„Für die Machbarkeitsanalyse haben wir genau einen Versuch“

Feinabstimmung und Abgleich von Werkzeug mit Zeichnung

Feinabstimmung und Abgleich von Werkzeug mit Zeichnung

Präzision auf ganzer Linie und: warum die Materialauswahl entscheidend ist

Ehe die oft nur wenige Millimeter großen gestanzten oder feingeschnittenen Teilchen mit so klangvollen Namen wie beispielsweise Distanzhülse, Ankerplatine, Federtopf oder Sperrklinke dort eingebaut werden können, wo sie hingehören, ist es ein weiter Weg. Und ein gehöriges Stück verantwortungsvoller Arbeit dazu. Denn da, wo die Teile verbaut werden, erfüllen sie fast immer eine Schlüsselfunktion und sind nicht selten sicherheitsrelevant. Das gilt für Brems- und Sicherheitssysteme für Fahrzeuge, für Komponenten für Elektromotoren, aber auch für Instrumente in der Medizinaltechnik, für Haushaltsgeräte oder Lifestyle-Produkte wie beispielsweise Zahnbürsten, Rasierer oder Möbelbeschläge. Ob alle Teile wie gewünscht gebaut werden können, zeigt in jedem einzelnen Fall eine Machbarkeitsanalyse. Und dafür hat man genau einen Versuch.

Präzise Überlegungen

Beim Feinschneiden und beim Stanzen entstehen im Komplett-Schnitt oder mittels Folgeverbund-Technologie Stanz- und Feinschneideteile, deren Werkzeuge zumeist viele unterschiedliche Arbeitsschritte in sich vereinen, die alle sehr präzise aufeinander abgestimmt sind. Doch ehe die jeweiligen Werkzeuge konzipiert und konstruiert werden können, sind seitens der etampa AG, dem schweizerischen Stanzspezialisten, mindestens ebenso präzise Überlegungen und Einschätzungen erforderlich. Besonders gefragt ist im ersten Schritt daher die Konstruktion, die nicht nur bei der Erstellung des Streifenbildes im wahrsten Sinne des Wortes „um die Ecke“ denken muss. Instanz Nummer zwei ist die Machbarkeitsanalyse, die das Vorhaben „Teilefertigung“ auf Herz und Nieren überprüft.

Do it yourself oder Co-Engineering?

Ein Projekt beginnt zumeist mit einer vom Kunden eingereichten Zeichnung, die sich in einem mehr oder weniger ausgereiften Produkt- oder Teile-Planungsstadium befindet. Diese Zeichnung definiert, sie sollte es zumindest, unter anderem Durchmesser, Dicke, Größe und Material eines zu fertigenden Teils und beschreibt, ob und an welchen Stellen es im Produktionsprozess etwa geprägt, tiefgezogen, geschliffen, gebogen oder quergelocht werden soll. Schon hier kristallisieren sich zwei Gruppen von Kunden heraus: Die einen legen eine relativ vollständige Zeichnung vor, in der die Fertigungsanforderungen mehr oder weniger umfassend beschrieben sind und bitten auf Grundlage dieser Zeichnung um eine Kalkulation. Andere Kunden legen großen Wert auf das aktive Co-Engineering und binden den Hersteller bereits in einem recht frühen Entwicklungsstadium in das Teile-Design mit ein. Dazu müssen Anforderungen und Funktionsweise des zu fertigenden Teils seitens des Herstellers genauestens verstanden werden, denn erst dann können beispielsweise Funktionstoleranzen oder Prüfvorschriften festgelegt werden. Für welchen Weg man sich auch immer entscheidet: Das Ergebnis ist in jedem Fall ein stanzoptimiertes Teile-Design, das großen Einfluss auf die Konzeption des Werkzeugs nimmt und das zusätzlich positive Auswirkungen auf die Nachschleifzyklen der Werkzeuge und sogar auf deren Lebensdauer hat.

Auswirkungen auf Endpreis und Fertigungsablauf

Marco Costa, Konstrukteur aus Leidenschaft und seit 20 Jahren Konstruktionsleiter und Leiter Neuwerkzeugbau bei etampa weiß, dass es bei den von den Kunden eingereichten Zeichnungen erhebliche Unterschiede gibt: „Die Vollständigkeit und Präzision der Skizzen und Entwürfe hängt natürlich eng mit der Komplexität des anzufertigenden Teils zusammen. Unsere Erfahrungen sehen so aus, dass bei rund 60 Prozent aller eingereichten Zeichnungen Optimierungsbedarf besteht, der sich unter anderem unmittelbar auf den Endpreis und auf den Fertigungsablauf auswirkt. Das ist natürlich auch dadurch bedingt, dass der Kunde oftmals nicht mit allen Feinheiten der Umformtechnik im Stanzen und Feinschneiden vertraut ist.“

Materialauswahl ist entscheidend

Optimierungen lassen sich jedoch nicht nur dadurch erzielen, dass man den Streifen bestmöglich ausnutze, mehrspurig fertige und daher den Materialverbrauch optimiere: „Es gibt Anforderungen, die besagen, dass als Material Stahl verwendet werden muss, der anschließend verzinkt werden soll. Das geht nicht selten einfacher und kostengünstiger, wenn man anstelle von Stahl mit rostfreiem Stahl arbeitet und sich dadurch das Verzinken erspart. Dabei erübrigt sich nicht nur ein weiterer Arbeitsschritt, denn das nachträgliche Verzinken könnte je nach Sachlage wieder ganz andere Themen hervorrufen,“ so Costa.

Genau ein Versuch für die Machbarkeitsanalyse

Eine große Verantwortung liege auch in der Machbarkeitsanalyse des zu fertigenden Teils, die direkt im Anschluss an die Begutachtung der Zeichnung erfolgt. In deren Verlauf müsse geklärt werden, ob ein Teil so hergestellt werden kann, wie der Kunde es wünscht. Sind die einzusetzenden Materialien stimmig, passen die vorgegebenen Materialstärken? Sind die gewünschten Umformungen, die ein Stanzteil mit sich bringe, logisch und in sich schlüssig? Costa: „Unserer Erfahrung nach sind lediglich rund 40% aller Zeichnungen so umsetzbar, wie sie eingereicht werden. Manchmal sind Zeichnungen unvollständig, nicht alle Materialien sind komplett definiert. Und auch in Sachen Materialstärke oder bei den gewünschte Toleranzen müssen wir oftmals genaue und sehr detaillierte Rückfragen stellen.“ Denn eines, so Costa, stehe fest und verdeutliche die Verantwortung, die man mit Feststellung der Machbarkeit eines Produktionsteils ausspreche: „Wir haben genau einen Versuch. Wenn wir einmal gesagt haben, dass eine Machbarkeit gegeben und gewährleistet ist, dann können wir diese Aussage später nicht mehr widerrufen – schon gar nicht mit dem Hinweis auf eine zuvor unfertige oder unzureichende Zeichnung. Es ist unsere Verantwortung, schon im Vorfeld alle Konstruktions- und Produktionseventualitäten in Betracht zu ziehen und diese Überlegungen bei der Aussage zur Machbarkeit entsprechend mit einfließen zu lassen.“

Die Sprache von Zeichnung und Werkzeug verstehen

Die Kunst bestehe darin, so der erfahrene Konstruktionsleiter, beim Anblick einer Kundenzeichnung auf den ersten Blick zu erkennen, welche Funktionalitäten des Teils nachgebessert werden müssen, wo Klärungsbedarf und wo Optimierungspotenzial bestehe. Man habe schon unzählige Werkzeuge gefertigt, aber keines gleiche dem anderen, jedes habe seine ganz individuellen Eigenschaften. Auch die Anforderungen an die Werkzeuge steigen ständig, aber genau das sei für ihn seine ganz persönliche Herausforderung, so Costa: „Wir verstehen die Sprache von Zeichnung und Werkzeug. Wir können eine Zeichnung in ein Werkzeug übersetzen, und ein Werkzeug in das zu fertigende Teil. In gewisser Weise macht uns jedes Werkzeug, das wir bauen, stärker.“ Folglich seien jeder noch so kleine Denkfehler oder jede noch so kleine Nachlässigkeit absolut tabu.

Komplexität steigt

Daniel Brügger, CEO von etampa, kann diese Aussage nur bekräftigen: „Präzision ist in unserem Hause das höchste Gebot, wir haben intern eine Null-Fehler-Strategie, der jeder einzelne Mitarbeiter verpflichtet ist.“ Das sei umso beachtlicher, wenn man bedenke, wie sehr die Werkzeuge und eben auch die Anforderungen an die Werkzeuge sich in den letzten Jahren geändert hätten: „Die Komplexität ist in großem Maße gestiegen. Ein einziges Werkzeug beinhaltet immer mehr Schritte, gleichzeitig werden die zu fertigenden Teile immer kleiner, und die Anforderungen an die Teile werden größer.“ Diese Entwicklung, so Brügger, werde sich in den kommenden Jahren noch intensivieren: „Genau darum arbeiten wir schon heute an einer nachhaltigen und tragfähigen Zukunftsstrategie, denn auch bei weiter steigenden Anforderungen werden sich zwei Dinge sicher nicht ändern: Unser Präzisionsdenken und unser Verantwortungsgefühl“.

Von Ute Zimmermann (freie Fachautorin in Wiesbaden)

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