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Individualisierte Massenproduktion

Neue technologische Plattformen in der integrierten Produktionstechnik
Individualisierte Massenproduktion

Individualisierte Massenproduktion
Neue Technologieplattformen zeichnen sich aus durch einen hohen Integrationsgrad, innovative Verfahrenskombinationen, den modularen Aufbau und einen hohen Automatisierungsgrad
Nachhaltig sind Wettbewerbsvorteile für die Produktion in Hochlohnländern nur dann zu erzielen, wenn die Variabilität und Individualität von Produkten gesteigert und gleichzeitig zu Kosten einer Massenproduktion produziert werden kann. Dies erfordert effizientere, wertoptimierte Prozessketten, deren Leistungsfähig- keit nicht durch überhöhte planerische oder organisatorische Aufwende gefährdet wird.

Unter welchen Voraussetzungen sind dynamische, adaptive, also produktbezogene, und hochflexible Prozessketten umzusetzen? Fertigungskonzepte wie Bearbeitungszentren, flexible Fertigungszellen und systeme für konventionelle Variantenanzahl- und Stückzahlkombinationen bieten heute zwar erste Lösungen. Jedoch sind diese Ansätze für eine erhöhte Dynamisierung der Varianten oder eine individualisierte Produktion bis hin zu »Stückzahl 1« zu starr und träge.

Neue technologische Plattformen gehen einen großen Schritt weiter. Sie integrieren und kombinieren die charakteristischen Einzelmerkmale der genannten Konzepte und verstärken sie. Am Ende stehen neue technologische Lösungen und Maschinen, die eine »individualisierte Massenproduktion« möglich machen. Durch ihren extremen Grad an Integration und ihren modularen Aufbau erlauben diese Technologieplattformen neuartige Verfahrenskombinationen und eine schnelle Umsetzung in der Produktion. Dabei werden technologische und wirtschaftliche Potenziale freigesetzt, die abhängig von ihrer Wirkungsintensität einem von drei Aktionsfeldern zugeordnet werden können:
Aktionsfeld 1: Einzelprozess
Um die Bearbeitungszeit zu verkürzen, wird der bisher eingesetzte singuläre Prozess signifikant beschleunigt. Ein Beispiel hierzu ist das Fügen der Rohr-/ Rohrbodenverbindungen von Wärmetauschern. Das Laserstrahlorbitalschweißen mittels ortsungebundenem Faserlaser verkürzt die Bearbeitungszeit an den einzelnen Fügenähten drastisch. Gleichzeitig erlaubt der Einsatz des mobilen Systems erheblich kürzere Rüstzeiten und steigert die Produktqualität, u.a. durch Minimieren von Verzug.
Aktionsfeld 2: Einzelprozesskombinationen
Ein neues Fertigungsverfahren wird im Unterschied zum bisher eingesetzten sequentiell oder simultan mit einem vor- und/oder nachgelagerten Prozessschritt zeitlich und/oder räumlich in einer Werkzeugmaschine verknüpft. Ziel ist es, Bearbeitungszeiten zu verkürzen und nicht-wertschöpfende Nebenzeiten zu eliminieren. Als Beispiele seien die Reparatur von Bauteilen oder die Fertigung sicherheitskritischer Ersatzteile genannt – beide Aufgaben zeichnen sich durch ihre extreme Individualität aus. In einer Aufspannung werden die Bauteile individuell bearbeitet. Dies geschieht durch endkonturnahes Laserstrahlauftragschweißen kombiniert mit konventioneller Zerspanung in Prozessen, die genau auf das jeweilige Bauteil angepasst sind. So lässt sich die Durchlaufzeit reduzieren und eine höhere Qualität von Bauteilen mit sicherheitstechnischen Schlüsselfunktionen gewährleisten.
Aktionsfeld 3: Neue Technologien
Neue Fertigungsverfahren ersetzen vollständig die bisher eingesetzten. Ziel ist es, die Prozesskette um mindestens ein Fertigungsverfahren zu verkürzen. Dazu werden sowohl singuläre als auch multiple Verfahrenssubstitutionen entwickelt.
Interessante Einsatzfelder dieser Entwicklungen sind die Einzelteilfertigung ohne Formwerkzeug oder der Werkzeugbau für die Kleinserienfertigung. Zerspanprozesse, konventionelle Zerspanungsoperationen und Wärmebehandlungsprozesse werden durch den Einsatz generativer Fertigungstechniken ersetzt. Zusätzlich ergibt sich ein höherer Nutzen durch vielfältigere Bauteilfunktionalitäten und es lassen sich Produkte fertigen, die bisher nicht oder nur mit hohem Aufwand produziert werden konnten.
Perspektiven
Eine Voraussetzung für erfolgreiche neue technologische Plattformen ist es, die Fertigungskette eines Produkts in ihrer Gesamtbilanz zu betrachten. Das Potenzial der integrativen Produktionstechnologie lässt sich nur dann vollständig ausschöpfen, wenn Technologieplattformen ganzheitlich aufgebaut sind, also auf Basis der Wirkbeziehungen innerhalb und zwischen den Aktionsfeldern. Zudem müssen Sie aber auch die Umsetzung der technischen Lösungen bis in die betriebliche Praxis gewährleisten.
Hier gilt es, nicht nur prozesstechnologische, sondern auch anlagen- und produktionstechnische Aspekte entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu berücksichtigen: von der Produktidee über die Entwicklung und die Fertigung bis hin zum Einsatz des Produkts und seiner Reparatur. Die größte Herausforderung für produzierende Unternehmen besteht darin, die komplexen Wirkbeziehungen zwischen den drei Aktionsfeldern für das eigene Produkt zu identifizieren und in ein erfolgreiches Umsetzungskonzept zu überführen.
Referent:
Dr. Dominic Deutges
Monforts Werkzeugmaschinen
GmbH & Co. KG
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 4
Ausgabe
4.2024
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