Eigenschaftsanalyse zur Entwicklung additiv gefertigter Prototypen – Das House of Properties

Abstract

Zusammenfassung In Zeiten dynamischer Märkte und internationalen Wettbewerbs erlangt die Verkürzung von Produktentwicklungszyklen immer größere Bedeutung. Gleichzeitig werden auch die Möglichkeiten zur Herstellung von Prototypen zur Unterstützung der Produktentwicklung immer zahlreicher und diverser. Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Ermittlung von Anforderungen an funktionelle Prototypen. Mithilfe dieser Prototypen sollen verlässliche Verifikationen der Einhaltung von Anforderungen an verschiedene Produktfunktionen ermöglicht werden. Als Beispiel werden dazu Produkte herangezogen, die im Spritzgussverfahren aus verschiedenen Kunststoffen hergestellt werden. Die konventionelle Verifikation dieser Produkte ist durch die Fertigung und den Einsatz von Prototypenwerkzeugen sehr zeitaufwändig und kostenintensiv. Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren bietet die Möglichkeit, diese Faktoren zu senken. Hierbei muss jedoch sichergestellt sein, dass die Ergebnisse der Tests mit additiv gefertigten Prototypen auch auf das spritzgegossene Produkt übertragbar sind. Durch die Änderung des Fertigungsverfahrens und des verwendeten Materials treten Änderungen gewisser Eigenschaften des Prototyps im Vergleich zum finalen Produkt auf. Diese Abweichungen können sich wiederum negativ auf die Aussagefähigkeit der Ergebnisse der Verifikation mittels Prototypen auswirken, wenn die Eigenschaften essentiellen Einfluss auf die zu verifizierenden Funktionen haben. Daher wurde eine Methode – das House of Properties – entwickelt, mit der zum einen der Bedarf an Prototypen ermittelt werden kann und zum anderen die Eigenschaften des in der Entwicklung befindlichen Bauteils dahingehend untersucht werden können, welche Eigenschaften besonders kritisch auf bestimmte Funktionen wirken. Durch diese Analyse können Anforderungen an additiv gefertigte Prototypen identifiziert werden, die als Basis zur Auswahl des Fertigungsverfahrens und des Materials dienen. Die entwickelte Methode wird im Rahmen dieses Artikels anhand eines Industriebeispiels evaluiert und weiter erläutert.

Criticality-based planning of prototype sequences

“…According to Schork et al, 2020(based on Albers et al, 2014, the criticality of sub-functions can be measured using three parameters: Novelty, technical difficulty and importance in the product (see Figure 2). These parameters are weighted from one to three, with one being low and three being high.…”