A Decision Support Framework for Metal Additive Manufacturing Adoption in Small and Medium-Sized Enterprises

Abstract

Today's manufacturing landscape is undergoing constant changes, particularly through the widespread integration of advanced digital technologies. Among these, Metal Additive Manufacturing (MAM) stands out, signaling a new era of flexibility and customization capabilities that promise to significantly enhance business competitiveness, sustainability, and cost efficiency. However, the outcomes of MAM can differ significantly. While MAM offers the potential to enhance cost efficiency, increase competitiveness, and reducing production cycles, it also poses risks of escalating costs, diminishing competitiveness, and increased production times. This dual impact highlights the complexity and varied outcomes associated with the adoption of MAM, underscoring its transformative yet unpredictable nature.

Furthermore, its adoption, especially among Small and Medium-sized Enterprises (SMEs), is fraught with challenges. These challenges are not merely technological but also encompass resource constraints, limited access to specialized knowledge, and the need for substantial initial investments. Herein, the focus of this PhD thesis is to explore the potential of MAM for SMEs, with a particular emphasis on the technical, operational, organizational, strategic and supply chain aspects critical for SMEs in making informed decisions towards implementing MAM. Through comprehensive literature reviews, interviews with SMEs, and quantitative assessments such as cost modeling, and production planning and optimization, a detailed decision-support framework has been developed. This framework is designed to navigate SMEs through the complex decision-making process involved in MAM adoption. It places a particular emphasis on Metal Material Extrusion (MME), evaluating its strategic significance for improving SME competitiveness and operational efficiency. Furthermore, shedding light on the multifaceted challenges and opportunities SMEs face, addressing aspects such as technological complexity, financial investments, supply chain integration, and sustainability considerations.

Dagens produksjonslandskap gjennomgår konstante endringer, spesielt gjennom integrasjon av avanserte digitale teknologier. Blant disse utmerker metall 3D-printing (MAM) seg, og signaliserer en ny æra med fleksibilitet og tilpasningsmuligheter som lover å forbedre konkurranseevne, bærekraft og kostnadseffektivitet betydelig. Imidlertid kan resultatene av MAM variere betydelig. Mens MAM tilbyr potensialet for å forbedre kostnadseffektivitet, øke konkurranseevne og redusere produksjonssykluser, innebærer det også risiko for økte kostnader, redusert konkurranseevne og økte produksjonstider. Denne doble effekten fremhever kompleksiteten og de varierte resultatene knyttet til implementeringen av MAM, og understreker den transformative, men også uforutsigbare naturen.

Videre er implementeringen, spesielt blant små og mellomstore bedrifter (SMB), full av utfordringer. Disse utfordringene er ikke bare teknologiske, men omfatter også ressursbegrensninger, begrenset tilgang til spesialisert kunnskap og behovet for betydelige innledende investeringer. Fokuset for denne doktorgradsavhandlingen er å utforske potensialet av MAM for SMB, med særlig vekt på de tekniske, operasjonelle, organisatoriske, strategiske og forsyningskjedeaspektene som er kritiske for SMB-er i å ta informerte beslutninger om implementering av MAM. Gjennom omfattende litteraturstudier, intervjuer med SMB-er og kvantitative vurderinger som kostnadsmodellering, produksjonsplanlegging og optimalisering, er det utviklet et detaljert beslutningsrammeverk. Dette rammeverket er designet for å veilede SMB-er gjennom den komplekse beslutningsprosessen involvert i MAM-adopsjon. Det legger særlig vekt på Metall Material Ekstrudering (MME), og evaluerer dens strategiske betydning for å forbedre SMB-ers konkurranseevne og operasjonelle effektivitet. Videre belyser det de mange utfordringene og mulighetene SMB-er står overfor, og adresserer aspekter som teknologisk kompleksitet, økonomiske investeringer, integrering i forsyningskjeder og bærekraftshensyn.