Kostenfresser bei der Bauteilproduktion

Das Gen des Jägers und Sammlers ist zäh. Es hat viele Jahrtausende in der Evolution des Menschen überlebt und gehört noch heute fest zu seinen Erbanlagen – als Schnäppchenjäger-Gen. Jeder will irgendwo und irgendwie Geld sparen. Das gilt natürlich auch bei der Produktion von Bauteilen im Spritzguss. Die gute Nachricht: Hier gibt es Kostenfresser, die sich eliminieren lassen. Die schlechte Nachricht: Man muss sie erst einmal finden. Wie das funktioniert und wie sich die Prozessoptimierung in der Produktion am besten umsetzen lässt, erfahren Sie in unserem Beitrag.

Kostenfresser bei der Bauteilproduktion (c) © Joyseulay /shutterstock.com

Kostenfresser bei der Bauteilproduktion

Während oder vor der Produktion? Hier finden Sie Kostenfresser

Wenn es um die Prozessoptimierung in der Produktion geht, so müssen allgemein zwei Arten von Kostenfressern unterschieden werden:

1. Kostenfresser, die ihre Auswirkung zwar in der Produktion haben, aber schon beim Bauteil- und Werkzeugdesign berücksichtigt werden sollten, um Streit zwischen den Kostenstellen zu vermeiden. Gemeint sind damit beispielsweise ein fertigungsgerechtes Design (u.a. Entformungsschrägen berücksichtigen, Wandstärken homogen gestalten) oder eine Auslegung des Werkzeugkonzepts am Bauteil.

2. Kostenfresser, die direkt in der Produktion entstehen und hier auch behoben werden können. Hier geht es zum Beispiel darum, eine Prozessanalyse vorzunehmen, um versteckte Potenziale in den Zykluszeiten zu entdecken, Abschätzungen vorzunehmen, ob eine nachgelagerte Werkzeugänderung Kosten senken kann, und Prozessparameter zu optimieren, um den Ausschuss zu senken.

Faktencheck: Diese Kostenfresser gibt es

Um eine Prozessoptimierung in der Produktion erreichen zu können, ist es notwendig, die verschiedenen Ausprägungen der zwei oben genannten Kostenfresser identifizieren zu können. Welche das sind, zeigt Ihnen die folgende Auflistung.

 

Kostenfresser, die Sie vor der Produktion finden

1. Hinterschneidungen und erschwerte Entformung

Hinterschneidungen führen dazu, dass die Entformung eines Bauteils nur erschwert oder ganz unmöglich ist. Trotzdem lassen sie sich nicht immer vermeiden. Dann geht es darum, Alternativen zu finden, z.B. Formschlussflächen und durchgehende Kerne zu verwenden oder Trennebene und Formschrägen zu ändern. Das ermöglicht einen einfacheren Formenbau und reduziert die Werkzeugkosten, da weitere Teile (die mit zusätzlichen Herstellungskosten verbunden sind) für die Form vermieden werden. 

Hinzu kommt, dass sich mittels professioneller Simulation eine Transparenz der Entformung erreichen lässt. So kann man bereits vor der Produktion festlegen, in welchem Grad Hinterschneidungen zu machen sind und wie sich das auf die Entformung auswirkt. Auf diese Weise lassen sich die Kosten für Letztere schon vorab in die Kalkulation der Produktion einbeziehen, was die Prozessoptimierung in der Produktion erleichtert.

Zu beachten gilt jedoch: Entformung mit Hinterschnitt oder Zwangsentformung sind werkzeugtechnisch günstiger als alles andere, weil eben keine beweglichen Elemente im Werkzeugbereich benötigt werden. Zwangsentformung funktioniert jedoch nur in einem engen Prozessfenster, da z.B. bei zu langer Zykluszeit das Material zu fest wird und es dann zu Beschädigungen der Artikel kommt. Hier kann es zudem passieren, dass Bauteile auf der falschen Werkzeugseite hängen bleiben und eine automatische Entformung nicht klappt. Dadurch kann der Prozess instabil werden, was sich wiederum negativ in der Produktion auswirkt.

 

2. Die Nutzung falscher Materialien

Die enorme Bandbreite an einsetzbaren Kunststoffen ist typisch für das Spritzgießen. Aber diese Vielfalt hat auch Nachteile, kann sie doch auf die falsche Fährte führen. Denn nicht jedes Material eignet sich für jedes Bauteil und dessen Anwendungszusammenhang. Bei vielen Kunststoffen gibt es Überschneidungen in Bezug auf Festigkeit und Funktionalität. Andere sind von Natur aus einfacher zu verarbeiten. Aber gerade Material, das im Einkauf günstiger ist, kann Probleme in der Produktion verursachen und unnötige Kosten entstehen lassen. Deswegen sollte das Material nicht nur wegen seines Preises, sondern auch hinsichtlich Prozessstabilität, Bauteilqualität und Verfügbarkeit gewählt werden. Ein Wechsel in der laufenden Produktion muss dementsprechend abgewägt werden, um eine Prozessstabilität in der Produktion weiterhin zu gewährleisten.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang also, alle Anforderungen, die an das Bauteil gestellt werden, sowie seine Funktion im jeweiligen Anwendungszusammenhang zu kennen und diese dem Hersteller detailliert beschreiben zu können. So fördert man nicht nur die Prozessoptimierung in der Produktion, sondern entgeht auch Konstruktionsmängeln. Die Voraussetzung dafür: Man muss sein gewünschtes Endprodukt und dessen Einsatzgebiete genau kennen, um das richtige Material zu wählen.

 

3. Eine falsch berechnete Losgröße

Generell gilt, je weniger Teile gefertigt werden, desto teurer wird es. Heißt: Durch eine Erhöhung der Teilemenge lassen sich die Stückkosten senken. Aber was, wenn gar nicht so viele Teile gebraucht werden? Um hier eine Prozessoptimierung in der Produktion zu erreichen, gilt es, vorausschauend zu planen. Dabei geht es darum, solide Kalkulationen aufzustellen, Break-even-Berechnungen durchzuführen und eventuell andere Fertigungsverfahren zu wählen.

 

4. Ein ineffektives Artikeldesign

Wenn der Produktionszyklus zu lange dauert, steigen die Kosten. Wer eine Prozessoptimierung in der Produktion erreichen will, sollte das auf jeden Fall im Hinterkopf haben. Der Hauptfaktor für einen zu langen Zyklus ist in den meisten Fällen die Kühlzeit. Diese hängt direkt von der Wanddicke der Formteile ab (quadratisch, nicht linear!). Daher ist eine entsprechende Gestaltung des Artikeldesigns die erste Maßnahme, um kurze Zyklen zu bekommen. 

Neben der Vermeidung von Wanddickenanhäufungen ist es dabei wichtig, keine zu tiefen Löcher zu gestalten. Denn diese erfordern lange, dünne Kerne, die sich entweder aufheizen oder mit hohem werkzeugtechnischem Aufwand gekühlt werden müssen. Hier hilft eine Prozessanalyse, entsprechende Einsparpotenziale bezüglich der Zykluszeit aufzudecken und die nötigen Prozessparameter für eine Prozessoptimierung in der Produktion anzupassen.

 

5. Schlechte Qualität der produzierten Teile

Eine schlechte Qualität der produzierten Teile kann schnell zum Hauptproblem und dem Kostenfresser schlechthin werden. Immerhin bedeutet sie nicht nur einen größeren Ausschuss und Reklamationen von Kundenseite, sondern auch einen erhöhten Kontrollaufwand. Faserorientierung bei glasfaserverstärkten Kunststoffen sowie die Temperierung im Werkzeug sind dabei wesentliche Einflussfaktoren für die Qualität der produzierten Bauteile. Für die Bewertung der Faserorientierung ist eine Simulation ein bewährtes und zuverlässiges Hilfsmittel. 

 

Kostenfresser, die Sie während der Produktion finden

1. Zu lange Zykluszeiten

Dass ein zu langer Produktionszyklus Geld kostet, wissen Sie bereits. Doch oft kommt es vor, dass dieser Kostenfresser erst während der Produktion enttarnt wird. Das ist leider nicht wirtschaftlich – und lässt sich schon weit vor dem Start der Produktion vermeiden. Deswegen: Achtung! Das Artikeldesign gilt es anzupassen, bevor die Produktion überhaupt gestartet ist. Nur so können Sie eine Prozessoptimierung in der Produktion umsetzen. Auch hier können Sie auf eine Simulation zurückgreifen, um die Werkzeugthermik, die die Zykluszeit maßgeblich beeinflussen kann, bereits im Vorfeld richtig einzustellen. Dabei gilt es jedoch zu beachten: Diese Simulation wird wesentlich anspruchsvoller. Denn neben den Prozessparametern sind die verwendeten Stähle bzw. Stahllegierungen im Werkzeug wichtig. 

Weiterhin haben Heißkanäle einen erheblichen Einfluss auf die Werkzeugthermik. Selbst Spiel- oder Presspassungen innerhalb der Werkzeugkomponenten haben eine Auswirkung auf das thermische Verhalten des Werkzeuges. Wenn dann noch berücksichtigt werden soll, dass ein Werkzeug erst im thermisch eingeschwungenen Zustand Gutteile produziert, kommen die meisten Simulationen schnell an ihre Grenzen. Über eine professionelle Simulation lässt sich die Werkzeugthermik jedoch anhand der CAD-Daten, der Stückliste und den Produktionsparametern zuverlässig berechnen und eine Prozessoptimierung in der Produktion erreichen.

 

2. Energieverbrauch

Auch Anlagen, die nicht dem aktuellen Stand entsprechen und mehr Energie verbrauchen als nötig, können sich als echte Kostenfresser entpuppen. Eine regelmäßige Wartung kann dem vorbeugen.

Zusätzlich sollte abgeschätzt werden, ob sich eine Isolierung des Werkzeuges rentiert und wie das Verhältnis von den eventuellen Einsparungen an Energiekosten im Vergleich zu den Mehrausgaben bei der Isolierung ist.

Kostenfresser enttarnen und eine Prozessoptimierung in der Produktion erreichen

Auch Anlagen, die nicht dem aktuellen Stand entsprechen und mehr Energie verbrauchen als nötig, können sich als echte Kostenfresser entpuppen. Eine regelmäßige Wartung kann dem vorbeugen. 

Fest steht also: Kostenfresser gibt es beim Spritzgießen an vielen Stellen – das ist die „schlechte“ Nachricht. Die gute lautet: Man kann sie eliminieren, vorausgesetzt, man weiß, an welchen Stellen man sie findet. Mit anderen Worten bedeutet das, dass man sämtliche Prozessschritte immer im Blick haben sollte, um mögliche Kostenfresser so schnell wie möglich zu entdecken. Je früher im Projekt Kostenfresser enttarnt und eliminiert werden, umso größer ist das Einsparpotential. Denn Änderungen durchzuführen, gestaltet sich in frühen Projektphasen deutlich kosteneffizienter.

Helfen kann an dieser Stelle eine virtuelle Spritzgusssimulation mittels Software. Sie hilft, mögliche Schwachstelle aufzudecken und ermittelt ungeahnte Einsparpotential im gesamten Prozess. Und das, ohne die reale Produktion auf irgendeine Weise negativ zu beeinflussen.

 

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung. Kontaktieren Sie uns telefonisch unter
+49 241 89 495-0.

Sie können uns Ihre Bewerbungsunterlagen auch gerne per Post zusenden:

SIGMA Engineering GmbH
Kackertstr. 11
52072 Aachen
Germany

History

SIGMA Engineering wurde im Jahr 1998 gegründet. Welche Meilensteine konnten wir in den letzten Jahren außerdem feiern?

Geschichte

Diese Website nutzt Cookies, um bestmögliche Funktionalität bieten zu können.

Infos zum Datenschutz    -    Impressum


Ablehnen Akzeptieren