03.07.2014

Schweissen: Wirtschaftlichkeit in der Konstruktion

Wirtschaftlichkeit und Kostenrechnung gehen uns alle an. Die Verantwortung für fremdes Vermögen stellt umfangreiche Forderungen an uns. Diese leiten sich vom Wirtschaftlichkeitsprinzip ab. Somit muss jede Lösung mit dem geringsten möglichen Aufwand an Mitteln den grösstmöglichen Nutzen erbringen. Für die uns übertragene Schweissaufgabe heisst das, die Schweissaufgabe mit den niedrigsten möglichen Kosten am wirtschaftlichsten zu lösen. Was aber in der Praxis bedeutet, dass die Schweisser eine erhöhte Leistung mit einem unter Umständen neuen Schweissverfahren erbringen müssen.

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Schweissen

Alle Massnahmen, um die Kosten für ein Schweissteil zu senken, müssen untersucht und, falls sinnvoll, umgesetzt werden. In der Folge sind oft Investitionen notwendig, von deren Effizienz die Zukunft des Unternehmens abhängt. Werden solche Investitionen versäumt, ist der Betrieb eines Tages nicht mehr konkurrenzfähig. Werden hingegen Fehlinvestitionen getätigt, werden die Kapitalkosten des Betriebs zu hoch.

Produktionsfaktoren

Wie viel ein Schweissteil kosten darf, ist zu Beginn einer Konstruktion festgelegt. Natürlich soll es möglichst günstig sein. Es gibt zwei Strategien, das zu erreichen: Man kann beim Material sparen oder in der Fertigung. Wirtschaftlich ist aber nicht gleichzusetzen mit billig. Das Ziel heisst vielmehr, die Produktionsfaktoren Materialart, Materialverbrauch, Zeit, Maschinen und Werkzeuge optimal zu nutzen. Da sich die Produktionsfaktoren gegenseitig beeinflussen, wirkt sich eine Massnahme häufig auch mehrfach positiv aus.

Massnahmen für wirtschaftliches Konstruieren

Verringert man beispielsweise die Einzelteile einer Baugruppe, so verbraucht man weniger Material und spart gleichzeitig Zeit in der Fertigung. Für wirtschaftliches Konstruieren haben sich folgende Massnahmen bewährt:

Blechdicken beachten

  • Geringe Blechdicke wählen: Beim Material lässt sich sparen, indem man eine möglichst geringe Blechdicke wählt. Damit reduzieren sich nicht nur die Materialkosten, sondern auch das Gewicht des Blechteils und die Fertigungszeit.
  • Gleiche Blechdicke wählen: Bei Baugruppen sollten die Einzelteile – wenn möglich – gleich dick sein, damit man sie in einem Arbeitsgang aus einer Blechtafel fertigen kann. In der Flachbearbeitung verarbeitet man dann eine Blechtafel im Ganzen, statt mehrere Blechtafeln anzubrechen. Besonders wichtig ist dies für kleine Blechfertiger, die jeden Auftrag einzeln abwickeln. Denn Einkauf und Lagerung werden einfacher und Transportwege zwischen Lager und Maschine reduzieren sich. Darüber hinaus verkürzen sich die Rüstzeiten der Maschine.

Abfall reduzieren

  • Möglichst gut verschachtelbar:  Alles, was übrig bleibt, wenn die Teile aus der Tafel herausgestanzt oder -geschnitten sind, ist Abfall. Dazu gehören das Restgitter, das zwischen den Teilen stehen bleibt, und die Ausschnitte, sprich: die Öffnungen innerhalb der Teile. Wie eng sich später die Teile auf der Blechtafel schachteln lassen, kann der Konstrukteur beeinflussen, indem er die Teile entsprechend gestaltet. In grössere Ausschnitte lassen sich eventuell noch kleinere Teile hineinlegen. Oder die Vergrösserung einer Ausklinkung in der Aussenkontur bewirkt, dass sich Teile enger ineinander verschachteln lassen. Teile mit geraden Konturen können eventuell direkt aneinander gelegt und mit einem gemeinsamen Schnitt getrennt werden. Das reduziert den Abfall ebenfalls. Diese Massnahmen lohnen sich besonders, wenn Teile in grossen Stückzahlen hergestellt werden oder wenn die Bauteile von Blechbaugruppen in Teilesätzen gefertigt werden.

Lagerplatz sparen

  • Gleiches Teil für mehrere Funktionen: In vielen Fällen lässt sich ein Blechteil so gestalten, dass es zwei oder mehr Funktionen erfüllen kann. Oft sind dafür nur zusätzliche Löcher oder grössere Aussparungen notwendig. Die Vorteile: Man erreicht grössere Stückzahlen und benötigt nur einen Lagerplatz.

Einzelteile reduzieren

  • Möglichst wenige Einzelteile: Grundsätzlich sollten Baugruppen besser aus wenigen komplexen als aus vielen einfachen Einzelteilen bestehen. Denn Fügeprozesse sind meist sehr zeitaufwendig. Mit den heutigen Fertigungsverfahren und Programmiersystemen lassen sich auch komplexe Einzelteile problemlos herstellen.

Abkanten

  • Abkanten statt schweissen: Jeder Schweissvorgang kostet Zeit und birgt die Gefahr, dass sich das Werkstück durch die Schweisswärme verzieht. Deshalb sollte man immer prüfen, ob sich ein angesetztes Teil durch eine abgekantete Fläche ersetzen lässt. Neben dem Schweissen entfallen dann auch alle Vorarbeiten wie Anordnen, Ausrichten und Festspannen der Teile.

Blick auf Nebenzeiten

  • Verputzarbeiten reduzieren: Verputzarbeiten lassen sich reduzieren, indem man Schweissnähte ganz einspart, sie von innen schweisst oder die Kanten so gestaltet, dass sie beim Schweissen glatt verlaufen. Neue Fertigungsverfahren wie beispielsweise das Laserschweissen reduzieren die Verputzarbeiten ebenfalls.

Stillstandszeiten reduzieren:

  • Fertigung simulieren: Mit vielen Konstruktions- und Programmiersystemen lässt sich die Fertigung am Computer simulieren. Der Konstrukteur kann damit beliebig oft testen, ob sich das Schweissteil fertigen lässt und wo Probleme auftreten könnten. Besonders bei komplexen Teilen kommt man nicht mehr ohne die Simulation im Vorfeld aus. Nutzt man diese Möglichkeit, so kann sich auch der Kollege in der Fertigung sicher sein, dass er nicht mehr mehrere Stunden an der Maschine stehen und am Probeteil den optimalen Fertigungsablauf herausfinden muss.
  • Kommunikation: Erfahrung zur Routine machen! Wer über längere Zeit hinweg als Konstrukteur in einem Unternehmen arbeitet, greift bei jeder neuen Aufgabe auf seine persönlichen Erfahrungen zurück. Aus Gesprächen mit seinen Fertigungskollegen kennt er erreichbare Toleranzen sowie erprobte Lochabstände, Randabstände, Schenkellängen und Biegeradien. Damit dieses Wissen auch von anderen genutzt werden kann, sollte es dokumentiert werden, am besten direkt im Konstruktionssystem. Die Erfahrung eines Einzelnen wird dann zur Routine, die Unternehmensstandards sichert. 

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