In diesem Kurstext gehen wir auf die Fertigungsbedingungen einer Konstruktion ein. Fertigungsbedingungen sind federführend bei einer Konstruktion.
Für ein optimales Verständnis helfen dir einige anschauliche Beispiele zu dem Thema.
Fertigungsbedingungen für eine Konstruktion
Für jedes technische Bauteil, unabhängig davon ob es sich um ein Schraubendreher oder um einen Motor handelt, müssen bereits in der Konstruktionsphase die sinnvollsten und kostengünstigsten Fertigungsbedingungen geplant werden.
Wichtige Bereiche, die in die Planung eingehen sind
- Fertigungsoptionen,
- Materialverfügbarkeit,
- Materialauswahl und
- Unternehmensrichtlinien.
Fertigungsoptionen – Auswahl der Fertigungsverfahren
Nur weil etwas gut geplant wurde, ist noch lange nicht gegeben, dass die Umsetzung auch gelingt. So ungefähr verhält es sich zwischen der Konstruktionsphase und der sich daran anschließenden Fertigung.
Dem Konstrukteur steht bei der Fertigung ein großer Pool an Fertigungsverfahren zur Verfügung, welcher sich aus unterschiedlichsten Verfahren mit wiederum unterschiedlichen Verfahrensvarianten zusammensetzt.
Bei der ersten Vorauswahl, fallen genau die Verfahren weg,
- für die keine passende Maschine verfügbar ist,
- für die nicht die notwendigen Materialien bereitstehen oder beschaffbar sind,
- für die die Kosten im Vergleich zu hoch ausfallen,
- für die es technologisch bessere Verfahren gibt,
- für die keine Übereinstimmung mit den Vorstellungen des Kunden besteht.
Aus diesem Grund empfiehlt es sich genau zu überlegen mit welchem Einzelverfahren oder mit welcher Kombination aus Verfahren das geplante Bauteil letztlich erzeugt werden soll.
In der Urformtechnik können Bauteile mit Hilfe eines Gießvorgangs oder durch einen Sintervorgang erzeugt werden. Obwohl beide Verfahren auf den ersten Blick ähnliche Ergebnisse hinsichtlich Genauigkeit der Geometrie liefern, ist der innere Aufbau (Gefüge) des Materials unterschiedlich. Hier wird die Wahl des Urformverfahrens durch die gewünschten Materialeigenschaften entschieden.
In der nächsten Abbildung siehst du eine typische Formmaske für einen Gießvorgang
Materialverfügbarkeit – Lagerbestände
Konstrukteure müssen neben dem richtigen Fertigungsverfahren auch Entscheidungen zu den dafür einzusetzenden Materialien treffen. Daher wird jede Konstruktion auch immer von einer Materialliste begleitet.
Kunststoffe sind als Material für Maschinen heutzutage vielfach im Einsatz. Ein Motorblock wird im Normalfall aus einem Eisenwerkstoff erzeugt. Aber wenn man sich einen Motorblock aus Kunststoff vorstellt, so kommen einem doch erhebliche Zweifel an deren Verwendbarkeit. So fallen alle Kunststoffe für einen herkömmlichen Gießvorgang von einem Motorblock schon ein mal automatisch weg.
In der nächsten Abbildung siehst du eine typisches Kunststoffgranulat für einen Extruder
Gleiches gilt für Werkstoffe, die für eine Isolierung (Elektrischer Strom oder Wärme) angedacht sind. Hier fallen die meisten metallischen Werkstoffe aus, wohingegen Kunststoffe in vielen Fällen die Anforderungen erfüllen.
Sind hingegen die notwendigen Materialien auf Lager vorrätig oder kurzfristig verfügbar, gilt es im nächsten Schritt zu klären ob die Materialien
- in der gewünschten Qualität
- im gewünschten Umfang
vorliegen.
Gerade in der heutigen Zeit, kommt es in den globalen Lieferketten immer wieder zu Brüchen oder zumindest zu Einschränkungen, wenn es um bestimmte Materialien (bspw. Seltene Erden) geht. Deren Mangel erfordert von Konstrukteuren nicht selten ein mehrfaches Umdenken bei der Materialauswahl.
So war lange Zeit eine populäre Spielkonsole aufgrund fehlender Chipelemente nicht verfügbar.
Unternehmensrichtlinien
Oft werden Unternehmen als große Familien beschrieben und wie in jeder guten Familie gilt es Regeln zu beachten. Das bezieht sich auf Bereiche wie
- Unternehmensvision,
- Unternehmenskultur,
- Verhaltensrichtlinien oder
- hauseigene Vorschriften.
Obwohl es sich hierbei um eher an das Personal gerichtete Vorgaben handelt, können diese u.U. auch auf die Fertigung und dann halt eben auch auf die Konstruktion auswirken.
Entscheidet sich ein Unternehmen dazu auf bestimmte, bisher genutzte, schädliche Materialien zu verzichten oder ersetzt Schadstoff freisetzende Herstellungsverfahren durch umweltfreundlichere Verfahren um ihr Umweltimage aufzubessern, so kann dies dazu führen, dass die bisherigen Fertigungsverfahren umgestellt werden müssen und ggf. auch die Konstruktionsplanung.
In der nächsten Abbildung siehst du eine typische Emissionen die bei Verbrennungsprozessen entstehen.
Davon können sogar die oben aufgeführten Fertigungsbedingungen betroffen sein.
Nachdem wir uns nun ausführlich mit dem Thema Fertigungsbedingungen für Konstruktionen befasst haben, gehen wir im nächsten Abschnitt auf die Rechtlichen Vorgaben an eine Konstruktion ein.
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