Mechanische Konstruktion

Mechanik- & Gehäusedesign

Um ein wirtschaftlich nutzbares Produkt zu erhalten, gilt es, nach erfolgreicher Planung und Entwicklung die digitale Produktgestalt in Fertigung und Montage umzusetzen. Unsere erfahrenen Ingenieure begleiten jedes Produkt von der ersten Beratung bis zur Serienproduktion.

Um ein wirtschaftliches Produkt zu erhalten, gilt es, nach erfolgreicher Planung und Entwicklung die digitale Produktgestalt in Fertigung und Montage umzusetzen.

Das gewonnene Know-how fließt in zukünftige Projekte ein, sodass Sie zu jedem Zeitpunkt von unserem umfangreichen Erfahrungsschatz profitieren. Zu der Gestaltung zählt auch die Entwicklung eines ansprechenden Gehäusedesigns. Wählen Sie aus verschiedenen hoch belastbaren metallischen und Kunststoffmaterialien und verfolgen Sie in der Zusammenarbeit mit unserem Designteam anhand von 3D-Modellen und Prototypen die gestalterischen Prozesse.

Bei der Bestellung Ihrer Prototypen haben Sie die Wahl zwischen Vakuumguss, DLP und FDM. Selbstverständlich beraten wir Sie bei der Wahl des für Ihre Zwecke besten Verfahrens und Werkstoffes.

Produktentwicklung

Kunststoffformteile

Im Gegensatz zur Verarbeitung von metallischen Werkstoffen benötigt die Verarbeitung von Bauteilen aus Polymeren nur 1/6 bis 1/2 der Energie. Schon bei der Gestaltung der Formteile liegt der Fokus auf einer wirtschaftlichen Fertigung.

Der Wahl der richtigen Wandstärke kommt hierbei eine besondere Bedeutung zu. Diese sollte möglichst gering sein, um die Kühl- bzw. Zykluszeit während des Fertigungsprozesseses zu minimieren, aber dennoch groß genug, um die erforderliche Bauteilsteifigkeit zu gewährleisten und das maximale Fließweg-Wanddicken-Verhältnis nicht zu überschreiten.

Bei der Bauteilauslegung wird eine endkonturnahe Fertigung in einem Schritt angestrebt, weshalb alle Funktionselemente in das spätere Bauteil integriert werden. Hierbei ist es wichtig, die voraussichtlichen Werkzeugkosten in Relation zur geplanten Stückzahl zu setzen.

Dank vorausschauender Konzeptionierung, können häufige Bauteil-Schwächen, wie beispielsweise Schwindung, Einfallstellen und/oder Bindenähte erfolgreich vermieden werden. Auf Wunsch können wir eine zusätzliche Mold-Flow- und FEM-Analyse mit Ihren Formteilen durchführen.

Schweißbaugruppen

“Die beste Schweißkonstruktion ist die, an der am wenigsten geschweißt ist!”

Damit die Vorteile von Schweißkonstruktionen optimal bleiben, reduzieren wir die Anzahl der Schweißnähte auf ein Minimum.

Das klingt zunächst paradox, doch jede Schweißnaht ist mit Kosten verbunden. Damit die Vorteile von Schweißkonstruktionen, wie die umfangreiche Gestaltungsfreiheit, der Wegfall von Überlappungen oder kleinere Bauteilquerschnitte, sich nicht vor dem Hintergrund der steigenden Kosten relativieren, versuchen wir die Anzahl der Schweißnähte auf ein Minimum zu reduzieren. In jedem Fall wird die generelle Schweißbarkeit geprüft. Das umfasst eine detaillierte Analyse der Schweißmöglichkeit, Schweißsicherheit und Schweißeignung.

Blechteile

Abhängig von der der Blechdicke, dem Konturverlauf und der erforderlichen Schnittflächengüte entscheiden wir, ob die Stanz-/Nibbelbearbeitung, Laserbearbeitung oder das Wasserstrahlschneiden am geeignetsten für Ihre Teile ist. Bei der Auslegung der Bauteile orientieren wird uns an handelsüblichen Blechformaten und Coilabmessungen, um den Materialnutzungsgrad zu maximieren und auf standardisierte Halbzeuge zurückgreifen zu können. Wahlweise können wir die fachgerechte Auslegung mit einer FEM-Analyse validieren.

 Wir sind darauf spezialisiert, Bauteile mit Blick auf die vorhandenen Maschinen, Werkzeuge und Spannmittel auszulegen.

Dreh- und Frästeile

Wir sind darauf spezialisiert, Bauteile mit Blick auf die vorhandenen Maschinen, Werkzeuge und Spannmittel auszulegen. Ob 3- oder 5-Achsbearbeitung, wir streben unter Berücksichtigung der Zugänglichkeit und Werkzeugausläufe eine Minimierung der Schnittzeit sowie Werkzeugwechsel- und Spannvorgänge an. Auf Wunsch runden wir die Konzeption mit einer FEM- und/oder CAM-Analyse ab.

Materialauswahl

Es gibt nicht den “richtigen” Werkstoff. Jede Anwendung hat den für diese am besten geeigneten oder von Ihnen gewünschten Werkstoff. Das kann auch ein intelligenter Werkstoffmix sein, der die Vorteile mehrerer Werkstoffe vereint, um optimal auf die Umgebungs- und Randbedingungen zu reagieren. Wir helfen Ihnen bei der Wahl des idealen Werkstoffes unter Berücksichtigung der physikalischen, chemischen, mechanischen, elektrischen und technologischen Eigenschaften.

Unabhängig davon, ob die Bauteile spanend bearbeitet, anschließend geschweißt und pulverbeschichtet oder spritzgegossene Formteile aggressiven Desinfektionslösungen ausgesetzt werden – wir wählen für alle Randbedingungen den passenden Werkstoff aus. Da wir mit den strengen Anforderungen der Lebensmittelindustrie und Medizintechnikbranche vertraut sind, können wir Sie auch in dieser Hinsicht kompetent beraten.

CAD-Design

Intelligente Funktion trifft auf intelligentes Design.

Die Konstruktion der Bauteile erfolgt mittels SolidWorks 3D-CAD, sodass wir Ihnen gemeinsam mit einer umfangreichen Projektdokumentation die nativen 3D-Daten bereitstellen können. Somit können Sie später jederzeit flexibel auf eventuelle Anpassungen reagieren oder diese als Basis für Folgeprojekte nutzen. Zusätzlich können wir bereits bestehende, physische Modelle detailgetreu digital abbilden (Reverse Engineering).

Intelligente Funktion trifft auf intelligentes Design. Was schön ist, ist nicht immer wirtschaftlich. Im Vordergrund steht bei uns, Optik und Funktion harmonisch miteinander in Einklang zu bringen. Wir haben Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Industriedesignern. Sie entscheiden, ob wir mit einem bestehenden Designmodell als Eingangsvoraussetzung arbeiten oder komplexe Oberflächengeometrien unter Berücksichtigung der Tangentialität und Krümmung nach Vorgabe erstellen.

Zeichnungserstellung & Toleranzanalyse

Eine Zeichnung muss funktions-, fertigungs- und prüfgerecht sein. Untersuchungen haben ergeben, dass 80 Prozent der Zeichnungen in Industriebetrieben unzureichend sind. Diese sind für Fertigung und Qualitätssicherung unbrauchbar und führen zu hohen Folgekosten.

Eine Zeichnung muss funktions-, fertigungs- und prüfgerecht sein.

Entsprechend dem Grundsatz “Nicht so exakt wie möglich, sondern so genau wie nötig” schauen wir uns Ihre Baugruppen an und bemaßen und tolerieren diese mit Blick auf die geplante Bearbeitung und die spätere Anwendung. Hierbei gilt es, im Spannungsfeld der technischen Wertigkeit, Kosten und der Toleranz das Optimum für Ihre Konstruktion auszuwählen.

Um das maximale Potential auszuschöpfen, schauen wir uns den Prozess ganzheitlich an. Häufig kann eine Kostensenkung durch ein intelligentes Zusammenspiel von Fertigung & Montage erfolgen. Ob beispielsweise Einzelaustauschmethode, Gruppenaustauschmethode, Passzugabe oder Einstellmethode. Wir verschieben die Randbedingungen jedes Prozessschrittes zu Gunsten einer kosteneffizienten Herstellung.

Abschließend prüfen wir die Messmittelfähigkeit und legen die für Ihre Anwendung ideale Messstrategie fest. Wir orientieren uns dabei unter anderem an den Toleranzen für Blechteile, Kunststoffformteile, Schweißbaugruppen und Gussteile.

Simulation

Numerische Strukturoptimierung

Diese Disziplin gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Ressourcenknappheit, die gestiegene Leichtbauaffintät und die Elektrifizierung sind Treiber von immer effizienteren Berechnungsalgorithmen und günstigerer Rechenleistung. Auf Wunsch führen wir eine Topologie-, Parameter- oder Formoptimierung durch, um eine kosten- sowie gewichtsoptimale Verteilung des Materials zu ermöglichen.

Mold Flow Simulation (Füllsimulation)

Um teure Iterationen in der Werkzeugherstellung zu vermeiden, können Ihre Formteile vorab einer Füllsimulation unterzogen werden. Hierbei wird der Fluss des aufgeschmolzenen Kunststoffs im Werkzeug bzw. der Formteilkavität nachgestellt. Im Rahmen dessen können Einfallstellen, Oberflächenschäden und Positionen von Binde-/Fließnähten ermittelt werden.

Die Herausforderung bei der Fertigung ist es, innerhalb eines kleinen Verarbeitungsfensters qualitativ hochwertige Teile herzustellen. Hierbei können unter anderem die Einspritzgeschwindigkeit, die Nachdruckphase, die Position der Angusspunkte und Auswerfer variiert werden, um die bauteilspezifischen Fertigungsrandbedingungen auszuloten.

FEM

Die FEM ist ein numerisches Lösungsverfahren, in welchem die zu berechnenden Körper in endlich viele Teilelemente zerlegt werden. Nach Definition des Lastfalls, wird die resultierende Verschiebung der einzelnen Knoten errechnet. Mit Hilfe derer können zum Beispiel Ergebnisgrößen, wie Verformungen, Spannungen und Temperaturen, ermittelt werden.

Wichtig ist, dass die Modelle im Rahmen des Pre-Processings effizient aufgebaut und die Netzsensitivität gezielt an die erforderlichen Ergebnisgrößen und die Bauteilgeometrie ausgerichtet wird. Daraus resultieren kürze Berechnungs- sowie Entwicklungszeiten, die den gesamten Produktentstehungsprozess verkürzen. Unser umfangreicher Erfahrungsschatz unterstützt die Plausibilitätsprüfung der Berechnungsergebnisse, sodass wir Ihnen stets realitätsnahe Ergebnisse präsentieren können.

Weiterhin können wir die Modellgüte durch den Aufbau von simulationsbegleitenden Prototypen erhöhen. Auf Wunsch führen wir eine FEM als Bestandteil der gesamten Entwicklung durch oder überführen Ihre vorhandenen Geometriemodelle in Berechnungsmodelle.

Mehrkörpersimulation

Um ein anwendungsgerechtes Zusammenwirken der Einzelteile zu garantieren kann im Vorfeld eine Mehrkörpersimulation (MKS) durchgeführt werden. Mehrkörpersysteme bestehen im Wesentlichen aus massenbehafteten Körpern, die elastisch oder starr sein können. Die einzelnen Körper werden, je nach Beziehung zueinander, mit Bindungen verknüpft Einzelnen Körpern können Bewegungsfunktionen zugeordnet werden. Wesentlicher Vorteil von MKS ist, dass man potentielle Kollisionen, entstehende Kräfte und Schwingungen ermitteln kann.

CAM

Mittels CAM können wir Dreh-, Bohr- und Fräsoperationen an Ihren Bauteilen simulieren, sodass potentielle Probleme bereits vor der Fertigung identifizierbar sind. Weiterhin legen wir eine effiziente Bearbeitungsstrategie unter Berücksichtigung einer optimalen Schnittaufteilung und Bearbeitungsreihenfolge fest.

Prototyping & Versuch

Zur Validierung der gesetzten Anforderungen bieten wir Ihnen die kostengünstige Fertigung von Prototypen an. Hierbei haben Sie die Wahl zwischen Vakuumguss, DLP und FDM. Selbstverständlich beraten wir Sie bei der Wahl des für Ihre Zwecke besten Verfahrens bzw. Werkstoffs.