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Produktion Try-Out-Vorrichtung für kürzere Anlaufzeit

| Redakteur: Thomas Günnel

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) stellten auf der EMO 2013 erstmalig eine neu entwickelte Try-Out-Vorrichtung vor, mit der sich nach ihren Aussagen die Anlaufzeiten von Fertigungslinien im Karosseriebau deutlich verkürzen lassen.

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Mit der neuentwickelten Try-Out-Vorrichtung sollen sich die Anlaufzeiten im Karosseriebau verkürzen. Das modulare Baukastensystem ermöglicht laut Fraunhofer IWU eine realistische Nachbildung beliebiger Karosseriebauvorrichtungen im Vorserienprozess.
Mit der neuentwickelten Try-Out-Vorrichtung sollen sich die Anlaufzeiten im Karosseriebau verkürzen. Das modulare Baukastensystem ermöglicht laut Fraunhofer IWU eine realistische Nachbildung beliebiger Karosseriebauvorrichtungen im Vorserienprozess.
(Foto: Fraunhofer IWU)

Das modulare Baukastensystem ermöglicht laut Fraunhofer IWU eine realistische Nachbildung beliebiger Karosseriebauvorrichtungen im Vorserienprozess. Die Vorrichtungen lassen sich in Aufbau und Eigenschaften schnell und einfach modifizieren, Auswirkungen auf die Prozessqualität sind sofort ables- und dokumentierbar. So kann der gesamte Qualitätsprozess systematisiert und insbesondere reproduzierbar gestaltet werden. Bei einem Modell- oder Derivatwechsel ist es möglich, die „idealen“ Prozessparameter, wie Spannsituation, Steifigkeit sowie deren Einfluss auf Qualitätsschwankungen zu ermitteln, noch bevor eine Serienvorrichtung gebaut wird. Langwierige Nachjustagen entfallen – und der Anlaufprozess wird deutlich kürzer.

Bislang sind starre Vorrichtungen im Einsatz

Derzeit kommen im Karosseriebau ausschließlich starre Einzweckvorrichtungen zum Einsatz. Die für Positionierung und Fixierung der Blechbauteile eingesetzten Bestimm-und Spannelemente sind hierbei fest auf einem Tisch oder einer Grundplatte befestigt. Sie werden exakt justiert und auf die spätere Blechbaugruppe eingerichtet. Bei jedem neuen Fahrzeugmodell kann es dabei mehrere Monate dauern, bis die Vorrichtungen auf die Qualitätsanforderungen des Automobilherstellers angepasst sind. „In der Praxis liegen die Anlaufzeiten teilweise bei bis zu neun Monaten“, erklärt Marco Breitfeld, Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Montagetechnik des Fraunhofer IWU.

Die hergestellten Baugruppen werden immer wieder vermessen und gemäß den Qualitätsvorgaben begutachtet. Auch während der Produktion muss – zum Teil mehrmals pro Schicht – im Zehntelmillimeterbereich nachjustiert werden, denn immer wieder treten Abweichungen auf. Erschwert werden die Stellmaßnahmen zudem durch weitere Einflussgrößen wie Steifigkeit und Durchbiegung der Vorrichtung. Breitfeld: „Die Wechselwirkungen zwischen Vorrichtung, Bauteil und Prozess wurden bislang nicht untersucht. Das Zusammenhangs- und vor allem Ursachenwissen fehlt. Gerade im Bereich der Vorserie wird stattdessen auf Basis von Erfahrungswissen gearbeitet. Um eine Verkürzung der Anlaufphase zu erreichen, ist man in der Praxis bisher auf Improvisationen angewiesen. So sind bestimmte Vorrichtungselemente überdimensioniert, um den Einfluss von Steifigkeit und Durchbiegung auf die Prozessqualität zu reduzieren. Dies geht zum Beispiel zu Lasten von Leichtbau und Energieeffizienz.“

Layout experimentell ermitteln

Das Prinzip von Try-Out-Vorrichtungen ist grundsätzlich nicht neu. Im Bereich der Umformtechnik hat sich dieses Verfahren bereits durchgesetzt. Um längere Ausfallzeiten in der Serienproduktion zu vermeiden, sind hier spezielle Try-Out-Pressen im Einsatz. Die Stellgrößen für einen qualitätsgerechten Betrieb lassen sich bereits außerhalb des Serienprozesses, das heißt ohne die Produktion zu unterbrechen, ermitteln. Die Try-Out-Presse simuliert dabei Prozessparameter und Fertigungsumgebung der regulären Anlage. Ähnlich zu den Vorbildern im Presswerk lässt sich der Try-Out-Gedanke auf den Karosseriebau übertragen: Die Vorrichtung wird hierzu nach und nach aus den unterschiedlichen Baukastenelementen zusammengesetzt, bis sich schließlich Gutteile herstellen lassen. Das experimentell ermittelte Layout, sowie die entsprechenden Eigenschaften der Vorrichtungen sind infolge definierter Eigenschaften des Baukastensystems bekannt und sind in einem nachgelagerten Konstruktionsprozess in eine Serienvorrichtung überführbar.

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