Wie in jeder Branche kann es auch bei einem noch so sorgfältigen Verfahren zu Abweichungen kommen. In der Fertigung können Abweichungen auf verschiedene Faktoren zurückzuführen sein, z. B. auf Materialeigenschaften, Maschinentoleranzen und Umweltbedingungen. Während gewisse Abweichungen unvermeidlich sind, besteht die größte Herausforderung für Produktdesigner und Ingenieure darin, Teile zu entwerfen, die diese Abweichungen ausgleichen. Dies wiederum trägt dazu bei, eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten und Fehler zu reduzieren.
Was sind die Hauptursachen für Fertigungsfehler?
Die Ursachen von Fertigungsfehlern können vielfältig und unterschiedlich sein. Zu den häufigsten Ursachen gehören Materialfehler, Prozessprobleme, menschliches Versagen, Werkzeugprobleme, Lieferantenprobleme und Konstruktionsfehler. Einige dieser Ursachen sind leichter zu kontrollieren als andere. Sehen wir uns zwei dieser Punkte genauer an.
- Dazu können schlecht konstruierte Teile gehören, die anfälliger für Fehler sind, unzureichende Berücksichtigung des Fertigungsprozesses und der Einschränkungen sowie unzureichende Berücksichtigung von Toleranzen oder Materialauswahl.
- Dazu können falsche Prozessparameter wie Temperatur, Druck, Zeit, fehlende Prozesskontrollen, Werkzeugverschleiß und unsachgemäße Wartung gehören.
Wie kann Design for Manufacturability (DFM) helfen?
Design for Manufacturability ermöglicht eine effiziente, iterative Konstruktion und Neukonstruktion Ihrer Teile. Wenn es um Konstruktionsfehler und die Berücksichtigung von Fertigungsprozessen und Werkstoffen geht, kann DFM Ihnen helfen, ein Teil zu perfektionieren, das besser für Abweichungen und daraus resultierende Fehler gerüstet ist.
Mit Hilfe von DFM können Sie zum Beispiel im Voraus feststellen, ob die von Ihnen gewünschten Toleranzen mit dem von Ihnen gewählten Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Es zeigt auch, ob die gewählte Toleranz die Funktionalität des Endprodukts beeinträchtigt.
DFM zeigt auch, ob das von Ihnen gewählte Material und die von Ihnen gewählte Konstruktion ihre strukturelle Stabilität und Integrität während des Herstellungsprozesses beibehalten können.
Die Rückkopplungsschleife, die DFM bietet, führt zu einer engen Zusammenarbeit zwischen Konstrukteuren und Fertigungsexperten, so dass sie ihre Entwürfe auf der Grundlage der erhaltenen Rückmeldungen kontinuierlich verbessern können.
Warum muss man bei der Auswahl von Toleranzen sorgfältig vorgehen?
Bei der Auswahl von Toleranzen für Ihr Bauteil sind viele Aspekte zu berücksichtigen, darunter Herstellbarkeit, Funktionalität, Kosten, Materialauswahl, Qualitätskontrollen, Montageüberlegungen und sogar Umweltfaktoren. Toleranzen können Probleme verursachen, wenn sie nicht genau genug sind, aber auch, wenn sie zu eng sind. Engere Toleranzen erhöhen die Komplexität und die Kosten des Fertigungsprozesses. Allerdings können enge Toleranzen für bestimmte Funktionen und Baugruppen unerlässlich sein. Bevor Sie mit dem Gedanken spielen, dass eine engere Toleranz am besten ist, sollten Sie bedenken, dass dies nicht immer eine gute Sache ist; wenn Sie es zu weit treiben, kann die Montage Ihres Teils schwierig werden oder es können Funktionsprobleme auftreten. Es ist ein schmaler Grat, und DFM kann ein wichtiges Werkzeug sein, um herauszufinden, welche Toleranz für Ihr Teil geeignet ist, bevor es hergestellt wird.
Schauen wir uns ein Szenario an, bei dem dies der Fall sein könnte. Stellen Sie sich eine Welle und ein Lager vor, die in ein Autogetriebe eingebaut werden. Die Welle muss genau in das Lager passen, um eine korrekte Ausrichtung und eine reibungslose Drehung zu gewährleisten; daher ist eine enge Toleranz erforderlich. Eine zu enge Toleranz kann jedoch zu verschiedenen Problemen führen, z. B. zu größeren Schwierigkeiten bei der Montage, erhöhter Reibung, erhöhter Belastung und Problemen mit Maßabweichungen im gesamten Teil.
Wie können Prozesskontrollen dazu beitragen, die Qualität des Endprodukts zu verbessern?
Die meisten Kontrollen zur Sicherung der Produktqualität sind allgemeine Praktiken für Fertigungsanbieter. Dazu gehören:
- Materialprüfung: Bestätigung, dass alle Materialien den erforderlichen Standards entsprechen und dass keine Materialverschlechterung auftritt (was bei langer Lagerung von Materialien vorkommen kann).
- Prozessüberwachung: Sicherstellen, dass Temperaturen, Drücke, Durchflussraten, Zykluszeiten usw. konsistent sind und wie vorgeschrieben eingehalten werden.
- Wartung von Werkzeugen und Ausrüstung: Sicherstellen, dass die Werkzeuge regelmäßig gewartet oder bei Bedarf ausgetauscht werden.
- Qualitätssicherung und Inspektion: Überprüfen Sie, ob Qualitätsmaßnahmen zur Inspektion der Teile nach der Produktion vorhanden sind, um sicherzustellen, dass der erforderliche Qualitätsstandard eingehalten wird.
- Schulung: Überprüfen Sie, ob alle Mitarbeiter über die erforderliche Ausbildung verfügen, um Prozesse und Maschinen auf optimalem Niveau zu halten.
Was sollten Sie in der Phase der Produktverifizierung und -validierung beachten?
Durch die Produktverifizierung und -validierung wird sichergestellt, dass das Produkt die vorgesehenen Anforderungen erfüllt und seine Funktionalität wie erwartet funktioniert.
Dazu gehören die Überprüfung und Validierung von Sicherheit und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, UX-Tests, Kompatibilität, Interoperabilität, Skalierbarkeit, Anpassungsfähigkeit und Funktionalität.
Die Validierung dieser Aspekte ist wichtig, um sicherzustellen, dass das Risiko des Endprodukts gemindert wird und dass Ihr Teil/Produkt so optimiert ist, dass es qualitativ hochwertige Produkte liefert, die die Erwartungen der Kunden und die gesetzlichen Anforderungen erfüllen.