Fertigungsgerechte Produktgestaltung

Teil 1 >  Ressourceneffizienz, Anwendungsbereich, Grenzen
Teil 2 >  Wege der Umsetzung und Beispiele
Teil 3 >  Methoden

Ziel und Funktion

Einordnung der Strategie/Maßnahme
Bezug Produkt
Einflussnehmender Akteur Produktentwicklung, Arbeitsvorbereitung
Lebensphasen mit relevanten Auswirkungen Produktherstellung
Lebensweganalyse bedingt erforderlich

Eine fertigungsgerechte Produktgestaltung zielt darauf ab, Produkte so zu gestalten, dass diese bei gegebener Produktionsinfrastruktur herstellbar sind. In diesem Fall steht zusätzlich im Vordergrund, wie Produktentwickler mit dieser Strategie den Ressourcenaufwand zur Herstellung beeinflussen können. Indikatoren für eine misslungene Berücksichtigung der Fertigung in der Produktgestaltung sind beispielsweise hohe Aufwände für Nacharbeit, qualitäts- und fertigungsbedingte Ausschüsse sowie eine große Anzahl notwendiger Fertigungsschritte. Die Stellhebel des Produktentwicklers liegen hier in der Definition einer fertigungsgerechten Baustruktur sowie in der Beteiligung an der Auswahl und Optimierung des Fertigungsverfahrens.

Bezug zur Ressourceneffizienz

Fertigungsbedingte Ressourcenaufwände entstehen durch Stoffe, welche entweder direkt in das Produkt fließen (Roh- und Hilfsstoffe) oder in der Produktion verbraucht werden (Betriebsstoffe). In der Konstruktion werden Roh- und Hilfsstoffe durch die Materialwahl, die Geometrie und die Spezifikation von Fügeverbindungen direkt festgelegt. Darüber hinaus können qualitätsbedingte Ausschüsse reduziert werden (z. B. durch Vermeidung diffiziler Geometrien, die mit bestehenden Mitteln kaum herstellbar sind). Ein Einfluss auf den Bedarf an Betriebsstoffen erfolgt indirekt. So legen die gewählte Geometrie und das Material des Produktes die Anzahl notwendiger Bearbeitungsschritte fest. Hierdurch ergeben sich unter anderem auch die Betriebsdauer der Maschinen und der damit verbundene Stromverbrauch.

Anwendungsbereiche und Akteure

Eine Beeinflussung der Produktgestalt im Sinne einer ressourceneffizienten Fertigung ist für alle physisch herstellbaren Produkte relevant. Die konkreten Vorgaben zur Optimierung der Konstruktion unterscheiden sich nach den jeweiligen Fertigungsverfahren in urformgerecht, umformgerecht, trenngerecht und fügegerecht [1].

Als Grundlage für produktbezogene Maßnahmen zur Optimierung der Ressourceneffizienz in der Fertigung bedarf es eines engen Dialoges zwischen Produktentwicklung und Produktionsplanung/Arbeitsvorbereitung.

Grenzen

Eine Optimierung der Produktgestalt für die Fertigung kann unter Umständen zu Wechselwirkungen und Zielkonflikten mit anderen Phasen des Produktlebenszyklus führen. So ist z. B. ein zentrales Element einer fertigungsgerechten Konstruktion eine möglichst einfache Bauteilgestaltung, die auf wenigen Verarbeitungsschritten beruht. Im Gegensatz dazu verlangt eine Gewichtsoptimierung von Gussbauteilen im Rahmen einer Leichtbaustrategie aufwändigere und komplexere Gussgestaltungen, die den Gießprozess risikoreicher und schwieriger gestalten [2]. Neue Möglichkeiten additiver Fertigung bieten hier große Potenziale, derartige Strukturen mit wenig Aufwand zu erzeugen. Nichtsdestotrotz entstehen durch die additive Fertigung hohe Energieaufwände, die der Einsparung von Material und Gewicht gegenübergestellt werden müssen. Dies kann im Rahmen einer Lebenszyklusanalyse erfolgen.

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