Date：2025-06-10 Views：1021
Inhaltsverzeichnis
Wichtige Segmente und Struktur
Lieferanten- und Zuliefererbasis
Vergleichende Vertriebsleistung
Die PIM-Branche konzentriert sich auf die Produktion von Bauteilen, die in zwei Kategorien unterteilt ist: integrierte („captive“) und Auftragsfertiger („custom molders“). Integrierte Spritzgießer stellen Bauteile für den Eigenbedarf her und bauen PIM-Teile in Endmontagen ein. Auftragsfertiger bedienen externe Kunden und bieten spezialisierte PIM-Dienstleistungen an. Die Branche wird von zwei parallelen Beschaffungswegen unterstützt: Polymer- und Pulverlieferanten sowie Feedstock-Compounder. Ausrüstungshersteller konzentrieren sich auf Mischer, Spritzgießmaschinen, Entbinder und Sinternöfen, während andere Lieferanten Verbrauchsmaterialien wie Prozessgase, Substrate und Werkzeuge anbieten. Anwälte, Forscher, Berater und Designer spielen ebenfalls unterstützende Rollen in der Branche.
Abbildung 14.1 veranschaulicht das konzeptionelle Layout der PIM-Branche und hebt Bauteilhersteller als Schlüsselakteure hervor. Tabelle 14.1 vergleicht die globalen Merkmale der PIM-Branche für die Jahre 1997 und 2000 und zeigt ein signifikantes Wachstum bei Umsatz, Anzahl der Betriebe und Produktionskapazität. Das PIM-Segment verzeichnete ein jährliches zusammengesetztes Umsatzwachstum von 22 %, begleitet von einem Anstieg der Betriebsanzahl um 34 %. Da Outsourcing für multinationale Unternehmen zur Norm wird, wird erwartet, dass sich die Auftrags-PIM-Fertigung weiter ausdehnt.
Die PIM-Branche umfasst Unternehmen in verschiedenen Entwicklungsstadien – vom Evaluierungsmodus bis zur Vollproduktion. Diese Stufen lassen sich wie folgt charakterisieren:
Stufe 0 – Evaluierungsmodus: Geringer technischer und wirtschaftlicher Aufwand, um mehr über PIM zu erfahren. Typischerweise interne Versuche und Konzepttests, ohne messbaren Umsatz oder Gewinn.
Stufe 1 – Pilotmodus: Unternehmen mit ersten Fähigkeiten, die mögliche Produkte prüfen und neue Kunden akquirieren. Meist gekaufte Ausrüstung und Einkavitäts-Werkzeuge, mit nur geringer Rentabilität.
Stufe 2 – Kleinserienproduktion: Unternehmen haben die Produktion aufgenommen, häufig mit Ein-Schicht-Betrieb und geringer Maschinenauslastung (10–30 %). Feedstock-Verbrauch meist < 5 t/Jahr.
Stufe 3 – Vollproduktion: Unternehmen mit kontinuierlicher Serienfertigung, 24/7-Betrieb. Diese Gruppe dominiert Umsatz und Gewinn.
Abbildung 14.2 zeigt die typische Reifekurve von Gründung bis Vollproduktion – Gewinn versus Umsatz. Die meisten Firmen starten in Stufe 0 mit festen Jahreskosten und wechseln zu Pilotprojekten. Mit wachsendem Geschäft stellt sich Rentabilität ein, wobei Rückschläge durch zusätzliche Schichten oder Anlagen auftreten können. Nachhaltige Gewinne werden in Stufe 3 erreicht.
Die Bewertung von PIM-Finanzdaten erfordert die Festlegung, wo Werte anzusetzen sind. So kann der Verkaufspreis einer PIM-Kieferorthopädie-Klammer je nach Produktionsstufe und Mehrwert deutlich schwanken. Tabelle 14.3 liefert ein statistisches Profil der Betriebskennzahlen der Top-25-PIM-Produktionsstandorte. Diese Spitzenbetriebe machen einen erheblichen Anteil am Branchenumsatz, an Beschäftigten und Gewinn aus, wobei die Metallbauteil-Produktion dominiert.
Die PIM-Branche ist geografisch auf die Amerikas, Europa und Asien verteilt. Die Amerikas halten 43 % der Unternehmen und 50 % des Umsatzes sowie den größten Arbeitsplatzanteil. Europa folgt mit 36 % der Firmen und 27 % des Umsatzes, Asien mit 21 % bzw. 23 %. Innerhalb Europas ist Deutschland führend, gefolgt von der Schweiz, Frankreich und dem Vereinigten Königreich. In Asien führt Japan, danach folgen Taiwan und Singapur. Die Neugründung von Unternehmen nimmt in Regionen wie Brasilien, China und Osteuropa zu.
Die PIM-Branche wird von der Metallproduktion dominiert, die den größten Teil des Umsatzes und der Beschäftigung ausmacht. Aluminiumoxid- und Siliziumdioxid-Fertigung erzeugt ebenfalls viele Arbeitsplätze, gefolgt von Stahl- und Edelstahl-Produktion. Abbildung 14.5 zeigt die Beschäftigungsverteilung nach Werkstoffen. Abbildung 14.6 hebt den Fokus der PIM-Unternehmen auf Metalle, Keramiken und Hartmetalle hervor. Abbildung 14.7 veranschaulicht die relative Pulververwendung nach Materialsegment – ein Spiegel der hohen Dichte von Metallen gegenüber Keramiken.
Die PIM-Branche stützt sich auf eine vielfältige Lieferantenbasis. Kernausstattung umfasst Mischer, Spritzgießmaschinen, Entbinder und Sinternöfen. Feedstock gibt es aus >12 Quellen, leistungsfähige PIM-Mischer von 4 Firmen. Spritzgießmaschinen bauen >100 Unternehmen, mindestens 6 mit PIM-Fokus. Entbinder und Produktions-Sinternöfen kommen von mehreren Anbietern. Die Lieferantenbasis ist inzwischen breit; die meisten Feedstock-Hersteller verfügen über Kapazitäten, die die Nachfrage übersteigen.
Die Produktivität in der PIM-Branche kann z. B. über Umsatz je Mitarbeiter oder Umsatz je Spritzgießmaschine gemessen werden. Der Branchendurchschnitt lag 2002 bei ca. 120.000 $ Umsatz/Jahr und Mitarbeiter, wobei Stufe-3-Betriebe deutlich höhere Werte erzielen. Abbildung 14.9 zeigt die Verteilung des Umsatzes je Mitarbeiter für Vollproduktions-PIM-Betriebe und hebt die deutlich hohe Vertriebsproduktivität der Spitzenunternehmen hervor. Kennzahlen wie „Teile/Jahr je Spritzgießmaschine“ sind ebenfalls gute Indikatoren für die Betriebsproduktivität.
F: Was ist der Pulverspritzguss-Prozess, und wie unterscheidet er sich zwischen Metallen und Keramiken?
A: Der Pulverspritzguss-Prozess ist eine Hybridtechnologie zwischen Kunststoff-Spritzgießen und Sinterverfahren wie Keramik, Pulvermetallurgie und Hartmetall. Er nutzt eine Mischung aus Pulver und Polymer als Feedstock, der erhitzt und in einem kalten Werkzeug geformt wird. Das geformte „Grünling“-Bauteil wird nach dem Entformen entpolymerisiert und gesintert, wodurch das Pulver verdichtet und ein kleineres Bauteil mit komplexer Spritzgieß-Geometrie entsteht. Unterkategorien richten sich nach dem Werkstoff, aber alle Varianten basieren auf dem Spritzgießen des Pulvers vor dem Sintern.
F: Wie unterscheidet sich Pulverspritzguss von klassischer Keramik und Pulvermetallurgie?
A: Ein Kernunterschied liegt im Formgebungsprozess. Pulverspritzguss nutzt Sintern zur Verdichtung der aus Pulver-Polymer-Feedstock geformten Struktur. Da die Formgebungsdrücke zu niedrig sind, um Partikel zu verformen, erfolgt die Verdichtung im Sinterprozess. Die niedrigen Formdrücke ermöglichen kompliziertere Geometrien. Beim klassischen Press-&-Sintern sind die Drücke hoch und das Auswerfen schränkt die Geometrie ein, um Werkzeugschäden zu minimieren. Dort führt man oft eine Unter-Sinterung durch, um Verzug zu vermeiden – bei PIM erlaubt die gleichmäßige Sinter-Schrumpfung eine nahezu vollständige Verdichtung mit hohen Eigenschaften.
F: Wie groß kann ein PIM-Bauteil sein?
A: Der Rekord liegt bei 1.600 kg (3.500 lb) Aluminiumoxid für eine Stahlverarbeitungs-Anwendung – das ist jedoch außergewöhnlich. In der Serienproduktion gibt es einige Beispiele im 18-kg-Bereich (40 lb). Selbst diese sind selten; mehrere tausend Bauteile/Monat liegen bei etwa 300 g (0,66 lb).
F: Welche Wanddicke ist maximal möglich?
A: Wärmeübergang (Spritzgießen, Entbindern, Sintern) ist von der Dicke abhängig. Ziel ist es, durch geringe Wanddicken die Produktivität zu steigern. In der Produktion beträgt die dickste Sektion 125 mm (5 Zoll); üblich sind < 10 mm (0,4 Zoll).
F: Wie dünn können Wände sein?
A: Demonstratoren wurden bis 10 µm (0,0004 Zoll) hergestellt – mit Aufwand und Kosten. In Serie laufen Bauteile mit 100 µm (0,004 Zoll) Wanddicke; ab 1 mm (0,04 Zoll) gibt es kaum Schwierigkeiten.
F: Welche Geometrien eignen sich besonders?
A: Denken Sie an Kunststoff-Spritzgießen – im Prinzip sind dort mögliche Formen auch mit Pulver realisierbar.
F: Welche Werkstoffe sind die häufigsten?
A: Bei Keramiken dominieren Aluminiumoxid-basierte Systeme; auch Siliziumdioxid (SiO₂) ist weit verbreitet. Bei Metallen sind niedriglegierte Stähle und Edelstähle aufgrund der Pulververfügbarkeit am häufigsten. Weitere gängige Materialien sind Hartmetalle (WC-Co), Wolfram (W), Wolfram-Kupfer (W-Cu) sowie Sonderlegierungen aus Molybdän (Mo), Nickel, Kupfer, Kobalt, elektronischen Legierungen und verschiedene Nitride, Oxide und Carbide.
F: Was kostet ein typisches Werkzeug?
A: Die Kosten liegen in einer ähnlichen Größenordnung wie bei Kunststoffen. Empfohlen wird ein 2- bis 4-kavitiges Werkzeug mit Preisen von 15.000–35.000 $, abhängig von Details und Lieferzeit. Mehr Features (Schieber, Gewindeentformung) erhöhen den Preis. Extrem: ein 36-Blade-Wärmemotor-Werkzeugsatz (Einkavität, 200 mm Ø) für Siliziumcarbid-Spritzgießen kostete 100.000 $; einfache Einsatzformen beginnen bei 2.000 $.
F: Wie lange dauert es von der Idee bis zur Vollproduktion?
A: Die Gesamtdauer wird meist vom Kunden-Design-Zyklus, Erstmuster-Evaluation, Verhandlungen und Zulieferer-Qualifikation bestimmt. Automobilbauteile gingen von CAD-Zeichnung bis Serie in < 2 Monaten. PIM-Produkte für die Mikroelektronik erreichen oft innerhalb von 8 Wochen nach Zeichnungs-Eingang Produktionsraten von 1 Mio./Monat.
F: Welche Lebensdauer hat ein Werkzeug?
A: Sehr abhängig von Pulver und Toleranzen. Bei abrasivem Material (z. B. grobes Al₂O₃) kann eine Überholung alle 50.000 Schüsse nötig sein – durch Chrom-Elektroplating lassen sich abgetragene Bereiche wieder aufbauen. Glattes, weicheres Edelstahlpulver wurde bereits 2.000.000-mal verschleißfrei verarbeitet. Für viele Materialien sind etwa 500.000 Schüsse realistisch, danach empfiehlt sich eine Aufarbeitung.
Konzeptioneller Rahmen: Was machen Unternehmen, die als führend gemessen an Wachstum, Innovation, Umsatz oder Gewinn gelten? Wer sind diese Vorreiter? Fragen nach Führung sind häufig, da PIM zunehmend Beachtung findet. Verwirrung entsteht, weil es verschiedene Leistungskennzahlen gibt. Formal steht „Best“ für hohe Produktivität. Führende Unternehmen setzen den Ton für die Zukunft. „Best“ und „führend“ stehen oft für ein Gleichgewicht aus Qualität, Kosten und Leistung. Eine Finanzsicht könnte sich auf Kapitalrendite konzentrieren, Bewerber schauen auf Stabilität, Wachstum und persönliche Entwicklungsmöglichkeiten. Wir folgen den Vorreitern, weil sie Erfolgsmaßstäbe setzen und neue Märkte erschließen. Benchmarking umfasst den Vergleich mit diesen Leadern und zeigt auf, welche Veränderungen nötig sind, um selbst zu einem führenden Betrieb zu werden.
Branchenstruktur: Technologie ist ein Baustein, aber Systemmanagement ist der Unterscheider. Die besten Betriebe verfügen über etablierte Systeme, die eine breite Palette von Themen abdecken. Weltklasse-PIM-Unternehmen managen das Gesamtsystem über Geschäftspraktiken sowie Kunden- und Lieferantenbeziehungen.
In jeder PIM-Organisation gibt es fünf fundamentale Segmente. An der Spitze steht das zentrale MANAGEMENT mit Vision, Systemblick und Struktur, um die vielfältigen Inputs der untergeordneten Bereiche OPERATIONS, MARKETING, FINANZEN und ENGINEERING auszugleichen und zu koordinieren. Für einen 24/7-PIM-Produktionsbetrieb verteilen sich die Kosten etwa auf 5–8 % MANAGEMENT, 60–70 % OPERATIONS, 15–20 % MARKETING, 5 % FINANZEN und 2–8 % ENGINEERING. Anfangs steht ENGINEERING im Vordergrund; mit wachsendem Erfolg sollte sich jedes PIM-Unternehmen an das Profil eines Produktionshauses anpassen.
Attribute von Weltklasse-Betrieben: Weltklasse-PIM-Betriebe konkurrieren global und sind bekannt für konstant hohe Produktqualität und messbare Leistungsvorteile. Sie sind Innovatoren, die der Branche die Richtung vorgeben. Diese Firmen sind gut geplant und haben Ressourcen zielgerichtet eingesetzt.
Top-Performance ist weltweit verteilt und nicht an eine Binder-Technologie gebunden. Die obersten 5 % der PIM-Branche zeigen folgende Attribute:
Eigenfertigung vs. Auftragsfertigung: 37 % der Produktion ist für den Eigenbedarf, 63 % für externe Kunden
Geografische Verteilung: 20 % asiatisch, 27 % europäisch, 53 % nordamerikanisch
Hauptwerkstoff-Fokus: 77 % metallisch, 20 % keramisch, 3 % Hartmetalle
Entbinder-Praxis: 35 % thermisch, 19 % lösemittelbasierend, 19 % katalytisch, 3 % Trocknung, Rest Mischtechnologien
Spritzdruck: 87 % Hochdruck, 13 % Niederdruck
Feedstock: ca. 80 % wird hausintern gemischt
Mischer: sie besitzen 20 % der installierten Mischer
Spritzkapazität: sie besitzen 26 % der installierten Spritzkapazität
Öfen: sie besitzen 19 % der installierten Öfen
Sinterkapazität: ihre Öfen sind größer, daher kontrollieren sie 49 % der installierten Sinterkapazität
Umsatz: sie erwirtschaften 63 % des jährlichen PIM-Branchenumsatzes
Beschäftigung: sie stellen 42 % der Branchenarbeitsplätze
Gewinn: sie erzielen 81 % des Branchengewinns.
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