein Beispiel für Rapid Tooling sind mittels AM hergestellte Feingussmodelle (sog. verlorene Kerne) oder Gussformen, die im Zuge bzw. nach Abschluss des Gussprozesses zerstört werden (vgl. Fastermann, P. (2012), S. 128 f., IT&Production Online (2018), URL siehe Literaturverzeichnis und Michel, S. (2013), URL siehe Literaturverzeichnis).
- 18.
Nachträgliche Modifikationen oder alternative Produktentwürfe sind ohne (bzw. mit deutlich geringeren) Kostennachteile(n) herstellbar (vgl. Attaran, M. (2017), S. 682 f. sowie Petrick, I. J. und Simpson, T. W. (2013), S. 14 f.).
- 19.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 17 und Baldinger, M. u. a. (2013).
- 20.
Vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 2.
- 21.
Vgl. hierzu Fußnote 14.
- 22.
Diese Grundstruktur ist angelehnt an Baldinger, M. u. a. (2013).
- 23.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Kumke, M. (2018), S. 18 und Baldinger, M. u. a. (2013), S. 13.
- 24.
Diese Eigenschaft (auch Complexity for free) ermöglicht völlig neue Herangehensweisen in der Konstruktion (vgl. Kumke, M. (2018), S. 18, Zeyn, H. (2017), S. 115 f. und Weller, C. u. a. (2015), S. 47 f.). Verfahrensspezifische Einschränkungen stellen bspw. die Größe des Bauraumes oder die minimale Wandstärke dar (vgl. Fastermann, P. (2012), S. 79 f. und Zeyn, H. (2017), S. 133).
- 25.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 63–86.
- 26.
Kumke vergleicht AM mit Gieß-, Tiefzieh-, Schweiß- und Fräsverfahren und konstatiert AM Einzigartigkeit hinsichtlich der Konstruktionsfreiheiten (vgl. Kumke, M. (2018), S. 64–73 u. S. 86). Bspw. ist die Herstellung komplexer Geometrien mithilfe von CNC (Computerised Numerical Control)-Fräsverfahren durch die Zugänglichkeit des Fräswerkzeuges limitiert (vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 11).
- 27.
Bspw. die Herstellung poröser Materialstrukturen (hierarchische Komplexität) umfasst zelluläre Strukturen, wie Wabenstrukturen, Gitterstrukturen und Schäume (vgl. Kumke, M. (2018), S. 74). Die Werkstoffkombination (auch graded materials) bezeichnet die Verbindung verschiedener Werkstoffe, wobei auch graduelle Übergänge zwischen verschiedenen Werkstoffen möglich sind. Anwendungsbereiche sind Materialhärte (hart-weich-Kombinationen), Farbgebung und elektrische Leitfähigkeit (vgl. Kumke, M. (2018), S. 74–76 und Gebhardt, A. (2016), S. 467–470).
- 28.
Die Funktionsintegration wird in Form eines eigenständigen AM-Hebels separat erläutert.
- 29.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 86.
- 30.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 466–470, Hahn, F. u. a. (2014), S. 28, Petrick, I. J. und Simpson, T. W. (2013), S. 13–16 und Fogliatto, F. S. u. a. (2012), S. 21.
- 31.
Vgl. Baldinger, M. u. a. (2013), S. 12. Hierbei ist zu beachten, dass sich die stückzahlbezogene Betrachtung einzelner Bauteile (d. h. ohne die Nutzung freien Bauraums durch weitere Bauteile) schnell einer Konstanten annähert (vgl. Ruffo, M. u. a. (2006), S. 1422–1425).
- 32.
Vgl. Gebhardt, A. (2016) S. 15 f. und Hopkinson, N. (2006), S. 147–156. Als Haupteinflussgrößen auf die Produktionskosten mit AM stellt Hopkinson die Maschinenkosten (50 %–75 %), die Materialkosten (20 %–40 %) und die Lohnkosten (5 %–30 %) dar (vgl. Hopkinson, N. (2006), S. 148–152).
Zum Vergleich der Produktionskosten von AM-Verfahren mit konventionellen Fertigungstechniken siehe Atzeni, E. und Salmi, A. (2012) sowie Hopkinson, N. (2006), S. 152–156.
- 33.
Vgl. den letzten AM-Hebel Prozessintegration, insb. Fußnote 46.
- 34.
Zur Funktionsintegration mittels AM vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 464 und Gibson, I. u. a. (2015), S. 407–409. Innenliegende Kühlstrukturen müssen bei konventionellen Verfahren oftmals in mehreren Schritten nachträglich gebohrt werden (vgl. Mueller, B. u. a. (2013), S. 2). Scharniere bieten verschiedene Möglichkeiten der Funktionsintegration (vgl. Breuninger, J. u. a. (2013), S. 15 und 151 f.).
- 35.
Der Leichtbau – bspw. in der Luftfahrt – ist eine der Domänen, in der die vergleichsweise teure AM-Fertigung frühzeitig wirtschaftlich eingesetzt wurde (vgl. Gausemeier, J. u. a. (2013), S. 20 u. S. 24). Beispiele für den Leichtbaueinsatz von AM finden sich unter anderem in Gibson, I. u. a. (2015), S. 416 f.).
- 36.
Das Bauteilvolumen und die Packdichte sind wesentliche Kostentreiber im AM-Verfahren (vgl. Zeyn, H. (2017), S. 133 f. und Ruffo, M. u. a. (2006), S. 1422 f.).
- 37.
Im Vergleich zu anderen Aspekten der Nachhaltigkeit (bspw. Energieverbrauch) ist die Materialeffizienz von AM-Verfahren unstrittig (vgl. Petschow, U. u. a. (2014), S. 26–29 u. S. 50–53 und Huang, S. H. u. a. (2013), S. 1193 f. u. S. 1200).
- 38.
Ein Beispiel ist die Wiederverwertung von Pulver beim Laserstrahlschmelzen (vgl. Abschnitt 2.2.3).
- 39.
Unter einem Werkzeug i. S. d. industriellen Fertigung wird ein „Fertigungsmittel [verstanden], das durch Relativbewegung gegenüber dem Werkstück unter Energieübertragung die Bildung seiner Form oder die Änderung seiner Form und Lage, bisweilen auch seiner Stoffeigenschaften bewirkt“ (DIN 8580 (2003), S. 5). Hierunter fallen Schleif- oder Fräswerkzeuge, Gussformen etc. (vgl. Hehenberger, P. (2020), S. 63 f.).
- 40.
Eine der wesentlichen AM-Eigenschaften wird von Gebhardt wie folgt beschrieben: „Es ist kein Einsatz produktspezifischer Werkzeuge notwendig“ (Gebhardt, A. (2016), S. 3). Vgl. auch Gibson, I. u. a. (2015), S. 2.
- 41.
Vgl. Weller, C. u. a. (2015) S. 46 f. Ein AM-Produktionssystem benötigt im Grunde nur die Bauteilgeometrie und das Rohmaterial für die Produktion (vgl. Tuck, C. und Hague, R. (2006), S. 161 f.). Die Fabrikatoren selbst sind im Vergleich zu konventionellen Produktionsanlagen kompakt, sodass bereits mobile Systeme entwickelt wurden, die für eine zeitlich begrenzte ortsungebundene Produktion gedacht sind (vgl. Asche, S. (2019), URL siehe Literaturverzeichnis).
Mit Flexibilität wird allgemein die Anpassungsfähigkeit an sich ändernde Bedingungen beschrieben. Im Produktionskontext umfasst die Flexibilität die Geschwindigkeit und den Aufwand in der ein Produktionssystem angepasst werden kann. Rüstzeiten stellen hier einen wesentlichen Faktor dar (vgl. Westkämper, E. (2006), S. 66 f.).
- 42.
Das unterstreichen diverse Cloud-basierte AM-Konzepte (vgl. Baumann, F. und Roller, D. (2016), S. 29–35, Mai, J. u. a. (2016), S. 76 f., Wu, D. u. a. (2015), S. 8 ff. und Valilai, O. F. und Houshmand, M. (2015), S. 2220 f.)
- 43.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 19 und Klemp, E. und Pottebaum, J. (2015), S. 327 f.
- 44.
Die hier zugrunde liegenden Prinzipien der Integration in der Informationsverarbeitung sind Gegenstand von Abschnitt 2.4.1.
- 45.
Vgl. Weller, C. u. a. (2015), S. 48, Valilai, O. F. und Houshmand, M. (2015), S. 2220 f. und Baldinger, M. u. a. (2013), S. 13. Kim u. a. fassen diesen Aspekt unter dem Begriff Interoperability (vgl. Kim, D. B. u. a. (2015), S. 27).
- 46.
Kim u. a. unterscheiden hierbei Modularity und Composability. Erstgenanntes beschreibt die Informationskapselung nach logischen Grenzen und dient der Erhöhung der Wiederverwendbarkeit von Informationen. Zweitgenannte beschreibt die Fähigkeit Informationen zu kombinieren und baut auf erstgenannter auf (vgl. Kim, D. B. u. a. (2015), S. 27 f.).
- 47.
Vgl. Flath, C. M. u. a. (2017), S. 5–17 und Kim, D. B. u. a. (2015), S. 28 f.
- 48.
Im Kontext der digitalen Transformation sind kürzere Entwicklungszyklen, zunehmende Produktindividualisierung, geforderte Flexibilität in Produktentwicklung und Produktion, Dezentralisierung von Strukturen sowie Ressourceneffizienz anwendungsseitige Pull-Faktoren (vgl. Lasi, H. u. a. (2014a), S. 239 f.), die sich mit den AM-Hebeln und AM-Nutzenaspekten aus Abschnitt 2.1.2 decken.
- 49.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 20.
- 50.
Beispiele: Konturnahe Kühlkanäle, die für ein besseres Temperaturverhalten sorgen (vgl. Mueller, B. u. a. (2013), S. 2 und Petrovic, V. u. a. (2011), S. 1073 f.), AM-spezifisches Leichtbauteil, das konventionell nicht herstellbar ist (vgl. Lippert, R. B. und Lachmayer, R. (2018), S. 47).
- 51.
Der Begriff Time-to-Market beschreibt die Zeitspanne, die von der Produktkonzeption (Produktentwicklung) bis zum fertigen Produkt (Produktion) vergeht. Während der Begriff Time-to-Customer die Zeitspanne beschreibt, die von der Kundenbestellung bis zur Produktübergabe vergeht (vgl. Milberg, J. (1998), S. 6 f.). Im Kontext des AM-PEP unter Kundenbeteiligung wird im Verlauf der Arbeit konsequent der Begriff Time-to-Customer verwendet.
- 52.
Zur Nachbearbeitung im AM-Kontext siehe Abschnitt 2.2.3.2.
- 53.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 18–20 und Weller, C. u. a. (2015), S. 48.
- 54.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 20 und Ruffo, M. u. a. (2006), S. 1422–1425.
- 55.
Selbstverständlich hängt die Kostenwirksamkeit bei pulverbettbasierten Verfahren auch von der Wiederverwertungsquote des gebrauchten Pulvers ab. Bspw. lässt sich bei den meisten pulverbasierten AM-Verfahren benutztes Pulver (ggf. wiederaufbereitet) erneut verwenden, indem es neuem Pulver beigemischt wird (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 479). Bei den meisten pulverbettbasierten AM-Verfahren können 95 % – 98 % des nicht verwendeten Pulvers aus dem Bauraum wiederverwendet werden (vgl. Petrovic, V. u. a. (2011), S. 1063).
- 56.
Unter verfahrensspezifische Restriktionen fallen spezifische Einschränkungen auf Werkstoffe (bspw. bestimmte Kunststoffe, Harze oder Metalllegierungen), Einschränkungen im Bauvolumen oder erreichbare Bauteilqualität (vgl. Kumke, M. (2018), S. 14–17 u. S. 22).
- 57.
Die technologische Betrachtung spezifischer AM-Verfahren ist nicht Gegenstand der Arbeit, weshalb auch die sich auf dieser Ebene ergebenden AM-Restriktionen hier nicht erläutert werden. Für Details siehe Kumke, M. (2018), S. 12–17.
- 58.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 22 und Gebhardt, A. (2016), S. 477–479.
- 59.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 479 f.
- 60.
Derzeit liegen die Anstrengungen auf Weiterentwicklung der Fabrikatoren und Materialien, um die Prozesssicherheit und Bauteilqualität sicherzustellen (vgl. Eyers, D. R. und Potter, A. T. (2017), S. 214 und Gebhardt, A. (2016), S. 485 f. u. S. 556).
- 61.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 22 f. Hier sei auch explizit auf den Bedarf ein AM-spezifischen Berufsausbildungsinhalten verwiesen (vgl. Zeyn, H. (2017), S. 199).
- 62.
Der hohe Grad manueller (bauteilbezogener) Begleitaktivitäten in der Vorbereitung AM-Fertigung ist zeit- und kostenintensiv (vgl. Eyers, D. R. und Potter, A. T. (2017), S. 212 f.). Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass AM-Fertigungssysteme im industriellen Einsatz zunehmend komplexer werden, was zu weiterer Automatisierung und IT-Unterstützung führt (vgl. Bogers, M. u. a. (2016), S. 228 f. und Thompson, M. K. u. a. (2016), S. 754).
- 63.
Die kurzen Innovationszyklen führen zu häufigen Software- und Hardwareupdates (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 550–553).
- 64.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 22 und Gebhardt, A. (2016), S. 553–557.
- 65.
Betroffen sind insb. die Qualitätssicherung, die Fertigungsprozesszertifizierung und die Werkstoffzertifizierung (vgl. Kumke, M. (2018), S. 23 und Thompson, M. K. u. a. (2016), S. 739 f.).
- 66.
Vgl. Eigner, M. und Stelzer, R. (2009), S. 9 und Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 198 f.
- 67.
Vgl. Anderl, R. (2018), S. Y18, Eigner, M. (2013), S. 92 und Feldhusen, J. und Grote, K.-H. (2013a), S. 14 u. S. 23 f. Insbesondere Gebhardt verwendet im AM-Kontext die hier verwendete Begriffsabgrenzung des PEP, der die Phase der Fertigung explizit umfasst (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 13 f.). Deswegen und aufgrund der engen Abstimmung zwischen AM-Produktentwicklung und AM-Fertigung bei individualisierten Produkten in kleinen Losgrößen, wird dieses Begriffsverständnis im weiteren Verlauf der Arbeit verwendet. Darüber hinaus existieren weitere Begriffsabgrenzungen für Produktentstehung. Ein sehr eng gefasstes Begriffsverständnis schließt dabei die Fertigung aus und fokussiert somit die Phasen der Produktentwicklung und Produktionsprozessplanung, insb. bei der Serienfertigung (vgl. Westkämper, E. (2006), S. 117 f. und Eigner, M. und Stelzer, R. (2009), S. 2). Zudem ist der Begriff Produktentstehung selbst nicht unumstritten. Manche Autoren verwenden daher den deutlich weiter gefassten Begriff Produkterstellung, der oftmals auch den Vertrieb und die Inbetriebnahme umfasst (vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 1 u. S. 198 f.).
- 68.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 13–15.
- 69.
Dem Autor ist dabei bewusst, dass auch die dem AM-PEP nachgelagerten Phasen Auswirkungen durch den AM-Einsatz erfahren und somit Informationssysteme betroffen sind. Ein Beispiel ist hierfür der Einsatz von AM zur Ersatzteilfertigung (vgl. Pfähler, K. u. a. (2019), S. 152 ff.).
- 70.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 199.
- 71.
- 72.
Vgl. Anderl, R. (2018), S. Y18, Kumke, M. (2018), S. 87–94, Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 417–426 und VDI 2221 (1993).
- 73.
Vgl. Abschnitt 2.1.2.
- 74.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 28–30.
- 75.
Als Stakeholder kommen neben dem B2B-Kunden grundsätzlich weitere Anspruchsgruppen des geplanten Produkts in Frage, bspw. Gesetzgeber oder Servicemitarbeiter (vgl. Feldhusen, J. u. a. (2013b), S. 322).
- 76.
Eine Funktion beschreibt im Allgemeinen „eine Tätigkeit oder […] Aufgabe innerhalb eines größeren Zusammenhangs“ (Balzert, H. (2009), S. 127, vgl. dazu Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 513 und Duden URL siehe Literaturverzeichnis). Eine produktbezogene Funktion beschreibt lösungsneutral den beabsichtigten Zweck des Produkts und etwaige stoffliche, energetische und/oder informationsbezogene Zustandsänderungen, die zur Zweckerfüllung benötigt werden (vgl. Roth, K. (2000), S. 81). In der Softwareentwicklung betrifft eine Funktion die Datenverarbeitung (vgl. Balzert, H. (2009), S. 127 f.).
- 77.
Vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 480–485, Gilz, T. (2014), S. 57 und Feldhusen, J. u. a. (2013b), S. 322 f. Die Unterscheidung von funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen ist insb. in der Softwareentwicklung verbreitet (vgl. Sommerville, I. (2016), S. 105–111, Balzert, H. (2009), S. 455 f. und Stahlknecht, P. und Hasenkamp, U. (2005), S. 245).
- 78.
Vgl. Sommerville, I. (2016), S. 105.
- 79.
Vgl. Holmström, J. und Partanen, J. (2014), S. 954 f. und Campbell, R. I. (2006), S. 19–23.
- 80.
Vgl. Sommerville, I. (2016), S. 105–111 und Feldhusen, J. u. a. (2013b), S. 322 f.
- 81.
Vgl. Campbell, R. I. (2006), S. 19–23.
- 82.
Qualitätsanforderungen sind vom Begriff der Produkt- oder Bauteilqualität zu unterscheiden (vgl. Fußnote 8 im Kap. 1).
- 83.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 91–94 u. S. 132 und Eddy, D. u. a. (2016), S. 3 f. Die funktionsorientierte Konstruktion ist auch für andere Fertigungsverfahren von Bedeutung, im AM-Kontext allerdings von zusätzlicher Relevanz.
- 84.
Vgl. Eigner, M. (2013), S. 103.
- 85.
Feldhusen u. a. beschreiben auch eine unternehmensinterne Planungsphase als konstruktionsexternen Vorgang. Dennoch lässt sich hier meist keine klare Trennung der Verantwortungen vornehmen, da letztlich der Produktentwickler (Konstrukteur), die Anforderungserhebung nachvollziehen muss und ggf. auch selbst durchführen muss (vgl. Feldhusen, J. u. a. (2013b), S. 292 f.).
- 86.
Hierunter fallen alle Anforderungen an die AM-Komponente, die im Rahmen des AM-PEP zum Tragen kommen, egal ob explizit durch den Kunden formuliert oder durch die AM-Produktentwicklung als implizite Anforderung ergänzt.
- 87.
Details zum Produktmodell siehe Abschnitt 2.4.1.
Der initiale Schritt der Konstruktionsmethoden im Kontext der Ingenieurdomänen ist die Anforderungserhebung und das Ergebnis der Konstruktion ist die Produktdokumentation (hier: Produktmodell), das entsprechende geometrische Entwürfe, aber auch Fertigungsvorgaben enthält (vgl. Pahl, G. u. a. (2007), S. 20–29 und VDI 2221 (1993)).
- 88.
Vgl. Abschnitt 2.1.2.
- 89.
Zum Begriff Produkteigenschaft gibt es unterschiedlich strenge Auffassungen – insb. in der Abgrenzung zum Begriff Produktmerkmal. Dem liegt die Sichtweise zugrunde, dass der Konstrukteur die Merkmale festlegt (direkt beeinflusst) und die Eigenschaften als Folge der Merkmale zu betrachten sind, die das Verhalten des Produkts bezeichnen (vgl. Weber, C. und Werner, H. (2001)). Da diese Abgrenzung jedoch nicht trennscharf ist und die Begriffe Produktmerkmal und Produkteigenschaft auch synonym verwendet werden, wird im Rahmen dieser Arbeit der Begriff Produkteigenschaft bzw. Bauteil- oder Komponenteneigenschaft verwendet, um Attribute eines Produkts zu bezeichnen, die während des gesamten Produktlebenszyklus vorhanden sind und auch das Verhalten des Produkts beschreiben können (vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 38 f. und Vajna, S. u. a. (2014), S. 95 f.).
- 90.
Hierbei lassen sich unmittelbar durch den Produktentwickler festgelegte Produkteigenschaften und letztlich mittelbare zu erzielende Produkteigenschaften unterscheiden (vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017) S. 38 f., Pahl, G. u. a. (2007), S. 6 und Hubka, V. (1976), S. 7).
- 91.
Vgl. Pahl, G. u. a. (2007), S. 217.
- 92.
Vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017) S. 38–50, Feldhusen, J. und Grote, K.-H. (2013a) S. 15 ff. sowie VDI 2221 (1993). Die Ausgangsebene bilden die Anforderungen, die allerdings der Planungsphase zugeordnet sind. Es existieren auch entsprechende AM-spezifische Vorgehensmodelle (vgl. Kumke, M. u. a. (2016), S. 8 ff.).
- 93.
Rücksprünge gelten als ineffizient und sollen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit vermieden werden, sind jedoch bei etablierten Vorgehensmodellen aus Flexibilitätsgründen fester Bestandteil (vgl. Vajna, S. und Burchardt, C. (2014), S. 6–8, Vajna, S. und Jackstien, K. (2014), S. 91, Feldhusen, J. u. a. (2013a), S. 31 und Feldhusen, J. und Grote, K.-H. (2013b), S. 466).
- 94.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 48.
- 95.
Als Oberbegriff für eine AM-gerechte Konstruktion wird der Begriff Design for Additive Manufacturing (DfAM) verwendet (vgl. Kumke, M. (2018) S. 42–59 und Thompson, M. K. u. a. (2016)).
- 96.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 91–95 und Thompson, M. K. u. a. (2016), S. 741–743.
- 97.
Vgl. Pradel, P. u. a. (2018), S. 298–315 und Kumke, M. u. a. (2016), S. 7 ff. AM-Konstruktionsrichtlinien beschreiben meist exemplarische Lösungsansätze zur Produktion mit AM in Abhängigkeit verschiedener Materialien und AM-Verfahren. Diese sind meist in aufwändigen Tests, bspw. mit Zugproben, Erprobungsteilen o. ä., erarbeitet worden. Beispiele finden sich in Adam, G. A. und Zimmer, D. (2014).
- 98.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 94 und Adam, G. A. und Zimmer, D. (2014).
- 99.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 73–76 u. S. 94 und Gebhardt, A. (2016), S. 462–465.
- 100.
Hierbei handelt es sich um Strukturen, die mit dem Bauteil gefertigt werden (bspw. aus statischen Gründen) und später entfernt werden müssen (vgl. Abschnitt 2.2.2.1, insb. Fußnote 119).
- 101.
Vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 55–59.
- 102.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 11.
- 103.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 48.
- 104.
Bei der Topologieoptimierung wird die Massenverteilung in einem definierten Raum unter gegebenen Lasten optimiert, bspw. um eine bestimmte Festigkeit zu erreichen. Die Topologieoptimierung wird im Bereich der Strukturanalyse mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) verwendet, die allgemein zur Simulation verschiedener Aufgabenstellungen in der Produktentwicklung genutzt wird (vgl. Zeyn, H. (2017), S. 27–30 und Lashin, G. u. a. (2013), S. 438–441).
- 105.
Das Beispiel ist angelehnt an Kumke, M. (2018), S. 131. Zur Kostenumlage mittels Fabrikatorstundensatz vgl. Ruffo, M. u. a. (2006), S. 1420. Die Ausrichtung eines Bauteils beeinflusst die Anzahl an benötigten Schichten und hat damit Auswirkungen auf die Laufzeit des Fabrikators.
- 106.
Zum Begriff der digitalen Produktmodelle und zu den Informationssystemen vgl. Abschnitt 2.4. Zwar stellen CAD-Modelle per Definition den Ausgangspunkt für die AM-Fertigung dar, allerdings sind sie bei manchen konventionellen Fertigungsverfahren nicht zwingend notwendig.
- 107.
Vgl. Eversheim, W. (2002), S. 3.
- 108.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 463 f.
- 109.
Vgl. Hehenberger, P. (2020), S. 7 u. S. 180 f. und Eversheim, W. (2002), S. 1 f.
- 110.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 463- 469 und Eversheim, W. (2002), S. 2.
- 111.
Vgl. VDI 3405 (2014), S. 6.
- 112.
Auch Überarbeitungen der Geometrie können durch die Produktionsprozessplanung angestoßen werden. Zhang u. a. berücksichtigen deshalb die Schritte der Produktionsprozessplanung parallel und in Verbindung mit der AM-Konstruktion (vgl. Zhang, Y. u. a. (2014), S. 146).
- 113.
Vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 2, Gebhardt, A. (2016), S. 489 und Weller, C. u. a. (2015) S. 46.
- 114.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 489 f.
- 115.
Bei konventionellen Verfahren sind die Begriffe Maschinenparameter, Bearbeitungsparameter (für CNC-Verfahren, vgl. Hehenberger, P. (2020), S. 147–152) oder Produktionsparameter (bei allgemein IT-gestützten Fertigungsprozessen) gebräuchlich (vgl. Kletti, J. (2015), S. 115).
- 116.
Die erfolgreiche Anwendung von AM-Konstruktionsrichtlinien ist von AM-Fertigungsparametern abhängig (vgl. Kumke, M. (2018), S. 46).
- 117.
Hierbei gibt es in Abhängigkeit vom AM-Verfahren unterschiedliche Vorgehensweisen. Beim SLS werden bspw. die zu fertigenden Bauteile in und übereinander im Bauraum angeordnet (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 27 f. und Gibson, I. u. a. (2015) S. 47 f.).
- 118.
Dieser Fabrikator-Parametersatz ist nicht gleichzusetzen mit dem weitreichenderen Begriff AM-Fertigungsparameter.
- 119.
Bei manchen AM-Verfahren sind Stützstrukturen als Hilfsgeometrien (vgl. Abbildung 2.8, #5) notwendig, um die Prozesssicherheit zu gewährleisten – bspw. Reduktion von Verzug und Spannungen im Bauteil, Fixierung des Bauteils, Realisierung von überhängenden Geometrien (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 166 und Gibson, I., u. a. (2015), S. 55–59). In kunststoffpulverbasierten Lasersinterverfahren kann auf Stützstrukturen verzichtet werden (vgl. VDI 3405 (2014), S. 9).
Insbesondere beim Einsatz von AM als Produktionsverfahren obliegt jedoch die Vorgabe der Fabrikator-Parametersätze der Verantwortung der Produktentwicklung bzw. des Konstrukteurs (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 461).
- 120.
Eigene Darstellung.
- 121.
Vgl. DIN EN ISO 17296–4 (2016), S. 9 und Kim, D. B. u. a. (2015), S. 25 f.
Das Ergebnis des Slicings sind zweidimensionale Schichten, die anschließend in einen fabrikatorinterpretierbaren Code übersetzt werden, der die exakten Koordinaten und die damit verbundenen Maschinenparameter, wie Auftragsrate oder Laserstärke, zur Realisierung umfasst.
Inzwischen sind auch adaptive Slicing-Verfahren in Verwendung, die während dem eigentlichen generativen Fertigungsprozess der einen Schicht die nächste Schicht berechnen (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 28).
- 122.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 106 u. S. 479 und Gibson, I. u. a. (2015), S. 48. Die manuellen Tätigkeiten unterscheiden sich nach Verfahren und auch dem Automatisierungsgrad der Fabrikatoren (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 106 ff.).
- 123.
Ein Grund für solche Lösungen sind Kostenvorteile, um massive Bauteilbereiche nicht mit einem zeit- und kostenintensiven AM-Verfahren zu realisieren (vgl. Zeyn, H. (2017), S. 106).
- 124.
Grundsätzlich existieren im Bereich AM auch hybride Fertigungsprozesse, die auch in Form einer Fertigungseinheit integriert sein können – bspw. Laserauftragsschweißen und CNC-Fräsen (vgl. Sealy, M. P. u. a. (2018) und Kerbrat, O. u. a. (2011)). Die Verbreitung dieser Geräte hält sich bisher jedoch in Grenzen (vgl. Zeyn, H. (2017), S. 40).
- 125.
Der Begriff Produktion ist hingegen weitreichender und schließt bspw. die Erzeugung von Dienstleistungen mit ein (vgl. Westkämper, E. (2006), S. 24).
- 126.
Neben dem phasenbezogenen Begriffsverständnis existieren auch das faktorenbasierte Verständnis (Produktion ist die Kombination der Faktoren Arbeit, Betriebsmittel und Material) und das wertschöpfungsorientierte Verständnis (Produktion entspricht der Werterzeugung, Konsumption der Wertvernichtung; vgl. Zahn, E. und Schmid, U. (1996), S. 65).
- 127.
Für den weiteren Verlauf werden AM-Verfahren fokussiert, die im industriellen Umfeld zur Fertigung von Endprodukten eingesetzt werden.
- 128.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 47. Die Teilschritte Schichtgenerierung und Schichtverbindung bedienen sich meist desselben physikalischen Fügeverfahrens, eine Ausnahme stellt bspw. das Laminierverfahren dar. Hinsichtlich der Fügeverfahren unterscheidet Gebhardt zwischen der Bauteilgenerierung aus der flüssigen, festen oder gasförmigen Phase. Die Norm VDI 3405 (2014) führt elf verschiedene kommerziell genutzte AM-Fertigungsverfahren auf, die im Kern anhand der verarbeiteten Materialien bzw. Materialgruppen (Papier, Kunststoff, Formsand, Metall, Keramik) unterschieden werden (vgl. VDI 3405 (2014), S. 8).
- 129.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Gebhardt, A. (2016), S. 165.
- 130.
Vgl. Fußnote 119.
- 131.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 12–16 und Gebhardt, A. (2016), S. 166 f.
- 132.
Hierbei liegt der Fokus derzeit auf der reinen Dokumentation des Fertigungsprozesses, eine direkte Anpassung der Fabrikatorsteuerung (auch closed-loop) ist derzeit noch nicht ausgereift (vgl. Everton, S. K. u. a. (2016), S. 433–443).
- 133.
Vgl. Kim, D. B. u. a. (2015), S. 22–24.
- 134.
Hier existieren verfahrensspezifische Unterschiede, wobei bei fast allen AM-Verfahren (insb. beim RM zur Herstellung von Endprodukten direkt nach der generativen Fertigung kein einsatzfähiges Bauteil vorliegt (vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 48). Im Rahmen des hier vorgestellten AM-PEP wird das Halbfabrikat als ein Zwischenprodukt verstanden, das im weiteren Fertigungsverlauf zu einem Produkt, ggf. durch andere Wertschöpfungspartner, veredelt wird (vgl. Zahn, E. und Schmid, U. (1996), S. 113–122).
- 135.
Bei Gibson u. a. wird dieser Schritt als Removal and Cleanup beschrieben, der auch als initiale Tätigkeit für das Post-Processing aufgefasst werden kann. In Abhängigkeit vom jeweiligen Verfahren unterscheiden sich die notwendigen Tätigkeiten, jedoch müssen bei den meisten AM-Verfahren die Bauteile oftmals manuell von der Bauplattform getrennt und ggf. Stützstrukturen entfernt werden (vgl. Gebhardt, A. u. a. (2015), S. 84 und Gibson, I. u. a. (2015), S. 48 f.).
- 136.
Hierunter fallen insb. auch spanende und elektrochemische Verfahren (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 105 f. und VDI 3405 (2014), S. 6 f.). Gibson u. a. führen an, dass der Aufwand des Post-Processing auch aufgrund der Unterschiedlichkeit der AM-Verfahren stark variieren kann (vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 49). Die spanende Nachbearbeitung (auch Zerspanung) umfasst hierbei verschiedene subtraktive Produktionsverfahren wie Bohren, Drehen, Fräsen und Schleifen (vgl. DIN 8580 (2003)).
- 137.
Als Halbfabrikat wird im Rahmen dieser Arbeit eine unfertige Komponente verstanden, die weiteren Veredelungsschritten unterzogen wird, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen. Dabei kann es sich unter anderem um einen fertiggestellten AM-Fertigungsjob handeln, bei dem die Einzelkomponenten noch mittels Stützstruktur mit der Bauplattform verbunden sind. Dieses Verständnis umfasst aber auch eine von Pulver und Stützstrukturen befreite AM-Komponente, die noch oberflächenveredelt wird.
- 138.
Die Montage einer AM-Komponente ist nach der Lesart in dieser Arbeit auch nicht Bestand des AM-PEP, sondern diesem nachgelagert (vgl. Hiller, S. u. a. (2016), S. 397).
- 139.
Neben den PLC-Phasen Produktentwicklung und Produktion bietet auch die Nutzungsphase Anknüpfungspunkte für Co-Creation. Die Rolle des Kunden kann dabei grundsätzlich variieren, vom exemplarischen Lead User für Vertrieb und Produktentwicklung, über aktives Mitwirken bis hin zum temporären Mitarbeiter. In Bezug auf die Produkte lassen sich Massen-/Standardprodukte bis hin zur Einzelanfertigung (Unikat) unterscheiden (vgl. Weiber, R. und Forster, S. (2015), S. 250–254).
- 140.
Nach der Value-Co-Creation-Einteilung von Weiber und Ferreia schränkt der AM-PEP und der B2B-Kunde die Betrachtung der Integration eines Nachfragers in unternehmensseitige Prozesse ein. konsumentenorientierte Ansätze und Lieferantenintegration (i. S. v. Supply-Chain-Integration) bleiben damit außen vor (vgl. Weiber, R. und Ferreia, K. (2015), S. 37 f.).
- 141.
Vgl. Campbell, R. I. (2006), S. 28 f. und Reichwald, R. u. a. (2003), S. 101–104.
Darüber hinaus werden Kunden im Zuge von Open-Innovation-Ansätzen als externe Quelle zur Ideengewinnung einbezogen (vgl. Rayna, T. u. a. (2015), S. 91 und Reichwald, R. u. a. (2003), S. 102).
- 142.
Vgl. Reichwald, R. u. a. (2003), S. 102–104 und Piller, F. (2006), S. 126. Das Gegenstück zu Made-to-Order-Prozessen ist die Lagerfertigung – auch: Made-to-Stock (vgl. Rudberg, M. und Wikner, J. (2004), S. 447 f.).
- 143.
Zum Kundeninteraktionspunkt im Development-to-Order oder Engineer-to-Order siehe Rudberg, M. und Wikner, J. (2004), S. 447–449 sowie Reichwald, R. u. a. (2003), S. 102–103.
Die Entwicklung maßgeschneiderter Produkte basiert auf einer aktiven Kundenbeteiligung, die auch Entwicklungsaufgaben umfassen kann (vgl. ElMaraghy, H. u. a. (2013), S. 631 und Reichwald, R. u. a. (2003), S. 101).
- 144.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Campbell, R. I. (2006), S. 29 und Reichwald, R. u. a. (2003), S. 102.
- 145.
Fogliatto u. a. identifizieren AM als eines der zukunftsträchtigen Forschungsfelder im Bereich der Erstellung kundenindividueller Produkte (vgl. Fogliatto, F. S. u. a. (2012), S. 21). Nach der Analyse wissenschaftlicher Beiträge durch Ryan u. a. folgen fast die Hälfte aller identifizierten AM-Produktionsszenarien der betrachteten Beiträge dem Prinzip des maßgeschneiderten Produkts (auch Engineer-to-Order bzw. Development-to-Order), d. h. die Kundeninteraktion zur Individualisierung beginnt bereits in der Produktentwicklung (vgl. Ryan, M. J. u. a. (2017), S. 995–1001).
- 146.
Vgl. Nambisan, S. (2002), S. 394–396. Darüber hinaus kann der Kunde auch Käufer und Produkt sein, die aufgrund ihrer passiven Rolle im AM-PEP hier nicht betrachtet werden (vgl. Wecht, C. (2006), S. 142 f.).
- 147.
Dies erfolgt üblicherweise mithilfe von Prototypen (vgl. Wecht, C. (2006), S. 145–147).
- 148.
Als Informationsressource soll der Kunde als Innovationsquelle, z. B. nach dem Prinzip der Schwarm-Intelligenz, genutzt werden (vgl. Wecht, C. (2006), S. 143 f.).
- 149.
Vgl. Bruhn, M. und Hadwich, K. (2015), S. 13, Wecht, C. (2006), S. 143–145 und Nambisan, S. (2002), S. 394–396.
- 150.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 20 und Weiber, R. und Forster, S. (2015), S. 253.
- 151.
Bei dieser Betrachtung steht die Erhöhung des Produktnutzens im Vordergrund (vgl. Kohtamäki, M. und Rajala, R. (2016), S. 9 f.)
- 152.
Vgl. Nambisan, S. (2002), S. 395 f.
- 153.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 20. Ein Beispiel im AM-Kontext beschreiben Zhou, W. u. a. (2010), S. 9–11.
- 154.
Vgl. Zhou, W. u. a. (2010), S. 10 f. und Reichwald, R. u. a. (2003), S. 101–104.
- 155.
Aus diesem Grund ist Co-Production eng mit dem AM-Einsatz im Supply Chain Management verbunden (vgl. Thomas, O. u. a. (2017), S. 147 ff. und Oettmeier, K. und Hofmann, E. (2016), S. 8 ff.).
Zur Unterscheidung der Ziele von Co-Design (Co-Creation) und Co-Production vgl. auch Kohtamäki, M. und Rajala, R. (2016), S. 9 f.
- 156.
Vgl. Hiller, S. u. a. (2016), S. 400.
- 157.
Vgl. Thomas, O. u. a. (2017), S. 150 f. Grundsätzlich ist bei vielen Make-to-Order-Prozessen (Interaktionspunkt Fertigung) genau genommen die Kundenbeteiligung durch Produktkonfiguration eher der Produktentwicklung zuzuordnen (vgl. Reichwald, R. u. a. (2003), S. 104).
Oettmeier und Hofmann weisen in ihrer Studie eine positive Korrelation zwischen AM-Einsatz und Verschiebung der Erzeugung zum Nachfrager nach (vgl. Oettmeier, K. und Hofmann, E. (2016), S. 24).
- 158.
Vgl. Thiesse, F. u. a. (2015), S. 146 f. AM wird deshalb auch als potenzielle Infrastrukturtechnologie im Supply Chain Management bezeichnet (vgl. Holmström, J. und Partanen, J. (2014), S. 428).
- 159.
„IS tragen zur Entscheidungsfindung, Koordination, Steuerung und Kontrolle von Wertschöpfungsprozessen sowie deren Automatisierung, Integration und Virtualisierung unter insb. ökonomischen Kriterien bei“ (WKWI und GI FB WI (2011), URL siehe Literaturverzeichnis). Dieses Begriffsverständnis ist in der Wirtschaftsinformatik etabliert (vgl. Hansen, H. R. u. a. (2019), S. 6, Laudon, K. C. und Laudon, J. P. (2016), S. 48–54. sowie Ferstl, O. K. und Sinz, E. J. (2013), S. 11–14).
- 160.
Der Begriff System umfasst im Allgemeinen Komponenten und deren Beziehungen zueinander, wobei die Komponenten selbst wiederum Systeme (sog. Teilsysteme) sein können. Dieses Begriffsverständnis aus der allgemeinen Systemtheorie bildet die Grundlage um Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge in komplexen Strukturen beschreiben und untersuchen zu können (vgl. Ferstl, O. K. und Sinz, E. J. (2013), S. 13).
- 161.
Vgl. Laudon, K. C. und Laudon, J. P. (2016), S. 48 f. und Ferstl, O. K. und Sinz, E. J. (2013), S. 12 f.
- 162.
Die Begriffe Akteur und Rolle sind insb. im Zusammenhang mit der Modellierung von Informationssystemen relevant. Hierbei können organisatorische und/oder maschinelle Teilsysteme auch Rollen zugewiesen bekommen (vgl. Krcmar, H. (2015), S. 69 und Balzert, H. (2009), S. 255). Grundsätzlich stellt eine Rolle eine spezifische Sichtweise des Betrachters (Akteur) auf ein Objekt dar. In der Regel beziehen sich Rollen jedoch auf menschliche Akteure (vgl. Ferstl, O. K. und Sinz, E. J. (2013), S. 4 f., Balzert, H. (2011), S. 580, Balzert, H. (2009), S. 555–557 und Oestereich, B. (2009), S. 213).
- 163.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Ferstl, O. K. und Sinz, E. J. (2013), S. 5.
- 164.
Vgl. Mertens, P. (2013), S. 13, S. 19 u. S. 27–29.
- 165.
Vgl. Ferstl, O. K. und Sinz, E. J. (2013), S. 5 f.
- 166.
Die Integrationskomplexe Enterprise Resource Planning (ERP), Produktdatenmanagement (PDM, siehe Abschnitt 2.4.2.2), Customer Relationship Management (CRM), Computer-Integrated Manufacturing (CIM) und Supply Chain Management (SCM) sind Beispiele für Forschungsgegenstände der Wirtschaftsinformatik (vgl. Hansen, H. R. u. a. (2019), S. 166, Mertens, P. (2013), S. 347–365 und Scheer, A.-W. u. a. (2006), S. 3). Während CRM, SCM und ERP ihren Weg in die Praxis als AS gefunden haben, gilt CIM eher als Vision zur Integration betriebswirtschaftlicher Abläufe mit produktentstehungsseitigen Abläufen (vgl. Westkämper, E. (2013), S. 12 f.).
- 167.
Vgl. Mertens, P. (2013), S. 13. IS-Komponenten sind Mensch und Informationstechnik sowie deren Aufgaben (siehe Kapitel 2 und Abbildung 2.10).
- 168.
Mertens grenzt sieben zentrale Geschäftsprozesse einer kundenwunschorientierten Fertigung ab: Produkt- und Prozessentwicklung („idea-to-product“), Anfrage-/Angebotsabwicklung („customer-to-order“), Auftragsabwicklung i. e. S. („quote-to-cash“), Materialbeschaffung („demand-to-warehouse“), Produktion („order-to-product“), Versand („product-to-customer“) und Reklamationsbearbeitung („failure-to-invoice“) (vgl. Mertens, P. (2013), S. 13–16).
- 169.
Vgl. Mertens, P. (2013), S. 13.
- 170.
Ein Prozess ist eine Folge von Aktivitäten zur Erzeugung eines definierten Outputs aus einem definierten Input. Im Kontext von Unternehmen wird der Begriff Geschäftsprozess verwendet. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass er im Rahmen von wertschöpfenden Aktivitäten aus Kundenanforderungen (Input) eine Leistung für den Kunden erstellt (Output) (vgl. Schmelzer, H. J. und Sesselmann, W. (2013), S. 51–57).
- 171.
Vgl. Mertens, P. (2013), S. 14.
- 172.
Vgl. Mertens, P. (2013), S. 14. Unter Methoden werden Vorschriften verstanden, die ein planmäßiges, prinzipienbedingtes Vorgehen zur Zielerreichung beschreiben (vgl. Stahlknecht, P. und Hasenkamp, U. (2005), S. 212).
- 173.
Hier sind die Integrationsgegenstände Programm und Funktion in Form von Anwendungssystemen (vgl. Mertens, P. (2013),S. 14 und Conrad, S. u. a. (2006), S. 18) zusammengefasst (vgl. Lasi, H. (2009), S. 44).
- 174.
Vgl. Mertens, P. (2013), S. 18 und Eigner, M. (2014a), S. 6.
- 175.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Mertens, P. (2013), S. 19.
- 176.
Lasi u. a. sehen einen wesentlichen Beitrag der Wirtschaftsinformatik im Kontext von Industrie 4.0 in der Entwicklung von Integrationskonzepten für dynamische Wertschöpfungskonstellationen unterschiedlicher Partner (Lasi u. a. (2014a), S. 240 f.).
- 177.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 485, Lasi, H. u. a. (2014a), S. 239–241, VDI 4499 (2008), S. 3 und Kühn, W. (2006), S. 5 f.
- 178.
Vgl. Lasi, H. u. a. (2014a), S. 239–241 und Kagermann, H. u. a. (2013), S. 5–7, S. 23. u. S. 108–112.
- 179.
Vgl. Lasi, H. u. a. (2014a), S. 239–241 und Kagermann, H. u. a. (2013), S. 98.
- 180.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 489–496, Kagermann, H. u. a. (2013), S. 52 u. S. 96.
- 181.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 15 f. u. S. 515 f. sowie Stark, J. (2020), S. 1–13.
- 182.
Vgl. Stark, J. (2016), S. 2, Mertens, P. (2013), S. 347 f., Lasi, H. und Kemper, H.-G. (2011), S. 97–102 und Scheer, A.-W. u. a. (2006), S. 8 f. sowie die Aufgaben von PDM/PLM-Systemen in Abschnitt 2.4.2.2.
- 183.
Vgl. Hansen, H. R. u. a. (2019), S. 164–173, Gronau, N. (2014), S. 11 u. S. 187 f. sowie Lasi, H. und Kemper, H.-G. (2011), S. 97–102.
- 184.
Vgl. Stark, R. u. a. (2011), S. 24 und Eigner, M. und Stelzer, R. (2009), S. 34. Wobei Eigner und Stelzer davon ausgehen, dass PDM-Systeme zunehmend Funktionen der Managementunterstützung übernehmen (vgl. Eigner, M. und Stelzer, R. (2009), S. 39 f.).
Im Rahmen dieser Arbeit wird nicht zwischen den Begriffen Produktdatenmangement (PDM) und Product Lifecycle Management (PLM) differenziert, da diese im Kontext dieser Arbeit (AM-PEP) deckungsgleiche Aufgaben adressieren (vgl. Vajna, S. (2014), S. 406, Sendler, U. und Wawer, V. (2011), S. 66 f. und Sendler, U. (2009), S. 23–25). Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wird einheitlich der Begriff PDM verwendet.
- 185.
Vgl. Sendler, U. und Wawer, V. (2011), S. 65–75. Die zunehmende Durchdringung der Produktlebenszyklusphasen Produktion, Vertrieb und Service mit PDM-Anwendungen zeigen Sendler, U. und Wawer, V. (2011), S. 35–39.
- 186.
Vgl. Mertens, P. (2013), S. 58 f. und Vajna, S. u. a. (2018), S. 519–429. PDM-Systeme dienen auch der konsistenten Speicherung und Verteilung von „[…] Wissenselementen in Form von Daten, Informationen, Regeln und Metaregeln“ (Vajna, S. (2014), S. 406).
- 187.
Die diese Aktivitäten unterstützenden ERP-Systeme bestehen üblicherweise aus mehreren Komponenten, die eine integrierte Datenbasis nutzen und sind daher individualisierbar. Somit ermöglichen ERP-Systeme unternehmensspezifische, integrierte Geschäftsprozesse (vgl. Hansen, H. R. u. a. (2019), S. 166, Gronau, N. (2014), S. 4–8 sowie Schmelzer, H. J. und Sesselmann, W. (2013), S. 465–467).
- 188.
Manche ERP-Verständnisse stellen keinen expliziten Produktentwicklungsbezug her (vgl. Hansen, H. R. u. a. (2019), S. 163–167 und Gronau, N. (2014), S. 10 u. S. 18 f.).
- 189.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 15 sowie Schmelzer, H. J. und Sesselmann, W. (2013), S. 467.
- 190.
Vgl. Abschnitt 1.1.
- 191.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Mertens, P. (2013), S. 19 und Lasi, H. (2020).
- 192.
CA steht für Computer-Aided und das x stellt einen Platzhalter für verschiedene Abkürzungen produktentwicklungsbezogener Anwendungssysteme dar. Bspw. steht CAM für Computer-Aided Manufacturing (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 1 u. S. 16). Für die Abfolge von Anwendungssystemen sind auch die Bezeichnungen digitale Prozesskette oder CAD/CAM-Prozesskette gebräuchlich (vgl. Klemp, E. und Pottebaum, J. (2015), S. 321–323).
- 193.
Vgl. Rubanov, D. (2014), S. 176 f. und Baldinger, M. u. a. (2013), S. 13. In Abbildung 2.13 sind die wesentlichen CAx-Systeme entsprechend ihrer Zuordnung zum AM-PEP dargestellt.
- 194.
- 195.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Vajna, S. u. a. (2018), S. 15.
- 196.
Der besondere Stellenwert des dreidimensionalen Modells liegt darin begründet, dass die Geometrie „[…] nahezu alle Produkteigenschaften […]“ (Vajna, S. u. a. (2018), S. 58) determiniert.
- 197.
Das dreidimensionale CAD-Modell dient als Planungsgrundlage in der AM-Produktentwicklung nachgelagerte Prozesse, auf deren Basis bspw. Arbeitspläne, Stücklisten oder Zeichnungen abgeleitet werden (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 217 und Meyer, A. u. a. (2014) S. 417).
In einer datenbasierten Betrachtungsweise des AM-PEP werden CAD-Dateien oftmals als Ausgangspunkt für diesen betrachtet (vgl. Gibson, I. u. a. (2015), S. 44 f., Klemp, E. und Pottebaum, J. (2015), S. 321–323 und VDI 3405 (2014), S. 24).
- 198.
Beispiele für CAE-Funktionalität in CAD-Systemen sind Toleranzsimulation oder FEM-Analysen (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 287 f. u. S. 320 f.).
- 199.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 15 f.
- 200.
Bezüglich der produktionsbezogenen Planung lassen sich Planungsaufgaben technischer Art und betriebswirtschaftlicher Art unterschieden. Erstere sind hier im Zuge der CAPP beschrieben, während die betriebswirtschaftlichen Planungsaufgaben übergeordnete Aspekte der Produktionsprogrammplanung oder Termin- und Kapazitätsplanung umfassen. Für diese Funktionen existiert mit der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) eine eigenständige Anwendungssystemklasse (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 463–469, siehe hierzu auch Abschnitt 2.4.2.3).
- 201.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 16 f. u. S. 464 f. zur allgemeinen Einordnung von CAPP im generischen PEP. CAPP-Systeme nutzen neben Strukturdaten des Produktmodells auch geometrische Daten (vgl. Mertens, P. u. a. (2017), S. 89 und Zafirov, R. (2014b) S. 214–216). Die Studie von Yusof u. Latif zeigt, dass algorithmen- und modellbasierte Ansätze zentrale Elemente in CAPP für konventionelle Anwendungsfälle darstellen (vgl. Yusof, Y. und Latif, K. (2014), S. 80 ff.).
Zur Rolle der fertigungsbezogenen Simulation im AM-PEP vgl. Klemp, E. und Pottebaum, J. (2015), S. 325.
- 202.
Die Unterschiede in der Stücklistenstruktur reiner AM-Bauteile und den AM-Charakteristika führen zu grundlegenden Veränderungen in der Produktionsprogrammplanung, der Materialbedarfsplanung und der Produktionsprozessplanung (vgl. Mertens, P. und Barbian, D. (2015), S. 396 und Lasi, H. u. a. (2014b), S. 6 ff.).
- 203.
Vgl. Eddy, D. u. a. (2016), S. 6, Zhang, Y. u. a. (2014) und Rosen, D. W. (2007), S. 408 ff.
- 204.
Vgl. Hehenberger, P. (2020), S. 121–123 sowie Boothroyd, G. und Knight, W. A. (2006), S. 401–406. Das CAM-Begriffsverständnis ist dabei nicht eindeutig. So unterscheidet Scheer nach CAM i. w. S. und CAM i. e. S., um die Trennung zwischen administrativen Aktivitäten und den operativen produktionstechnischen Aktivitäten klarzustellen (vgl. Scheer, A.-W. (1998), S. 274 f. u. S. 316 f.)
- 205.
Hehenberger führt drei generische Kopplungsvarianten von CAD- und CAM-Systemen an. Neben einer vollintegrierten Variante, bei der das NC-Modul inklusive Postprozessor im CAD/CAE-System enthalten ist, führt er Varianten an, die einen Datenaustausch zwischen CAD und externem Postprozessor bzw. externem NC-Programmiersystem vorsehen (vgl. Hehenberger, P. (2020), S. 146 f.). Zur IS-Integration im AM-PEP allgemein siehe Abschnitt 2.4.1.
- 206.
Für die Abkürzung CAQ ist auch der Begriff Computer-Aided Quality Assurance gebräuchlich, dieser umfasst im Gegensatz zum hier verfolgten ganzheitlichen CAQ-Begriffsverständnis allerdings eher alleinstehende Systeme zur Automatisierung von Qualitätsprüfaufgaben (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 502). Allgemein sieht das genormte Qualitätsmanagement, das auch im AM-Kontext angewandt werden kann, vier Teilbereiche vor: Qualitätsplanung, -sicherung, -steuerung und -verbesserung (vgl. Seidenberg, U. und Ansari, F. (2017), S. 165 und DIN EN ISO 9001 (2015)). Im Kontext des CAQ wird ein produkt- und herstellungsorientiertes Qualitätsverständnis verfolgt (vgl. Seidenberg, U. und Ansari, F. (2017), S. 160–165).
- 207.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 502 und Schmitt, R. und Pfeifer, T. (2015), S. 416–422.
- 208.
Vgl. Eigner, M. und Stelzer, R. (2009), S. 175 sowie Scheer, A.-W. u. a. (2006), S. 67. Der Bereich des Anforderungsmanagements (engl. Requirements Management) hat seinen Ursprung in der Softwareentwicklung, hält jedoch inzwischen auch in der industrielle Produktentwicklung Einzug (vgl. Lauenroth, K. u. a. (2016), S. 18–20 u. S. 192–198).
- 209.
Vgl. Eigner, M. (2014b), S. 280. Gebräuchlich sind diverse Softwarelösungen, von Office-Paketen bis zu spezifischen Lösungen (vgl. IBM (2021), URL siehe Literaturverzeichnis).
Lashin u. a. subsummieren Softwarelösungen des Anforderungsmanagements unter „CAD-unabhängigen Applikationssystemen“ (Lashin, G. u. a. (2013), S. 415).
- 210.
Ein Projekt ist ein zeitlich begrenztes, einmaliges Vorhaben, das insb. Zielvorgaben, Ressourcen- und Zeitbegrenzungen und/oder eine projektspezifische Organisation aufweist (vgl. DIN 69901 (2009), S. 11).
- 211.
Vgl. Mertens, P. u. a. (2017), S. 153 und Eigner, M. (2014b), S. 271. Produktentwicklungsprojekte unterscheiden sich grundlegend von Projekten anderer Geschäftsbereiche – insb. hinsichtlich Dynamik und Unvorhersehbarkeit kreativer Abläufe (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 535–537).
- 212.
Vgl. Kumke, M. (2018), S. 32.
- 213.
„Ziel der wissensbasierten Konstruktion ist es, die Zugänglichkeit von vorhandenem Konstruktionswissen zu jedem Zeitpunkt sicherzustellen. Dies führt zur Entlastung bei Routinetätigkeiten.“ (Vajna, S. u. a. (2018), S. 425).
- 214.
Vgl. Eigner, M. und Stelzer, R. (2009), S. 27–36 sowie Sendler, U. (2009), S. 23–25 u. S. 37 f.
- 215.
Vgl. Hansen, H. R. u. a. (2019), S. 198 und Menges, M. u. a. (2014), S. 307 f.
- 216.
Die Produktionsplanung umfasst die periodenweise Planung der herzustellenden Produkte i. S. v. Produktionsfaktoren und Produktionsprozessen und basiert auf Kundenaufträgen (vgl. Hansen, H. R. u. a. (2019), S. 199–201, Vajna, S. u. a. (2018), S. 466 f., Schuh, G. u. a. (2011), S. 109 sowie Domschke, W. und Scholl, A. (2008), S. 109–115).
- 217.
Ähnlich den Herausforderungen bei Einzelfertigung und Sorten- bzw. Serienfertigung (vgl. Domschke, W. und Scholl, A. (2008), S. 115).
- 218.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 466–468.
- 219.
Vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 468 und Menges, M. u. a. (2014), S. 316 f.
- 220.
Vgl. Eigner, M. (2014b), S. 272–281 und Potinecke, T. W. (2009).
Im Allgemeinen beschreibt ein Modell die reduzierte Abbildung eines Originals, das für bestimmte Subjekte, für einen gewissen Zeitraum und für einen Zweck erstellt wird. Dementsprechend repräsentiert ein Modell Attribute der Wirklichkeit, die für ausgewählte Benutzer(-gruppen) zur Erfüllung einer spezifischen Aufgabe benötigt werden (vgl. Stachowiak, H. (1973), S. 131–133).
- 221.
Gebhardt beschreibt das digitale Produktmodell vor dem AM-Hintergrund einerseits als „[..] Gesamtheit aller in der Datenbasis eines CAD-Systems zu einem Bauteil niedergelegten Informationen […].“ (Gebhardt, A. (2016), S. 29 f.) und anderseits im Rapid Prototy** als „[…] eine für alle jederzeit verfügbare vollständige Datenkette“ (Gebhardt, A. (2016), S. 352). Wobei er unter Datenkette vornehmlich CAx-Systeme fasst (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 353).
Da die wesentlichen Produkteigenschaften meist von geometrischen Merkmalen abhängen, ist die Wahrnehmung von CAD als zentraler Bestandteil des Produktmodells sicherlich gerechtfertigt (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 58 f.). Dennoch lassen sich neben CAD-Modellen weitere Modelle identifizieren, die im Rahmen der Produktentwicklung zum Einsatz kommen (vgl. Roth, K. (2000), S. 54–64). Laut Vajna umfassen derzeitige Produktmodellkonzepte vornehmlich Produkteigenschaften und deren Abhängigkeiten. Weder Kundenanforderungen noch zugrunde liegende Modellbedingungen sind üblicherweise berücksichtigt (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 65–67).
- 222.
Der Begriff integriertes Produktmodell wird hauptsächlich für ein produktlebenszyklusorientiertes Verständnis verwendet, d. h. es werden Daten betrachtet, die von der Produktidee bis zur Außerbetriebnahme und der Entsorgung anfallen (vgl. Anderl, R. (2018), S. Y30, Eigner, M. und Stelzer, R. (2009), S. 4 f. sowie Vajna, S. u. a. (2018), S. 26–30).
- 223.
Vgl. Eigner, M. (2014b), S. 272–281 und Potinecke, T. W. (2009), S. 51–53.
- 224.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Eigner, M. (2014b), S. 279, Potinecke, T. W. (2009), S. 51–53 und Hahn, A. (2005), S. 280.
- 225.
Physische Muster und Prototypen sind auch Modelle im Sinne der hier verwendeten Definition, stehen aber im Rahmen des Konzepts nicht im Fokus (vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 629 zur Rolle der Prototypen im Kontext der Produktentwicklung).
- 226.
Vgl. Gilz, T. (2014), S. 63–66 und Hahn, A. (2005), S. 281 ff.
- 227.
Vgl. DIN EN 62890 (2017), S. 16 f., Eigner, M. (2014b), S. 272–274 und Potinecke, T. W. (2009), S. 52.
- 228.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 29–31, Potinecke, T. W. (2009), S. 52 und Hahn, A. (2005), S. 282.
- 229.
Der Begriff (Konstruktions-)Feature umfasst Aggregate zur Beschreibung geometrischer Eigenschaften und zusätzlicher, nichtgeometrischer Eigenschaften von Produkt(-komponenten) (vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 241 und Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 558).
- 230.
Vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 47–50, Eigner, M. (2014b), S. 279, Zafirov, R. (2014b), S. 91, Potinecke, T. W. (2009), S. 52 und Hahn, A. (2005), S. 281.
- 231.
In diesem Bezug können produktionsfokussierte und PLC-fokussierte Verständnisse identifiziert werden (vgl. Eigner, M. (2014b), S. 275–277, Potinecke, T. W. (2009), S. 52 und Nohe, P. (1999), S. 54). Folglich können prozessorientierte Produktmodelle in dieser Arbeit alle Abläufe im AM-PEP betreffen. In der weiterreichenden PLC-bezogenen Sicht wären relevante Serviceprozesse in der Nutzungsphase ebenfalls potenziell Gegenstand eines prozessorientierten Produktmodells.
- 232.
Vgl. Ehrlenspiel, K. und Meerkamm, H. (2017), S. 617–629, Eigner, M. (2014b), S. 282, Gilz, T. und Zafirov, R. (2014), Zafirov, R. (2014a), S. 81 f., S. 98–100 sowie Kühn, W. (2006), S. 13–22.
- 233.
Vgl. TF3 in Abschnitt 1.3.
- 234.
Vgl. DIN EN 62890 (2017), S. 7 und DIN SPEC 91345 (2016), S. 14 f.
- 235.
DIN EN 62890 (2017), S. 7.
- 236.
DIN EN 62890 (2017), S. 7.
- 237.
Vgl. DIN EN 62890 (2017), S. 7–15.
- 238.
Dieses Verständnis hat seinen Ursprung in der Softwareentwicklung (vgl. DIN EN 62890 (2017), S. 7–15) und wird in der Referenzarchitektur Industrie 4.0 (RAMI 4.0) auf den Kontext physischer Produkte portiert (vgl. DIN SPEC 91345 (2016), S. 14 f.). Zum Begriff Industrie 4.0 siehe Fußnote 179.
- 239.
Diese Zuordnung ist aus dem RAMI 4.0 abgeleitet (vgl. ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e. V. (2016) S. 10 ff.).
- 240.
Eigene Darstellung in Anlehnung an DIN EN 62890 (2017), S. 13 f.
- 241.
Vgl. Eigner, M. (2014a), S. 2–5 und Hahn, A. (2005), S. 279 f.
- 242.
Eigene Darstellung in Anlehnung an Gebhardt, A. (2016), S. 25, Nassar, A. und Reutzel, E. W. (2013), S. 20 sowie Vajna, S. u. a. (2018), S. 15. Anmerkung: Der Maschinencode wurde dem Processing zugeordnet, da er bei manchen AM-Verfahren erst mit der generativen Fertigung (on the fly) erzeugt wird (vgl. Abschnitt 2.2.2.1).
- 243.
Im AM-Kontext (bzw. im Development-to-Order) werden die Kundenanforderungen oftmals kollaborativ erarbeitet, wobei auch vorab durch den Kunden (Fachanwender) konkrete Anforderungen formuliert oder bereits spezifiziert werden können (vgl. Abschnitt 2.3).
- 244.
„Requirements Engineering […] bezeichnet einen kooperativen, iterativen, inkrementellen Prozess zum Ermitteln, Analysieren, Verstehen und Festlegen von Anforderungen.“ (Gilz, T. (2014), S. 55, Hervorhebung im Original).
- 245.
Die Modellierungssprache SysML (Systems Modeling Language) zur Entwicklung komplexer Systeme, die Hardware, Software, Daten, Prozesse und Weiteres umfassen können, ist bspw. eine Erweiterung der im Softwarebereich üblichen Modellierungssprache UML (vgl. Dori, D. (2016), S. 136).
- 246.
Vgl. Anderl, R. (2018), S. Y25-Y30 und Sindermann, S. (2014), S. 333. Das CAD-Volumenmodell bildet oft den Auftakt des AM-Informationsflusses (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 24 f., Kim, D. B. u. a. (2015), S. 22 und Klemp, E. und Pottebaum, J. (2015), S. 322–324).
- 247.
Beispiele sind IGES (Initial Graphics Exchange Specification), STEP (STandard for the Exchange of Product Model Data) oder JT (Jupiter Tesselation) (vgl. Sindermann, S. (2014), S. 333–338).
- 248.
Neben Surface Tessellation Language (vgl. DIN EN ISO 17296–4 (2016), S. 9) sind auch andere Bedeutungen wie Standard Tessellation Language, Standard Triangulation Language oder Stereolitografie gebräuchlich (vgl. bspw. Hehenberger, P. (2020), S. 145 und Zeyn, H. (2017), S. 9–12).
- 249.
Da gekrümmte Flächen nur beliebig genau angenähert werden können (abhängig von der gewählten Auflösung), müssen entweder Ungenauigkeiten oder große Datenmengen in Kauf genommen werden. Je filigraner das Netz aus Dreiecken, desto größer ist der Datensatz (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 39).
- 250.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 35–40. Der hohe Verbreitungsgrad des STL-Formats und die Unabhängigkeit von proprietären CAD-Formaten werden als Gründe für dessen industrielle Nutzung angesehen (vgl. Kai, C. C. u. a. (1997), S. 566 f.).
- 251.
XML (Extensible Markup Language) dient der universellen Beschreibung und hierarchischen Strukturierung von Daten. (vgl. Mertens, P. u. a. (2017), S. 23 und Balzert, H. (2009), S. 602).
- 252.
Vgl. Sindermann, S. (2014), S. 338–340.
- 253.
Das Datenformat STEP dient der Archivierung, Speicherung und dem Austausch von Produktdaten basierend auf der ISO-Norm 10303 (vgl. Anderl, R. (2000), S. 39 ff.).
- 254.
AMF (Additive Manufacturing File Format) ist ein frei verfügbares XML-basiertes Dateiformat. Es ist plattformunabhängig, erweiterbar und erlaubt die Zuordnung von Fertigungsparametern (wie Material und Farbe). Gleichzeitig bietet es eine STL-Abwärtskompatibilität (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 45 f.). 3MF (3D Manufacturing Format) ist AMF sehr ähnlich, wird jedoch durch ein Unternehmenskonsortium protegiert (vgl. 3MF Consortium (2021), URL siehe Literaturverzeichnis und Lu, Y. u. a. (2015), S. 4).
- 255.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 29.
- 256.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 26 f. u. S. 44 f., Lu, Y. u. a. (2015), S. 5 sowie Nassar, A. und Reutzel, E. W. (2013), S. 22. Vgl. hierzu auch Fußnote 250.
- 257.
Vgl. Tabelle 2.4.
- 258.
Vgl. Gilz, T. und Zafirov, R. (2014), S. 99 und Rubanov, D. (2014), S. 175–186.
- 259.
Zur Simulation im AM-Kontext allgemein vgl. Kumke, M. (2018), S. 41 u. S. 94 und Rosen, D. W. (2007), S. 408. Beispiele zur FEM-Verwendung im AM-Kontext führen, Kumke, M. (2018), S. 167 f., Schoinochoritis, B. u. a. (2017), S. 109 ff. und Rubanov, D. (2014), S. 178 an. Zur CAD-Integration von FEM vgl. Vajna, S. u. a. (2018), S. 320.
- 260.
Vgl. Klemp, E. und Pottebaum, J. (2015), S. 320–322.
- 261.
Vgl. Zeyn, H. (2017), S. 71–75, Lu, Y. u. a. (2015), S. 5 und Gebhardt, A. (2016), S. 33–46.
- 262.
Manche Fabrikatoren beherrschen das Slicing auch adaptiv während des Fertigungsprozesses (vgl. Abschnitt 2.2.2.1 und Gebhardt, A. (2016), S. 27–29).
- 263.
Im AM-Kontext kommen hierfür oftmals herstellerspezifische Datenformate zum Einsatz. Beispiele für verbreitete Formate sind Common Layer Interface (CLI) oder Stereolithography Contour (SLC) zur Darstellung der Schichten (vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 40–43, Wong, K. V. und Hernandez, A. (2012) und Kai, C. C. u. a. (1997), S. 568 f.) und der auch als G-Code bezeichnete NC-Standard für den fabrikatorinterpretierbaren Code (NC steht für Numerical Control, eine gängige Bezeichnung für rechnergestützte (Werkzeug-)Maschinensteuerung) (vgl. Baumann, F. (2017), S. 133 ff. und Knoppers, R. und Hague, R. (2006), S. 43).
- 264.
- 265.
Vgl. Gebhardt, A. (2016), S. 27–29 u. S. 41 und Nassar, A. und Reutzel, E. W. (2013), S. 20.
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Morar, D. (2022). Die Informationsversorgung im Kontext von Additive Manufacturing. In: Additive Manufacturing (AM). Springer Gabler, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-37153-1_2
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