Fachartikel 03.

Computergestützte Toleranz-Analysen sparen Änderungskosten

Zunehmend vergleichbarere Produkte, zunehmend härterer Wettbewerb. Wenn Kosten und Innovationsstärke keinen Vorsprung mehr liefern, wird Qualität zum entscheidenden Erfolgsfaktor. Wie also die Herstellungskosten optimieren und zugleich die Qualität steigern? Fertigungstoleranzen sind hier ein zentraler Ansatzpunkt.

Der Konstrukteur wählt Toleranzen in der Regel aus der Erfahrung. Seltener beruhen sie auf rechnerischen Analysen. Funktionsmaße werden dabei meist aus einem übertriebenem Sicherheitsdenken heraus mit sehr engen Toleranzen – sehr kleinen zulässige Maß-Abweichung – versehen. Das bedeutet nicht nur erhöhten Fertigungsaufwand, sondern auch höhere Kosten. „So genau wie nötig“, lautet hierbei die Devise. Doch wie genau ist das?

Die Tolerierung von Maßen und Maßketten ist vor allem dann wichtig, wenn es um das funktionelle Zusammenwirken von Längen und Winkelmaßen oder Form und Lagetoleranzen von Bauteilen geht – beispielsweise in Maschinen- und Fahrzeugbaugruppen. Dabei müssen nicht nur die Funktionseigenschaften berücksichtigt werden, sondern auch die Prozessfähigkeit der Fertigung und die Austauschbarkeit der Teile in der Montage. Gerade bei Neukonstruktionen mangelt es hier häufig an nützlichen Erfahrungen. Oder es mangelt an ähnlichen Konstruktionen, die Orientierung bieten könnten. Infolgedessen wurden in der Vergangenheit die ersten Erfahrungen bei der Montage gesammelt. Ein teures Verfahren, berechnet man Werkzeugkorrekturen, Lieferterminverzug, Schadensersatzforderungen der wartenden Kunden und kürzer werdende Entwicklungszyklen.

Die Lösung heißt Computerunterstützte Toleranzanalyse. Neben etablierten Softwarepaketen ist sie das Werkzeug des Konstrukteurs, noch während der laufenden Entwicklung Toleranzmodelle in Baugruppen mit einer Vielzahl von Einzeltoleranzen zu simulieren. Bevor ein einziges Teil in die Produktion geht, können so Funktions- oder Montageprobleme erkannt und Toleranzen angepasst werden. Die systematische Toleranzauslegung gehört daher zu den wichtigsten Methoden des Qualitätsmanagements. Die Kontrolle von Funktions- und Kostenzielen führt in geeigneten Fällen zu einer direkten Optimierung der Konstruktion.
Computergestützte Toleranzanalysen sind im Automobilbau und den Zulieferbetrieben nicht mehr wegzudenken. Die Anschaffungskosten geeigneter Software in Höhe von ca. 25 000 EUR zuzüglich der Kosten entsprechender Schulungen und Wartungen sind jedoch nicht für jedes Unternehmen leistbar.

Hier treten wir als Dienstleister auf den Plan: Angefangen bei der Projektbesprechung, über den Austausch von Zeichnungsdaten und Verbesserungsvorschlägen bis hin zur geänderten Konstruktion. Die Kosten einer externen Toleranzanalyse betragen nur einen Bruchteil der üblichen Änderungskosten an Konstruktion und Werkzeugen – Kostenoptimierung von Anfang an.

Dieser Artikel wurde in einer längeren Fassung von Daniel Lauer von der Firma PEKET in der Zeitschrift “Macher” in der Ausgabe vom November 2005 und in der Zeitschrift “Der Konstrukteur” in der Ausgabe vom Mai 2006 veröffentlicht.