Nachgelagerte Zusammenarbeit: CAD-Modelle in der Fertigung nutzen

Im modernen Fertigungsunternehmen bildet das 3D-CAD-Modell die Grundlage sämtlicher Phasen der Produktentwicklung, vom ersten Entwurf bis hin zur Erstellung von Montageanweisungen und zur Programmierung der Fertigungsanlagen, die schließlich zum Bau des physischen Produkts genutzt werden  Viele dieser Phasen – technische Entwicklung, Tests, Logistik, Buchhaltung, Vertrieb und Marketing, Service und Support sowie Fertigung – werden simultan durchgeführt, während das CAD-Modell noch weiterentwickelt wird.

Die effektive Zusammenarbeit und die gemeinsame Nutzung von CAD-Daten mit der nachgelagerten Fertigung sind unverzichtbar, um zeitnah hochwertige Produkte liefern zu können. Schließlich kann ein CAD-Modell am Bildschirm des Designers noch so beeindruckend aussehen, wenn die Teile nicht kostengünstig gefertigt werden können. Die fertigen Teile müssen ohne Durchdringungen zwischen den Komponenten zusammenpassen.

Die internen Fertigungsmitarbeiter und externen Fertigungszulieferer sind für nachgelagerte Prozesse wie die CNC-Programmierung für Bearbeitung und Prüfung auf 3D-CAD-Daten angewiesen. Nachdem das CAD-Modell von den Ingenieuren im CAD-System erstellt wurde, dient es als Grundlage für die Baugruppen- und Teilezeichnungen für das Produkt, die dann vom Fertigungspersonal verwendet werden.

Die Fertigungsingenieure prüfen anhand des CAD-Modells, dass die Montagevorgänge korrekt ausgeführt werden können. Außerdem erstellen sie die Werkzeugbestückung und die Bearbeitungsprogramme. So können sie das fragliche Verfahren oder den Ablauf simulieren, bevor die ersten Teile hergestellt werden. Auf diese Weise können teure und zeitaufwändige Korrekturen nach der Herstellung vermieden werden.

Es gibt zwar einige wenige wirklich integrierte CAD/CAM-Pakete am Markt, doch die meisten Organisationen jonglieren mit mehreren CAD-Systemen, und die meisten CAD-Anbieter sind für die Bereitstellung von CAM-Zusatzfunktionen auf Partner angewiesen. Oft lagern Unternehmen CAM-Tätigkeiten an externe Anbieter aus. Da das CAD-Modell zwischen verschiedenen Systemen hin- und hergeschoben wird, sind oft manuelle Eingriffe notwendig, um sicherzustellen, dass die Konstruktionsabsicht und Modellqualität sowie die Zeichnungen und/oder Fertigungsinformationen erhalten bleiben.

Die Kommunikationslücke schließen

Viele Probleme sind auf unzureichende Kommunikation zwischen den CAD-Konstrukteuren und den Fertigungsmitarbeitern zurückzuführen, die die Werkzeugbestückungs- und Montageabläufe überprüfen sollen. Diese wichtigen Stakeholder arbeiten oft nicht mit CAD und haben Schwierigkeiten beim Interpretieren von Modellen. Das Fehlerpotenzial ist daher hoch. Oft unterscheidet sich das für die Fertigung vorbereitete Modell vom Original-CAD-Modell. Schon die kleinste Abweichung kann Fertigungsfehler und Inkonsistenzen bei den Bearbeitungsvorgängen verursachen.

Das CAD-Modell muss häufig validiert werden, bevor Werkzeugmaschinen und Vorgänge getestet und verifiziert werden können. Dies wird umso wichtiger, je mehr digitales Produktlebenszyklus-Management (PLM) und die modellbasierte Definition zum Standard für die Verwaltung von Konstruktions-, Herstellungs- und Qualitätsprozessen im Unternehmen und über die erweiterte Lieferkette hinweg werden.

OEMs verlangen von ihren Zulieferern inzwischen die Vorlage der Qualitätssicherungs-Prozessdokumentation als Beleg dafür, dass alle konvertierten CAD-Modelle qualitativ mit den genehmigten CAD-Modellen übereinstimmen. Infolge dieser Normen, der hohen Kosten für Nacharbeit und der Gefahr von Haftungsforderungen müssen Fehler bei der Konvertierung von CAD-Dateien möglichst frühzeitig im Fertigungsprozess erkannt und ausgeräumt werden.

Konstrukteure müssen schon beim Entwurf die Fertigungseignung berücksichtigen

Es gibt Mittel und Wege, einige dieser Probleme zu vermeiden. Es ist für CAD-Konstrukteure zwar nicht möglich, „produktionsbereite“ Zeichnungen erstellen, die in der Fertigung direkt verwendet werden können, doch sie können die wichtigsten Bemaßungen und Flächen schon in der endgültigen Baugruppe kennzeichnen. Das würde dem Fertigungsingenieur helfen, alternative Unterbaugruppen-Strategien, Flächenbewertungen und Bemaßungen vorzuschlagen.

Die Zusammenarbeit mit dem Fertigungsingenieur kann außerdem den Konstrukteur bei der Auswahl des besten Materials unterstützen, was sich letztendlich in der Ästhetik, strukturmechanischen Integrität, Langlebigkeit, Wiederverwertbarkeit und den Kosten des fertigen Produkts niederschlägt. Die Fertigung kann Informationen wie Kosten, Verfügbarkeit, Auftragsmengen, Anforderungen bezüglich Lagerung und Warenumschlag sowie die mit jedem möglichen Material verknüpften Fertigungsrisiken bereitstellen.

Informationen über die verfügbaren Fertigungsfunktionen sind ebenfalls wichtig für die Konstruktionsingenieure und können von den Fertigungsingenieuren schon früh im Konstruktionszyklus zur Verfügung gestellt werden. Die Entwicklung eines Produkts ohne das Wissen, wie es sich im Hinblick auf die Fertigung optimieren lässt, kann die Produktionskosten unnötig in die Höhe treiben. Indem sie von Beginn des Konstruktionsprozesses an die Bearbeitungseignung berücksichtigen, können die Ingenieure die Fähigkeit des Unternehmens, hochwertige Produkte in kürzerer Zeit zur Marktreife zu führen, immens verbessern.

Dazu können sie Informationen zu Fertigungsvarianzen und andere wichtige Daten für den Fertigungsprozess frühzeitig in den Konstruktionsprozess einbetten und während des gesamten Entwicklungsprozesses für eine offene Kommunikation mit den unternehmenseigenen Fertigungsexperten sorgen.

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