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FKPF > 04 Gestaltungsregeln kostengerechter Konstruktion > Flashcards

04 Gestaltungsregeln kostengerechter Konstruktion Flashcards

1
Q

Konzept

A

Die Festlegung wesentlicher Eigenschaften eines Produkts, sowie physikalischer Effekte zur Realisierung von Teilfunktionen.

o Konzepte für kleine und leichte Bauweise ergeben meist kostengünstige Maschinen
o Kostenverringerung meist weniger groß als die Gewichtsverringerung
o Konzepte mit einfachem Aufbau und wenigen Teilen sind meist kostengünstiger

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2
Q

Reduzierung der Herstellkosten - Materialkosten

A

Zwei Herangehensweisen:
 Verringerung des Materialvolumens
 Verringerung der Materialkosten pro Volumen

o Dünnwandige Teile haben weniger Materialkosten
o Einsatz kostengünstigerer Materialien
o Verringerung des Verschnitts
o Kleinbau, Leichtbau, sowie Integral-/Differenzialbauweise

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3
Q

Reduzierung der Herstellkosten - Fertigungskosten (Kleine/Mittlere/Große Teile)

A

-> Weniger Fertigungsoperationen
-> Kostengünstigere Fertigungsoperationen

Stoßrichtungen zur Kostensenkung
- Kleine Teile: Stückzahlen erhöhen durch werksinterne Normung
- Mittlere Teile: Rüstzeiten verringern und Standards etablieren, um Zeiten einzusparen
- Große Teile: Verringerung der Material- und Fertigungskosten

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4
Q

Kriterien zur Auswahl von Fertigungsverfahren (4)

A

 Wahl von leicht zu verarbeitendem Material prüfen
 Bei kleinen Teilen (weniger als einigen Kilogramm Gewicht) überwiegen in der Einzelfertigung Fertigungskosten aus Rüstzeiten: Einsatz von Produktfamilien und Baukästen prüfen
 Bei hohen Losgrößen: Automatisierung prüfen
Senkung der variablen Kosten prüfen

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5
Q

Fertigungsgerechtheit

A

Abgleich von Potenzialen und Restriktionen

Anforderungen an die Fertigungsgerechtheit ergeben sich aus der Fertigungstechnologie, dem Fertigungskonzept und dem Produkt
 Wenn die Anforderungen an die Fertigungsgerechtheit die für die Fertigung notwendigen Fähigkeiten übersteigt, entstehen überhöhte Kosten.

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6
Q

Kostenreduktion durch Einsatz von Guss- und Blechkonstruktionen: Bauweisen

A

Integralbauweise -> Stahlkonstruktion (Ausgangspunkt)
1. Spezifische Konstruktion für jede Produktplattform

Modulare Bauweise -> Guss- und Schweißkonstruktion (Einsparung: ca. 20%)
1. Nur Gussteil plattformspezifisch
2. Schweißkonstruktion plattformübergreifend einsetzbar

Modulare Bauweise -> Gusskonstruktion oder Blechkonstruktion (Einsparung ca. 40%)
1. Realisierung durch Gussteil & Blechkonstruktion oder vollständig gekantete Blechkonstruktion
2. Globaler Einkauf möglich

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7
Q

Gestaltungsrichtlinien für Fertigungsgerechtheit bei spanender Bearbeitung

A

Drehen
Beachten des erforderlichen Werzeugauslaufs

Bohren
Vorsehen von Ansatz und Auslaufflächen bei Schrägflächen

Fräsen
Anordnen von Flächen in Höhe und parallel zur Ausspannung

Schleifen
Vermeiden von Bundbegrenzungen

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8
Q

Richtlinien für eine automatisierungsgerechte Konstruktion (3)

A
  • Vorsehen von vielen Bearbeitungsoperationen in einer Einspannung
  • NC-gerechte Konstruktion
  • Berücksichtigung von Fertigungshilfsmitteln
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9
Q

Montagekosten - Früher vs. Heute

A

Früher:
 Geringe Vielfalt in Konstruktion und Produktion
 Geringe Lohnkosten
 Keine Automatisierung
 Wenig Standardisierung

Heute:
 Konstruktion legt schon viele Montagevorgänge fest
 Ziel: Vermeidung bzw. Vereinfachung von Montagevorgängen -> Reduzierung von HK

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10
Q

Maßnahmen zur montagegerechten Produktgestaltung - Unterschieden nach Planungshorizont (steigender Planungshorizont)

A
  • Kurzfristig: Maßnahmen am Einzelbauteil
  • Mittelfristig: Maßnahmen an Baugruppen
  • Langfristig: Maßnahmen am Produktaufbau
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11
Q

Reduzierung der HK (Montagekosten) - Allgemeine Maßnahmen der montagegerechten Produktgestaltung

A

Orientieren
1. Biegeschlaffe Teile vermeiden
2. Klare Ordnungsmerkmale vorsehen

Magazinieren/Palettieren
1. Ausgeprägte Standflächen vorsehen
2. Positionierhilfen vorsehen

Handhaben
1. Selbstzentrierende Greifflächen vorsehen

Fügen
1. Alternative Fügeverfahren prüfen
2. Automatisierungsgerechte Schrauben verwenden

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12
Q

Maßnahmen zur montagegerechten Produktgestaltung - Baugruppen (4)

A

Einschränkung der Montageoperationen (Verwendung von Integralbauteilen)
 Beschränkung auf einachsige, senkrechte Fügebewegungen
 Schaffung der erforderlichen Fügefreiräume für automatisierte Montagewerkzeuge
Keine Verwendung von Wirrteilen oder biegeschlaffen Teilen

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13
Q

Maßnahmen zur montagegerechten Produktgestaltung - Produktaufbau (2)

A

 Verlagerung von Endmontageumfängen in Vormontagen (Serieneffekte in der Vormontage)
 Einschränkung der Variantenvielfalt

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14
Q

Design for Assembly (DFA)

A

DFA ermöglicht die Optimierung der Produktstruktur für die Montage

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15
Q

Ziele der DFA (6)

A
  1. Reduzierung Teileanzahl
  2. Reduzierung Anzahl Füge-/Trennrichtungen
  3. Standardisierung von Bauteilschnittstellen
  4. Bildung von Vormontagegruppen
  5. Ergänzung von Montagehilfen
  6. Vermeidung von Anpasstätigkeiten
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16
Q

Variantenbaum

A

Visualisiert die Produktvielfalt in den unterschiedlichen Phasen des Montageprozesses

 Ziel: Variantenbaum möglichst lange möglichst schmal halten

17
Q

Gründe, warum konventionelle Produktarchitekturen nicht auf Kreislauffähigkeit ausgelegt sind

A

 Wenig Herstellerinteresse an langer Lebensdauer
 Bisher kein 100%-iges Recycling möglich
 In vielen Punkten schlechtere Ökobilanz als gleichwertige Verbrenner
 Hohe Rohstoffabhängigkeit

18
Q

Im nachhaltigen Entwicklungsprozess muss… (5)

A

 Der ganze Lebenszyklus vorgedacht werden
 Produkte an Nachfrage und Nutzung ausgerichtet werden
Produktions- und Nutzungsdaten berücksichtigt werden
Überproduktion präventiv vermieden werden
 Hoch iterativ innoviert werden

19
Q

Nachhaltiger Entwicklungsprozess (3)

A

Nutzungsorientierte Funktionsauslegung
 Optimierte Auslastung durch Subskriptionsmodelle
Kreislauffähiges Produktdesign

20
Q

Recylcing

A

Extraktion einzelner Rohstoffe aus einem Produkt und dessen Aufbereitung für die Benutzung als Rohstoffe für ein Produkt derselben Art, ein anderes Produkt oder als Energiequelle.

21
Q

Remanufacturing

A

Wiederherstellung des Eigenwerts der Komponenten aus den End-of-Life Produkten, um neue Produkte mit gleicher oder besserer Performance herzustellen.

22
Q

Reparatur

A

Einen mechanischen oder elektronischen Defekt beheben, ohne Garantie für das gesamte Produkt

23
Q

Wiederverwendung

A

Das Produkt ohne jegliche Modifikation einfach weiterverwenden (z.B. nach einer einfachen Reinigung)

24
Q

Richtlinien zur Unterstützung des Einhaltens einer wartungs-/instandhaltungsgerechten Konstruktion (4)

A
  1. Modularer Produktaufbau mit standardisierten Verbindungen
  2. Verschleißteile in einer Baugruppe zusammenfassen
  3. Kontroll- und Diagnosemöglichkeiten vorsehen
  4. Produktdokumentation für Kunden oder Service
25
Q

Richtlinien zur Unterstützung des Einhaltens einer wartungs-/instandhaltungsgerechten Konstruktion - Ziele (3)

A
  1. Präventionsfreiheit (keine Wartung oder Instandhaltung) anstreben
  2. Fehlermöglichkeiten bei Demontage, Remontage und Wiederinbetriebnahme verhindern
  3. Wartungs- und Instandhaltungsmöglichkeiten erleichtern und kontrollierbar gestalten
26
Q

Demontage- und recyclinggerechte Konstruktionsregeln (7)

A

 Verbindungselemente minimieren und zugänglich gestalten
 Art und Anzahl unterschiedlicher Demontageverfahren reduzieren
 Schnell und eindeutig erkennbare, demontierbare Teile, Teileanzahl minimieren
 Gleiche und einfache Fügerichtungen mit lösbaren Verbindungselementen einsetzen
 Verringerung der Werkstoffvielfalt im Produkt
 Falls Gefahr- und Schadstoffe unumgänglich sind, auf diese hinweisen und leicht entfernbar anordnen
 Wertvolle wiederverwendbare Produktkomponenten oder Stoffe sollen schnell und einfach demontiert werden können.

27
Q

Handlungsbereiche zur Reduzierung der Herstellkosten

A
  • Materialkosten
  • Fertigungskosten
  • Montagekosten
  • Wartungskosten/Entsorgungskosten
28
Q

Reduzierung der Herstellkosten - Montagekosten

A
  • Weniger Montageoperationen
  • Kostengünstigere Montageoperationen
29
Q

Variantenbaum - Anbauteile

A

Kasten mit Nummer X.X

Bauteilvarianten, die in betrachteter Montagestufe der Montagegruppe hinzugefügt werden.

30
Q

Variantenbaum - Zusammenbauten

A

Kasten mit (X)TX

Varianten der Montagegruppe in betrachteter Montagestufe nach Hinzufügen der Anbauteile. Alle Zusammenbauvarianten bilden eine Variantenleiste für die Montagestufe.

31
Q

Reduzierung der Herstellkosten - Wartungs- und Entsorgungskosten

A
  • Einfache Demontageverfahren
  • Second-Use vorsehen
32
Q

Funktionsbaum

A

– Hierarchische Darstellung der Funktionen
– Ausgangspunkt: Hauptfunktion des Systems
– Zuordnung der Teilfunktionen
– Summe der Teilfunktionen bildet Hauptfunktion ab
– Vorteil: Übersichtlich Darstellung der Funktionalität eines
Produktes

33
Q

Funktionsnetz

A

– Abbildung von Beziehungen zwischen Funktionen in einem
Netz
– Vorteil Flussorientierung: Darstellung des Stoff- oder
Informationsaustauschs zwischen Funktionen
– Vorteil Relationsorientierung: Darstellung der Abhängigkeiten
zwischen Funktionen

34
Q

Umsatzorientierte Funktionsmodellierung (Einsatzgebiet, Vorgehen und Regeln)

A

Einsatzgebiet
Modellierung technischerSysteme mit Umsatzprodukten

Vorgehen
– Beschreibung der Eigenschaften des Umsatzproduktes
(Zustände)
– Beschreibung der Eigenschaftsänderungen (Operationen)

Regeln
 Formale Regeln
– Vollständigkeitsregel
– Reihenfolgeregel
– Flussregel
– Strukturarten
– Haupt- und Nebenumsätze

 Korrekte Formulierung der
Funktion (Substantiv und Verb)

35
Q

Traditioneller Ablauf der DFA (6 Schritte)

A
  1. Aufnahme der Produktionsschritte
  2. Abschätzung der Montagezeit der entworfenen Teile mit DFA-Kriterien
  3. Feststellung der theoretisch geringsten Teileanzahl
  4. Berechnung der Montage-Effektivität
  5. Bewertung der Ideen
  6. Neudesign des Produktes

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