Prozessselektion und -qualifizierung. Wie wirken sich die unterschiedliche Rahmenbedingungen in Entwicklung und Fertigung aus?

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1 Prozessselektion und -qualifizierung Wie wirken sich die unterschiedliche Rahmenbedingungen in Entwicklung und Fertigung aus? Geiger, M.: Coachulting Rapid Technologien ist mehr als 3D Drucken Nutzung in der Produktentwicklung Rahmenbedingungen in der Fertigung Prozessselektion und qualifizierung für die Fertigung

2 Rapid Technologien in der Produktentwicklung Rapid Prototyping in der Produktentwicklung = 3D Drucken + Vakuumguss + Feinguss + Nylonguss + sonstige Gusstechnologien + 3D Messtechnik, Qualitätskontrolle und Flächenrückführung + Blechbearbeitung, CNC-Bearbeitung + allerlei Prozesse und Technologien im Rapid Product Development

3 Ein Prototyp besteht meist nicht nur aus einem Teil => Komplexer Beschaffungs- und Montageprozess Zeitliches Befüllen des PDM Systems mit Revisionen von Konstruktionsdaten Teil 1 Teil 2 Teil 3 T 1, Variante 2... Teil 789 Revision 1 R 2 R 1 R 2 R 3 R 1 R 1 R 2 R 3 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 R 9 R 3 R 4 R 5 R 6 DMU Meeting Dig. Crash Test Dig. Packaging Bestellung Kurzläufer Abgleich digitale Hardware Untersuchungen? Bestellung Langläufer

4 Vereinfachte Gretchenfragen 1. Wie verwende ich welche Prototyping Technologie in welcher Phase mit welchem Partner zu welchem Test? 2. Wie komme ich möglichst schnell, preisgünstig und zuverlässig zum Prototypteil in der aktuell richtigen Qualität?

5 Prototypencluster und Nutzung Typische Cluster: Häufig A-Muster, B-Muster, C-Muster z.b. Volkswagen: Q0 Q5 Teile mit genauer Spezifikation Allgemein: Designmuster, Funktionsprototyp, technischer Prototyp RT-Sprache: FDM-Teil, SLA-Teil, SLS-Teil, Vakuumgussteil Rahmenbedingungen: Geometrie und Serienteileigenschaften sind durch Serienprozess definiert Prototypteil sollte preiswert, schnell verfügbar sein und möglichst dem Produktteil entsprechen Die Ansprüche an den Versuch definiert die Prozessselektion Design of Experiments (DoE) oder statistische Versuchsplanung werden zukünftig eine große Rolle spielen

6 Anwendungslevel Anwendungslevel 6. Gesamtprozess optimierte Vorgehensweise 5. Prototyping- und Versuchsintegrierte Vorgehensweise 4. Prüfungsrelevante Technologie, Material und Partnerselektion 3. Vertiefte Technologiekenntnis, Materialkenntnis und Partnerkenntnis 2. Technologieübersicht und Marketingmaterialübersicht 1. Technologieübersicht Wo bin ich? Wohin will ich? Wie komme ich dahin? Was intern, was extern? Wer hilft mir dabei?

7 Rapid & Virtual Prototyping + Design of Experiments Virtual Prototyping CAD Viewer Einzelteil Concept Modeling Einzelteil Rapid Prototyping DMU statisch 3-13% PMU statisch 5-15% Virtual & Augmented Reality DMU kinematisch 7-20% CAD Datensätze von n Teilen eines Produktes PMU kinematisch 10-30% FEM Prozess speziell Funktionsmuster 20-90% Versuch FEM Produkt speziell Technischer Prototyp 100% Prototyping Methode Produktreifegrad

8 Rahmenbedingungen in der Fertigung Aber: Die geometrischen Möglichkeiten von Rapid Technologien sind nicht durch andere Serienprozesse eingeschränkt Die Wirtschaftlichkeit ist umso höher je mehr Sie die verfahrensbedingten Potentiale (komplexe Geometrie, Funktionsintegration, Hohlraumbauteile, etc.) ausnützen Die Produktentwicklungskosten werden reduziert (Wegfall von konstruktive Prozesse, Prototypenwerkzeuge, Montageprozesse, etc.) Versuchsergebnisse von RT gefertigten Teilen sind aussagekräftig Die Ansprüche (Lebensdauer, gleichbleibende Qualität, etc.) sind höher RT eignet sich oft nur für ein oder wenige Bauteil eines Produktes Es fehlen geeignete Geschäftsprozesse

9 Anforderungen an AF 2.0 unter

10 Vergleich AF Metall CNC AF Sandguss Feinguss Fertigungstoleranzen << 0,1 mm 0,1-0,3 mm 0,1-1 mm Gefüge bis -- Prozessstabilität +++ bis + ++ bis - ++ bis -- Prozessentwicklungszeit Jahre 5-10 Jahre über Jahre

11 Clusterung von AF Bauteilen anhand Beispiel Lasersinterteile Methoden zur Prozessqualifizierung AFQ-Klassen (Additive Fertigung Qualitätsklassen Framework) z.b. AFQ-0: PA Lasersinternteil: kann auf allen Anlagen beliebig gebaut werden, sofern Anlage gewartet ist und normal läuft AFQ-1: PA Lasersinterteil. EOS P 380 oder höher, Bauteilausrichtung ist definiert.. AFQ-4: PA Lasersinterteil. Bauraumabnahme. Teile müssen alle an der abgenommen Position sein. Prozessparameter sind definiert, wurden kontrolliert und protokolliert, Prüfproben wurden mit gebaut und getestet AFQ-5: AFQ-4 + Online-Control aller Schichten AFQ-5S: AFQ5 + Infiltriert + Dichtigkeitsprüfung Methode zur firmenspezifischen Qualifikationsklassen Methode zur Lieferantenqualifikation

12 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Prozesselektion im Prototypenbereich ist noch lange kein kalter Kaffee RP-Sprache und OEM-Sprache in der Produktentwicklung liegen weit auseinander Ein Teil ist selten ein Prototyp, die Entwicklung ist etwas komplexer 3D Drucker sind qualitativ reif für die Produktion, aber längst nicht für alle Anwendungen Eine systematische Vorgehensweise zur Prozessqualifizierung für unterschiedliche AF-Qualitätscluster ist notwendig Rapid Technologien ist in der Fertigung auch mehr als 3D Drucken AF Wissenstransfer zu Designern und Konstrukteure ist notwendig Qualifizierte Produkt- und Prozessanalysen hinsichtlich RT- Fertigbarkeit bieten große Marktchancen

13 Danksagung, Hoffnungen und Wünsche Danke an alle die am Forum mitgewirkt haben (Catering, Stadtverwaltung, Hausmeister, Assistentinnen, Besucher und Aussteller) Ich hoffe, es hat Ihnen gefallen und es war interessant Ich hoffe, das eine oder andere Geschäft wurde heute eingeleitet Nutzen Sie bitte noch die Zeit bis 16:30 Uhr Kommen Sie gut nach Hause Es würde mich freuen, Sie kommendes Jahr wieder begrüßen zu dürfen (eventuell Mittwoch, 22. März 2017)