Freitag, 12. März 2021
Pression Micro - Kosten, Risiken und Unsicherheiten senken bei der Fertigung von Präzisionsbauteilen
bodohann, 19:23h
Die Fertigungsverfahren Metallstanzen und Laserschneiden ermöglichen die Herstellung hochwertiger Präzisionskomponenten
Allerdings bringen sie auch weitere komplexe Prozesse mit sich, welche die Kosten, Risiken und Unsicherheiten der gesamten Lieferkette erhöhen. In diesem Artikel untersucht Karl Hollis, Entwicklungsleiter bei Precision Micro, diese Zusammenhänge und erläutert, wieso das photochemische Ätzen eine schnellere, einfachere und intelligentere Lösung bietet.
In einer idealen Welt würden sich alle Hersteller die pünktliche Lieferung von hochwertigen Komponenten zu möglichst geringen Kosten wünschen. Es ist jedoch bekannt, dass sich diese drei Säulen -- Kosten, Qualität und Geschwindigkeit -- gemeinsam nur schwer erreichen lassen: Einer dieser Ansprüche muss fast immer relativiert werden.
In besonderem Maße gilt dies für Präzisionsbauteile: Diese sind oft entscheidende Komponenten der
Ausrüstung, unter anderem in der Automobilindustrie, in Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizinprodukteindustrie. Oberste Priorität haben hier deshalb Qualität und Leistung, die beide nicht gefährdet werden dürfen. Die Hersteller haben daher verstanden, dass Qualität Zeit kostet und ihren Preis hat. Bei der Umsetzung dieser Faktoren in ihre Produktionsplanung und Preismodelle erleben sie jedoch unweigerlich nach wie vor Unstimmigkeiten und Lieferprobleme.
Zumindest für die Blechbearbeitung gibt es jedoch einen Weg, Kosten, Qualität und Geschwindigkeit in ein zufriedenstellenderes Gleichgewicht zu bringen.
Betrachten wir deshalb diesen Prozess, von Forschung und Entwicklung bis hin zu Produktion und
Zulieferung.
Zunächst stellt sich die Frage nach dem Design und dem Bau eines Prototyps, um die richtigen Toleranzen sicherzustellen und das Bauteil zweckmäßig zu gestalten. Dies erfordert den Bau von Werkzeugen sowie ein gewisses Maß an Versuch und Irrtum und verursacht möglicherweise Zeit und Kosten, insbesondere wenn das gewählte Material sich auf unerwartete Weise verhält. Dies ist jedoch nicht ungewöhnlich, da jedes Metall unverwechselbare Eigenschaften hat und jedes Design einzigartig ist. So stellen bekanntermaßen zum Beispiel das weiche Metall Aluminium und der harte Werkstoff Titan die Entwickler vor spezifische Herausforderungen, deren Lösung recht kostspielig sein kann.
Dann ist da der eigentliche Schneideprozess. Hier können mechanische Verfahren wie Stanzen und
Wasserstrahlschneiden die Metallkanten scheren, zerstören oder beschädigen. Beim Laserschneiden kommt dagegen Wärme zum Einsatz, die sich ebenfalls auf das Metall auswirken kann. Obwohl solche Schwierigkeiten recht geringfügig sein können und sich schnell lösen lassen, so verursachen sie dennoch weitere Komplikationen. Ähnlich weit verbreitete Aufgaben stellt das Entgraten, ein Merkmal des Metallstanzens, das zusätzliche Arbeitsschritte erfordert, um die gewünschte Qualität zu erreichen, etwa Schleifen oder Polieren oder elektromechanische Eingriffe. Bei jedem Schritt dieser Prozesse sind Probleme möglich, die zusätzliche Kosten, Verzögerungen und unbekannte Rüstzeiten verursachen können, die erneut problembehaftet sind.
Verminderung der Komplexität
Die wesentliche Ursache dieser Unsicherheiten liegt in der Komplexität, die sich meist in zusätzlichen Kosten niederschlägt. Die leichteste Möglichkeit, dies zu bekämpfen, bietet die Einfachheit -- wie sie das photochemische Ätzen darstellt. Dieses im Allgemeinen auch als chemisches Ätzen oder Photoätzen bezeichnete Verfahren ist ein so genanntes subtraktives Bearbeitungsverfahren, bei dem Bauteile mit UVLicht auf speziell beschichtete Metalle gedruckt und anschließend selektiv aus den Blechen geätzt werden. Es hat insofern Ähnlichkeiten mit dem Druckprozess, abgesehen vom 3D-Druck.
Allerdings bringen sie auch weitere komplexe Prozesse mit sich, welche die Kosten, Risiken und Unsicherheiten der gesamten Lieferkette erhöhen. In diesem Artikel untersucht Karl Hollis, Entwicklungsleiter bei Precision Micro, diese Zusammenhänge und erläutert, wieso das photochemische Ätzen eine schnellere, einfachere und intelligentere Lösung bietet.
In einer idealen Welt würden sich alle Hersteller die pünktliche Lieferung von hochwertigen Komponenten zu möglichst geringen Kosten wünschen. Es ist jedoch bekannt, dass sich diese drei Säulen -- Kosten, Qualität und Geschwindigkeit -- gemeinsam nur schwer erreichen lassen: Einer dieser Ansprüche muss fast immer relativiert werden.
In besonderem Maße gilt dies für Präzisionsbauteile: Diese sind oft entscheidende Komponenten der
Ausrüstung, unter anderem in der Automobilindustrie, in Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizinprodukteindustrie. Oberste Priorität haben hier deshalb Qualität und Leistung, die beide nicht gefährdet werden dürfen. Die Hersteller haben daher verstanden, dass Qualität Zeit kostet und ihren Preis hat. Bei der Umsetzung dieser Faktoren in ihre Produktionsplanung und Preismodelle erleben sie jedoch unweigerlich nach wie vor Unstimmigkeiten und Lieferprobleme.
Zumindest für die Blechbearbeitung gibt es jedoch einen Weg, Kosten, Qualität und Geschwindigkeit in ein zufriedenstellenderes Gleichgewicht zu bringen.
Betrachten wir deshalb diesen Prozess, von Forschung und Entwicklung bis hin zu Produktion und
Zulieferung.
Zunächst stellt sich die Frage nach dem Design und dem Bau eines Prototyps, um die richtigen Toleranzen sicherzustellen und das Bauteil zweckmäßig zu gestalten. Dies erfordert den Bau von Werkzeugen sowie ein gewisses Maß an Versuch und Irrtum und verursacht möglicherweise Zeit und Kosten, insbesondere wenn das gewählte Material sich auf unerwartete Weise verhält. Dies ist jedoch nicht ungewöhnlich, da jedes Metall unverwechselbare Eigenschaften hat und jedes Design einzigartig ist. So stellen bekanntermaßen zum Beispiel das weiche Metall Aluminium und der harte Werkstoff Titan die Entwickler vor spezifische Herausforderungen, deren Lösung recht kostspielig sein kann.
Dann ist da der eigentliche Schneideprozess. Hier können mechanische Verfahren wie Stanzen und
Wasserstrahlschneiden die Metallkanten scheren, zerstören oder beschädigen. Beim Laserschneiden kommt dagegen Wärme zum Einsatz, die sich ebenfalls auf das Metall auswirken kann. Obwohl solche Schwierigkeiten recht geringfügig sein können und sich schnell lösen lassen, so verursachen sie dennoch weitere Komplikationen. Ähnlich weit verbreitete Aufgaben stellt das Entgraten, ein Merkmal des Metallstanzens, das zusätzliche Arbeitsschritte erfordert, um die gewünschte Qualität zu erreichen, etwa Schleifen oder Polieren oder elektromechanische Eingriffe. Bei jedem Schritt dieser Prozesse sind Probleme möglich, die zusätzliche Kosten, Verzögerungen und unbekannte Rüstzeiten verursachen können, die erneut problembehaftet sind.
Verminderung der Komplexität
Die wesentliche Ursache dieser Unsicherheiten liegt in der Komplexität, die sich meist in zusätzlichen Kosten niederschlägt. Die leichteste Möglichkeit, dies zu bekämpfen, bietet die Einfachheit -- wie sie das photochemische Ätzen darstellt. Dieses im Allgemeinen auch als chemisches Ätzen oder Photoätzen bezeichnete Verfahren ist ein so genanntes subtraktives Bearbeitungsverfahren, bei dem Bauteile mit UVLicht auf speziell beschichtete Metalle gedruckt und anschließend selektiv aus den Blechen geätzt werden. Es hat insofern Ähnlichkeiten mit dem Druckprozess, abgesehen vom 3D-Druck.
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