Alles aus einer Hand

Alles aus einer Hand. Von der Teilekonstruktion bis zum Tampondruck.

Die Fertigungstiefe eines Unternehmens bezeichnet, wie viele Arbeitsschritte bei der Herstellung eines Produktes erforderlich sind und wie viele davon betriebsintern stattfinden. In den letzten Jahren lässt sich ein struktureller Wandel verzeichnen, der eine stetige Reduzierung der Fertigungstiefe mit sich bringt. Eine gegenläufige Entwicklung zeigt sich bei Zulieferern, bei denen die Faktoren kundenindividualisierte Produktion, kleine Losgrößen und hohe Anforderungen an Qualität den Ausschlag für eine so weit wie möglich in die Prozesse des Kunden hineinreichende Leistungstiefe geben.

Wertschöpfung, geringeres Risiko von Know-how-Verlusten, mehr Flexibilität in der Produktion und Unabhängigkeit sind die Vorteile, die solche Unternehmen aus dieser gegen den Trend gerichteten Strategie ziehen. Die Konzentration der Verantwortung auf einen Lieferanten und einfache Abläufe in der Beschaffung sind die Vorteile für den Abnehmer.

Grundlage des Konzepts ist, dass die prozess- und qualitätsrelevanten Schlüsselkomponenten Werkzeug und Rohteil in einem Unternehmen hergestellt werden. Um dem Kunden aber letztendlich alles aus einer Hand liefern zu können, braucht es eine universelle Ausrüstung und spezielles Mitarbeiterwissen.

Die optimale Fertigungstiefe eines Zulieferers ist nur schwer zu bestimmen und der beschriebene Nutzen entfaltet sich erst, wenn genügend Prozessschritte implementiert sind. Auf der anderen Seite darf die Fertigungstiefe nur so weit reichen, wie sie regelmäßig genutzt wird. Ansonsten gerät die Wirtschaftlichkeit des Systems in Schieflage und ungeübte Prozesse lassen Qualitätsrisiken entstehen.

Am Beispiel eines mittelständischen Kunststoffverarbeiters mit einer hohen Fertigungstiefe betrachtet, stellt sich eine Prozesskette folgendermaßen dar:

Bauteilentwicklung

Der Kunde hat bereits in der Entwicklungsphase Zugriff auf das Know-how des Lieferanten, um das technisch und wirtschaftlich am besten geeignete Fertigungs­verfahren festzulegen, die richtige Materialauswahl zu treffen und schließlich das Bauteil werkstoffgerecht zu gestalten. Die Anwendungs­techniker des Herstellers erkennen mit ihrer Erfahrung, ob Ideen technische Probleme in sich bergen oder die Herstellung überproportional teurer machen.

Werkzeugkonstruktion

Der Übergang vom ersten zum zweiten Prozessschritt ist fließend und im Dialog entsteht die Bauteilzeichung. Nachdem diese validiert ist, übernahmen die Werkzeugkonstrukteure und konzipierten unter Einbeziehung des Formenbaus und der Spritzgussabteilung, gestützt auf ihre Erfahrung, das Spritzgusswerkzeug.

Formenbau

Die Planung vom Rohmaterial bis zum Einzelteil im 3D-Format führt in eine produktive Werkzeugfertigung mit kurzer Durchlaufzeit und sicherem Termin. Durch die enge Zusammenarbeit in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase kommt es zu einer zielsicheren und anforderungsrechten Umsetzung innerhalb des Werkzeugbauprozesses.

Bemusterung

Die Erstbemusterung ist ein wesentlicher Eckpunkt in der Fertigungs­kette. Prüfungen und deren Dokumentation brauchen geeignete Prüfmittel und CNC-Messmaschinen. Aus der Abstimmung der am Einsatzort und Fertigungsplatz gewonnenen Prüfergebnisse resultiert eventuell ein Optimierungs­bedarf, der bei Zugriff auf einen hausinternen Formenbau schnell umgesetzt werden kann.

Formteilfertigung

Beim Bemustern und Einfahren der Form werden die ermittelten Einstelldaten zum Grundgerüst der Serienfertigung. Mit der Fertigung der Nullserie erfolgt eine Verfeinerung dieser Parameter, besonders im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit. Am Ende steht der stabile Prozess für alle folgenden Serienfertigungen.

Spanende Nachbearbeitung

Bei kleinen Serien zwängt sich dieser Arbeitsgang aus Rentabilitätsgründen oft auf. Konturen schräg zur Entformungsrichtung oder Veränderungen am Bauteil für eine zusätzliche Variante sind am Rohteil spanend günstig herzustellen und reduzieren die Investitionskosten für die Formen.

Abschirmung

Zur Ableitung einer statischen Aufladung werden der Werkstoff oder das Bauteil modifiziert. Das sind einmal mit Leitruß oder Graphit gefüllte Kunststoffe oder das nachträgliche Auf-bringen einer elektrisch leitenden Oberfläche durch galvanische Beschichtung und Leitlacke auf metallischer Basis.

Lackierung

Auch wenn Form und Rohteil als die Schlüsselkomponenten definiert sind, stellt die Lackierung einen wichtigen Fertigungs­schritt dar. Ausgangspunkt für eine hochwertige Lackierung ist die Vorbereitung des Rohteils durch erfahrende Handwerker und Roboter. Danach erfolgen je nach Kundenwunsch Lackierungen in glatter oder strukturierter Ausführung. Mehrere Arbeitsgänge sind hierbei Pflicht, sie reichen vom Anschleifen der gespritzten Oberfläche über die Grundierung bis zum Decklack und der aufgesetzten Struktur.

Bedruckung

Die letzte Option in der Phase der Veredlung ist die Bedruckung, bei der lackierte Oberflächen Schriftzüge und Symbole durch Tampon- oder Siebdruck erhalten.

Vor diesem Hintergrund zeigt sich, dass bei komplexen Bauteilen eine ineinandergreifende Entwicklung und Produktion mit hoher Leistungstiefe unter einem Dach für alle Beteiligten beachtenswerte Synergievorteile bereitstellen.

Funktion der Oberfläche

Function meets Design. Zusatznutzen durch funktiona­lisierte Oberflächen.

Die Oberfläche bestimmt die Erscheinung Ihrer Produkte: Die Farbe unterstreicht Form und Gestalt der Gehäuseteile. Das Erfühlen eines Gehäuses und dessen Klang lassen Produktqualität erahnen. Lackierte Oberflächen – als dominierendes Gestaltungs­mittel – helfen Ihrem Produkt, sich zu identifizieren und zu unterscheiden. Sie schaffen Aufmerksamkeit und bleibende Eindrücke. Oberfläche ist aber mehr als Anmutung, Farbbrillanz und Perfektion. Sie stellt eine Schutzhaut zur Umwelt dar und erweitert die Funktions­vielfalt der veredelten technischen Kunststoffteile.

Elektrische Abschirmung

Abschirmschichten für elektro­magnetische Verträg­lich­keit EMV, für eine wirksame Abschirmung gegen elektro­magnetische Interferenzen (EMI) von externen Störquellen und für die Ableitung statischer Elektrizität zum Schutz vor einer unkontrollierten Entladung (ESE, ESD).

Schutzlacke

Moderne Lacksysteme schützen Gehäuse und Verkleidungen dauerhaft

  • vor chemischer Korrosion durch Reinigungs­mittel, Desinfektionsmittel und anderem Aggressivem
  • vor Graffiti und Anhaftungen
  • vor UV-Strahlen und Witterungs­einflüssen

Lacke verbessern die Leistungs­fähigkeit und Langlebigkeit von Kunststoffteilen.

 

EMV

Leitlack innen auf ein Kunststoffgehäuse aufgebracht

Elektromagnetische Verträg­lich­keit (EMV). Hochleitfähige Schirmungen für elektronische Baugruppen in Kunststoffgehäusen.


Moderne Gehäuseabschirmungen sind hochleitfähig, sie erfüllen die Forderung nach elektro­magnetischer Verträg­lich­keit (EMV) von elektronischen Geräten mit Gehäusen aus Kunststoff. Richtig ausgelegt und innen auf das Kunststoffgehäuse aufgebracht, schirmen sie die Umgebung von elektro­magnetischen Interferenzen (EMI). Sie sind ein wichtiger Teil zur Festigkeit des elektronischen Gerätes gegen elektrostatische Entladung (ESE, ESD) und gegen elektro­magnetische Störfelder.

Zur Schirmung wird eine Beschichtung gewählt, die aus hochleitenden Partikeln und einer speziellen Kunstharzmatrix besteht. Das verwendete Harz ist thermoplastisch und bindet die Leitpartikel, es entsteht eine die Störstrahlen dämpfende Abschirmschicht. Das Kunstharz sorgt für eine gute Haftung zwischen Abschirmschicht und Kunststoffoberfläche.

Mit Hilfe des thermoplastischen Harzes konnte das Abblättern, wie es bei reinen Metall­beschichtungen zu beobachten war, beseitigt werden. Das Harz vollzieht Maßänderungen mit, die z. B. bei Wärmeausdehnung oder Torsion entstehen, ohne erkennbar an Haftfähigkeit zu verlieren. Die Abschirmung kann selbst bei schwierigen Klimabedingungen, wie Hitze oder Feuchtigkeit, verwendet werden.

Die Schirmung ist sehr korrosionsbeständig, denn die Leitpartikel sind im Harz gekapselt und gut geschützt.

EMV-Abschirmschichten enthalten in der Regel Leitpartikel aus Graphit, Nickel, Kupfer oder Silber.

Vergleich der EMV-Effektivität.
Metallische und nicht metallische Leitpartikel.
  EMV
Abschirm­leistung / Schirmdämpfung
(bei 50 μm)
 
ESE
Erdungs­eigenschaften
Oberflächen­widerstand
(bei 50 μm)
Maximale Betriebs­temperatur
Einheit [dB] [Ω/Quadrat] [°C]

 
 
*
 = Die angegebenen Werte wurden nach ASTM ES7-86 ermittelt.
**
 = bei einer Schichtdicke von 25 μm

nichtmetallische Partikel

Graphitbeschichtung 15 – 45 ausgezeichnet < 10 150

Halbedelmetall-Partikel

Nickelbeschichtung 60 * ausgezeichnet < 0,25 95
Kupferbeschichtung 65 ausgezeichnet < 0,25 95

Edelmetall-Partikel

Kupfer-/Silber­beschichtung 75 ausgezeichnet < 0,05 ** 95
Silber­beschichtung 60 ** gut < 0,02 ** 105