PoKoGeLe – Potenzialfindung: Kosten- und Gewichtseinsparung durch Leichtbau bei Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen

In Kürze

Ziel des Projekts PoKoGeLe ist es, die Zweckmäßigkeit eines integrierten, entwicklungsphasenübergreifenden Methodeneinsatzes zur Reduzierung der Herstellkosten von Maschinen nachzuweisen. Am Beispiel zweier Maschinen sollen leichtbaugerechte Konstruktionen nicht nur zur Ressourcenschonung sondern auch zur Kostenreduzierung führen. Der frugale Ansatz spielt hierbei eine zentrale Rolle.

Im Detail

Leichtbaugerechte Konstruktionen tragen nicht nur zur Ressourcenschonung bei, sondern können günstigstenfalls auch zu Herstellkostenreduzierungen führen. Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen ist ein ganzheitlicher, integrierter Ansatz notwendig, der in allen Phasen des Produkt-entwicklungsprozesses die bestgeeignetsten Methoden und Werkzeuge für das leichtbaugerechte Konstruieren nutzt. Bisherige Leichtbau-Ansätze fokussieren meist auf die Entwurfs- und Ausarbeitungsphase, indem z.B. geeignete Leichtbauwerkstoffe ausgewählt, sowie Struktur- und Topologieoptimierungen durchgeführt werden. Für eine signifikante Masseeinsparung ist es notwendig, ebenfalls das große Potenzial der frühen Entwicklungsphasen Planen und Konzipieren zu nutzen. Durch die Festlegung des Lösungskonzepts werden hier das Gewicht und die Herstellkosten direkt oder indirekt zu einem hohen Anteil festgelegt.

Das große Potenzial der frühen Entwicklungsphasen bezüglich der Kosteneinsparung greift auch der Ansatz des Fraunhofer IPA auf. Durch z.B. die Funktionsbedarfsanalyse werden die benötigten Funktionen der für einen definierten Zielmarkt zu entwickelnden Leichtbaumaschine identifiziert. Die verwendeten Methoden bauen auf unterschiedlichen Datenquellen auf, welche unter anderem durch interdisziplinäre Workshops erarbeitet werden. Das Risiko für das Projektvorhaben wird durch solch ein Vorgehen minimiert. Die Analyse grenzt die hinsichtlich Leichtbau und Kosten zu optimierenden Bauteile ein und liefert wertvolle Erkenntnisse über die Potenziale bezüglich der Funktionsintegration und -substitution. Der Gedanke der Entwicklung frugaler Produkte stellt dabei einen sehr zentralen Kern dar. Schlanke und damit leichtbaugerechte Produkte können nur realisiert werden, wenn frühzeitig Überlegungen zum Zielmarkt und den damit verbundenen Kernfunktionalitäten angestellt werden.

Das Ziel des Forschungsprojekts ist es daher, die Zweckmäßigkeit eines solchen integrierten, entwicklungsphasenübergreifenden Methodeneinsatzes am Beispiel zweier Maschinen nachzuweisen. Hierfür soll ein Produktentwicklungsprozess bei dem Werkzeugmaschinenhersteller FELSS sowie beim Wellpappe-Verarbeitungssystemehersteller BAHMÜLLER von drei Forschungsstellen durch leichtbaugerechte Optimierungsmaßnahmen begleitet werden.