Economic perspectives on 3D printing

  • Ökonomische Perspektiven zum 3D-Druck

Weller, Christian; Piller, Frank Thomas (Thesis advisor); Wentzel, Daniel (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2015)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Kurzfassung

Additiver Fertigungstechnologie (oder umgangssprachlich "3D-Druck") wird das Potenzial zugeschrieben, einen Weg zu einer neuen Industriellen Revolution zu ebnen. Dabei wurden technologische Aspekte in der wissenschaftlichen Literatur umfassend beschrieben, allerdings steht die wirtschaftswissenschaftliche Auseinandersetzung mit diesem Phänomen noch am Anfang. Daher ist das Ziel dieser Dissertation, die Chancen der additiven Fertigungstechnologien mit analytisch und empirisch fundierten Erkenntnissen aufzuzeigen – fernab des aktuellen medialen Hypes. Dazu wird im Teil A dieser Arbeit eine umfassende Einführung in das Forschungsfeld gegeben. Die Einführung enthält einen Überblick über die verschiedenen Verfahren der additiven Fertigungstechnologien, deren Anwendungen sowie die Branche als Ganzes. Darüber hinaus enthält Teil A die theoretischen Grundlagen für die drei Fachaufsätze, die im Teil B enthalten sind. Jeder Fachaufsatz beleuchtet spezifische Aspekte der ökonomischen Auseinandersetzung mit additiver Fertigungstechnologie. Im Folgenden wird ein kurzer Einblick in die Fachaufsätze gegeben. Im Fachaufsatz I wird eine umfassende Literaturrecherche präsentiert, um die zentralen Merkmale der Technologie zu identifizieren sowie potenzielle Auswirkungen auf produzierende Unternehmen abzuleiten. Additive Fertigung erlaubt eine direkte digitale Fabrikation von dreidimensionalen Objekten. Dabei wird die Individualisierung von Produkten sowie höhere Produktvarianz und -komplexität ermöglicht, ohne dass zusätzliche Kosten in der Produktion entstehen. Zusätzlich kann der Montageaufwand reduziert werden, wenn funktionale Produkte in einem Fertigungsschritt hergestellt werden. Diese Merkmale der additiven Fertigungstechnologien werden auf existierende ökonomische Modelle für die Gewinnfunktion und Marktstruktur produzierender Unternehmen übertragen, um deren zugrundeliegenden Annahmen zu überprüfen und potenzielle Veränderungen in den Resultaten zu diskutieren. Dabei werden sieben Propositionen abgeleitet, die eine Forschungsagenda für zukünftige Fragestellungen aufzeigen.Im Fachaufsatz II wird das Wertschöpfungspotenzial additiver Fertigungstechnologien in zwei Konsumentenstudien mit insgesamt 426 Teilnehmern untersucht. Die Konsumenten wurden zu ihren Zahlungsbereitschaften für Produkte mit unterschiedlichem Individualisierungsgrad befragt: (i) Ein Standardprodukt ohne Individualisierbarkeit, (ii) eine Produktkonfiguration mit modularen Optionen für die Individualisierung (konventionelle „Mass Customization“) und (iii) eine kontinuierliche Individualisierbarkeit der Produkteigenschaften. Letztere wird mithilfe additiver Fertigungsverfahren ökonomisch ermöglicht. In Studie 1 zeigen wir auf, dass es einen Mehrwert von +189% für die kontinuierliche Individualisierbarkeit im Vergleich zum Standardprodukt gab und eine um +50% höhere Zahlungsbereitschaft gegenüber der Produktkonfiguration mit modularen Optionen geäußert wurde. In Studie 2 können wir eine um +68% höhere Zahlungsbereitschaft für die kontinuierliche Individualisierbarkeit im Vergleich zum Angebot mit modularer Produktkonfiguration empirisch belegen. Darüber hinaus identifizieren wir verschiedene Werttreiber und diskutieren theoretische sowie praktische Implikationen. Im Fachaufsatz III werden zwei weitere Konsumentenstudien mit insgesamt 400 Teilnehmern vorgestellt. Hierfür wurden die Teilnehmer durch einen simulierten Online-Kaufprozess geführt, in dem sie ein Küchenmesser individuell gestalten konnten. Auch hierbei wird das Wertschöpfungspotenzial erhöhter Produktindividualisierung, die mit additiver Fertigungstechnologie ermöglicht wird, untersucht. In Studie 1 stand die Individualisierbarkeit ästhetischer Produktdesign-Attribute im Vordergrund, während eine individuelle Passform im Fokus der Studie 2 war. In Studie 1 konnten wir feststellen, dass es keine signifikanten Wertzuwächse für eine erhöhte Produktindividualisierbarkeit von ästhetischen Attributen gab. Im Gegensatz dazu gaben Konsumenten signifikant höhere Zahlungsbereitschaften für eine höhere individuelle Passform des Produkts an. Wir zeigen, dass die Charakteristika der Konsumenten einen Einfluss auf den wahrgenommenen Produktwert hatten: Sowohl das produktbezogene Engagement („Product Involvement“) als auch die grundsätzliche Einstellung zu Produktindividualisierbarkeit haben die Zahlungsbereitschaften positiv beeinflusst. Darüber hinaus zeigen wir theoretische sowie praktische Implikationen auf, wenn eine erhöhte Produktindividualisierbarkeit mithilfe additiver Fertigungsverfahren ermöglicht wird.Zusammenfassend können folgende ökonomische Potenziale der additiven Fertigungstechnologien im Rahmen dieser Dissertation aufgezeigt werden: (1) Die Auflösung von Produktionskosten-Paradigma konventioneller Fertigungssysteme, (2) Die potenzielle Veränderung von Marktstrukturen und eine Erhöhung der verfügbaren Produktvarianten, (3) Das Wertschöpfungspotenzial beim Angebot hochindividualisierter Produkte, (4) Die Erweiterung konventioneller „Mass Customization“-Angebote mit modularer Anpassung um das Angebot einer Produktindividualisierung mit stufenloser Anpassung sowie (5) Die Realisierbarkeit einer verbesserten Segmentierungsstrategie.In den drei Fachaufsätzen werden Argumente, die zu diesen ökonomischen Potenzialen führen, diskutiert. Gleichzeitig werden auch Grenzen der additiven Fertigungstechnologien vorgestellt. Verschiedene Faktoren können die Ausschöpfung dieser Potenziale einschränken, wie z.B. hohe Grenzkosten der Produktion, Materialverfügbarkeit, fehlende Reproduzierbarkeit/Prozesssicherheit sowie ungeklärte Eigentumsrechte an digitalen Produktdesigns oder fehlende Produktdesign-Kenntnisse.

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