Methode zur Bewertung des Potenzials der Additiven Fertigung hinsichtlich der Änderungsflexibilität im Produktlebenszyklus eines Automobils

Abstract

Die Additive Fertigung, auch Additive Manufacturing (AM) genannt, ist im Automobilbau zur Herstellung von Endprodukten noch nicht etabliert. Bauteiländerungen sind im Produktentstehungsprozess eines Automobils stark verbreitet, verursachen hohe Kosten und haben weitere negative Zusatzeffekte. Änderungsflexibilität im weiteren Produktlebenszyklus ist auch, etwa bei Updates und Personalisierungen, von Vorteil. Der Additiven Fertigung wird Änderungsflexibilität unterstellt. In der Arbeit wird eine Methode entwickelt, um das Potenzial der Additiven Fertigung hinsichtlich der Änderungsflexibilität im Produktlebenszyklus zu bewerten, sodass dieses Potenzial bei der Serientechnologieentscheidung eines Bauteils berücksichtigt werden kann. Nachdem Ausgangssituation, Problemstellung sowie die Zielstellung und Forschungsfragen dargelegt wurden, werden die Grundlagen der Additiven Fertigung, des Produktlebenszyklus im Automobilbau und des Änderungsmanagements beschrieben. Anschließend wird anhand von zwei Studien zu Änderungen im Produktentstehungsprozess (Sekundärdatenbasiert und Experteninterviews) sowie einer Studie zu Potenzialen von Änderungsflexibilität im Produktlebenszyklus (Experteninterviews) die Relevanz des Themas bestätigt. Basierend auf den Grundlagen und den Studien werden Anforderungen an das Methodenkonzept abgeleitet. Die Methode besteht aus zwei Bausteinen, um das Potenzial der Additiven Fertigung als Serientechnologie hinsichtlich der Änderungsflexibilität von Bauteilen im Produktentstehungsprozess und im weiteren Produktlebenszyklus a priori zu bewerten. Zur Bewertung des Änderungsbedarfs und der Änderungsflexibilität eines werkzeuggebundenen Bauteils im Produktentstehungsprozess wurden Prognosemodelle entwickelt, die auf Sekundärdaten beruhen. Zur Bewertung der Änderungsflexibilität einer AM-Version wurden expertenbasierte Prognosemodelle entwickelt, da bei AM zum heutigen Stand keine Änderungsdaten vorliegen. Um Bauteile zu identifizieren, die Änderungsflexibilität im Lebenszyklus nach Serienstart benötigen, werden Innovationsideen auf Grundlage aktueller Trends identifiziert und darauf basierend Bauteile ausgewählt. Die Funktionsfähigkeit der Methode konnte anhand von Anwendungsbeispielen bestätigt werden.

Today, Additive Manufacturing is not yet established in automotive end products. The technology is assumed to be flexible to engineering changes. Today, in automotive engineering, changes in the product development process are very common, they cause high costs and have additional negative effects. Furthermore, change flexibility is advantageous in the product life cycle, e.g. for updates and personalizations. The aim of the dissertation is to assess the influence of Additive Manufacturing on changes in the entire product life cycle, in order to consider this in the series technology decision of a component. After the initial situation, the problem, the objectives, and the research questions have been outlined, the basic principles of Additive Manufacturing, the product life cycle in automotive engineering and change management are described. Subsequently, the relevance of the topic is confirmed based on two studies on engineering changes in the product development process (secondary data-based and expert interviews) and a study on the change flexibility potential in the product life cycle (expert interviews). Based on the derived requirements, a method consisting of two components is developed to assess engineering change flexibility in the product development process and in the further product life cycle. To evaluate the need for engineering changes and engineering change flexibility of a tool-bound component in the product development process, prediction models based on secondary data have been developed. Expert-based models were developed to evaluate the change flexibility of an AM version since change data is not available for AM yet. In order to identify components that require change flexibility in the life cycle, innovation ideas are identified based on current trends in automotive engineering and components are selected on this basis. The functionality of the method could be confirmed by application examples.