RM in der Produktentwicklung – Modelle und Strategien

RM-Verfahren transformieren die Produktentwicklung. Noch ist dies ein zartes Pflänzchen, doch allerorten macht man sich Gedanken wie es zur Blüte zu treiben ist. Dieses Pflänzchen bietet Chancen gerade für Designer, Nischenanbieter und Mittelständler. Wer seinen Markt kennt, kann mit RM schneller, schlanker und vernetzter handeln und mit individuellen Lösungen Massenanbietern entgegentreten – oder diese ergänzen.

Produktentwicklung von Druckgussteilen

Die Produktentwicklung von Druckgussteilen kann flexibel, wirtschaftlich und schnell durch die Herstellung von RP-Unikaten und Metallabgüssen aus Keramikschalen realisiert werden. Dieser Weg eignet sich vor allem für komplexe Bauteile und macht eine Produkterprobung mit qualitativ deutlich verbesserter Aussagekraft trotz reduzierter Entwicklungskosten möglich. In Abgrenzung zum Sandguss, muss die Konstruktion der Bauteile nicht verändert werden. 
Durch eine gezielte Wärmebehandlung wird die Vergleichbarkeit der mechanischen Eigenschaften von Prototypen zu späteren Serienteilen möglich. Technisch sinnvolle Änderungen sind leicht und flexibel realisierbar, da werkzeuglos gefertigt wird. Für unerreichbare Hohlräume und Hinterschnitte kann in diesem Verfahren mit Keramikkernen als Einleger gearbeitet werden. Auch diese Kerne können werkzeuglos hergestellt werden. Ein Verzicht auf technisch Sinnvolles aus Kostengründen ist damit hinfällig.
In der Konstruktion ergeben sich neue Freiheitsgrade, so dass Ziele im Leichtbau, die Einsparung von Verbindungstechnik oder die erhöhte Materialeffizienz realisierbar werden. Die so entwickelten Bauteile sind insgesamt qualitativ hochwertiger und bilden die technischen Anforderungen bestmöglich ab. Damit kann die für die Erprobung benötigte Zahl der Prototypen verringert werden. 
Je komplexer die Geometrie der Bauteile, je stärker kommen die beschriebenen Effekte zum Tragen. Diese Aussage gilt für die Produktentwicklung und für Kleinserien, die herkömmlich zu teuer und zu schwer im Druckguss oder Schmiedeverfahren produziert werden

Neues Glied in der Logistikkette

Hohe Löhne, kurze Arbeitszeiten und die Konkurrenz schläft nicht. Wenn die deutsche Industrie schon nicht billiger sein kann, muss sie schneller sein. Dafür muss die Produktentwicklung in die Logistikkette integriert werden, was im folgenden Artikel erläutert wird.

Entwicklungsprozesse von Prototypen in der Landwirtschaft

Um den theoretischen Hintergrund der Produktentwicklung darzustellen, werden im Einstieg der Arbeit das Projekt- sowie das Qualitätsmanagement vorgestellt und in Bezug auf das Projekt einer Prototypenentwicklung gesetzt. Es werden die einzelnen Phasen, Anträge und Projektvereinbarungen erläutert, was einen Einblick in den Aufbau des gesamten Konzeptes bieten soll. Das Qualitätsmanagement ist ein breit gefächertes Gebiet und wird in so gut wie jeder Sparte verwendet, um Prozesse zu optimieren und Probleme sowie Fehler zu beheben. Die wichtigsten Werkzeuge in der Entwicklung von Vorserien, wie das Quality Function Deployment, das House of Quality, die Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse und die Risikoprioritätszahl, werden vorgestellt. Es wird im Einzelnen erläutert, wie sie in der Entwicklung von Traktoren Anwendung finden. Weiterhin wird ein praktischer Teil der Arbeit erläutern, welche Aufgaben und Prozessschritte in der Entwicklung sowie Validierung anstehen, außerdem auf welche Merkmale zu achten ist. Im letzten Kapitel wird auf die Erprobung der Prototypen eingegangen, wie eine Homologation abläuft, welche Vorgehensweisen es gibt und welche Erkenntnisse die dazugehörige Datenauswertung bieten. Im letzten Unterkapitel 4.5 Diskussion wird hier auch die eigene Meinung sowie Erfahrung mit eingebracht sowie Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt. Zur besseren und übersichtlicheren Erläuterung der einzelnen Durchführungen wird nach jedem Kapitel der grobe Ablauf in einem Datenflussdiagramm dargestellt. Resümierend werden anschließend die Kerninhalte der vorliegenden Arbeit in einem Fazit zusammengefasst.

Virtuelle Prototypen – Möglichkeiten und Grenzen

Die Ergebnisse der Konstruktion können so aufbereitet werden, dass sie nach entsprechenden Berechnungen und Simulationen als virtuelle Prototypen zur Verfügen gestellt werden können. Die Möglichkeiten des Einsatzes virtueller Prototypen werden aufgezeigt. Der Unterschied zwischen virtuellen und realen Prototypen in Bezug auf die individuelle Wahrnehmung aufgrund der Sinnesmodalitäten wird erläutert. Die gegenwärtigen Grenzen der virtuellen Prototypen werden aufgezeigt.

Laser-Sintern. Die Schluesseltechnologie des e-Manufacturing TM

e-Manufacturing™, das ist die schnelle, flexible und kostengünstige Fertigung von Produkten, Formen/Werkzeugen oder Modellen direkt aus elektronischen Daten. e-Manufacturing™ schließt Rapid Prototyping, Rapid Tooling oder Rapid Manufacturing ein, geht aber zugleich weit über den Gedanken der schnellen Verfügbarkeit hinaus. Zwar wird auch in Zukunft die schnelle Produktentwicklung eine immer wichtigere Rolle spielen, bei der e-Manufacturing™ für ein verkürztes Time to Market sorgt, Entwicklungskosten verringert und zur Risikominimierung beiträgt. Darüber hinaus entstehen aber auch neue Geschäftsmodelle, da Kleinserienproduktion, steigende Variantenvielfalt und eine individualisierte Produktion (Mass Customization) plötzlich möglich und wirtschaftlich sind und sich neue Logistikkonzepte wie (Spare) parts on demand entwickeln. Die neue Konstruktionsfreiheit des Laser-Sinterns ermöglicht neue Produktkonzepte. Minimale Einschränkungen durch das Fertigungsverfahren erlauben funktionelle Integration und die Fertigung des „Unmöglichen“, da kreisförmige und lineare Werkzeugbewegungen das Produktdesign nicht mehr beeinflussen bzw. limitieren. Auch die Fertigungskonzepte unterliegen einem Wandel und werden deutlich flexibler. Werkzeuglose Produktion, losgrößenangepasste Fertigung und dezentrale Fertigung on demand sind die Schlagworte der Zukunft. Der vorliegende Beitrag zeigt Beispiele für den erfolgreichen kommerziellen Einsatz von Laser-Sintern in allen Phasen des Produktlebenszyklus. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der direkten Herstellung von Funktionsteilen in der Serienfertigung. Die entscheidenden Faktoren für eine erfolgreiche Einführung und Anwendung von e-Manufacturing™ werden diskutiert. Der Beitrag zeigt auf, wie die neuesten technologischen Innovationen im Laser-Sintern, speziell zur Produktivitätssteigerung, das Spektrum der Anwendungsfelder erweitern, in denen dieses Fertigungsverfahren kostengünstige Lösungen bietet.

Umformen mit lasergeschnittenen Lamellenwerkzeugen

Die Tendenz zu immer kürzeren Produktentwicklungszeiten ist in der Industrie ungebrochen. Immer neue Nischenmodelle werden für den Markt entwickelt. Zusätzlich werden die Modellwechselzeiten stetig verkürzt. Die Erstellung von Prototypen und Vorserienteilen sind grundlegende Voraussetzungen für eine erfolgreiche Produktentwicklung. Um das Ziel einer Verringerung der Produktentwicklungszeiten umzusetzen müssen die Zeiten zur Prototyperstellung stark reduziert werden. Die "Lamellenwerkzeugtechnik" liefert hier einen entscheidenden Beitrag.

3D-Printing mit der PolyJet-Technologie von Objet

Objet Geometries Ltd entwickelt und produziert Rapid Prototyping Systeme und Materialien auf Basis der Polyjet-Technologie und bietet diese im internationalen Markt an. Objet ist der „Pionier“ in der Entwicklung der Polyjet-Technologie zur schnellen Erstellung von hochwertigen Modellen aus den 3D-Daten der Design- und CAx-Systeme. Die Oberflächenqualität, die schnelle Reinigung des Supportmaterials mit Hilfe eines Wasserstrahls, die Bauteilqualität hinsichtlich der Genauigkeit sowie die einfache Bedienung der Systeme zu einem hervorragenden Preis/Leistungsverhältnis zeichnen Objet als Marktführer dieser Technologie aus. Die Systeme von Objet sind insbesondere für den Anwender in Design und Engineering konzipiert und können in einer Büroumgebung betrieben werden. Die verwendeten Materialien sind für den Anwender ohne jegliche Gefahr einsetzbar und sind von einem deutschen Institut mit entsprechenden Zertifikaten dokumentiert. Die Produktlinie von Objet ermöglicht im Design und Engineering die Zeiten in der Produktentwicklung erheblich zu reduzieren. Kunden von Objet sind in Nordamerika, Europa, Asien und Australien zu finden, viele von ihnen sind bedeutende Unternehmen aus den Märkten Automobilindustrie, Elektronik/Elektrotechnik, Spielwaren, Medizin, Konsumerprodukte, Schuhindustrie, Schmuckindustrie und vielen anderen Branchen. Objet wurde 1998 gegründet und befindet sich im privaten Besitz. Das Unternehmen wird von Investoren wie der Scitex Corporation sowie von weiteren privaten Investoren, Unternehmer-Kapitalfonden and Kooperationen in USA, Japan, Europa und Israel unterstützt. Aus Wettbewerbsgründen werden Unternehmenszahlen derzeit nicht öffentlich zur Verfügung gestellt. Das Unternehmen beschäftigt zur Zeit weltweit ca. 75 Mitarbeiter und verfügt über eigene Vertriebs- und Servicecenter in den USA und Europa, sowie Vertriebspartnern in der ganzen Welt. Seit Mitte 2001 wurden über 170 Systeme weltweit vermarktet und installiert. Der Vortrag anlässlich der RapidTech wird diese noch recht „junge“ Technologie, deren Vorteile für den Anwender sowie die möglichen Applikationen an Hand von konkreten Beispielen im Detail erläutern.

Trends and Expertise Exchange within Rapid Manufacturing in Europe

Rapid Manufacturing (RM) umfasst den Begriff der direkten und wirtschaftlichen Bauteilherstellung des Serienprodukts aus 3D-Daten. Die Hauptvorteile sind u.a. das Wegfallen von Werkzeugen und eine Designfreiheit in der Produktentwicklung, die noch vor wenigen Jahren undenkbar war. Wenngleich heute eine Vielzahl von Werkstoffen im Kunststoff- und Metallbereich einsetzbar sind, konzentriert sich die Verbreitung des RM allerdings auf besondere Technologie- und Wirtschaftszweige, aufgrund mangelnder Erfahrungswerte, teilweise abweichender Werkstoffeigenschaften, fehlender Standards und ungeeigneter Testmethoden. In der Praxis sind Ingenieure und Techniker stark darauf bedacht, auf etablierte Abläufe und Standards zurückzugreifen. Es ist daher schwer einen geeigneten RM-Prozess aufzubauen, wo wichtige Eingangsgrößen meist unbekannt sind. In diesem Bericht wird beschrieben, welche Informationskanäle es innerhalb Europas zum Thema RM gibt und welche Hochschulen und Forschungszentren Aktivitäten aufweisen. Darüber hinaus werden Anwendungsfelder des RM aufgeführt, die über die bekannten Anwendungsfelder hinaus gehen. Dazu gehören Anwendungen im Bereich der Elektrotechnik, Raumfahrtinstrumentation und der Mode. Obwohl nicht alle Anwendungen des RM in diesem Bericht aufgeführt werden, sind einige Schlüsselinformationen im Bereich innovativer Anwendungen von RM enthalten.

Vom Seminar zur Lerneinheit – und zurück. Der abgestimmte Prozess zur Konzeption und Produktion von interaktiven Lernmaterialien als nachhaltige Erweiterung des Studienangebots an Hochschulen

Im Rahmen des BMBF-Leitprojektes „Virtuelle Fachhochschule“ werden in einem interdisziplinären Team an der TFH Berlin 12 Online-Studienmodule für die Bachelor-Studiengänge Medieninformatik und Wirtschaftsingenieurwesen produziert. Unter der Leitung langjährig in der Lehre erfahrener Professorinnen und Professoren wurden mediendidaktisch anspruchsvolle Online-Kurse entwickelt. Das didaktische Design war neben der Produktentwicklung konsequent auf die Entwicklung eines effizienten Produktionsprozesses für multimediales Lernmaterial ausgerichtet. Das Online-Lernmaterial ist so modular aufgebaut, dass Teile daraus in die Präsenzlehre integrierbar sind. Der mehrstufige, abgestimmte Produktionsprozess kann für die kostengünstige Erstellung von Online-Material in anderen Fächern genutzt werden. Das Verfahren ist darüber hinaus erweiterbar. Diese Entwicklung leistet einen Beitrag zur nachhaltigen Integration von Online- Lehr- und Lernangeboten im Hochschulbereich.(DIPF/Orig.)