046-Fertigungsgerechte Gestaltung
Die Episode
Transkript
Es ist mal wieder Zeit für ein wenig Fertigungstechnik. Heute möchte ich über die Einflüsse der Fertigungstechnik auf die Konstruktion sprechen – oder doch andersherum?!
Erst einmal ganz grundlegend: Das Ziel der Fertigung ist es, Bauteile entsprechend ihrer Planung umzusetzen. Die Planung dieser Bauteile beruht auf den Anforderungen, die diese Teile erfüllen müssen.
Diese Anforderungen ergeben sich aus den Randbedingungen des Entwicklungsauftrages und werden im Rahmen des Produktentwicklungsprozesses definiert. Dabei können sich die Anforderungen von den Abmessungen des Bauteils über die Kosten bis hin zu der Möglichkeit des Recyclings erstrecken.
Um mit dieser Breite an Themengebieten umgehen zu können, gibt es ein System innerhalb der Konstruktion: das sogenannte Design for X.
Sinngemäß steht dieser Begriff für eine Konstruktion, die den Aspekt X berücksichtigt. Das X an dieser Stelle ist ein Platzhalter für eine Fülle von möglichen Themengebieten.
Generell ist es so, dass der jeweils betrachtete Aspekt und die Gestaltung der Bauteile wechselwirken, sich also gegenseitig beeinflussen.
Als Beispiele seien hier das Design for Assembly, also die montagegerechte Gestaltung, das Design for Ergonomics, also die ergonomiegerechte Gestaltung oder aber das Design for Inspection, also die prüfgerechte Gestaltung, genannt.
Das DfX-System ist hierarchisch, die verschiedenen Aspekte lassen sich oftmals noch in weitere Teilaspekte untergliedern.
Wie zu erwarten war, ist auch die Fertigungstechnik ein Aspekt innerhalb dieses Systems. Der entsprechende Bereich lautet hier Design for Manufacturing oder aber Design for Production. Übersetzt also fertigungsgerechte oder produktionsgerechte Gestaltung.
In Folge 16 haben wir bereits etwas über fertigungsgerechte Gestaltung aus einer spezifischen Perspektive gehört. Professor Telgkamp hat über das DfAM berichtet, der fertigungsgerechten Gestaltung für die Additive Fertigung.
Dort geht es um Prinzipien sowie um Richtlinien der Gestaltung. Diese Aspekte bestehen nicht nur in der Additiven Fertigung, sondern in verschiedenen Ausprägungen für alle fertigungstechnischen Verfahren.
Prinzipien der Gestaltung sind relativ unkonkret, beinhalten also keine Zahlenwerte, die berücksichtigt werden müssen. Vielmehr geht es um die Berücksichtigung allgemeiner Verfahrenseigenschaften. Ein Beispiel hierfür ist die zu berücksichtigende Anisotropie von Bauteilen, die mittels Strangablegeverfahren 3D-gedruckt werden. Ein weiteres Beispiel ist die Zielsetzung für Fräsbauteile, Bauteilflächen in möglichst wenig Ebenen zu platzieren, um den Bearbeitungsaufwand zu reduzieren und das Spannen des Bauteils möglichst einfach zu halten.
Richtlinien der Gestaltung, auch Konstruktionsregeln genannt, sind hingegen explizite Vorgaben für geometrische Grenzwerte. Das können zum Beispiel minimale Wandstärken oder auch Mindestdurchmesser für runde Geometrien im Kontext der Additiven Fertigung oder der Pulvermetallurgie sein.
So weit so gut. Im Ansatz ist das wohl erst einmal offensichtlich: ich darf nur so konstruieren, dass die Fertigung des Teils oder der Teile möglich ist.
Die Anwendung des fertigungsgerechten Gestaltens sollte jedoch nicht bei der Möglichkeit der Fertigung aufhören. Vielmehr geht es darum, dass die Fertigung reproduzierbar erfolgen kann, also das die Konstruktion einen robusten Fertigungsprozess ermöglicht.
Zudem gilt es, wie eigentlich immer in der Fertigungstechnik, die Fertigungszeiten und -kosten so gering wie möglich zu gestalten.
Mit diesem kurzen Abriss zum Thema DfX wollte ich gerne für das Thema sensibilisieren. Aufgrund meiner persönlichen Erfahrung liegt mir dieses Thema am Herzen.
Im Rahmen meines Bachelor-Studiums habe ich mich nicht großartig für Fertigungstechnik interessiert. Ich habe gedacht, dass ich damit in meinem späteren Leben nicht großartig konfrontiert sein werde – das hat ja scheinbar nicht so funktioniert.
Aber mal ganz abgesehen von meinem derzeitigen Job, ist mir diese Denkweise bereits vorher auf die Füße gefallen. Denn in meiner vorherigen Anstellung hatte ich regelmäßig mit konstruktiven Problemen zu tun, die es zu lösen galt. Viele dieser Probleme waren scheinbar schnell zu lösen – bis die Einschränkungen der Fertigungstechnik hinzukamen.
Falls hier also Studierende des Maschinenbaus zuhören, die in ihrem Leben vermeintlich nichts mit Fertigungstechnik zu tun haben werden, möchte ich nur mit auf den Weg geben: Sag‘ niemals nie. Auch in der Konstruktion muss die Fertigungstechnik ihre Berücksichtigung finden.
geschrieben von David Stachg
eingesprochen von David Stachg
