Pohl, Sascha:

Auswahl von Fertigungskonzepten für kundenspezifische Kunststoff-Metall-Bauteile durch ganzheitliche Modellbetrachtung

Duisburg, Essen (2012), VII, 137 Bl.
Dissertation / Fach: Maschinenbau
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2012
Abstract:
Kunststoff-Metall-Bauteile in der Kontakt- und Verbindungstechnik verzeichnen in vielen Märkten und Branchen steigende Wachstumszahlen. Die Kombination der beiden Materialien Kunststoff und Metall bieten neuen Produkten innovative Möglichkeiten bei der Designgestaltung. Typische Produkte sind umspritzte Gehäuse, Vorumspritzlinge, hybride Stecker oder Leiterplattenverbinder, die ihre Anwendung in Steuergeräten oder anderen mechatronischen Baugruppen finden. Der Wettbewerb für die Herstellung dieser Produkte ist groß und steigt international weiter an. Viele klassische Kunststoffspritz- oder Stanzbetriebe erweitern ihren Kompetenzbereich, um solche Produkte herstellen zu können. Der Qualitätsanspruch an diese Produkte ist aber vor allem in der potentialträchtigen Automobilbrache sehr hoch. Weiterhin nimmt die Variantenvielfalt zu und der Entwicklungszeitraum ab. Bereits in einem sehr frühen Entwicklungsstadium wird nach den Kosten für den Serienzustand gefragt, bevor überhaupt die ersten Prototypen hergestellt werden. Die Verbindlichkeit von Angeboten, auch in diesem frühen Stadium, drängt die Hersteller von Kunststoff-Metall-Bauteilen dazu, möglichst alle kostenrelevanten Einflüsse zu berücksichtigen. Dazu zählen nicht nur das reine Produkt, sondern auch die Rahmenbedingungen des Kunden (wie z.B. der Kundentakt, der die Abrufzahlen im Zeitintervall darstellt oder die Dauer des Produktlebenszyklus). Für die Aufgabenstellung der Kostenkalkulation von Fertigungskonzepten liefert diese Arbeit ein anwenderorientiertes Lösungsmodell auf der Basis eines wissenschaftlichen Ansatzes. Nach der Erklärung einiger grundlegenden Begriffe wird das Verfahren der Inserttechnik vorgestellt, mit denen sich Kunststoff-Metall-Bauteile herstellen lassen, gefolgt von den Einsatzbereichen der Produkte und die auf dem Markt zur Verfügung stehenden Standard-Fertigungssystemen zur Produktion. Die zeitliche Einordnung der Planung von Fertigungskonzepten im Produktentstehungsprozess ist möglich. Weiterhin kann das Produktverhalten des Kunststoff-Metall-Bauteils (speziell Schwindung und Verzug) im Prozess mittels Simulation abgeschätzt werden, um bei der Erprobung möglichst wenige Rekursionen bis zum Serienstart zu benötigen. Hierzu sind die Kenntnisse für die Prozessgestaltungen und Automatisierungsmöglichkeiten einzelner Fertigungssysteme notwendig. Orientierend am Vorbild des Toyota Produktionssystems sind weiterführend zwei zusätzliche Methoden im Modell integriert, die Verschwendungen hervorheben sollen. Das untypische, aber absolut erforderliche, ist die proaktive Einschätzung der erwarteten Verluste. Der Net Equipment Effectiveness betrachtet die Effektivitäten einzelner Fertigungssysteme in Kombination von Maschine, Peripherie, Werkzeug und Mensch. Die Untergliederung in die Verlust-Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität bietet eine zusätzliche Feingliederung von Verschwendungen im Sinne des Toyota-Modells. Die zweite Methode ist das Wertstromdesign, bei dem die gesamte Prozesskette vom Wareneingang bis zum Warenausgang inkl. der auftragsspezifischen Rahmenbedingungen des Kunden sichtbar werden. Alle für das Modell notwendigen Informationen sind hier zu finden. Die Fertigungssysteme inkl. Ressourcen, Rüstzeiten, Zykluszeiten, Losgrößen, etc. und auch die Verlust-Faktoren vom Net Equipment Effectiveness sind hier aufgeführt. Weiterhin sind alle Lager mit ihren Bestandsmengen aufgeschlüsselt. Da es zu diesem Zeitpunkt noch kein reales Produkt gibt, fließen einige Randbedingungen zur einheitlichen Vorgehensweise in das Modell mit ein. Diese umfassende und doch sehr einfache Darstellung erhöht das Erkennen von Verlust-Schwerpunkten und Kostentreibern manchmal schon auf den ersten Blick. Anpassungen am Fertigungskonzept sind somit möglich, wie z.B. das Optimieren der Losgröße oder das Reflektieren von Automatisierungsmaßnahmen. Auch der Vergleich von unterschiedlichen Fertigungskonzepten mit Bezug auf den gesamten Produktlebenszyklus bringen interessante Erkenntnisse für die richtige Auswahl. Unabhängig davon, welche Entscheidung auch getroffen wird, existiert derzeit kein Fertigungskonzept ohne Verschwendungen. Das Idealbild im Sinne von Toyota ist und bleibt aus heutiger Sicht ein ungreifbares Ziel. Aber das Unternehmen, welches die Gesamtkosten von zukünftigen bzw. geplanten Fertigungskonzepten kennt sowie technisch und wirtschaftlich entsprechend optimieren kann, besitzt klare Wettbewerbsvorteile gegenüber seinen Markbegleitern.