V4 - Gestaltungsregeln kostengerechter Konstruktion Flashcards
IKEA - Beispiel
- Materialorientiert
- Montageorientiert
- Transportorientiert
e.Go - Beispiel
Selbsttragende Bauweise –> Profilintensive Bauweise
- Das Konzept ist die Festlegung wesentlicher Eigenschaften eines Produktes, sowie physikalischer Effekte zur Realisierung von Teilfunktionen
- Konzepte für kleine und leichte Bauweise ergeben meist kostengünstige Maschinen
- Kostenverringerung meist weniger groß als die Gewichtsverringerung
- Konzepte mit einfachem Aufbau und wenigen Teilen sind meist kostengünstiger
Handlungsbereiche zur Reduzierung der Herstellkosten
Wichtig!
Möglichkeiten der Materialkostenreduzierung
Zwei Herangehensweisen:
1. Verringerung des Materialvolumens
2. Verringerung der Materialkosten pro Volumen
* Dünnwandige Teile haben weniger Materialkosten
* Einsatz kostengünstigeren Materials
* Verringerung des Verschnitts
* Kleinbau, Leichtbau sowie Integral-/ Differenzialbauweise
Materialkostenreduzierung: Herausforderungen bei…
- Materialeinsparung ist die Sicherstellung der Produktstabilität
- Materialsubstitution können Änderungen im Fertigungsprozess notwendig werden
Möglichkeiten der Fertigungskostenreduktion - Stoßrichtungen
Klein –> Stückzahlen erhöhen durch werksinterne Normung
Mittel –> Rüstzeiten verringern und Standards etablieren, um Zeiten einzusparen
Groß –> Verringerung der Material- und Fertigungskosten
Einfluss Fertigungsverfahren auf Herstellkosten
- 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
Anforderungen an die Fertigungsgerechtheit
Abgleich von Potentialen und Restriktionen zwischen…
* Fertigungstechnologie
* Fertigungskonzept
* Produkt
–> Wenn die Anforderungen an die Fertigungsgerechtheit die für die Fertigung notwendigen Fähigkeiten übersteigt, entstehen überhöhte Kosten.
Einsatz von Guss- und Blechkonstruktionen
Durch eine geänderte Produktkonzeption können günstigere Material- und Fertigungskosten realisiert werden.
Integralbauweise (Stahlkonstruktion)
* Spezifische Konstruktion für jede Produktplattform
Modulare Bauweise (Guss- und Schweißkonstruktion) –> -20%
* Nur Gussteil plattformspezifisch
* Schweißkonstruktion plattformübergreifend einsetzbar
Modulare Bauweise (Gusskonstruktion oder Blechkonstruktion) –> -40% (gesamt)
* Realisierung durch Gussteil & Blechkonstruktion oder vollständig gekantete Blechkonstruktion
* Globaler Einkauf möglich
Gestaltungsrichtlinien für Fertigungsgerechtheit
Richtlinien für eine automatisierungsgerechte Konstruktion
Montagekosten - Früher und Heute
Früher:
* Geringe Vielfalt in Konstruktion und Produkt
* Geringere Lohnkosten
* Keine Automatisierung
* Wenig Standardisierung
Heute:
* Konstruktion legt schon viele Montagevorgänge fest
* Ziel: Vermeidung bzw. Vereinfachung von Montagevorgängen
–> Reduzierung von HK
Montagegerechten Produktgestaltung - Horizont
Durch eine geänderte Produktkonzeption konnten günstigere Material- und Fertigungskosten realisiert werden.
Montagegerechten Produktgestaltung - Einzelteile
Schrauben –> Clipsen
Montagegerechte Produktgestaltung - Baugruppe
- 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
Montagegerechte Produktgestaltung - Produktaufbau
- Verlagerung von Endmontageumfängen in Vormontagen (Serieneffekte in der Vormontage)
- Einschränkung der Variantenvielfalt
Design for Assembly (DFA) - Ziele
… ermöglicht die Optimierung der Produktstruktur für die Montage
- Reduzierung Teilezahl
- Reduzierung Anzahl Füge-/Trennrichtungen
- Standardisierung von Bauteilschnittstellen
- Bildung von Vormontagegruppen
- Ergänzung von Montagehilfen
- Vermeidung Anpasstätigkeiten
Automatisierungshemmnisse in der Montage
Analyse der wirtschaftlich vertretbaren Automatisierbarkeit
Variantenbaum - Montageprozess
Variantenbaum - Vorteile
Durch die Verbesserung der Produktaufbaus kann der Variantenentstehungspunkt in die späte Phase der Auftragsabwicklung verschoben werden.
Montage- und entsorgungsgerechte Produktgestaltung
minimiert die in späteren Produktlebenszyklusphasen auftretenden Kosten
Wartungs-/ instandhaltungsgerechten Konstruktion - Richtlinien
- Modularer Produktaufbau mit standardisierten Verbindungen
- Verschleißteile in einer Baugruppe zusammenfassen
- Kontroll- und Diagnosemöglichkeiten vorsehen
- Produktdokumentation für Kunden oder Service
Wartungs-/ instandhaltungsgerechten Konstruktion - Ziele
- Präventionsfreiheit (keine Wartung oder Instandhaltung) anstreben
- Fehlermöglichkeiten bei Demontage, Remontage und Wiederinbetriebnahme verhindern
- Wartungs- und Instandhaltungsmöglichkeiten erleichtern und kontrollierbar gestalten
Demontage- und recyclinggerechten Konstruktionsregeln
- Verbindungselemente minimieren und gut zugänglich gestalten
- Art und Anzahl unterschiedlicher Demontageverfahren reduzieren
- Schnell und eindeutig erkennbare und demontierbare Teile, Teileanzahl minimieren
- Gleiche und einfache Fügerichtungen mit lösbaren Verbindungselementen einsetzen
- Verringerung der Werkstoffvielfalt in 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
Entsorgungskosten - Beispiel Batterie
Wartungskosten & Entsorgungskosten: R-Zyklen
Durch Berücksichtigen von R-Zyklen in der Produktentwicklung können Wartungs- und Entsorgungskosten drastisch reduziert werden.
Im nachhaltigen Entwicklungsprozess muss…
Konventionelle Produktarchitekturen sind nicht für Kreislauffähigkeit
ausgelegt
- der ganze Lebenszyklus vorgedacht werden,
- hoch iterativ innoviert werden.
- Produkte an Nachfrage und Nutzung ausgerichtet werden,
- Überproduktion präventiv vermieden werden,
- Produktions- und Nutzungsdaten zu berücksichtigt werden.
Nachhaltiger Entwicklungsprozess - Methoden
- Nutzungsorientierte Funktionsauslegung
- Optimierte Auslastung durch Subskritpionsmodelle
- Kreislauffähiges Produktdesign
Remanufacturing: Ziele
