Sobald ein Gussprototyp fertiggestellt ist, verfügen die Kunden über ein physisches Bauteil, das sie begutachten und testen können. Der nächste Schritt besteht darin, den Entwurf in ein serienreifes Fertigungsverfahren umzusetzen.
Dazu gehören in der Regel die Fertigstellung der Zeichnung, die Entwicklung der Fertigungswerkzeuge, die Durchführung eines Probelaufs und die Einholung der Kundenfreigabe. Werden der Prototyp und die Serienteile mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt, müssen einige Maße oder Leistungsanforderungen möglicherweise anhand von Testteilen erneut überprüft werden. Das Verständnis dieser Phasen hilft den Kunden dabei, die für ein Angebot erforderlichen Informationen vorzubereiten und Zeit für die Werkzeugfertigung, die Prüfung und die Begutachtung einzuplanen.
Warum sollte man vor der Produktion einen Prototypen anfertigen?
Anhand eines Prototyps können Kunden die Form und die Abmessungen des Bauteils begutachten und prüfen, wie es zu anderen Komponenten passt, noch bevor die Produktion beginnt. Außerdem lassen sich damit mögliche Fertigungsprobleme frühzeitig erkennen, sodass das Konstruktionsteam und die Gießerei noch vor dem Start der Serienproduktion Änderungen vornehmen können.
Der Weg vom Prototyp zur Serienfertigung
1. Den Prototyp prüfen und die Zeichnung überarbeiten
Nach den Prototypentests besprechen Kunde und Lieferant alle Probleme, die bei der Stichprobenprüfung festgestellt wurden. Wenn eine Schnittstelle angepasst oder eine Passform geändert werden muss, sollten diese Änderungen in der für die Produktion verwendeten Zeichnung berücksichtigt werden.
Neben den Fertigmaßen sollten in der endgültigen Zeichnung auch die Anforderungen an Werkstoff, Oberfläche und Prüfung festgelegt werden. Bei Gussteilen, die bearbeitet werden müssen, sollte aus der Zeichnung oder den Begleitunterlagen klar hervorgehen, welche Oberflächen im Gusszustand belassen werden und welche auf die Fertigmaße bearbeitet werden.
An der Produktionsvorbereitung können Mitarbeiter aus den Bereichen Werkzeugbau, Gießerei, Zerspanung und Qualitätssicherung beteiligt sein. Die Arbeit auf der Grundlage derselben Zeichnungsversion trägt dazu bei, dass verschiedene Teams Maße und technische Anforderungen nicht unterschiedlich auslegen.
2. Den Produktionsprozess auswählen und die Werkzeuge entwickeln
Die Gießerei wählt ein Fertigungsverfahren aus, das auf der Geometrie, dem Werkstoff und dem erwarteten Produktionsvolumen des Bauteils basiert, und entwirft anschließend die Gussformen und die dazugehörigen Vorrichtungen. Die Gussformen müssen die äußeren und inneren Merkmale des Gussteils formen und gleichzeitig das Gießen, die Zuführung und die Entnahme des Bauteils ermöglichen.
Zum Beispiel, Sandguss kann Projekte von der Prototypenentwicklung bis hin zur Serienfertigung begleiten.
Auch die Anforderungen an die maschinelle Bearbeitung wirken sich auf die Konstruktion des Gussrohlings aus. Eine in der Zeichnung des Fertigteils dargestellte Bohrung oder Befestigungsfläche muss möglicherweise gebohrt, aufgebohrt oder gefräst werden, um ihre endgültigen Abmessungen zu erreichen. Die Gießerei muss an den entsprechenden Stellen Materialreserven vorsehen und berücksichtigen, wie das Teil während der maschinellen Bearbeitung positioniert wird.
Wenn der Prototyp mit einfachen Werkzeugen gefertigt wurde und für die Serienfertigung ein neues Werkzeug zum Einsatz kommt, muss der Gussrohling während des Probelaufs erneut überprüft werden. An den Stellen, die bearbeitet werden sollen, muss an den richtigen Stellen ausreichend Material vorhanden sein. Eine zu geringe Bearbeitungszugabe kann dazu führen, dass ein Teil der Oberfläche unbearbeitet bleibt, während eine zu große Zugabe bedeutet, dass mehr Material abgetragen werden muss und die Bearbeitung länger dauern kann.
3. Führen Sie einen Probelauf durch und überprüfen Sie die Teile
Sobald die Fertigungswerkzeuge und der Fertigungsprozess bereitstehen, fertigt der Lieferant Probeteile unter Bedingungen, die für den geplanten Produktionsprozess repräsentativ sind. Im Probelauf wird geprüft, ob die Gussteile den Anforderungen der Zeichnung entsprechen, und es können Probleme zwischen dem Guss und der anschließenden Bearbeitung aufgedeckt werden.
Der Prüfumfang hängt vom Zustand ab, in dem die Teile geliefert werden. Ein Gussrohling wird anhand der vorgegebenen Gussmaße, Oberflächenanforderungen und anderer geltender Kriterien geprüft. Führt der Lieferant auch die mechanische Bearbeitung durch, werden die kritischen Maße und Lagemerkmale des Fertigteils geprüft. Je nach Projektanforderung werden Materialprüfungen, interne Qualitätskontrollen und Funktionstests durchgeführt.
Weist ein Testteil ein Problem auf, muss der Lieferant feststellen, ob dieses auf den Gussrohling, die Bearbeitung oder die Prüfbezugsebene zurückzuführen ist. Wenn beispielsweise ein Teil einer bearbeiteten Oberfläche unbearbeitet bleibt, können die Rohteilabmessungen und die Spannposition überprüft werden, um festzustellen, ob die Ursache in der Verteilung des Bearbeitungsaufmaßes oder in der Positionierungsmethode liegt. Die betroffenen Merkmale werden nach Behebung des Problems erneut überprüft.
4. Unterlagen einreichen und Genehmigung einholen
Nach dem Probebetrieb und der Prüfung legt der Lieferant die vereinbarten Muster und Berichte zur Prüfung durch den Kunden vor. Die Berichte sollten sich auf die geprüften Teile und die Zeichnungsversion beziehen, damit der Kunde erkennen kann, welche Anforderungen die vorgelegten Unterlagen abdecken.
Für manche Projekte ist ein Erstmusterprüfbericht erforderlich. Falls der Kunde einen Produktionsfreigabeverfahren (PPAP) Im Rahmen der Einreichung erstellt der Lieferant zudem die für die jeweilige Einreichungsstufe erforderlichen Unterlagen. Die einzureichenden Dokumente, die für die Prüfung zuständigen Personen sowie der Zeitplan für die Produktionsfreigabe sollten im Projektplan aufgeführt werden.
Nach der Freigabe organisiert der Lieferant die Produktion und Lieferung wie vereinbart. Die nachfolgenden Chargen entsprechen weiterhin den festgelegten Prozesskontrollen und Prüfungen. Änderungen, die Werkzeuge, Materialien oder Fertigungsprozesse betreffen, werden entsprechend den Kundenanforderungen umgesetzt.
Welche Informationen müssen Sie vorbereiten?
Zu Beginn eines Projekts können Kunden die ihnen bereits vorliegenden Zeichnungen, Materialangaben und Mengenangaben bereitstellen. Im Zuge der Fertigstellung des Entwurfs können sie dann Anforderungen hinsichtlich Prüfung, Abnahme und Genehmigung hinzufügen.
| Informationen | Hauptinhalte | Zweck |
|---|---|---|
| Zeichnungen und Modelle | Aktuelle 2D-Zeichnung, verfügbares 3D-Modell und Überarbeitung | Legen Sie die Geometrie, die Abmessungen und die Konstruktionsgrundlage des Bauteils fest |
| Materialbedarf | Werkstoffgüte sowie geltende Werkstoff- und Wärmebehandlungsspezifikationen | Anforderungen an den Materialeinkauf und die Leistungsüberprüfung festlegen |
| Bearbeitungs- und Lieferzustand | Zustand: im Gusszustand, grob bearbeitet oder fertig bearbeitet; bearbeitete Oberflächen und kritische Maße | Festlegung der Anforderungen an Gussrohlinge und des Lieferumfangs der Lieferanten |
| Qualitätsanforderungen | Anforderungen an die Oberflächen- und Innenqualität, Funktionsprüfungen und Abnahmekriterien | Festlegung der Abnahme- und Lieferprüfungen |
| Produktionsplan | Mustermenge, voraussichtliches Produktionsvolumen und Lieferplan | Werkzeuge, Testläufe und Produktionskapazitäten planen |
| Genehmigungsunterlagen | Erstmusterbericht, Materialbericht, PPAP oder andere festgelegte Dokumente | Festlegen, was für die Kundenprüfung und die Freigabe erforderlich ist |
Die Lieferbedingungen wirken sich in besonderem Maße auf das Angebot aus. Bei ein und demselben Bauteil sind bei der Lieferung eines Gussrohlings ein anderer Arbeits- und Prüfumfang erforderlich als bei der Lieferung eines vollständig bearbeiteten Bauteils. Beide Parteien sollten daher bei der Erstellung und Prüfung des Angebots von denselben Anforderungen ausgehen.
Faktoren, die Kosten und Lieferzeit beeinflussen
Fertigungswerkzeuge ist in der Regel eine separate Investition. Die für den Prototyp verwendeten Werkzeuge sind möglicherweise nicht für die Serienfertigung geeignet. Falls neue Werkzeuge benötigt werden, muss der Projektzeitplan ausreichend Zeit für deren Konstruktion, Herstellung und Erprobung vorsehen.
Der Zeitpunkt der Änderungen an der Zeichnung Dies wirkt sich auch auf den Arbeitsaufwand aus. Bevor die Werkzeuge gefertigt werden, können Änderungen noch in den Konstruktionsunterlagen berücksichtigt werden. Sind die Werkzeuge erst einmal fertiggestellt, können Änderungen an der Formkammer, den inneren Kanälen oder den bearbeiteten Bereichen Anpassungen an den Werkzeugen und weitere Prüfungen erforderlich machen.
Auch Prüfungen und Kundenbegutachtungen wirken sich auf die Erstlieferung aus. Nach dem Probelauf können Materialprüfungen, äußere Begutachtungen oder die Erstellung von Freigabedokumenten noch im Gange sein. Wenn der Kunde den Lieferanten bittet, die voraussichtlichen Zeiträume für den Werkzeugbau, die Probeproduktion und die Berichte separat aufzulisten, kann er seine interne Begutachtung besser planen.
Schlussfolgerung
Nachdem ein Gussprototyp validiert wurde, müssen im Rahmen des Projekts die Konstruktionsanforderungen in einen Produktionsprozess und die entsprechenden Werkzeuge umgesetzt werden; anschließend sind die nach dem geplanten Produktionsverfahren hergestellten Teile im Rahmen eines Probelaufs zu prüfen.
Der Kunde stellt die Zeichnung, das Material, die Menge und die Abnahmeanforderungen zur Verfügung; die Gießerei nutzt diese Angaben zur Erstellung der Fertigungs- und Prüfunterlagen. Die Klärung wichtiger Fragen bereits vor der Werkzeugentwicklung trägt dazu bei, dass der Probelauf, die Freigabe und die anschließende Lieferung reibungsloser verlaufen.
Häufig gestellte Fragen
Kann ein Gussteil nach der Freigabe des Prototyps direkt in die Produktion gehen?
Nach der Freigabe des Prototyps müssen die Fertigungszeichnung, der Fertigungsprozess und die Werkzeuge noch fertiggestellt werden. Falls der Kunde einen Probelauf, eine Erstmusterprüfung oder eine weitere Freigabe verlangt, müssen auch diese Schritte vor der vereinbarten Produktionslieferung abgeschlossen sein.
Müssen für den Prototyp und die Serienfertigung dieselbe Gussverfahren verwendet werden?
Nein. Der Fertigungsweg kann sich je nach Produktionsvolumen, Teileanforderungen und Werkzeugplan ändern. Ändert sich der Fertigungsweg, müssen beide Parteien prüfen, welche Maße, Materialeigenschaften oder funktionalen Anforderungen erneut überprüft werden sollten.
Ist für jedes Gussprojekt ein PPAP erforderlich?
Nein. Ob ein PPAP erforderlich ist, hängt vom Kunden und vom jeweiligen Projekt ab. Bei anderen Projekten kann eine Erstmusterprüfung oder ein anderes, von beiden Parteien vereinbartes Verfahren zur Musterfreigabe zum Einsatz kommen.
Wie lange dauert es, bis man vom Gussprototyp zur Serienfertigung übergeht?
Der Zeitplan hängt von der Genehmigung der Zeichnungen, der Werkzeugentwicklung, der Probeproduktion, den Tests und der Kundenabnahme ab. Bei der Anforderung eines Angebots können Kunden die Gießerei bitten, voraussichtliche Zeitangaben für die einzelnen Phasen zu machen.
