Wenn Sie den Begriff "Over-Engineering" hören, denken Sie wahrscheinlich an all die übermäßig komplizierten Produkte, denen wir alle schon begegnet sind und die im Verhältnis zu ihrem Verwendungszweck zu komplex erscheinen. Die verwirrende Duschsteuerung. Die Waschmaschine oder der Wäschetrockner mit einer schwindelerregenden Anzahl von Knöpfen und Einstellungen, die der Intuition zuwiderlaufen. Das verwirrende Audiosystem im neuen Auto. Sie verstehen schon.
Over-Engineering bezieht sich in der Tat auf ineffiziente Produkte, Dienstleistungen, Infrastrukturen, Gebäude, Anlagen und Maschinen, deren Entwicklung, Wartung und Betrieb unnötige Kosten verursachen.
Dieser Begriff bezieht sich aber auch auf das, was manchmal in den frühen Design- und Entwicklungsphasen von Teilen oder Komponenten, die in ein fertiges Produkt einfließen, passieren kann. Bei Protolabs haben wir diese Erfahrung mit den Teilen gemacht, die wir herstellen sollen. Diese Probleme treten in den eingereichten CAD-Modellen und in den Konstruktionsanweisungen, Anfragen oder Spezifikationen der Kunden auf. Aus diesem Grund haben wir im Laufe der Jahre mit unseren Kunden zusammengearbeitet, um ihnen zu helfen, ihre Designs und Konzepte zu vereinfachen, damit sie der beabsichtigten Funktion ihrer Teile besser entsprechen und um dieses Dilemma des Over-Engineering zu vermeiden.
Ob ein Kunde nach widersprüchlichen Abmessungen für ein 3D-gedrucktes Teil fragt oder jemand unnötig teures Material für ein umspritztes Substrat verlangt - wir haben diese Herausforderungen in allen unseren Dienstleistungsbereichen erlebt. Daher werfen wir hier einen Blick auf einige der am häufigsten auftretenden Probleme.
Navigieren durch Konstruktionsfragen beim Spritzgießen
Spritzgussteile aus Kunststoff sind in allen möglichen Branchen zu finden: Automobilbau, Luft- und Raumfahrt, Industrieanlagen, Medizintechnik, Computerelektronik und vieles mehr. Und ebenso häufig treten Probleme bei der Konstruktion dieser Teile auf. Hier finden Sie Tipps zur Bewältigung von drei wichtigen Herausforderungen.
Konstante Wandstärken bei Spritzgussteilen erhalten
Dies ist ein entscheidender Punkt, da das Erreichen und Beibehalten einer relativ gleichmäßigen Wandstärke eine der Grundregeln des Kunststoffspritzgießens ist. Wie in unserem Design-Tipp zur Wanddicke beschrieben, kann die Nichtbeachtung dieser Regel zu Einfallstellen, Verzug und ungenauen oder nicht funktionsfähigen Teilen führen. Durch Anpassungen der Geometrie und der Materialien können Sie gleichmäßige Wandstärken und Eigenschaften erreichen. Nutzen Sie die Design-Richtlinien und Empfehlungen aus der DFM-Analyse (Design for Manufacturability), die im Angebot für Ihr Teil enthalten sind, oder arbeiten Sie mit unseren Anwendungstechnikern zusammen, um weitere Fragen zu beantworten.
Vorsicht bei Toleranzen um eine Ebenheitsangabe
Manchmal verlangt der Entwurf eines Kunden die Tolerierung eines Teils in einer Weise, die mögliche kosmetische Fehler wie die bereits erwähnte Verformung und Schrumpfung nicht berücksichtigt. Ein weiteres häufiges Problem, das wir erkennen und beheben können, ist das Fehlen von Ebenheitsangaben für ein großes Teil, das zwar ziemlich flach ist, aber keine Verstärkungsrippen oder andere Verrippungen aufweist. Das Hinzufügen von Rippen verhindert das sogenannte "Kartoffelschälen" oder Verziehen.
Elastomere für das Umspritzen wählen
Umspritzen wird häufig eingesetzt, wenn ein zweites Formteil an ein bestehendes Teil angefügt werden soll, z. B. ein Griff, eine Abdeckung oder eine Hülse. Beispiele hierfür sind Elektrowerkzeuge, Zahnbürsten und chirurgische Instrumente. Manche Entwickler gehen davon aus, dass beim Umspritzen Gummi verwendet wird, und in der Tat fragen viele unserer Kunden zunächst nach Gummi für das Umspritzen. Allerdings werden 90 Prozent der umspritzten Teile aus Elastomeren hergestellt, da dies effizienter und kostengünstiger ist.
Und ein wichtiger Hinweis: Werkstoffe im Allgemeinen sind eine wichtige Überlegung. Schauen Sie sich unseren Leitfaden zum Materialvergleich für den Kunststoffspritzguss an, und wenn Sie derzeit mit Engpässen bei thermoplastischen Werkstoffen zu kämpfen haben, können Sie unseren Leitfaden zu Materialalternativen für den Kunststoffspritzguss herunterladen.
Vermeidung von Over-Engineering bei CNC-Teilen
Unsere Kunden nutzen unseren CNC-Bearbeitungsservice, der Fräsen und Drehen umfasst, sowohl für das Rapid Prototyping als auch für die Kleinserienfertigung von Endprodukten aus Kunststoff oder Metall. Hier einige der wichtigsten Herausforderungen bei der CNC-Bearbeitung.
Unnötige Oberflächenbehandlung vermeiden
Dies ist vor allem ein Problem für Kunden, die sich in der Entwicklungs-/ Prototypenphase befinden. Sie wollen, dass ihr Teil makellos aussieht und verlangen daher ein hohes Maß an Politur. Da es sich jedoch um einen Prototyp handelt, ist das Teil noch nicht wirklich für die Öffentlichkeit bestimmt, so dass das Aussehen nicht so wichtig ist. Manchmal müssen Entwickler einen Prototyp dem Management oder potenziellen Investoren präsentieren und verlangen daher ein hohes Maß an Oberflächengüte, aber im Allgemeinen ist dies in diesem Stadium nicht erforderlich.
Übertoleranzen vermeiden
Dies ist eine weitere warnende Geschichte über Toleranzen, die bei der maschinellen Bearbeitung häufig auftreten. Es kommt häufig vor, dass Kunden besonders enge Toleranzen für ihre Reiblöcher verlangen, obwohl die entsprechenden Passstifte nicht diese Toleranz oder Präzision erfordern. Denken Sie nicht zu viel darüber nach oder machen Sie es sich nicht zu kompliziert. Wir empfehlen die Verwendung genormter Toleranzen für CNC-bearbeitete Teile.
Überdenken Sie Ihr Material
Bei der Kunststoffverarbeitung stellen wir fest, dass Kunden unnötig teure Materialien für ihre Teile wählen. Manchmal verlangen sie einen hochspezialisierten Kunststoff mit Chemikalien- oder Hitzebeständigkeit, obwohl diese Eigenschaften gar nicht benötigt werden. Manchmal können wir ein anderes, preiswerteres Material vorschlagen, das aus einem gängigeren technischen Kunststoff besteht, wodurch der Kunde in manchen Fällen Tausende von Euro sparen kann. Bei der großen Auswahl an Metallen und Kunststoffen wissen wir, dass die Entscheidung für ein bestimmtes Material nicht immer leicht fällt. Unser bester Rat? Denken Sie bei der Materialauswahl für bearbeitete Teile an die Funktionalität Ihres Teils.
Die Möglichkeiten des 3D-Drucks nutzen: Designprobleme vermeiden
Das Versprechen des industrietauglichen 3D-Drucks (additive Fertigung) ist heute Realität, denn immer mehr Designer und Ingenieure nutzen den 3D-Druck nicht nur für hochwertige Prototypen, sondern auch für Serienteile für den Endverbraucher. Protolabs bietet sechs additive Fertigungsverfahren an: Direktes Metall-Lasersintern (DMLS), Stereolithographie (SLA), Selektives Lasersintern (SLS), Multi Jet Fusion (MJF), Carbon DLS und PolyJet. Darüber hinaus können Sie über unser Lieferantennetzwerk Zugang zu weiteren 3D-Druckverfahren erhalten.
Widersprüchliche Abmessungen vermeiden
Es kommt vor, dass Kunden ein Teil "überdimensionieren", d.h. widersprüchliche Maße oder Messungen verlangen. Beispielsweise messen sie eine Bohrung für ein Teil von der Vorderseite oder ein Merkmal von einer Seite des Blocks, wenn sie es von oben nach unten betrachten. Dann wird jedoch ein anderes Merkmal auf der Rückseite des Teils mit einer anderen Messung verlangt, wodurch zwei Stellen desselben Teils, die von verschiedenen Punkten aus gemessen wurden, mit widersprüchlichen Ergebnissen skaliert werden.
Auf unrealistische Toleranzen achten
Mit diesem Konstruktionsproblem verbunden sind zu enge oder unrealistische Toleranzen. Wir sehen dies in zu restriktiven Toleranzanforderungen, die zu einem nicht funktionierenden Teiledesign führen, was sich auf den gesamten Arbeitsprozess der Montage auswirkt und die Kosten in die Höhe treibt. Haben Sie das Thema Toleranzen in diesem Blogbeitrag wiedererkannt? Toleranzprobleme treten in der Tat in jedem Fertigungsprozess auf. In diesem Design-Tipp für den 3D-Druck finden Sie weitere Informationen zu Merkmalsgrößen. Weitere Hinweise finden Sie auch in der DFM-Analyse, die in Ihrem Angebot enthalten ist.
Nutzung der Freiheit des 3D-Drucks in Industriequalität
Wir nennen es manchmal "Under-Engineering". Was meinen wir damit? Nun, wir arbeiten manchmal mit Kunden zusammen, die die nahezu unbegrenzten Möglichkeiten der additiven Fertigung nicht verstehen. Zugegeben, 3D-Druck ist eine relativ neue Technologie, und es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher additiver Verfahren - und Materialien - auf dem Markt. Allzu oft kommen Kunden jedoch mit einem Design- oder Konstruktionsansatz aus der Welt der Standardfertigung zum 3D-Druck. Wir laden Sie ein, eine völlig neue Welt zu entdecken. Und in einigen Fällen kann es sein, dass Sie am Ende mehrere Fertigungsverfahren einsetzen müssen, um Ihr fertiges Teil zu erhalten. Das ist ein Vorteil von Protolabs, denn wir verfügen über eine große Auswahl an Herstellungsverfahren.
Unabhängig davon, welche Fertigungsverfahren Sie einsetzen, stehen Ihnen unsere Anwendungsingenieure zur Verfügung, um mit Ihnen an Ihren Entwürfen, Prototypen und Endprodukten zu arbeiten.
Wenn Sie weitere Hilfe benötigen, wenden Sie sich bitte an einen unserer Anwendungsingenieure unter +49 (0)89 90 5002 0 oder [email protected]. Wenn Sie noch heute mit Ihrem nächsten Projekt beginnen möchten, laden Sie einfach ein 3D-CAD-Modell hoch und Sie erhalten innerhalb weniger Stunden ein Angebot..