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Automobilindustrie, Trends, Design for Manufacturing

DFM - Design for Manufacturing in der Automobilindustrie. Vorteile, Wertschöpfung und Kosten

12 Juli 2021

Es gibt zahlreiche Mechanismen, um Fertigungsprozesse zu rationalisieren und zu vereinfachen. Doch nur wenige von ihnen arbeiten so effektiv wie DFM. Eine sorgfältige technische Analyse ist der Schlüssel zur Senkung der Produktionskosten und zur Schaffung intelligenter, effizienter Lösungen sowie zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks und der Umweltbelastung durch die Geschäftstätigkeit..

Was ist DFM? Die Rolle von Design for Manufacturing im 21. Jahrhundert

DFM oder Design for Manufacturing ist eine Reihe von Verfahren, die Teil der technischen Analyse eines hergestellten Produkts sind. Es besteht aus komplexen Prüfungen verschiedener Parameter, deren Ziel es ist, zu verifizieren, ob ein bestimmtes Design die realen Bedürfnisse der Konstruktion erfüllt. In der Automobilindustrie spielt das DFM eine besondere Rolle. Denn dank der entsprechenden Implementierung solcher Prozesse haben wir die Chance, gravierende Probleme im Zusammenhang mit der Umsetzung einer gegebenen Lösung bereits in der Entwicklungsphase zu erkennen, wenn die Änderungskosten noch relativ gering sind. Wir möchten das DFM-Konzept am Beispiel von Kunststoffkomponenten für die Automobilindustrie erläutern. 

Das Design for Manufacturing umfasst Aufgaben wie die rheologische Analyse, die kinematische Analyse und die Wärmebilanzanalyse. Mit professioneller Software, meist CAD-Systemen, wird das Bauteil aus vielen Blickwinkeln untersucht. Simulationen von Praxisbedingungen liefern eine Vielzahl von Daten, deren sachgerechter Einsatz zu einem noch besseren Verständnis der Eigenschaften eines Bauteils und des Verbesserungspotenzials in der Produktion führt. Dies ist jedoch kein einfacher Prozess – Sie müssen Ihre technologische Infrastruktur dafür vorbereiten und Zugang zu einer Menge Know-how haben.

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DFM verlangt einen multidisziplinären Ansatz

Das DFM-Engineering erfordert in erster Linie eine Menge Know-how, das im Fall von Fahrzeugkomponenten die Fahrphysik mit den Eigenschaften der einzelnen Werkstoffe und dem Verhalten der betreffenden Teile unter bestimmten Bedingungen verbindet. Es ist nicht einfach, Simulationen durchzuführen, um ein vollständiges Bild der Eigenschaften eines Produkts zu erhalten. Die exakte Interpretation der Ergebnisse erfordert Fachleute, die ein sehr umfassendes Verständnis für die Problematik der Herstellung von Automobilkomponenten haben.

Um ein Bauteil richtig zu gestalten, ist eine erhebliche Menge an Daten erforderlich. Fachleute aus verschiedenen Bereichen können ihre Erfahrungen im Rahmen des DFM austauschen, um die beste Fertigungsstrategie für ein Bauteil auszuwählen. Mit dem richtigen Datenfluss zwischen den Fachleuten, die sich mit Werkstoffkunde, Physik, Chemie und der Fertigung selbst beschäftigen, können DFM-Strategien und -Designs erstellt werden, um das Produkt auf den Markt zu bringen.

DFM-Mehrwert im Automobilbereich

DFM wird oft als ein Verfahren behandelt, mit dem man ein Bauteil viel billiger herstellen kann. In dieser Phase werden bestimmte Annahmen bezüglich der Konstruktion des Bauteils überprüft, die sich manchmal als abweichend von der Realität entpuppen - oft wird ohne konkreten Anlass und ohne jegliche Auswirkung auf das Produktionsergebnis die Verwendung teurerer oder schwer verarbeitbarer Werkstoffe angenommen. Wenn wir die Rolle der einzelnen Werkstoffe durch DFM identifizieren, haben wir die Möglichkeit, die Produktionskosten zu senken.

Aber das ist noch nicht alles – DFM erlaubt uns, die besten Kombinationen von Werkstoffen und Technologien zu finden. Dies wiederum führt zu Teilen, die noch bessere Leistungen erbringen, wie z. B. solche, die eine längere Lebensdauer haben oder die Fahrphysik besser unterstützen. Darüber hinaus hat DFM einen enormen Einfluss auf den Fertigungsprozess; eine sorgfältige Analyse reduziert die Risiken bei der Herstellung eines Bauteils erheblich. Wir können überprüfen, ob die Designannahmen unter realen Bedingungen wiedergegeben werden und ob das Bauteil auch tatsächlich wie gewünscht funktionieren wird.

Was ist, wenn sich in einer späteren Fertigungsphase herausstellt, dass die Form nicht den Vorgaben des Projekts entspricht?

Wenn wir das DFM völlig außer Acht lassen oder die Analyse falsch durchführen, dann besteht die Gefahr, dass sich die entwickelte Spritzgussform nicht für den eigentlichen Einsatz eignet. In dieser Situation haben wir zwei Möglichkeiten. Die erste ist, zu versuchen, die Form zu modifizieren und sie in der gewünschten Weise funktionsfähig zu machen. Die zweite ist, die ursprüngliche Form zu verwerfen, um eine neue Lösung ohne die Fehler des Vorgängers zu entwerfen. Wenn jedoch eine Verkürzung der Markteinführungszeit für ein Projekt entscheidend ist, sind möglicherweise beide Lösungen keine Option. Das sollte nicht passieren – wenn möglich, sollten wir auf jeden Fall versuchen, das zu vermeiden.

Hinzu kommt, dass jede Änderung und Verzögerung sowie eine mögliche Überarbeitung weitere Kosten verursachen. Diese können sich zu erheblichen und unvertretbaren Ausgaben summieren. Um sie zu vermeiden, genügt es, DFM im Produktionsprozess zu implementieren – und zwar möglichst frühzeitig.

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Design For Manufacturing in der Produktion – Knauf Automotive

Wir von Knauf Automotive sind bestrebt, die Vorteile des Design for Manufacturing mit dem Anspruch zu verbinden, den Zeitaufwand für die Implementierung neuer Lösungen zu verkürzen. Bei der Zusammenarbeit mit unseren Kunden ist es unser Ziel, so viel Mehrwert wie möglich aus unserer Erfahrung und unserem technologischen Hintergrund zu generieren. Dank geeigneter Fertigungsstrategien und dem fundierten Wissen unserer Fachleute führen wir DFM in einem sehr frühen Stadium der Produktion unter äußerst strikten Simulationsbedingungen durch. Wir setzen CAE-Programme (Computer-Aided Engineering) ein, um die Parameter eines Bauteils bestmöglich zu analysieren und seine Fertigung zu optimieren. Professionelle Werkzeuge und qualifiziertes Personal sorgen für sehr umfangreiche Analysen, die praktisch jedes Element der Spezifikation eines bestimmten Teils berücksichtigen: Form, einzigartige mechanische Merkmale, ästhetische Aspekte und Produktionskosten.

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