Technikerarbeit Maschinentechnik. Konstruktion einer Anschlagvorrichtung zur Verbesserung der Prozesssicherheit

Inhaltsverzeichnis

Danksagung

1. Vorwort

2. Vorstellung des Auftraggebers

3. Ziele der Technikerarbeit
3.1 1st - Zustand
3.1.1 Vorstellung der Baugruppe
3.1.2 Problemstellung
3.2 Soll - Zustand
3.2.1 Ziel
3.2.2 Aufgabenstellung

4. Projektplanung
4.1 Anforderungen
4.2 Harte und Weiche Kriterien
4.3 Strukturplan
4.4 Zeitplan
4.5 Kostenplanung

5. Wahl des Werkstoffes
5.1 Anforderungen an den Werkstoff
5.2 Suche und Analyse moglicher Werkstoffen
5.3 Bewertung und Entscheidung
5.3.1 Gewichtung der Kriterien und BewertungsmaGstab
5.3.2 Auswertung der Nutzwertanalyse

6. Entwurf verschiedener Losungen
6.1 Losung
6.2 Bewertung der Losung
6.3 Losung
6.4 Bewertung der Losung
6.5 Losung
6.6 Bewertung der Losung

7. Technisch-wirtschaftliche Bewertung
7.1 Bewertung der technischen Wertigkeit
7.2 Bewertung der wirtschaftlichen Wertigkeit
7.3 Starkediagramm

8 Ausarbeitung der Losung
8.1 Gestaltung der Einzelteile
8.2 Gewicht der Vorrichtungskomponenten
8.3 Arbeitsanweisung
8.4 Kostenkalkulation

9. Soll-Ist-Vergleich

10. Fazit

Quellenverzeichnis

Anlagenverzeichnis

Danksagung

Ich mochte mich bei alien bedanken, die mich bei dieser Arbeit unterstutzt haben. Vor allem aber, bei meinem schulischen Betreuer Herrn Wagner vom beruflichen Schulzentrum fur Wirtschaft und Technik fur seine Beratung und Unterstutzung.

Ein besonderes Dankeschon geht an meine betrieblichen Betreuer Btr.-Ing. Busse und Herrn Olscher der Siemens AG, welche mir die Moglichkeit gaben, fur das fol- gende Problem die Losung zu finden und diese im Rahmen der Technikerarbeit um- zusetzen.

Desweiteren danke ich den Teamleitern des Standortes Goch, insbesondere Herrn Deckers fur seine Hilfsbereitschaft und Unterstutzung wahrend der praktischen Aus- arbeitung.

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Siemenswerk Goch

Abb. 2: Baugruppe Dach-Fahrerstand

Abb. 3: LangenmaG 139,2 mm

Abb. 4: LangenmaG 635 mm

Abb. 5: Ergebnis Brainwriting-Methode

Abb. 6: Gesamtansicht Losung 1

Abb. 7: mittlere Ausnehmung

Abb. 8: Gesamtansicht Losung 2

Abb. 9: Gesamtansicht Losung 3

Abb. 10: Starkediagramm

Abb. 11: Grundplatte (Pos. 1)

Abb. 12: Anschlagwinkel Rechts (Pos. 3

Abb. 13: Anschlagwinkel Links (Pos. 2)

Abb. 14: Hohenanschlag (Pos. 4)

Abb. 15: Anschlagplatte (Pos. 5)

Abb. 16: Bugelgriff (Pos. 6)

Abb. 17: Senkkopfschraube (Pos. 7)

Abb. 18: Zylinderkopfschraube (Pos.9)

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Zeitanalyse der Baugruppe Dach Fahrerstand

Tab. 2: Einteilung der Anforderungen in harte und weiche Kriterien

Tab. 3: Projektkostenplanung

Tab. 4: Anforderungen an den Werkstoff

Tab. 5: Vor- und Nachteile zur Auswahl stehender Werkstoffe

Tab. 6: Kriteriengewichtung / Werkstoff-Nutzwertanalyse

Tab. 7: BewertungsmaGstab / Werkstoff-Nutzwertanalyse

Tab. 8: Auswertung / Werkstoff-Nutzwertanalyse

Tab. 9: BewertungsmaGstab / Bewertung der Losungsvorschlage

Tab. 10: technische Wertigkeit

Tab. 11: wirtschaftliche Wertigkeit

Tab. 12: Gewicht der Vorrichtung 1

Tab. 13: Gewicht der Vorrichtung 2

Tab. 14: vereinfachte Kostenkalkulation Brutto

Tab. 15: Soll-Ist-Vergleich

1. Vorwort

Die folgende Technikerarbeit ist im Rahmen einer Weiterbildung zum staatlich gepruften Techniker der Fachrichtung Maschinentechnik in Kooperation mit der Siemens AG und dem beruflichen Schulzentrum fur Wirtschaft und Technik Bautzen entstanden. Sie wurde im 3. Ausbildungsjahr von April 2015 bis Januar 2016 schrift- lich angefertigt und ist fester Bestandteil der Technikerausbildung.

Das Thema dieser Technikerarbeit konnte frei gewahlt werden, wobei es sich um ein Problem aus dem betrieblichen Umfeld Maschinentechnik handeln sollte. Es war nicht einfach ein Thema zu finden, welches in Art und Umfang den Anforderungen einer Technikerarbeit entsprach.

Die Siemens Aktiengesellschaft benotigte eine Anschlagvorrichtung, um die Pro- zesssicherheit wahrend der Fertigung einer Baugruppe zu verbessern. Nach einigen Uberlegungen entschloss ich mich fur dieses Problem eine Losung zu finden. Im Folgenden wird aus diesem Anlass die Problemstellung, Losungsfindung sowie deren Umsetzung erlautert.

2. Vorstellung des Auftraggebers

Die Siemens AG mit Hauptsitz in Berlin und Munchen wurde am 1. Oktober 1847 von Werner von Siemens und Johann Georg Halske unter dem damaligen Namen „Tele- graphen-Bauanstalt von Siemens & Halske" in Berlin gegrundet. Aus einer kleinen Werkstatt, welche Telegrafen und Eisenbahnlautsysteme herstellte, entwickelte sich langsam eines der weltweit groGten Technologiekonzerne. Heute zahlt die Siemens AG zu den fuhrenden Unternehmen in den Bereichen Elektrotechnik, Antriebstechnik und Kraftwerktechnik. Unter der Geschaftsleitung des Vorstandsvorsitzenden Joe Kaeser und dem Aufsichtsratsvorsitzenden Gerhard Cromme ist das GroGunterneh- men mit 289 Produktions- und Fertigungsstatten in uber 190 Landern weltweit vertre- ten. Im September 2014 umfasst die Siemens AG insgesamt 343.000 Mitarbeiter. Innerhalb Deutschlands sind davon rund 115.000 Mitarbeiter an 125 Standorte be- schaftigt. Zur umfangreichen Produktpalette der Siemens AG gehoren unter anderem Turbinen, Verdichter, Generatoren, Schaltanlagen und Rustungsguter aber auch Schienenfahrzeuge wie den ICE, Triebwagen fur U-Bahnen und Lokomotiven[1].

Das Siemenswerk in Goch wurde im November 2012 eroffnet, umfasst insgesamt 65 Mitarbeiter und dient als Kapazitatserweiterung des Siemenshauptwerkes Krefeld- Uerdingen. Gemeinsam zahlen beide Standorte zu den fuhrenden Herstellern von Re- gionalbahnen und Hochgeschwindigkeits- zugen in Deutschland und sind als Teil der Siemens AG dem Hauptgeschaftsfeld Mobility zugeteilt. Am Siemensstandort in Goch werden unterschiedliche Rohbau- komponenten wie zum Beispiel Seitenwan- de, Dacher oder Kleinbaugruppen gefertigt, die dem Hauptwerk in Krefeld zur Unter- stutzung dienen.

3. Ziele der Technikerarbeit

3.1 Ist - Zustand

3.1.1 Vorstellung der Baugruppe

Neben Auftragen fur die Turkei und Osterreich werden auch Baugruppen fur das Projekt "Thameslink" am Siemensstandort in Goch gefertigt. Der Name "Thameslink" bezeichnet die durch London verlaufende, neugebaute Eisenbahnstrecke fur welche die Siemens AG insgesamt 1.140 Regionalzugwagen herstellt. Eine Baugruppe inner- halb des Projektes ist der Dach Fahrerstand. Er besteht aus insgesamt 28 unter- schiedlichen Bauteilkomponenten und wird als SchweiGkonstruktion in einer entspre- chenden SchweiGvorrichtung gefertigt.

SchweiGvorrichtungen sind massiv ausgelegt und dienen dem festen einspannen und posi- tionieren einzelner Bauteile einer Baugruppe um Warmeverzug zu verhindern. Der fertige, 112 kg schwere Dach Fahrerstand wird an- schlieGend im Fahrzeugkasten uber dem Fahrereinstieg verbaut und bildet im Prinzipeine Verlangerung des Daches.

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Abb. 2. Baugruppe Dach-Fahrerstand

3.1.2 Problemstellung

An der beschriebenen Baugruppe Dach Fahrerstand des Projektes „Thameslink“ fuhrt ein unsicherer Positionierungsprozess der Stege (Pos. 7) sowie des Dachblechs (Pos. 4) zu Uberschreitungen der vorgegebenen Form-, Lage- und Langentoleranzen. (siehe Anlage B1 & B2)

Arbeitsablauf :

1. SchweiGnahtbereich reinigen

2. Bauteile einlegen

3. Bauteile heften

4. SchweiGhefter frasen

5. Bauteil schweiGen

Es existieren keine Hilfsmittel wie z.B. Anschlage oder Bauteilspanner, welche die korrekte Positionierung der beiden Bauteile Steg (Pos. 7) und Dachblech (Pos. 4) beim Arbeitsschritt "Bauteil einlegen" gewahrleisten. Die Mitarbeiter ermitteln mit Hilfe eines RollbandmaGes die Position der Bauteile und heften diese unmittelbar nach ihrer Positionierung ab. Zwar wird die Vorgabezeit fur die Positionierung erreicht, aber es besteht kein einheitlicher Bezugspunkt fur das Einlegen der Bauteile, sodass bei der Endabnahme der Baugruppe erhebliche Toleranzabweichungen an den Bauteilen Steg (Pos. 7) und Dachblech (Pos. 4) festgestellt werden. Um die Abweichungen zu beseitigen sind zusatzliche Nach- bzw. Richtarbeiten notwendig, welche hohe Kosten verursachen. Ferner wird die vorgegebene Durchlaufzeit von 1.140 min fur die kom- plette Baugruppe uberschritten und der Produktionsfluss, im Bezug auf nachfolgende Fertigungsabteilungen, unterbrochen. Die folgende Tabelle stellt den zusatzlichen Zeitbedarf nach der eigentlichen Produktion der Baugruppe Dach Fahrerstand dar. Die Nacharbeit bezieht sich dabei auf die Toleranzabweichung der Bauteile Steg (Pos. 7) und Dachblech (Pos. 4). (siehe Anlage B1 & B2)

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Tab. 1: Zeitanalyse der Baugruppe Dach Fahrerstand

Aus der Tabelle wird deutlich, dass die durchschnittlichen Produktionszeiten mit den Vorgabezeiten ubereinstimmen und der zusatzliche Zeitbedarf uberwiegend aus der benotigten Zeit fur Nacharbeit an den beiden angesprochenen Bauteilen resultiert. Insgesamt gesehen sind die Arbeitsschritte zur richtigen Positionierung der Bauteile Dachblech (Pos. 4) und Steg (Pos. 7) nicht prozesssicher und fuhren zu abweichen- den Arbeitsergebnissen bzw. unnotigen Zeit- und Kostenaufwand.

3.2 Soil - Zustand

3.2.1 Ziel

Das zentrale Ziel der vorliegenden Technikerarbeit ist die Konstruktion einer Anschlag­vorrichtung fur die Bauteile Steg (Pos. 7) und Dachblech (Pos. 4) der Baugruppe Dachfahrerstand im Projekt „Thameslink“ um die Prozesssicherheit bzw. Qualitatssi- cherheit des Fertigungsablaufes zu erhohen und somit unnotige Kosten und Verzoge- rungen innerhalb des Produktionsflusses zu vermeiden.

Kostenziel: Konstruktion und Herstellung mit einem Budget von 1.000€

Zeitziel: Fertigstellung der Konstruktion bis zum 1. Januar 2016

Qualitatsziel: Erhohung der Prozesssicherheit zur Verhinderung von Nacharbeit

3.2.2 Aufgabenstellung

Der Kunde wunscht sich eine Anschlagvorrichtung, welche den Mitarbeitern eine schnelle und unkomplizierte Positionierung des Dachblechs (Pos. 4) sowie der Stege (Pos. 7) ermoglicht und neben der Einhaltung der senkrechten Lage die MaGhaltigkeit sicherstellt. Demzufolge soll durch die richtige Positionierung der genannten Bauteile die Nach- bzw. Richtarbeit entfallen und somit die Vorgabezeit von 1.140 min erreicht werden. Ferner sollen die selbst konstruierten Bauteile auf Wunsch der Siemens AG auf einer firmeninternen CNC-Frasmaschine hergestellt werden konnen.

Die Aufgabe besteht darin unterschiedliche Losungsvorschlage zu entwickeln, die am besten geeignete Losungsvariante auszuwahlen und konstruktiv auszuarbeiten. (siehe Anlage A1)

4. Projektplanung

4.1 Anforderungen

Feste Forderung ist die Erhohung der Pro- zesssicherheit wahrend der Positionierung der Bauteile Steg (Pos. 7) & Dachblech (Pos. 4). Durch die Anschlagvorrichtung muss das LangenmaG 139,2 mm zwischen den Bauteilen Dachblech (Pos. 4) und Zwi- schenprofil (Pos. 2) auf beiden Seiten der Baugruppe eingehalten werden. (Siehe An- lage B2) Das einzuhaltende GrenzabmaG betragt gemaG DIN ISO 2768-1 Toleranz- klasse m: ± 0,5 mm.

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Längenmaß 139,2 mm

Zusatzlich muss die Vorrichtung sicherstellen, dass die Stege (Pos. 7) in einem Abstand von 635 mm senkrecht zum Zwi- schenprofil (Pos. 2) und symmet- risch zur Baugruppenmitte posi- tioniert werden. (Siehe Anlage B2) Das einzuhaltende Grenz- abmaG fur das LangenmaG 635 mm betragt nach DIN ISO 2768­1 Toleranzklasse m: ± 0,8 mm.

Die einzuhaltende Toleranz fur die Rechtwinkligkeit betragt fur einen Winkelschenkel von 30 mm gemaG DIN ISO 2768-2 Toleranzklasse K: 0,4 mm. Die einzuhaltende Toleranz fur die Symmetrie be­tragt gemaG DIN ISO 2768-2 Toleranzklasse K: 0,8 mm.

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Längenmaß 635 mm

4.2 Harte und Weiche Kriterien

Nach dem sammeln weiterer Anforderungen, welche bei der Konstruktion beachtet werden mussen, wurden diese mit den betrieblichen Betreuern Btr.-Ing. Busse und Herrn Olscher besprochen und in harte und weiche Kriterien aufgeteilt.

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Tab. 2: Einteilung der Anforderungen in harte und weiche Kriterien

Die Anschlagvorrichtung muss uber eine gute Transportfahigkeit verfugen und einfach anzuwenden sein. Umso besser diese Kriterien erfullt werden, desto geringer ist der zeitliche Aufwand fur die Mitarbeiter wahrend der Fertigung. Kurzzeitige Hitzebestan- digkeit ist ein weiteres Kriterium, welches unbedingt eingehalten werden muss, da die platzierten Bauteile in unmittelbarer Nahe der Vorrichtung geheftet werden. Um jegli- che Art von Korrosion zu unterbinden wird zusatzlich eine hohe Korrosionsbestandig- keit gefordert.

Die Vorrichtung sollte moglichst leicht und kompakt konstruiert werden, um die korper- liche Belastung der Mitarbeiter gering zu halten. Zudem ist eine einfache Anpassung an Zeichnungsanderungen fur die zu bestimmenden MaR>e erwunscht, wobei trotzdem auf eine moglichst kostengunstige Losung hingezielt werden soll. Ferne soll die Vor­richtung moglichst verschleiGfest sein, damit diese fur die restlichen Baugruppen des Auftrages "Thameslink" und dem baugleichen Folgeauftrag verwendet werden kann.

4.3 Strukturplan

Innerhalb der Planungsphase wurde im Anschluss an die Bestatigung des Projektan- trags (siehe Anlage A1) ein Projektstrukturplan (siehe Anlage A2) erstellt, um die Teil- aufgaben und Arbeitspakete des Projektes sinnvoll zu planen und eine Grundlage fur die Zeitplanung zu schaffen. [7, S. 195ff.]

4.4 Zeitplan

Auf Basis des Strukturplans wurde mit Hilfe des Programms "GanttProjekt"[2]die Zeitplanung in Form eines Balken Netzplans durchgefuhrt (siehe Anlage A3). Dieser Balkenplan stellt die einzelnen Vorgange untereinander angeordnet auf einer Zeitleiste dar, sodass Dauer und zeitliche Lage fur jeden Vorgang leicht ablesbar sind. Innerhalb der Planungsphase machte der Balken Netzplans eine realistische Terminvorgabe moglich und wahrend der Projektdurchfuhrung wurde er zur Kontrolle der terminge- rechten Fertigstellung der Arbeitsaufgaben genutzt. [7, S. 203ff.]

4.5 Kostenplanung

Die Kostenplanung konnte zu diesem Zeitpunkt nur grob uberschlagen werden, da noch unklar war, welche Materialkosten bzw. welcher Fertigungsaufwand entstehen wurde. Ausgangswert war das maximale Kostenbudget von 1.000 €. Innerhalb des Projektes werden vermutlich Kosten durch die Fertigung mit der CNC-Frasmaschine sowie durch das Material verursacht. Mit dem durchschnittlichen Maschinenstunden- satz von 110 € / h und einer geschatzten Fertigungszeit von 2 h wurden die Ferti- gungskosten uberschlagen und vom maximalen Kostenbudget subtrahiert. Ubrig blieb das Budget von 780 €, welches fur die Materialkosten eingeplant werden konnte. Eine genauere Kostenplanung war zu diesem Zeitpunkt nicht moglich und hatte unnotigen Zeitaufwand verursacht.

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Tab. 3: Projektkostenplanung

5. Wahl des Werkstoffes

Der erste Schritt der Losungsfindungsphase war die Auswahl eines geeigneten Werk­stoffes, da eine hohe Anzahl der Anforderungen, welche an die Vorrichtung gestellt wurden, durch den Werkstoff erfullt werden mussten.

5.1 Anforderungen an den Werkstoff

Unter Berucksichtigung der harten und weichen Kriterien sowie dem Kostenziel wur­den folgende Anforderungen fur die Wahl des Werkstoffes festgelegt:

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Tab. 4: Anforderungen an den Werkstoff

Die Zerspanbarkeit wurde als Kriterium in die Anforderungen des Werkstoffes aufge- nommen, da die Vorrichtung auf einer CNC-Frasmaschine gefertigt werden soll. Des Weiteren muss der Werkstoff aufgrund der Arbeitssicherheitsvorschriften eine geringe Entflammbarkeit aufweisen.

5.2 Suche und Analyse moglicher Werkstoffen

Um die Zeit fur die Suche eines moglichen Werkstoffes zu verringern wurde die Ahniichkeitstheorie angewendet. Diese beschaftigt sich damit, aus einem bekannten System Ruckschlusse auf ein geplantes System zu bilden.[3]Deshalb wurde mit der Betrachtung der Werkstoffe bereits bestehender Vorrichtungen begonnen. Die ver- wendeten Werkstoffe wurden in einer Liste gesammelt und auf ihre positiven sowie negativen Eigenschaften untersucht. Internetrecherchen und Gesprache mit den zu- standigen Betreuern ergaben folgende Vor- und Nachteile der Materialien.

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Tab. 5: Vor- und Nachteile zur Auswahl stehender Werkstoffe

Anhand der Tabelle wurde festgestellt, dass die Werkstoffe Holz und Stahl nicht fur eine Anschlagvorrichtung geeignet sind.

Holz ist zwar kostengunstig und leicht, wurde aber den Anforderungen an VerschleiG- festigkeit und Temperaturbestandigkeit nicht gerecht werden. Zudem besteht eine ho- he Entflammbarkeit, wahrend des Heftvorgangs der Bauteile, sodass die Arbeitssi- cherheit nicht gewahrleistet ist.

Unlegierter Stahl ist sehr stabil und kann durch seine VerschleiGfestigkeit uberzeugen. Auch das Kriterium der kurzzeitigen Hitzebestandigkeit wird von unlegiertem Baustahl ausreichend erfullt. Dennoch ist Stahl als Werkstoff fur eine Anschlagvorrichtung un- geeignet. Zum einen wurde die Dichte von 7,85 kg/dm³ ein sehr hohes Gewicht der Vorrichtung verursachen. Zum anderen ist unlegierter Baustahl im Bezug auf Korrosi- on sehr anfallig.

Besonders geeignet schien der Kunststoff mit der Bezeichnung PE 1000 / PE-UHMW zu sein. Er wird in der Fertigung der Siemens AG als Material von Konturstucken an SchweiGvorrichtungen eingesetzt und muss hierbei im Prinzip die gleichen Anforde­rungen erfullen, wie sie fur die Anschlagvorrichtung gefordert werden. Die Bezeich­nung PE-UHMW steht fur ultrahochmolekulares Polyethylen und gehort zu den thermoplastischen Kunststoffen, welcher trotz geringer Dichte relativ VerschleiGfest und gut zerspanbar ist. Ferner ist der Kunststoff mit verbesserten thermischen Eigen- schaften verfugbar, sodass eine hohere Einsatztemperatur erreicht werden konnte.[5]

Auch Aluminium (AlMgMn) schien als Material fur eine Anschlagvorrichtung geeignet zu sein. Aluminium zeichnet sich vor allem durch seine Korrosionsbestandigkeit, Zerspanbarkeit sowie einer hohen Lebensdauer und Festigkeit aus. Ferner bewirkt die Dichte von 2,7 g/cm3 ein geringes Gewicht, sodass eine relativ leichte Vorrichtung konstruiert werden konnte. Nachteilig sind die teure Herstellung und hohe Warmeleit- fahigkeit zu erwahnen.

5.3 Bewertung und Entscheidung

Um sich einen Uberblick uber die zur Auswahl stehenden Werkstoffe zu verschaffen und die Erfullung der Kriterien zu veranschaulichen wurden die Werkstoffe mit Hilfe der Nutzwertanalyse bewertet.[8]

5.3.1 Gewichtung der Kriterien und Bewertungsmaftstab

Die Kriterien wurden ihrer Wichtigkeit nach prozentual gewichtet, wobei diese zusam- men 100% ergeben.

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Tab. 6: Kriteriengewichtung / Werkstoff-Nutzwertanalyse

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Tab. 7: Bewertungsmaftstab / Werkstoff-Nutzwertanalyse

5.3.2 Auswertung der Nutzwertanalyse

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Tab. 8: Auswertung / Werkstoff-Nutzwertanalyse

Nach der prozentualen Gewichtung der einzelnen Kriterien und der Festlegung des BewertungsmaGstabes wurde die Punktevergabe durchgefuhrt. Dabei wurden den Werkstoffen je nach Erfullung eines Kriteriums Punkte (P) zugeteilt und mit dem Ge- wichtungsfaktor (G) multipliziert. Die Punkte (P) wurden durch theoretisches Abschat- zen basierend auf die in Tabelle 5 erwahnten Vor- und Nachteile vergeben. Die Sum- me der gewichteten Punkte der unterschiedlichen Werkstoffe konnte anschlieGend zur Bewertung verwendet werden. Aus dem Ergebnis der Nutzwertanalyse geht hervor, dass die Werkstoffe AlMgMn mit 4,01 Punkten sowie PE-UHMW mit 3,96 Punkten "gut" fur die Anschlagvorrichtung geeignet sind und die Kriterien im Vergleich zu Holz und Stahl am besten erfullen.

Nach Rucksprache mit der Projektbetreuung wurde der Kunststoff mit der genauen Bezeichnung PE 1000 / PE-UHMW (Polystone M flametech) fur die Herstellung der Anschlagvorrichtung ausgewahlt, da im Vorrichtungsbau der Siemens AG schon einige positive Erfahrungswerte mit diesem Kunststoff gesammelt werden konnten. Die Kunststoffvariante flametech ist im Vergleich zu den anderen Kunststoffen dieser Rei- he besonders temperaturbestandig, selbstverloschend und antistatisch.[9]AuGerdem verfugt der Kunststoff uber eine hohe VerschleiGfestigkeit, kurzzeitige Hitzebestandig- keit bis 130° sowie einer sehr geringen Dichte von 0,99 g/cm³, sodass eine leichte und trotzdem stabile Vorrichtung entwickelt werden kann. (siehe Anlage B3)

6. Entwurf verschiedener Losungen

Nach der Wahl des Werkstoffes begann die Entwicklung konstruktiver Losungsmog- lichkeiten. Um die Problemstellung durch kreatives Denken zu losen wurden mit Hilfe der Brainwriting-Methode[10]alle wichtigen Aspekte herausgeschrieben, welche in die Konstruktion mit einflieGen mussen bzw. sollen. Berucksichtigt wurden dabei Anregun- gen von Mitarbeitern der Baugruppe Dach Fahrerstand sowie die festgelegten harten und weichen Kriterien.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hiernach konnten zunachst 3 unterschiedliche Losungsideen entwickelt und per Hand skizziert werden (siehe Anlage B4), bevor diese, mit Hilfe des 3D-CAD Programmes Autodesk Inventor, visualisiert wurden. Im Folgenden werden die 3 Losungsvarianten sowie ihre Vor und Nachteile erlautert.

6.1 Losung 1

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

Die erste Losungsvariante besteht aus einer flachen Platte und eine Art Ausleger. Die Grundplatte enthalt an der Unterseite einen Absatz, welcher in die mittlere Ausnehmung des Bauteils Zwischenprofil Dach (Pos. 2)

Abbildung in dieser leseprobe nicht enthalten

(siehe Anlage B2) eingefuhrt wird und somit die Vorrichtung zentriert. Die Breite der Vor- richtung bestimmt das geforderte LangenmaG von 635 mm zwischen den beiden Stegen (Pos. 7) (siehe Anlage B2). Die Anschlag- winkel (Pos. 1 in Abb. 6) ragen senkrecht nach oben um zusatzlich die geforderte Rechtwinkligkeit zu bestimmen. Grundplatte und Anschlagwinkel sind demnach fur die richtige Positionierung der Stege (Pos. 7) verantwortlich. Der Ausleger ist mit Stiften an der Grundplatte befestigt. Beim Auflegen des Dachblechs (Pos. 1) auf die beiden Ab- schlussbleche (Pos. 3 & 5) (siehe Anlage B2) bestimmt die blaue Anschlagplatte des Auslegers (Pos. 2 in Abb. 6) das LangenmaG von 139,2 mm sowie die symmetrische Position des Dachblechs (Pos. 1). Nach dem Heften der Bauteile wird zunachst der Ausleger von der Grundplatte gelost und entnommen. AnschlieGend kann die Grund­platte entfernt und die Bauteile verschweiGt werden.

6.2 Bewertung der Losung 1

Vorteile:

- sehr gute Bestimmung geforderter LangenmaBe: 139,2 mm & 635 mm / Erhohung der Prozesssicherheit

- gute Transportmoglichkeit
- geforderte Anpassung an Zeichnungsanderungen moglich (139,2 mm & 635 mm)
- geringes Gewicht der zu tragenden Komponenten Nachteile:
- erhohter Fertigungsaufwand bzw. erhohte Fertigungskosten aufgrund des Auslegers
- Vorrichtung besteht aus zwei Komponenten, welche voneinander abhangig sind
- ungunstige Entnahme der Vorrichtung aufgrund der Arbeitsreihenfolge
- ungunstige Bauweise des Auslegers

Fazit:

Die Losung 1 erfullt die feste Forderung, indem die Prozesssicherheit wahrend der Positionierung der Bauteile Steg (Pos. 7) und Dachblech (Pos. 4) deutlich erhoht wird. Die geforderten LangenmaBe sowie Form- und Lagetoleranzen werden kontinuierlich eingehalten.

Allerdings ist diese Losungsvariante, veranlasst durch den hohen Fertigungsaufwand, sehr kostenaufwandig. Dazu kommt die ungunstige Entnahme der Vorrichtung, welche die Anwendungszeit erhoht. Da die Grundplatte mit Anschlagwinkel (Pos. 1 in Abb. 6) und der Ausleger mit Anschlagplatte (Pos. 2 in Abb. 6) voneinander abhangig sind mussen beide Vorrichtungskomponenten bis nach dem Heftvorgang des Dachblechs (Pos. 4) in der Baugruppe liegen bleiben. Nach dem Heften des Dachblechs (Pos. 4) ist das Entfernen der Vorrichtung allerdings schwierig und unhandlich. (siehe Anlage B2)

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