Schnelles Engineering verkürzt „time to market“

Technologien, die den Weg zur Serie entscheidend abkürzen, geben der Konjunktur neue Impulse und präsentieren sich auf der Frankfurter Werkzeug- und Formenbaumesse Euromold 2002 vom 4. bis 7. Dezember.

Nicht nur bei Mode und Mobiliar, auch bei technischen Produkten wünscht der Verbraucher immer mehr Individualität. Beispiel Automobil: „Nie zuvor gab es für den normalen Käufer derartig viele verschiedene Fahrzeugsegmente, in denen ganz spezielle Wünsche mit Serienfahrzeugen erfüllt werden können“, weiß Prof. Dipl.-Ing. Jürgen Stockmar, Mitglied des Vorstands von Magna Steyr, einem großen Engineering-Dienstleister der Kfz-Industrie in Oberwaltersdorf (Österreich). Die Kfz-Hersteller sehen sich heute gezwungen, selbst kleine, früher noch unbeachtete Marktsegmente mit Nischenmodellen auszufüllen und ihre Produktpalette ständig auszuweiten. Dabei versucht man, auch bei Stückzahlen von unter 80 000 bis hinunter zu wenigen tausend Stück pro Jahr erfolgreich zu agieren. Zugleich verringern sich die Produktfolgezyklen geradezu dramatisch. Beide Trends wirken in die gleiche Richtung: Der Anteil der Entwicklungsaufwendungen an den Gesamtkosten eines Fahrzeugs steigt drastisch an. Ähnliche Trends gelten für praktisch alle technischen Produkte – vom Computer über das Mobiltelefon bis zum Fernseher.
„Wer bei der Entwicklung nicht alle Möglichkeiten ausschöpft, verschenkt oft schon in dieser Phase einen Großteil des möglichen Markterfolgs“, weiß Prof. Gideon N. Levy vom Institut für Rapid Product Development (RPD) der Fachhochschule St. Gallen (Schweiz). Bei immer kurzlebigeren Produkten spiele „time-to-market“ eine entscheidende Rolle. Zudem würden in dieser Phase rund 80 % der späteren Produktionskosten festgelegt. Entscheidende Punkte seien deshalb die Minimierung der Entwicklungszeit und die Optimierung der Konstruktion mit Blick auf die Produktionskosten.
Beispiel Materialwahl: „Saugrohre für moderne Pkw-Motoren können entweder aus Leichtmetall gegossen oder aus Kunststoff im Spritzgießverfahren gefertigt werden“, sagt Dr.-Ing. Jörg Gerken, Geschäftsführer der Fa. rpm rapid product modellbau in Helmstedt. Während der Testphase der Prototypen für die Saugrohre muss die Geometrie teils mehrfach geändert werden. Dabei sind „Wechselwirkungen“ mit der Wahl des Werkstoffs für die spätere Serienfertigung zu berücksichtigen, denn jedes Verfahren erfordert gewisse Modifikationen, z.B. bezüglich vertretbarer Minimalwanddicken, oder um bestimmten Besonderheiten des Produktionsprozesses wie der Entformbarkeit von Gießkernen Rechnung zu tragen.
Hoch sind auch die Anforderungen, wenn z.B. Blechteile für Nischenfahrzeuge aus Kostengründen nicht mehr gestanzt, sondern mit dem Laser geschnitten werden sollen. Dafür muss der Konstrukteur dann einen ganzen Pfad des Entwicklungs- und Produktionsprozesses neu gestalten. Von Produktentwicklern wird deshalb mehr Kompetenz und von Fertigungsprozessen mehr Flexibilität gefordert. Auf der Euromold 2002, die vom 4. bis zum 7. Dezember 2002 in Frankfurt stattfindet, werden solche Aspekte daher eine große Rolle spielen. Besonderes Interesse dürfte dabei den Fortschritten im Bereich der IT-Tools sowie bei den „klassischen“ Rapid-Prototyping-Verfahren gelten.
Inzwischen verwischen sich die Grenzen zwischen Prototyp und Serienteil zusehends. Durch Verbesserung der Stereolithographie-Materialien gelang es in den letzten Jahren zunehmend, Prototypen zu erzeugen, die als Serienteil eingesetzt werden können. Northrop Grumman, ein bedeutendes US-amerikanisches Rüstungsunternehmen, setzt beispielsweise Stereolithographie-Bauteile als Führungs- und Schneideschablonen bei komplizierten Arbeiten an Flugzeugstrukturen ein und erzielt damit erhebliche Zeit- und Kostenvorteile. Solche Anwendungen bezeichnet 3D Systems als Advanced Digital Manufacturing.
Von „E-Manufacturing“ spricht im gleichen Zusammenhang die EOS GmbH Electro Optical Systems in Krailling bei München. Dabei werden voll funktionsfähige Bauteile aus Kunststoffen oder Metall innerhalb weniger Stunden werkzeuglos aus CAD-Daten erzeugt. Bei der Herstellung von Metallteilen konnte das Unternehmen im September einen wichtigen Schritt nach vorne tun: Mit der Trumpf GmbH + Co. KG in Ditzingen wurde eine umfassende Lizenzvereinbarung erzielt: Beide Firmen gewähren sich gegenseitig die Nutzungsrechte auf ihr jeweiliges Patent-Portfolio für die Technologie des direkten Metall-Laserschmelzens bzw. des direkten Metall-Lasersinterns. Mit dieser neuen Technologie soll ein größerer Anwendungsbereich beim Rapid Manufacturing erschlossen werden. Herausgestellt wird außerdem ein neues Doppel-Lasersystem mit der Bezeichnung Eosint S 750 für den Gießereibereich. Die Anlage verarbeitet gießereitypische Croning-Formstoffe aus harzumhülltem Sand zu komplexen Kernen und Formen für die Herstellung von Gussteilen.
EOS-Geschäftsführer Johann Oberhofer hebt die wirtschaftliche Bedeutung des Prototyping hervor: „Vielfalt am Markt, also kundenindividuelle Produkte, sind ein möglicher Schlüssel, um das Wirtschaftswachstum anzukurbeln.“ Hier sei es entscheidend, die Prozesskette vom ersten Entwurf über den Prototypen bis hin zum Endprodukt zu verkürzen. Und neue Einsatzfelder des Rapid Prototyping schweben dem Münchener Geschäftsführer auch schon vor: „In Kombination mit der digitalen Fotografie wird es in nicht allzu ferner Zukunft möglich sein, die fotografierten Teile automatisch im Prototyping-Verfahren herzustellen.“
Auch im Elektronikbereich wächst die Nachfrage nach Möglichkeiten zur flexiblen Fertigung kleiner Stückzahlen. Die LPKF Laser & Electronics AG, Garbsen, präsentiert hierfür den MicroLine Drill Laser, ein vielseitig einsetzbares Multifunktionswerkzeug für die Leiterplattenherstellung. Er eignet sich für alle Bereiche der Entwicklung und Fertigung, wo häufig Prototypen oder kleine bis mittlere Serien benötigt werden. K. VOLLRATH/Kip