| Zusammenfassung | 6 |
| Inhaltsverzeichnis | 7 |
| Abbildungsverzeichnis | 10 |
| Abkürzungsverzeichnis | 15 |
| Formelzeichen | 17 |
| 1 Einleitung | 19 |
| 1.1 Ausgangssituation | 19 |
| 1.2 Zielsetzung | 20 |
| 1.3 Forschungskonzeption | 21 |
| 1.4 Aufbau dieser Arbeit | 22 |
| 2 Grundlagen des Betrachtungs- und Gestaltungsbereichs | 24 |
| 2.1 Additive Fertigungstechnologien | 24 |
| 2.1.1 Klassifizierung und Eigenschaften additiver Fertigungsverfahren | 24 |
| 2.1.2 Fertigungsprozesskette des Laser-Strahlschmelzens | 26 |
| 2.1.3 Einsatzgebiete additiver Fertigungsverfahren | 36 |
| 2.1.4 Geschäftsmodelle der additiven Fertigung | 37 |
| 2.1.5 Produktivitätspotenziale der Prozesskette additiver Fertigungsverfahren | 41 |
| 2.2 Fabrikplanung | 48 |
| 2.2.1 Ziele der Fabrikplanung | 49 |
| 2.2.2 Planungsprozess | 49 |
| 2.2.3 Entscheidende Rolle der Strukturplanung im Rahmen der Fabrikplanung | 55 |
| 2.2.4 Planungsbereiche der Fabrikplanung | 56 |
| 2.2.5 Alternativenbildung in der Fabrikplanung | 60 |
| 2.3 Produktionsprogramme | 62 |
| 2.3.1 Strukturdeterminanten von Produktionsprogrammen | 63 |
| 2.3.2 Struktur (Merkmale und Ausprägungen) | 65 |
| 2.3.3 Strukturtypologie | 68 |
| 2.3.4 Erhebung im Unternehmenskontext | 70 |
| 2.3.5 Rolle bei der Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung | 71 |
| 2.4 Simulationsbasierte Ansätze im Rahmen der Fabrikplanung | 71 |
| 2.4.1 Simulationsbasierte Ansätze in der Planung und Optimierung von Fabriken | 71 |
| 2.4.2 Vorgehensmodell zur Erstellung von Simulationsstudien | 74 |
| 2.4.3 Konzepte für die Dimensionierung von Produktionssystemen | 77 |
| 3 Definition des Forschungsbedarfs | 79 |
| 3.1 Marktseitige Bedeutung | 79 |
| 3.1.1 Gesamtentwicklung additiver Produktionskapazitäten | 79 |
| 3.1.2 Bedeutung entlang der Wertschöpfungskette | 80 |
| 3.2 Forschungsbedarf | 81 |
| 3.2.1 Unzulänglichkeit bestehender Methoden und Anforderungen an eine Methode für die Gestaltung von Fabrikstrukturen für additive Fertigungsverfahren | 81 |
| 3.2.2 Fehlende ganzheitliche Bewertung von Produktivitätspotenzialen | 83 |
| 3.3 Ableitung des Forschungsbedarfs und Berücksichtigung in dieser Arbeit | 83 |
| 4 Modell zur Bewertung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung | 85 |
| 4.1 Aufgabendefinition | 85 |
| 4.2 Beobachtungen am Realsystem | 85 |
| 4.3 Systemanalyse | 86 |
| 4.3.1 Systemdefinition | 86 |
| 4.3.2 Aufbaustruktur des Systems | 92 |
| 4.3.3 Ablaufstruktur des Systems | 100 |
| 4.4 Datenbeschaffung und -aufbereitung | 111 |
| 4.4.1 Finanzwirtschaftliche Information | 111 |
| 4.4.2 Zeitwirtschaftliche Information | 114 |
| 4.4.3 Wertschöpfungstiefendefinition | 124 |
| 4.5 Modellformalisierung und Implementierung | 125 |
| 4.6 Verifikation und Validierung | 125 |
| 4.6.1 Verwendete Verifikations- und Validierungstechniken im Rahmen der Simulationsstudie | 126 |
| 4.6.2 Validierung der Simulationsergebnisse | 127 |
| 4.6.3 Fazit zur Verifikation und Validierung | 131 |
| 5 Methode zur Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung | 132 |
| 5.1 Konzeption der Methode zur Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung | 132 |
| 5.2 Detaillierung der Methode zur Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung | 133 |
| 5.2.1 Anforderungsermittlung | 133 |
| 5.2.2 Strukturvariantenbildung | 137 |
| 5.2.3 Variantenauswahl | 142 |
| 5.3 Anschlussfragestellungen | 144 |
| 5.3.1 Anforderungen an die sekundäre Fabrikstruktur | 144 |
| 5.3.2 Gestaltung des Fabriklayouts | 145 |
| 5.4 Anwendung der Methode zur Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung | 147 |
| 5.4.1 Anwendungskontext | 147 |
| 5.4.2 Anforderungsermittlung | 149 |
| 5.4.3 Strukturvariantenbildung | 153 |
| 5.4.4 Variantenauswahl | 156 |
| 6 Produktivitätspotenziale der Prozesskette additiver Fertigungsverfahren | 163 |
| 6.1 Analyse der Produktivitätspotenziale | 163 |
| 6.1.1 Sensitivitätsanalyse der additiven Prozesskette | 164 |
| 6.1.2 Beurteilung ausgewählter Produktivitätspotenziale | 166 |
| 6.2 Potenziale additiver Ersatzteilfertigung in der Luftfahrtindustrie | 170 |
| 7 Anwendung und praktische Validierung | 181 |
| 7.1 Anwendung der Methode zur Gestaltung von Fabrikstrukturen für die additive Fertigung | 181 |
| 7.1.1 Projektplan für die Anwendung im Rahmen einer Fabrikplanung | 181 |
| 7.1.2 Fallbeispiel: Layoutplanung (Deutsche Bahn) | 183 |
| 7.2 Anwendung für die Ermittlung von Produktivitätspotenzialen für die Prozesskette der additiven Fertigung am Fallbeispiel einer Szenarioanalyse | 185 |
| 8 Schlussbetrachtungen | 187 |
| 8.1 Zusammenfassung der Ergebnisse | 187 |
| 8.2 Ausblick für Praxis und Forschung | 188 |
| Literaturverzeichnis | 191 |
| Anhang A Auswirkungen additiver Fertigungsverfahren auf die Wertschöpfungskette | 206 |
| Anhang B Datengrundlage | 210 |
| B.1 Ermittlung der Regressionskoeffizienten für den Prozessschritt Baujob fertigen | 210 |
| B.2 Überprüfung der herangezogenen Rüstzeiten auf Normalverteilung | 212 |
| B.3 Verwendete zeitwirtschaftliche Informationen | 212 |
| B.4 Checkliste zur fallspezifischen Modellanpassung | 217 |
| B.5 Unterstützende Daten | 218 |
| B.6 Einfluss von Nachbearbeitungssequenz und Auftragslosgröße | 218 |
| B.7 Variationskoeffizient der Durchlaufzeit | 219 |
| B.8 Transkript durchgeführter Interviews | 220 |
| B.8.1 Einsatz von Computertomographie zur Qualitätssicherung in der Prozesskette der additiven Fertigung | 220 |
| B.8.2 Einsatz von Drahterodiermaschinen in der Prozesskette der additiven Fertigung | 220 |
| B.8.3 Beobachtungen der betrieblichen Praxis am LZN Laser Zentrum Nord und dem iLAS Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik | 221 |
| B.8.4 Maschinen in der Teilefertigung | 221 |
| B.8.5 Fabrikstrukturen für die additive Fertigung | 222 |
