Wie herstellbarkeitsbezogenes Design Produktionsverzögerungen verhindern kann

Dezember 11, 2024 | Kevin Peake

Wenn eine Produktionsverzögerung zwischen 15 % und 35 % des Barwerts des Produkts kosten kann, ist es entscheidend, Möglichkeiten zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Produktionsverzögerungen zu finden. Daher denken Unternehmen die Art und Weise der Entwicklung von Produkten neu und setzen auf einen Ansatz des herstellbarkeitsbezogenen Designs (DFM), bei dem Fertigungsprozesse schon früh in der Entwurfsphase eines Produkts berücksichtigt werden. Das Ziel ist, die Produktion zu vereinfachen, die Produktqualität zu verbessern, die Kosten zu senken und Produktionsverzögerungen zu verhindern.

Häufige Ursachen für Verzögerungen in der Produktionslinie 

Das Verständnis der Hauptursachen für Verzögerungen in der Produktionslinie ist entscheidend für einen reibungslosen und effizienten Fertigungsprozess. Produkte, die erfolgreich in einer Prototyp- oder Kleinserienproduktion hergestellt wurden, können beim Hochskalieren auf die Massenproduktion Probleme verursachen. Je mehr Produkte in höheren Geschwindigkeiten montiert werden, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit von Problemen in der Montagelinie.  

Dies liegt daran, dass Prozesse, die in früheren Phasen gut funktionierten, bei einer Skalierung häufig nicht mehr den Standards entsprechen. Wenn sich Montageschritte nicht korrekt skalieren lassen, können Produktfehler entstehen. Häufig müssen Prozesse überarbeitet werden und erfordern möglicherweise neue Montage- und Testgeräte. 

Das frühzeitige Ansprechen dieser Probleme in der Produktdesignphase durch die Umsetzung einer DFM-Denkweise ist essenziell für einen reibungslosen Produktionsstart. 

Umsetzung des herstellbarkeitsbezogenen Designs (Design for Manufacturability, DFM) 

DFM konzentriert sich darauf, Produkte so zu gestalten, dass sie einfach herzustellen sind. Durch die frühzeitige Einbeziehung von DFM-Prinzipien in die Produktentwicklung können Unternehmen potenzielle Fertigungsprobleme identifizieren, bevor sie entstehen, um einen reibungsloseren Übergang vom Prototyp zur Massenproduktion zu ermöglichen. 

Um DFM während der Phasen der Ideenfindung und Machbarkeitsstudien eines Produktlebenszyklus effektiv umzusetzen, beachten Sie Folgendes: 

  • Frühe Integration von DFM-Prinzipien: Beziehen Sie DFM in die Konzeptionsphase ein. Können Teile standardisiert werden? Ist das Design mit den vorhandenen Montageprozessen und -geräten kompatibel? Sind Toleranzen und Spezifikationen realistisch? Wie hoch sind die Produktionskosten, und kann der Prozess skaliert werden? Dies trägt dazu bei, dass Produkte mit effizienter Fertigung entworfen werden.  
  • Externe Rückmeldung: Beziehen Sie externe Montage- und Testexperten ein, um Rückmeldungen darüber zu erhalten, ob das Design und der vorgeschlagene Herstellungsprozess für die Massenproduktion geeignet sind. 
  • Simplifizierung des Designs: Konzentrieren Sie sich darauf, Produktkomponenten, Materialien und Montageprozesse zu vereinfachen, um die Komplexität zu reduzieren und die Herstellbarkeit zu verbessern. Es ist jedoch ebenso wichtig, die einzigartigen Merkmale oder das geistige Eigentum (IP) des Produkts zu bewahren. Diese Balance kann erreicht werden, indem sorgfältig bewertet wird, welche Komponenten und Prozesse vereinfacht werden können, ohne die Kerneigenschaften zu beeinflussen, die die Einzigartigkeit des Produkts ausmachen. 

Nutzen Sie Machbarkeitsprüfungen

Machbarkeitsstudien (Proof-of-Principle, POP) spielen eine entscheidende Rolle bei der Verringerung von Produktionsverzögerungen und der physischen Validierung der Ergebnisse des DFM. Anhand von POP-Tests vergewissern sich Unternehmen, dass Designs nicht nur theoretisch solide, sondern auch für die Massenproduktion geeignet sind. 

Physische Validierung der DFM-Ergebnisse: 

  • Praxistests: POP-Tests umfassen das Durchführen von Praxistests an Prototypen, um zu validieren, dass das Design wie vorgesehen gefertigt werden kann. Diese physische Validierung stellt sicher, dass das Design den Herstellbarkeitsstandards entspricht und ohne Probleme produziert werden kann. 
  • Feedback und Verfeinerung: Die Ergebnisse aus den POP-Tests liefern wertvolles Feedback, das zur Verfeinerung der Design- und Herstellungsprozesse genutzt werden kann. Dieser iterative Prozess trägt dazu bei, dass das endgültige Design für die Herstellbarkeit optimiert wird und effizient sowie kostengünstig produziert werden kann. 
  • Risikominderung: Durch die Validierung des Designs mittels POP-Tests können Unternehmen die mit der Produktionssteigerung verbundenen Risiken mindern.  

Schauen wir uns einen realen Anwendungsfall für DFM an 

Ein Automobil-Erstausrüster (OEM) stand vor erheblichen Herausforderungen bei der Skalierung des Laserschweißprozesses für sein neues Batteriemodul. 

Während der frühen Produktionsphasen funktionierte der Laserschweißprozess gut. Allerdings führte die Skalierung von 100 Modulen pro Tag auf 1000 zu mehr Variablen. Das Batteriemodul verwendete einen hybriden Schweißprozess, um zwei verschiedene Metalle miteinander zu verbinden, was die Hitzeentwicklung in der Nähe der Batteriezellen erhöhte und das Risiko thermischer Ereignisse steigerte. Diese Risiken könnten die Sicherheit der Mitarbeiter und die Integrität des Batteriemoduls gefährden.  

Der Automobil-OEM hat sich mit ATS Industrial Automation zusammengetan, um mithilfe von DFM seinen Laserschweißprozess zu evaluieren und zu verfeinern, ohne das einzigartige Design der Batterie zu beeinträchtigen. 

Das Laserlabor von ATS Industrial Automation spielte eine entscheidende Rolle bei der Durchführung von Stichprobentests und der Bereitstellung wertvoller Empfehlungen für Prozessänderungen. Unter Anwendung von DFM-Prinzipien empfahl das ATS-Team, das Material des Modulgehäuses zu ändern, um die Wärme beim Schweißvorgang zu reduzieren und so das Risiko eines thermischen Ereignisses zu senken. Der Automobil-OEM nahm die Ergebnisse der POP-Studie und passte ihr Batteriedesign an, um es für die Herstellbarkeit zu optimieren.    

Optimieren Sie noch heute die Entwicklung Ihrer Produktionslinie mit DFM 

Sind Sie bereit, mit DFM Ihre Produktionslinie zu optimieren, das Risiko von Verzögerungen zu verringern und Geld durch vermiedene Nacharbeitskosten zu sparen? Für fachkundige Unterstützung und Beratung wenden Sie sich an ATS Industrial Automation. Unser Team von Montage- und Testexperten kann wertvolle Einblicke und Unterstützung bieten, um Ihre Fertigungsprozesse zu optimieren.

Jedes Projekt ist einzigartig. Wir möchten uns Ihre Herausforderungen anhören und Ihnen mitteilen, wie Sie Ihr Projekt durch Automatisierung rechtzeitig auf den Weg bringen können.

Weitere Ressourcen

Kevin Peake

Key Account Manager  

ATS Industrial Automation

Kevin Peake hat Unternehmen in zahlreichen Branchen dabei geholfen, die Produktion zu automatisieren und zu optimieren. Er hat einen Bachelor of Science in Luft- und Raumfahrttechnik sowie Maschinenbau. Er liebt Roboter und baut sie in seinem Keller zum Spaß. Es macht ihm Freude, Kunden bei der Konfiguration von Systemen zur Erhöhung der Produktionskapazität und Steigerung der betrieblichen Effizienz zu unterstützen.