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Ein formflexibles Werkzeug für das Rapid Tooling beim Spritzgießen

AutorFlorian Hagemann
VerlagHerbert Utz Verlag
Erscheinungsjahr2009
Seitenanzahl240 Seiten
ISBN9783831608614
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis34,99 EUR

1 Einleitung

1.1 Situationsanalyse des Wirtschaftsstandorts Deutschland

Der Standort Deutschland befindet sich derzeit in einer immer stärker werdenden globalen Konkurrenzsituation. Gerade die vergleichsweise hohen Lohnkosten machen es deutschen Unternehmen schwer, sich gegenüber Schwellenländern, wie beispielsweise China, Russland, Indien oder auch Brasilien, zu behaupten. Globalisierung spiegelt in diesem Zusammenhang zunehmenden Wettbewerbsdruck wider, dem nahezu ausschließlich durch Innovation, Differenzierung, Rationalisierung und Konzentration auf Schwerpunkte begegnet werden kann (ZÄH et al. 2007a). Die Folge ist, dass das produzierende Gewerbe in Deutschland, also der sekundäre Sektor, als Arbeitsplatzgarant an Gewicht verliert, da meist nur durch Automatisierung lohnkostenarme, konkurrenzfähige Produkte „Made in Germany" hergestellt werden können. Bisher konnte der damit verbundene Arbeitsplatzabbau durch den tertiären Sektor kompensiert werden. Deutschland kann jedoch nicht ausschließlich von Dienstleistungen leben. Der prozentualen Anteil des sekundären Bereichs an der Bruttowertschöpfung der Bundesrepublik Deutschland liegt bei ca. 24 % (BUNDESAGENTUR FÜR ARBEIT 2006). Anhand dieser Zahl wird deutlich, dass es massiven Handlungsbedarf gibt, den sekundären Bereich am Standort Deutschland in angemessener Höhe zu bewahren. Nur durch stetig vorangetriebene, marktgerechte Innovationen kann die Bundesrepublik Deutschland auch als Hochlohnland das produzierende Gewerbe erhalten und somit den Standort langfristig sichern.

Die Entwicklung technischer Neuerungen reicht zukünftig nicht mehr aus. Daher gilt es, globale Innovationen zu schaffen (nach SCHUMPETER 1952). Global bedeutet in diesem Kontext, Neuerungen in den Bereichen Technologie, Prozess, Organisation und Produkt umzusetzen und zu etablieren. Daher muss auch die darauf folgende Platzierung der Produkte am Markt gezielt gefördert und unterstützt werden. Es ist notwendig zu verhindern, dass Deutschland ein Innovationsgenerator ist, dessen Energie jedoch von anderen Ländern genutzt wird. Gleichzeitig sollte Deutschland lernen, dass eine Offenheit gegenüber Technikentwicklung und Technikwertigkeit essenziell ist, um unter globaler Konkurrenz eine Zukunft zu haben (REINHART & HAGEMANN 2007).

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Leseprobe
4 Methode zur Realisierung von Formflexibilität in der Werkzeugentwicklung (S. 49-50)

4.1 Motivation für die Erarbeitung einer allgemeingültigen Methode

Die vorangegangenen Kapitel beschreiben detailliert, weshalb das Ergebnis der Entwicklung von formflexiblen Werkzeugen eine zukunftsweisende Technologie ist. Neben Kosteneinsparungen im Bereich der Werkzeugherstellung durch eine variable Einsetzbarkeit und damit reduzierte Werkzeugvarianten und -mengen sind auch verkürzte Herstellzeiten von Produkten, die mittels formflexibler Werkzeuge produziert werden, von Relevanz. Für den Endverbraucher können die Preise trotz gesteigerter Produktindividualität somit gesenkt werden. Allerdings werden die beschriebenen Potenziale der Formflexibilität derzeit noch nicht breitenwirksam industriell genutzt.

Dies ist darin begründet, dass bisher nur vereinzelt Ansätze der physikalischen Realisierung betrachtet wurden (siehe Abschnitt 2.2). Die zukünftige Notwendigkeit des Einsatzes von Formflexibilität in der Produktionstechnik ist durch die dargestellten Potenziale begründbar. Sobald allerdings die Realisierung von Formflexibilität angegangen werden soll, wird sehr schnell klar, dass ein Umsetzungsanstoß bzw. eine initiale Idee, auf Grund der nicht vorhandenen Erfahrung mit dem Thema Formflexibilität, nur schwerlich zu finden ist. Weiterhin werden unkonventionelle, innovative Ansätze häufig von Bedenkenträgern bereits in frühen Entwicklungsstadien unverhältnismäßig stark angegriffen.

Derzeit fehlt es an der nötigen Wissensbasis, die die bereits vorhandenen Erfahrungen und Ideen mit Formflexibilität bzw. mit dem Umgang derselben dokumentiert. Zur Überwindung dieser Hindernisse ist es notwendig, eine allgemeingültige Methode zur gezielten Entwicklung von Formflexibilität anzubieten. Die konsequente Anwendung dieser hilft dabei, mögliche physikalische Realisierungsansätze auf Grund gegebener Anforderungen an das zu entwickelnde formflexible Werkzeug oder Produkt zu finden und gleichzeitig bei der detaillierten Ausarbeitung des gesamten Systems zu unterstützen.

Die in der Methode hinterlegten physikalischen Prinzipien und Anforderungen sind im Laufe der Erarbeitung dieser Dissertation erfasst und entwickelt worden und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Vielmehr ist es Sinn dieser Sammlung bzw. Strukturierung, eine Datenbasis zu schaffen, die durch zukünftige Forschung ergänzt und ausgebaut werden kann und somit einen erstmaligen Wissensspeicher im Bereich der Formflexibilität für nachfolgende Arbeiten darstellt.
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort der Herausgeber5
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis7
Abbildungsverzeichnis13
Tabellenverzeichnis17
Verzeichnis der Abkürzungen und Akronyme19
Verzeichnis der Formelzeichen25
1 Einleitung27
1.1 Situationsanalyse des Wirtschaftsstandorts Deutschland27
1.2 Begriffsdefinition30
1.3 Ausgangssituation31
1.4 Motivation und Zielsetzung38
1.5 Gliederung der vorliegenden Arbeit41
2 Stand der Technik43
2.1 Rapid-Technologien im Bereich des Spritzgießens43
2.2 Ansätze zur Realisierung von Wiederverwendbarkeit durch Formflexibilität58
3 Handlungsbedarf vor dem Hintergrund der bestehenden Defizite im Rapid Tooling67
3.1 Zusammenfassung von Vor- und Nachteilen67
3.2 Identifizierter Handlungsbedarf72
4 Methode zur Realisierung von Formflexibilität in der Werkzeugentwicklung75
4.1 Motivation für die Erarbeitung einer allgemeingültigen Methode75
4.2 Entwickelte und adaptierte Methodenbausteine76
4.3 Methodenablauf und -anwendung der Phase 1 am Beispiel des Spritzgießens79
4.4 Methodenablauf und -anwendung der Phase 2 am Beispiel des Spritzgießens84
5 Konzeption und Realisierung eines formflexiblen Spritzgießwerkzeugs93
5.1 Konzept des formflexiblen Werkzeugs für das Spritzgießen93
5.2 Realisierung des formflexiblen Spritzgießwerkzeugs98
5.3 Rechnergestützte Positioniereinheit zur automatischen Nadeljustage118
6 Anwendungsszenarien und Erprobung des formflexiblen Spritzgießwerkzeugs135
6.1 Notwendigkeit der experimentellen Verifikation135
6.2 Definition von Anwendungsszenarien136
6.3 Definition der Referenzgeometrie139
6.4 Experimentelle Verifikation142
7 Wirtschaftliche Bewertung des formflexiblen Werkzeugs für das Spritzgießen151
7.1 Vorgehensweise151
7.2 Definition von Bewertungsszenarien152
7.3 Systematische Ein- und Durchführung der Bewertungsmethode154
7.4 Handlungsempfehlung auf Basis der wirtschaftlichen Bewertung164
8 Schlussbetrachtung173
8.1 Zusammenfassung173
8.2 Ausblick176
Literaturverzeichnis179
Anhang191
Aufbau des Programms “FlexEdit”191
Bewertungsformblätter203
Berechnung der Werkzeugherstellkosten des konventionellen217
Werkzeugbaus217

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