Additive oder konventionelle Fertigung? Das ist die Frage

Was sind die wahren Kosten des 3D-Drucks für die Fertigung?

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Wie berechnet man die Kosten der additiven Fertigung?

Ob sie den Kauf eines 3D-Druckers oder die Auslagerung der Teileproduktion in Erwägung ziehen, clevere Manager wissen, dass sie ihre Optionen objektiv analysieren müssen. Dennoch fehlt es ihnen häufig an den notwendigen Tools für eine genaue ROI-Analyse – insbesondere wenn sie nur begrenzte oder gar keine Erfahrung im Bereich 3D-Druck haben. Auch die tatsächlichen Kosten ihrer momentan konventionell gefertigten Teile, die mit Guss-, Form-, Spritzguss-, subtraktiven oder Montagetechniken hergestellt wurden, sind oft geheimnisumwoben, mit internen Verrechnungen, die auf unvollständigen oder ungenauen Berechnungen von Produktionskosten und Mehraufwand basieren.

Um das ROI-Problem zu lösen, holt das Einkaufspersonal Preise von einem 3D-Druck-Anbieter und einem herkömmlichen Fertigungs-Outsourcer ein. Dabei sollten beide Preise selbstverständlich die Marktgegebenheiten widerspiegeln. Im schlimmsten Fall, so die Überlegung, fallen die Preise beider Anbieter aufgrund ihrer Gewinnspannen höher aus als die internen Kosten. Fokussiert man sich beim Einkauf auf externe Preise, fallen versteckte interne Kosten wie Lagerhaltung, Ausschuss, Bestellkosten, Arbeitsaufwand, Logistik, der Wert des im Bestand gebundenen Kapitals und weitere oftmals unter den Tisch. Durch 3D-Druck können beispielsweise Kosten für Unterbrechungen der Lieferkette wie Zusatzkosten für Eillieferungen und Umsatzeinbußen vermieden werden. Diese versteckten Kosten können besonders bei Ersatzteilen erheblich sein.

Um diese versteckten Kosten zu erkennen und die tatsächlichen Kosten von additiv und konventionell gefertigten Artikeln pro Einheit zu berechnen, sollten bei der Berechnung die bestellte Menge und die individuellen Umstände berücksichtigt werden. Erst wenn ermittelt wurde, welche Lösung des 3D-Druck-Anbieters den Qualitäts- und Leistungsanforderungen entspricht, können die vorgeschlagenen und die bisherigen Produktionsmethoden verglichen werden.

Die 3D-Druck-Kostenkurve veranschaulicht diesen Punkt. Die konventionelle Fertigung ist mit hohen Einrichtungs- und Entwicklungskosten verbunden. Denken Sie an die Vorlaufzeit und die Kosten, die mit der Herstellung von Spritzgusswerkzeugen verbunden sind. Die hohen Werkzeugkosten (nicht aber die lange Vorlaufzeit oder der verzögerte Umsatz – wichtige Faktoren) amortisieren sich über hohe Stückzahlen identischer Teile. Je mehr Teile produziert werden, desto geringer ist der Anteil der Vorlaufkosten an den Gesamtkosten pro Stück. Die Kosten der konventionellen Fertigung sinken stetig, je mehr Teile hergestellt werden.

Auf der anderen Seite haben 3D-Drucker niedrigere Anfangskosten bei der Vorbereitung und eine schnellere Time-to-Revenue. Demnach liegt zwar eine gewisse anfängliche Belastung bei den 3DP-Kosten vor, diese amortisiert sich jedoch schnell und führt zu einer fast horizontalen Kostenkurve. Vergessen Sie nicht, dass die meisten 3D-gedruckten Teile eine Nachbearbeitung benötigen, um Stützen und überschüssiges Material zu entfernen, sowie Polier- oder Kühlzeiten nach dem Druck, die mehr Zeit in Anspruch nehmen können als für das Äquivalent aus der konventionellen Fertigung und die in die ROI-Kalkulation einbezogen werden müssen. Verschiedene 3D-Drucktechnologien unterscheiden sich in der Komplexität der erforderlichen Nachbearbeitung (z. B. entfällt bei bestimmten Technologien wie dem Flüssigmetalldrucker von Xerox der Schritt der Pulverentfernung, was die Nachbearbeitung verkürzt).

Der Schnittpunkt der beiden Kurven ergibt einen Break-Even-Punkt. Die geringeren Mengen links vom Break-Even-Punkt sollten mit 3D-Druck hergestellt werden, während die höheren Mengen rechts davon mit konventioneller Fertigung hergestellt werden sollten:

Die 3D-Druck-Kostenkurve

Heute haben die meisten Unternehmen alle unnötigen Kosten aus ihren konventionellen Fertigungsprozessen gestrichen. Es sind kaum noch weitere Kostensenkungen möglich, um die vertikale Platzierung Ihrer Kostenkurve zu senken und den Break-Even-Punkt nach links zu verschieben.

Seit der Einführung des 3D-Drucks hat sich die Technologie in Bezug auf Kosten, Qualität und Leistung stark verbessert. Dieser Trend wird sich fortsetzen, wobei die Technologie bereits an dem Punkt angelangt ist, eine brauchbare Alternative zu konventionellen Methoden darzustellen.

Kostenkurven sind ideale Hilfsmittel, um dem Management und den Mitarbeitern den Unterschied zwischen zwei Technologien zu vermitteln. Aber damit die Kurven aussagekräftig sind und auch von Skeptikern akzeptiert werden, müssen die Daten, auf denen das Diagramm beruht, präzise und umfassend sein. Unabhängig davon, ob Sie eine Tabellenkalkulation erstellen, die Anwendung eines Anbieters nutzen oder ein von einer Beratungsfirma entwickeltes Tool wie AMPOWER verwenden, Ihrem Vergleich sollte eine qualitative Analyse folgender Punkte zugrunde liegen:

• Materialspektrum

• Spektrum der Teilegröße

• Ausgabequalität (Oberfläche, Passform)

• Reproduzierbarkeit

• Leistung und Langlebigkeit

• Verfügbarkeit von Ersatzteilen

So entscheiden Sie, ob Sie additiv oder konventionell fertigen möchten

Eine quantitative Analyse Ihrer additiven und konventionellen Fertigungsoptionen ergänzt die qualitative Analyse der Leistung des 3D-Druckers. Ihre Entscheidung, ob Sie in den 3D-Druck investieren sollen, kann durch die Verwendung eines Tools zum Kostenvergleich als faktenbasiert angesehen werden, wenn dieses:

• unvoreingenommen ist (bei jedem Anbieter und jeder Technologie Anwendung findet)

• 3DP- und konventionelle Produktionsprozesse einbezieht, die einzigartig für Ihr Unternehmen sind

• auf Ihren Zeit-, Arbeits- und Mehraufwandskosten basiert

• umfassend ist (die Kosten vom Auftragseingang über die Nachbearbeitung bis zur Lagerhaltung abdeckt)

• die Kosten für Lagerhaltung, Ausschuss, Bestellkosten, Arbeitsaufwand, Logistik, den Wert des im Bestand gebundenen Kapitals und die Kosten für Unterbrechungen der Lieferkette berücksichtigt