3D-Druck von Ersatzteilen rechnet sich öfter als gedacht

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Ein neues Optimierungsmodell errechnet auf Basis realer Daten, wann der 3D-Druck von Ersatzteilen eine wirtschaftliche Alternative sein kann.

Jakob Heinen von der Kühne Logistics University in Hamburg hat gemeinsam mit Prof. Dr. Kai Hoberg, Leiter der Abteilung Logistik und Professor für Supply Chain and Operations Strategy, ein Optimierungsmodell für die Ersatzteillieferung entwickelt, das anhand von realen Daten die Wirtschaftlichkeit des 3D-Drucks unterstreicht.

Die additive Fertigung – auch 3D-Druck genannt – findet bereits heute in vielen Branchen Anwendung. Beispiele sind leichte Flugzeugkomponenten, maßgeschneiderte medizinische Geräte oder schnell einsatzbereite Werkzeuge. Auch für einzelne Ersatzteile hat sich diese Fertigungstechnik bewährt. Doch lohnt sich das auch im größeren Rahmen?

Supply-Chain-Experten um Jakob Heinen und Prof. Dr. Kai Hoberg haben jetzt ein Optimierungsmodell entwickelt, das erstmals das gesamte Ersatzteil-Portfolio in den Blick nimmt. Angewendet wurde das Modell auf einen großen realen Datensatz eines führenden Fahrzeugherstellers, der mehr als 50.000 Ersatzteile aus neun Jahren umfasst.

3D-Druck von Ersatzteilen entlastet die Lager und verbessert den Service

Additiv gefertigte Ersatzteile erfüllen heute die Kriterien, die Premiummarken wie Daimler Buses an Bauteile im sichtbaren Bereich stellen. Foto: Daimler Buses/EOS

Das Ergebnis der Arbeit: Der 3D-Druck ist eine sinnvolle wirtschaftliche Alternative für einen erheblichen Anteil von Ersatzteilen. Das gilt vor allem für selten nachgefragte Teile in geringen Stückzahlen. „Hersteller versorgen im Rahmen des Kundenservice auch eigene Fahrzeuge, die bereits lange aus der Serienfertigung ausgelaufen sind. Ersatzteile werden dann oft weniger als einmal pro Jahr benötigt. Genau in diesen Fällen kann der 3D-Druck preiswerter als die traditionelle Fertigung sein“, erläutert Jakob Heinen.

„Zwar sind die Produktionskosten pro Stück oft deutlich höher als in der traditionellen Fertigung. Doch statt an Mindestmengen gebunden zu sein und große Vorräte anzulegen, können Unternehmen die tatsächlich benötige Menge produzieren. Das spart jahrelange Lagerkosten“, erklärt Heinen. Auch der Service lässt sich mit dieser Technik verbessern, da ein Hersteller schneller auf Kundenwünsche reagieren kann.

Bereits heute an die Ersatzteilfertigung von morgen denken

„Es lohnt sich, die strategische Frage nach dem passenden Fertigungsmix nicht dem Zufall zu überlassen. Der 3D-Druck hat viel zu bieten“, resümiert Prof. Kai Hoberg. Allerdings sollten die Verantwortlichen stets für einen Mindestbestand sorgen, um Lieferengpässe zu vermeiden. Außerdem appelliert der Logistik-Experte an die Weitsicht der Entscheider: „Um den Übergang zur additiven Fertigung von Ersatzteilen zu erleichtern, müssen Manager bereits heute mit den Vorbereitungen beginnen. Denn oft ist die Digitalisierung von technischen Zeichnungen ein Engpass für eine reibungslose Produktion.“

Kosten in der gesamten Lieferkette bewertet

Das Modell von Heinen und Hoberg betrachtet und bewertet die Kosten in der gesamten Lieferkette. Ein Beispiel: Bei der traditionellen Herstellung fallen jedes Mal Kosten an, wenn eine Produktionsanlage für ein anderes Ersatzteil umgerüstet wird. Wie hoch diese Kosten für einen Einzelteil-Typ sind, richtet sich unter anderem nach Nachfragemenge, Auftrags- und Mindestbestellmenge oder Servicegrad.

Bei der additiven Fertigung sind zwar auch Investitionen notwendig, zum Beispiel in Hardware oder technische Zeichnungen, es können aber deutlich geringere Mengen flexibel und ohne zusätzliche Kosten produziert werden. Das Modell von Heinen und Hoberg kalkuliert nun für jedes einzelne Ersatzteil das Optimum für Kennzahlen wie Lagermenge, Lieferzeit und Produktionskosten. Das Ergebnis bietet die Grundlage dafür zu entscheiden, ob die Produktion für die jeweiligen Ersatzteile auf 3D-Druck umgestellt werden sollte. Wenn die Kosten für 3D-Druck beispielsweise viermal so hoch sind wie bei der traditionellen Fertigung, lohnt sich der 3D-Druck noch für bis zu 8 % aller Teile.

gk

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