Prozessoptimierung in der Schweiß- und Fertigungstechnik

Fertigungstechnik

Reduzierung von Ausschuss in der laufenden Fertigung oder der richtige Einstieg in die Serie? Dank unserer Erfahrungen aus dem Automotive-Bereich sind wir in der Lage Sie tatkräftig zu unterstützen, sei es im Gebiet Powertrain, Body in White oder aber Interior und Safety.

Prototypenfertigung

Der Bereich der Prototypenfertigung ist faszinierend und anspruchsvoll. Bauteile und Komponenten erstmalig physisch herzustellen bedingt die Identifizierung eines Prozesses und die Entwicklung einer geeigneten Prozesslandschaft. Unsere Erfahrung zeigt, dass dabei oft nicht fertigungstechnische Hemmnisse, sondern konstruktionsbedingte Schwierigkeiten zu bewältigen sind: Erreichbarkeit der Fügestelle, Passgenauigkeiten der Fügepartner und das daraus resultierende Spaltmaß und/oder die Peripherie der Fügetechnik.

Oft wird gerade in dieser frühen Phase eines Produktes vergessen, dass Spannelemente und Niederhalter nicht nur der Ausrichtung der Bauteile dienen, sondern ebenso enorme Kräfte aufgrund von Wärmeverzug beim Schweißprozess ertragen müssen. Passgenauigkeit und Spaltmaße müssen immer in Einklang mit der Spanntechnik stehen und zu dem zum Einsatz kommenden Fügeverfahren passen.

Wir unterstützen Sie im frühestmöglichen Stadium der Entwicklung, um den richtigen Prozess und die richtige Prozesslandschaft zu beschreiten. Bei Bedarf produzieren wir für Sie 3D-Prototypen, um beispielsweise Vorrichtungen anzupassen und Produktdetails zu optimieren. Diese können dann entweder als reine Show-Off-Modelle dienen oder aber im Prozess etabliert werden, wenn die mechanischen bzw. physikalischen Bedingungen dies erlauben.

Einzelteilfertigung

Losgröße 1 ist meist mit hohen Einzelteilkosten verbunden. Hohe Kosten, da die grundlegenden Kostenverursacher im Schweißprozess, wie z.B. die Spanntechnik, nicht durch hohe Stückzahlen amortisiert werden. Da muss alles passen! Vieles kann vor Beginn der schweißtechnischen Fertigung in die richtigen Bahnen gelenkt werden. Neben der Spann- und Messtechnik spielen natürlich auch hier die drei Kerngebiete der Schweißtechnik die Hauptrolle: Fertigungstechnik, Werkstofftechnik und Konstruktionstechnik.

Die schweißgerechte Konstruktion von Bauteilen ist ein wesentlicher Bestandteil auf dem Weg zu einer sicheren Verbindung. Dazu gehören die schweißgerechte Konstruktion von Bauteilen unter Zuhilfenahme der schweißtechnischen Gestaltungsgrundsätze, die Berechnung von Schweißnähten und Nahtvolumina sowie die Untersuchung des Verhaltens von Schweißnähten bei unterschiedlichen Beanspruchungen. Wir beraten Sie gerne bei der Auslegung unter besonderer Berücksichtigung der Schweißsicherheit.

Bei der Werkstoffverarbeitung werden prozessbedingt komplexe Phasen durchlaufen. Gerade beim Thema Heißrisse, insbesondere bei austenitischen nicht-rostenden Stählen, können schon geringfügige Veränderungen hervorragende Resultate erzielen. Auch in diesem Bereich verfügen wir über breit aufgestellte Erfahrungen, die wir zielorientiert für die Lösung Ihrer Aufgaben und Probleme nutzbar machen. Wir beraten bei der Auswahl der Grund- bzw. Zusatzwerkstoffe zur Vermeidung von Fehlern und um das Maximum aus Ihrem Grundwerkstoff herauszuarbeiten.

Start in die Serie (Ramp-up)

Wir passen uns an die hochiterativen Zyklen während der Ramp-up-Phase an und erarbeiten gemeinsam mit Ihnen nachhaltige und langfristige Optimierungslösungen. Die Brücke vom Einzelteil aus der Prototypenentwicklung über die Kleinserie bis zur Serienproduktion wird hier beim Ramp-up geschlagen.

Auf dem komplexen Weg zur Endabnahme und der Erfüllung von Kundenanforderungen, werden in der Anlaufphase prozessbedingt neben der Schweißtechnik oft noch weitere Kerngebiete angepasst bzw. optimiert. Das können Bauteilgeometrien, Materialkombinationen, Beschichtungen, Vorrichtungen oder Anlagenkomponenten sein.

Erfahrungsgemäß können Wechsel oder Änderungen von prozessrelevanten Kerngebieten die Optimierung der Schweißtechnik beeinträchtigen. Umso wichtiger ist das Wissen über den Workflow in einer Ramp-up-Phase. Die unumgängliche Grundlage ist dabei stets die Prozesserfassung.
Hierzu nutzen und individualisieren wir verschiedenste Methoden, die sowohl während der Ramp-up-Phase, als auch in der Serienproduktion die Basis für eine konsistente Optimierung und Stabilisierung des Prozesses bilden.

Serienfertigung

Der Fakt, dass Prozessfehler in einer laufenden Serienfertigung häufig bereits klar erkennbar sind, verschafft uns als externer Dienstleister den eindeutigen Vorteil, deren Ursache zügig ausfindig machen und beseitigen zu können.

Hoher Produktionsdruck in der Serienfertigung konfligiert oft mit der Notwendigkeit Prozessänderungen durchzuführen. Um eine laufende, aber bereits instabile Produktion nicht zu gefährden, planen wir eine Prozessänderung zur Ursachenbehebung sehr sorgfältig, um eine schnelle und jederzeit reversible Implementierung zu erreichen.
Die Antizipation des Prozesszustands nach der Anpassung hat dabei höchste Priorität. Je komplexer das System und je höher der Automatisierungsgrad, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Modifizierung nicht nur die Fehlerursache behebt, sondern weitere prozessrelevante Faktoren beeinflusst. So kann es in Ausnahmefällen vorkommen, dass manche Änderung primär erfolgreich ist, jedoch andere prozessrelevante Parameter negativ beeinflusst werden.

Dank der reversiblen Änderungsstrategie wird der Prozess in solchen Fällen zurückgeführt, um nachfolgend alternative Optimierungsschritte zu planen und durchzuführen.
Viele Optimierungsversuche enden hier oder werden im Keim erstickt. Nicht so bei uns – hier fängt unsere Arbeit erst an. Wir denken nicht nur proaktiv mit, sondern haben ein persönliches Interesse am Erfolg der Optimierung.
Je komplexer der Prozess des Changemanagements, desto attraktiver wird die Aufgabe für uns.

In der folgenden Grafik wird anhand des exemplarischen Workflow zur Optimierung eines Widerstandsschweißprozess veranschaulicht, welche vier Phasen wir bei einem solchen Projekt durchlaufen:

Nach der initialen Prozesserfassung begeben wir uns auf Fehlersuche und eliminieren erste Störquellen. Der Übergang zwischen Erfassung und Optimierung ist aufgrund unserer Erfahrung meist fließend und kaum spürbar. Entsprechend dem Paretoprinzip, werden dabei gerade zu Beginn mit geringem Aufwand große Resultate erzielt – ein großes Stück der Optimierung erfolgt somit in einem kurzen Zeitabschnitt.

Nachdem ein größeres Arbeitspaket, je nach Anlagenverfügbarkeit durchgehend oder mit Unterbrechungen, abgearbeitet werden konnte, folgt auf die Optimierungsphase eine Validierung. In der Regel erfolgt diese mit einer definierten Trennlinie zwischen Optimierungs- und Validierungsloop.
Erst wenn messtechnisch eine Steigerung der produktrelevanten Qualität nach vordefinierten Kriterien erfasst wurde, kann der nächste Loop geplant und bearbeitet werden. Je nach Produkt- und Anlagenkomplexität können zwei bis drei Loops notwendig sein, um die vom Kunden geforderte Qualitätsstufe zu erreichen. 

Nach Beendigung der Optimierungs- und Validierungsloops kommt es anschließend zur Prozessstandardisierung. Anhand von Regelkarten und Toleranzbereichen werden alle unnötigen Freiheiten unterbunden und festgeschrieben. 
Dabei ist die Kommunikation mit allen zuständigen Personen im Unternehmen wichtig, um sie entsprechend zu sensibilisieren. Erfolgreich hergestellte Qualität zu halten, gehört mit zu den schwierigsten innerbetrieblichen Herausforderungen.

Bei den verschiedenen Szenarien ist es für uns zweitrangig, ob wir einen Lichtbogen-Prozess vorfinden oder Widerstandserwärmung die Materialien zum Fügen bringt. Die analytische Vorgehensweise der Prozessoptimierung, der eigentliche Workflow, bleibt in den Grundzügen gleich und ist unser Erfolgsrezept.

Ob fortlaufende Produktion oder Ramp-up: unsere Prozessoptimierungen sind sichtbar, messbar und langfristig ausgelegt.