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Hinweise für Konstrukteure.

Wer kennt das Problem nicht?

Ein neues Produkt wird entwickelt es besteht aus unterschiedlichsten Komponenten und unterschiedlichen Materialien die in den verschiedenen Fertigungsverfahren produziert werden müssen. Für jedes Detail ist man verantwortlich und in super kurzer Zeit soll alles erledigt sein.

Wir können Ihnen Ihre Aufgabe nicht abnehmen, aber für den Bereich Umformtechnik, Stanzteile, Biegeteile und Baugruppen können wir allgemeine Angaben machen welche Gestaltung sich positiv auf die Kosten auswirkt und welche nicht.

Ansatzpunkte sind dabei:

Bitte beachten Sie, dass diese allgemeinen Hinweise naturgemäß nicht Ihre konkrete Aufgabenstellung berücksichtigen können und wir aus diesem Grund grundsätzlich eine Haftung, die sich aus der Nutzung unserer Hinweise ergeben, ausdrücklich ausschliessen.

Verantwortung übernehmen wir jedoch gerne im Rahmen unserer Ingenieursleistungen. Hierbei erbringen wir konkret auf Ihre Aufgabenstellung bezogene Beratungsleistungen für die wir selbstverständlich einstehen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Materialauswahl und Kosten

Bei der Gestaltung von umgeformten Bauteilen steht Ihnen eine riesige Auswahl verschiedenster Werkstoffe zur Verfügung. Unabhängig von der Menge die Sie für Ihr Produkt einsetzen ist die Nutzung von Materialien die marktgängig sind ein Beitrag zur Kostendämpfung und für flexible Verfügbarkeit. Sollten also nicht gerade spezielle technische Anforderungen explizit entgegenstehen versuchen Sie Materialien aus der folgenden Aufstellung zu nutzen.

Material-gruppe
Material-familie Materialsorte relative Kosten t min t max
Leicht-metall
Aluminium-legierung Al 99,5 hh   0,5 3,0
AlMg3 G22   0,5 3,0
Stahl
blanker Stahl DD11   2,0 6,0
DD12   2,0 6,0
QSte380      
DC01   0,5 3,0
DC03   0,5 3,0
verzinkter Stahl DX51   0,5 3,0
DX53   0,5 3,0
Edelstahl 1.4016   0,5 3,0
1.4301   0,5 3,0
1.4571   0,5 3,0
Federstahl Festigkeit wählbar von 700 bis 2000 N/qmm Ck45   0,3 1,5
Ck60   0,3 1,5
Federstahl nichtrostend wählbar von 700 bis 1800 N/qmm 1.4310   0,3 1,0
Buntmetall
Messing Ms63   0,5 2,0
Ms56   0,5 2,0
Bronze CuSn6   0,5 2,0
CuSn4   0,5 2,0
Kupfer E-Cu   0,5 2,0
SF-Cu   0,5 3,0

 

Materialstärken und Kosten

Grundsätzlich bekommen Sie nahezu jede Materialstärke aber Verfügbarkeit und Preis sind nicht überall gleich günstig. Manchmal führt der Gedanke durch eine Materialdickenreduktion das Einsatzgewicht und damit die Kosten zu senken zum Gegenteil. Ab etwa 0,5mm Materialstärke steigt der Aufwand zur Herstellung des dünneren Materials schneller als der Gewinn durch reduziertes Gewicht. Vermeiden Sie wenn möglich Zwischengrößen bei der Materialstärke.

Tabelle

 

Geometrie und Kosten

Es gibt geometrische Elemente die schwierig herzustellen sind. Wenn möglich verzichten Sie darauf. Beispiele dafür sind:

Innenradien die kleiner sind als die Blechstärke = t, bei Federstählen die in gehärtetem oder kaltverfestigten Zustand verformt werden müssen reicht teilweise sogar ein Innenradius von 4 x t nicht für eine prozeßsichere Biegebearbeitung aus.

Lochdurchmesser oder schmale Schlitze deren Abmessungen kleiner sind als t, schlanke lange Stege die schmaler als t sind. Diese Elemente sind grundsätzlich herstellbar bedingen aber einen höheren Werkzeugaufwand und eine erhöhte Reparaturanfälligkeit.

Vermeiden Sie Ziehkonturen mit engen Radien am Einlauf und am Boden des Teiles. Vermeiden Sie kleine schlanke Ziehkonturen speziell wenn diese in größeren umliegenden ebenen Flächen liegen.Vermeiden Sie hohe gezogene Düsen (Durchzüge)

Wo möglich bringen Sie Freischnitte am Beginn und am Ende von Biegezonen an. Versteifungssicken oder umgestellte Ränder bringen oft mehr Zugewinn an Festigkeit als teures Material oder zusätzliche Masse.

Bedenken Sie, dass es bei Biegeoperationen am Teil zu Aufstauchungen kommt. Diese Erscheinung wird mit zunehmender Materialstärke immer ausgeprägter. Prüfen Sie ob solche Aufstauchungen stören und falls ja bringen Sie bitte einen Hinweis darauf in die Zeichnung denn nicht jeder Lieferant denkt daran dies zu hinterfragen. Dieses Phänomen wird oft vergessen und führt dann später eventuell zu Komplikationen.

Versuchen Sie Zonen am Teil zu benennen welche für die Anbindung des Teiles an den Materialstreifen benutzt werden dürfen. Das Abtrennen der Anbindung wird einfacher wenn ein ca. 0,2mm tiefer Rücksprung oder Vorsprung zulässig ist.

Oberfläche und Kosten

Gratfreies Stanzen gibt es nicht. Durch die Rißbildung während des Eindringens des Schneidstempels in das Material und das anschließende Abreißen des Butzens entstehen Grate. Die Entfernung solcher Grate ist aufwändig. Prüfen Sie ob Sie wirklich eine entgratete Kantenausführung brauchen oder ob es akzeptable Grenzwerte für die Gratbildung gibt. Im Zweifel ist es besser eine Grenze für den Grat zu spezifizieren. Manchmal stört der Grat auch nur auf einer bestimmten Seite. Falls ja bezeichnen Sie die gegenüberliegende Seite mit "Stanzgratseite oder Gratseite"

Es gibt eine unüberschaubare Vielzahl von Oberflächenveredelungen. An dieser Stelle ist es schlicht unmöglich dieses Thema erschöpfend zu behandeln. Da es aber um Geld geht wollen wir eine grobe Richtlinie für das Thema Korossionsschutz geben.

Metallische galvanische Überzüge (bekanntestes Beispiel ist das Verzinken) sind erprobte und bewährte Schutzüberzüge mit überschaubaren Kosten. Treten zu den Korossionsschutzanforderungen auch noch Farbvorgaben kommt man an organischen Überzügen wie Lack, Pulverbeschichtung oder kathodischer Tauchlackierung nicht vorbei. Aluminiumwerkstoffe sofern diese geeignet ausgewählt werden, geben über Eloxalbehandlung ebenfalls die Möglichkeit die Farberscheinung zu verändern. Die nachfolgende Tabelle listet die relativen Kosten einiger ausgewählter Verfahren auf und kann als grobe Richtschnur dienen. Grundsätzlich ist die Verwendung von vorveredeltem Material günstiger als eine nachfolgende Oberflächenbehandlung.

Toleranzen und Kosten

Präzision kostet Geld noch mehr Präzision kostet noch mehr Geld, aber zu wenig Präzision ist oft die teuerste aller Alternativen. Es gilt der einfache Grundsatz: "So genau wie nötig so ungenau wie möglich".

Schneidekonturen können auch zu überschaubaren Kosten recht genau gefertigt werden (Konturtoleranz 0,05mm), wenn man in Kauf nehmen kann, dass über die Bruchfläche der Traganteil nicht 100% beträgt, da der Restbruch einfacher Schnitte je nach Materialqualität und Materialstärke zwischen 1/3 und 2/3 der Materialdicke beträgt. Wenn hohe Flächentraganteile gefordert werden steigen Werkzeugkosten teilweise rapide an und auch die Teilekosten steigen wegen der teureren Maschinen zur Herstellung von Feinschneidteilen.

Biegemaße mit hoher Präzision (+/- 0,05mm) einzuhalten erfordert bei stark federnden Werkstoffen und bei mehrfachen Biegungen teils erheblichen Aufwand. Auch exakte Positionen geometrischer Elemente die durch mehrfache Biegungen beeinflußt werden, können teuer werden sofern diese nicht nach den Biegevorgängen gestanzt werden können. Versuchen Sie daher, sofern möglich, in solchen Fällen die Biegemaße so großzügig wie möglich zu tolerieren und die Schneidekonturen z.B. Lochabstände passend für die Funktionsfähigkeit zu tolerieren, da dies billiger ist. Die gleichzeitige Einhaltung von Innentoleranzen und Außentoleranzen an Ziehteilen ist ebenfalls teuer. Wo möglich sollten Sie nur die für die Funktion der Komponente wichtige Seite tolerieren.

Formänderung und Kosten

Gerade bei Ziehteilen werden die Kosten deutlich höher wenn Grenzziehverhältnisse überschritten werden. Das Ziehverhältnis bezeichnet vereinfacht ausgedrückt den Quotienten aus dem Durchmesser des Ausgangsteils zum Durchmesser des Fertigteils. Leider kann man hier keine Faustregel angeben, da Tiefziehvorgänge je nach gewähltem Werkstoff, Materialdicke und Geometrie recht komplexe Prozesse werden können. Als grobe Richtschnur versuchen sie das Öffnungsmaß zur Tiefe möglichst groß zu wählen und wählen sie Radien möglichst groß.