Konstruktion von Serienprodukten mit dem Beispiel Automobil
Bei der Konstruktion von Serienprodukten werden neben dem Design viele Aspekte der Produktqualität, Fertigung und Kosten berücksichtigt. Die eigentliche Konstruktionstätigkeit bzw. die Produktgestaltung gerät manchmal in den Hintergrund, weil die anderen Themen hohe Priorität haben. Serienprojekte sind Entwicklungen, die häufig sehr umfangreich sind, weil die oben genannten Aspekte auch gleichzeitig berücksichtigt werden.
In der Serienentwicklung geht es um die detaillierte Planung und Konstruktion von Produkten, die in großen Stückzahlen hergestellt werden sollen. Bei einem Automobil (oder Komponenten dafür) können das beispielsweise 20.000 oder 200.000 Fahrzeuge pro Jahr sein. Je höher die geplante Produktionsstückzahl, umso kostspieliger sind die Produktionsmittel und umso wichtiger ist die sorgfältige vorausschauende Planung in der Produktentwicklung.
Mit der Serienkonstruktion wird neben dem Design auch die gesamte Herstellung mit allen Investitionen geplant und festgelegt.
Für die Herstellung von Serienfahrzeugen werden große Summen für Produktionsmittel, Material, Werkzeuge und Fabrikeinrichtungen investiert. Diese Investitionen sollen sich einmal durch den Verkauf der Fahrzeuge amortisieren. Herstellungskosten spielen daher bei der Konstruktion von Serienprodukten immer eine große Rolle. Dass ein Produkt wie gewünscht funktionieren muss, wird als selbstverständlich angesehen.
Ablauf der Serienkonstruktion
Bei dem Aufwand an Material und Finanzmitteln ist klar, dass eine Serienkonstruktion langfristig angelegt ist. Ein verantwortlicher Konstrukteur wird immer langfristig denken und planen müssen, um erfolgreich zu arbeiten. Er muss den gesamten Entwicklungsprozess im Blick behalten, um zum richtigen Zeitpunkt den passenden Reifegrad seiner Konstruktion zu erreichen. Zur Serienentwicklung gehören immer auch Musterphasen und Tests. Mit den Testergebnissen lassen sich Verbesserungen für die nächste Musterphase einarbeiten.
Der Zeitraum für eine komplexe Serienentwicklung mit Konstruktion liegt beim Beispiel Automobil bei mehreren Jahren vom Beginn der Planung bis zum Start der Produktion. In diesem Zeitraum werden alle Baugruppen und Komponenten für ein Fahrzeug von Grund auf konzipiert. Einzelteile werden im Verlauf des Projektes immer wieder geändert, überarbeitet, optimiert oder sogar komplett neu konstruiert.
Projektphasen im Entwicklungsprozess
- Konzeptentwicklung
- Konstruktion und Aufbau einzelner Prototypen (A-Muster) – erste Beurteilung und Tests
- Überarbeitung der Konstruktion und Aufbau als Vorserienteil (B-Muster) – umfangreiche Tests
- Überarbeitung der Konstruktion für die Serie (C-Muster) – abschließende Tests und Erprobung
Die gesamte Fahrzeugmontage und Produktion der Komponenten wird zeitlich parallel zur Fahrzeugentwicklung geplant und realisiert. Orientierung gibt ein umfassender Projektterminplan.
Simulationen
Mit der 3D-Konstruktion entstehen auch virtuelle Prototypen, die nach Bedarf laufend virtuell getestet und berechnet werden können. Solche Simulationen des Bauteilverhaltens erlauben die optimierte Gestaltung von Bauteilen und tragen zu Kostenreduzierung und Funktionssicherheit bei. Auch die Montage am Fahrzeug wird in Simulationen untersucht. Tests an realen Bauteilen werden Simulationen nicht komplett ersetzen.
Test und Fahrversuch
Mit den C-Mustern wird die Funktion der Bauteile über die Lebensdauer getestet. Mit den C-Mustern wird die Funktion der Bauteile über die Lebensdauer getestet. Unter Laborbedingungen durchlaufen die Teile über einige Wochen alle Beanspruchungen, die im Verlauf des Produktlebens auftreten wie z. B. Lastzyklen bei Wärme, Kälte, Feuchtigkeit oder Wasserschutz bei elektronischen Komponenten. Auch die komplette Montage am Fahrzeug wird in realen Umgebungen untersucht.
Im Fahrversuch werden seriennahe Fahrzeuge über einen längeren Zeitraum erprobt und extremen Umweltbedingungen ausgesetzt. In Sommer- und Wintererprobung werden alle relevanten Eigenschaften in geeigneten Ländern überprüft.
Erst wenn die umfangreichen Tests der C-Muster erfolgreich waren, wird das endgültige Design für die Serienproduktion freigegeben. Die Konstrukteure können also bis kurz vor Serienstart noch mit Anpassungen und Änderungen zu tun haben. In der Praxis kommt das sogar häufig vor.
Berufsbild des Serienkonstrukteurs
Konstruktionen für Serienbaugruppen sind meist nur in großen Teams zu bewältigen, weil neben den umfangreichen technischen Anforderungen auch die Zieltermine erreicht werden müssen. Der Wettlauf mit der Zeit erfordert einen hohen Aufwand an Personaleinsatz und Koordination.
Der Arbeitsalltag eines Serienkonstrukteurs ist durch vorausschauendes Denken, Planen und Handeln in Teamarbeit geprägt. Aufgrund der hohen Kosten in der Serienproduktion wird er sich schon frühzeitig mit Kosten und Kostenreduzierungen auseinandersetzen müssen.
Serienkonstruktion ist Teamarbeit
Regelmäßige Diskussionen und Abstimmungen im Team, mit Kollegen, Vorgesetzten, Lieferanten und Kunden gehören zum Alltag. In Automobilprojekten ist die internationale Zusammenarbeit üblich. Kunden, Lieferanten und Entwicklungspartner sind weltweit verteilt. Regelmäßige Besprechungen über Internet-Tools und die Zusammenarbeit in virtuellen Teams sind Standard.
Erfolge
Schöne Erfolgserlebnisse hat man immer, wenn man später bei einem Fahrzeug sagen kann: „…Dieses Teil habe ich konstruiert“ oder „an dieser Entwicklung war ich beteiligt“. Oder wenn man über eine Fachmesse geht und Produkte ausgestellt sieht, die man vor Jahren einmal selber konstruiert hat.
Änderungen
Bei fast allen Konstruktionen von Serienprodukten werden aus unterschiedlichen Gründen Anpassungen, Verbesserungen und Änderungen durchgeführt. Lesen Sie mehr über Änderungen: