Alles aus einer Hand

Alles aus einer Hand. Von der Teilekonstruktion bis zum Tampondruck.

Die Fertigungstiefe eines Unternehmens bezeichnet, wie viele Arbeitsschritte bei der Herstellung eines Produktes erforderlich sind und wie viele davon betriebsintern stattfinden. In den letzten Jahren lässt sich ein struktureller Wandel verzeichnen, der eine stetige Reduzierung der Fertigungstiefe mit sich bringt. Eine gegenläufige Entwicklung zeigt sich bei Zulieferern, bei denen die Faktoren kundenindividualisierte Produktion, kleine Losgrößen und hohe Anforderungen an Qualität den Ausschlag für eine so weit wie möglich in die Prozesse des Kunden hineinreichende Leistungstiefe geben.

Wertschöpfung, geringeres Risiko von Know-how-Verlusten, mehr Flexibilität in der Produktion und Unabhängigkeit sind die Vorteile, die solche Unternehmen aus dieser gegen den Trend gerichteten Strategie ziehen. Die Konzentration der Verantwortung auf einen Lieferanten und einfache Abläufe in der Beschaffung sind die Vorteile für den Abnehmer.

Grundlage des Konzepts ist, dass die prozess- und qualitätsrelevanten Schlüsselkomponenten Werkzeug und Rohteil in einem Unternehmen hergestellt werden. Um dem Kunden aber letztendlich alles aus einer Hand liefern zu können, braucht es eine universelle Ausrüstung und spezielles Mitarbeiterwissen.

Die optimale Fertigungstiefe eines Zulieferers ist nur schwer zu bestimmen und der beschriebene Nutzen entfaltet sich erst, wenn genügend Prozessschritte implementiert sind. Auf der anderen Seite darf die Fertigungstiefe nur so weit reichen, wie sie regelmäßig genutzt wird. Ansonsten gerät die Wirtschaftlichkeit des Systems in Schieflage und ungeübte Prozesse lassen Qualitätsrisiken entstehen.

Am Beispiel eines mittelständischen Kunststoffverarbeiters mit einer hohen Fertigungstiefe betrachtet, stellt sich eine Prozesskette folgendermaßen dar:

Bauteilentwicklung

Der Kunde hat bereits in der Entwicklungsphase Zugriff auf das Know-how des Lieferanten, um das technisch und wirtschaftlich am besten geeignete Fertigungs­verfahren festzulegen, die richtige Materialauswahl zu treffen und schließlich das Bauteil werkstoffgerecht zu gestalten. Die Anwendungs­techniker des Herstellers erkennen mit ihrer Erfahrung, ob Ideen technische Probleme in sich bergen oder die Herstellung überproportional teurer machen.

Werkzeugkonstruktion

Der Übergang vom ersten zum zweiten Prozessschritt ist fließend und im Dialog entsteht die Bauteilzeichung. Nachdem diese validiert ist, übernahmen die Werkzeugkonstrukteure und konzipierten unter Einbeziehung des Formenbaus und der Spritzgussabteilung, gestützt auf ihre Erfahrung, das Spritzgusswerkzeug.

Formenbau

Die Planung vom Rohmaterial bis zum Einzelteil im 3D-Format führt in eine produktive Werkzeugfertigung mit kurzer Durchlaufzeit und sicherem Termin. Durch die enge Zusammenarbeit in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase kommt es zu einer zielsicheren und anforderungsrechten Umsetzung innerhalb des Werkzeugbauprozesses.

Bemusterung

Die Erstbemusterung ist ein wesentlicher Eckpunkt in der Fertigungs­kette. Prüfungen und deren Dokumentation brauchen geeignete Prüfmittel und CNC-Messmaschinen. Aus der Abstimmung der am Einsatzort und Fertigungsplatz gewonnenen Prüfergebnisse resultiert eventuell ein Optimierungs­bedarf, der bei Zugriff auf einen hausinternen Formenbau schnell umgesetzt werden kann.

Formteilfertigung

Beim Bemustern und Einfahren der Form werden die ermittelten Einstelldaten zum Grundgerüst der Serienfertigung. Mit der Fertigung der Nullserie erfolgt eine Verfeinerung dieser Parameter, besonders im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit. Am Ende steht der stabile Prozess für alle folgenden Serienfertigungen.

Spanende Nachbearbeitung

Bei kleinen Serien zwängt sich dieser Arbeitsgang aus Rentabilitätsgründen oft auf. Konturen schräg zur Entformungsrichtung oder Veränderungen am Bauteil für eine zusätzliche Variante sind am Rohteil spanend günstig herzustellen und reduzieren die Investitionskosten für die Formen.

Abschirmung

Zur Ableitung einer statischen Aufladung werden der Werkstoff oder das Bauteil modifiziert. Das sind einmal mit Leitruß oder Graphit gefüllte Kunststoffe oder das nachträgliche Auf-bringen einer elektrisch leitenden Oberfläche durch galvanische Beschichtung und Leitlacke auf metallischer Basis.

Lackierung

Auch wenn Form und Rohteil als die Schlüsselkomponenten definiert sind, stellt die Lackierung einen wichtigen Fertigungs­schritt dar. Ausgangspunkt für eine hochwertige Lackierung ist die Vorbereitung des Rohteils durch erfahrende Handwerker und Roboter. Danach erfolgen je nach Kundenwunsch Lackierungen in glatter oder strukturierter Ausführung. Mehrere Arbeitsgänge sind hierbei Pflicht, sie reichen vom Anschleifen der gespritzten Oberfläche über die Grundierung bis zum Decklack und der aufgesetzten Struktur.

Bedruckung

Die letzte Option in der Phase der Veredlung ist die Bedruckung, bei der lackierte Oberflächen Schriftzüge und Symbole durch Tampon- oder Siebdruck erhalten.

Vor diesem Hintergrund zeigt sich, dass bei komplexen Bauteilen eine ineinandergreifende Entwicklung und Produktion mit hoher Leistungstiefe unter einem Dach für alle Beteiligten beachtenswerte Synergievorteile bereitstellen.

Konstruktion

Kern ist System­lieferant. Gewinnen Sie uns als starken Entwicklungspartner.

Dank Jahrzehnte langer Erfahrung mit tausenden realisierten Projekten ist Kern ein starker Entwicklungspartner. Der Fokus liegt auf kundenspezifische Baugruppen und Kunststoffteile im Bereich Maschinenbau, Feinmechanik und Gehäusetechnik.

Wir begleiten Sie von Ihren ersten konzeptionellen Gedanken, über die Konstruktionsphase, den Prototypenbau, den Formenbau und die Vorserie, bis hin zur Serienreife und Serienfertigung. Wir sind ein vollständig integrierter System­lieferant. Alle wesentlichen Fertigungs­schritte erfolgen in unseren eigenem Werkzeugbau und Kunststoffwerk. Unser CAD / CAM-System ist lückenlos und durchgängig in alle Prozessstufen eingebunden. Ziel ist ein Produkt als überzeugende Einheit aus Innovation, Technik und Design.

Entwicklung. Nutzen Sie das Know-how, egal in welchem Stadium der Entwicklung sich Ihr Produkt befindet. Aufgrund der Erfahrung unserer Anwendungs­technik aus mehreren Tausend Anwen­dungen und Entwicklungen mit technischen Kunststoffteilen im Jahr, können Sie mit unseren Vorschlägen immer am Puls des Marktes sein.

Zu den Serviceleistungen unserer anwendungs­technischen Abteilungen gehören:

Machbarkeitsanalysen. Schicken Sie uns ein Fax mit Ihren ersten konzeptionellen Skizzen oder den Entwürfen Ihres Designers. Zusammen mit Ihnen werden wir am Telefon oder in einem persönlichen Gespräch diskutieren, ob es eine wirtschaftliche Fertigungs­möglichkeit gibt und welches Verfahren das geeignete ist.

Materialauswahl. Aufgrund Ihrer Pflichtenliste/-heftes und der Artikelzeichnung unterstützen wir Sie bei der Auswahl des wertanalytisch besten Werkstoffes. Die richtige Werkstoffwahl gibt Ihrer Konstruktion die nötige Sicherheit und nutzt Kostensenkungspotentiale.

Engineering. Auf Wunsch erstellen wir aus Ihren Designskizzen und Ihrem Pflichtenheft die vollständige Konstruktion der Baugruppen und Gehäuse. Hierzu verwenden wir moderne 3D- oder 2D-CAD-Systeme.

Prototypenbau. Die so erstellten CAD-Daten nutzen wir zur Anfertigung der Prototypen. Vollautomatisch mit unserer Stereolithographie (STL), dem selektiven Laser-Sinter-Verfahren (SLS) oder handwerklich in unserem Modellbau.

Vorserien. Benötigte Vorserien erstellen wir aus Low-Cost-Formen (Epoxyformen, Silikonformen, Aluminiumformen u.a.).

Serienreife. Das Projekt wird begleitet von einem verantwortlichen Ansprechpartner in unserem Haus, bis das Kunststoffteil alle Ihre Anforderungen erfüllt und die Serie gestartet werden kann.

Montageclip mit vielen Funktionen

Rationelle und werkzeuglose Montage. Spezielle Kunststoffclips halten Elektronikplatinen in Sensorgehäusen.

Der neu entwickelte Clip vereint viele Funktionen in einem Kunststoffteil. Die rundum gelungene Lösung ist das Ergebnis einer guten Zusammenarbeit mit unserem Kunden.

Ingo Weinand
Anwendungs­technik, Großmaischeid

Die Platinenhalterung kombiniert mehrere Federhalterungen und Positionierhilfen in einem Bauteil. Wir spritzgießen das Befestigungselement aus Polyamid 6 (PA 6), einem Kunststoff mit herausragendem Rückstell­vermögen. Eingesetzt werden die Polyamidteile in elektronischen Sensoren für die Fördertechnik.

Rationelle Clip-Lösung. Einfach eingeclipst, verbindet die Schnellbefestigung die Elektronikplatine und den stranggepressten Gehäusekanal ohne Montageaufwand lagegerecht und sicher miteinander. Die bisherige Montage mit Abstandhaltern und Schrauben war sehr zeitintensiv und teuer. Der neu entwickelte Clip vereint nun viele Funktionen in einem Kunststoffteil und ist das Ergebnis einer guten Zusammenarbeit mit unserem Kunden. Es entstand ein einfach zu entformendes Spritzgussteil das die werkzeuglose Montage der Platine ermöglicht.

Spritzgegossener Werkzeugträger ersetzt Baugruppe

Träger mit eingesteckten Werkzeugmagazinen

Ein Formteil ersetzt ganze Baugruppe. Werkzeug­träger für Bearbeitungs­zentren in der Feinmechanik.

Der Magazinträger für Fräs- und Bohrwerkzeuge war ursprünglich eine Baugruppe aus 34 Einzelteilen. Wir haben das Konzept geändert und den Magazinträger auf die Fertigung im Thermo­plastischen Schaumguss (TSG) umgestellt. Als Werkstoff haben wir das schlagfeste und maßstabile Styrol/Butadien (SB) gewählt. Das ergibt robuste und außergewöhnlich formtreue Fertigteile.

Uns gelang, alle Einzelteile durch ein funktions­integriertes Bauteil aus Kunststoff zu ersetzen. Dabei wurde das Eigengewicht des Werkzeug­trägers reduziert und die Ladekapazität innerhalb des vorgegebenen Gesamtgewichts konnte von 10 auf 14 Magazine je Träger erhöht werden.