Die Entwicklung von Faserverbundbauteilen kann aufwendig sein. Mit einer integrierten Produktentwicklung lassen sich die Komplexität meistern und Fehler vermeiden, wie David May im Interview erläutert.
springerprofessional.de: Die automatisierte Fertigung von Teilen aus Faserverbundwerkstoffen stand zuletzt im Fokus von Forschung und Entwicklung. Ist es nun an der Zeit, sich auch verstärkt mit der Entwicklungsmethodik zu befassen?
David May: Ja, und zwar nach dem Motto: Das eine tun, das andere nicht lassen. Ein wirtschaftlich handelndes Unternehmen ist ja bestrebt, Kosten zu senken und den Gewinn zu maximieren, sei es durch Automatisierung oder Digitalisierung. Mit einer automatisierten Fertigung will man Fehler in der Produktion reduzieren oder Logistikketten effizienter gestalten. Die Entwicklungsmethodik ist dabei im Prinzip ein übergeordnetes Thema, denn Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile müssen ja von vornherein so designt werden, dass die Fertigungsprozesse später auch gut automatisierbar sind. Die Entwicklungsmethodik ist also die Grundlage, um überhaupt automatisieren zu können.
Warum ist das Thema Entwicklungsmethodik besonders für die Faser-Kunststoff-Verbunde so bedeutsam?
FKV sind ja eine junge Werkstoffgruppe mit einem im Vergleich zu Metallen oder Kunststoffen kleinen Marktanteil. Gleichzeitig haben wir relativ große Wachstumsraten im Vergleich zu anderen Materialien. Das heißt, es tut sich einfach sehr viel. Umso wichtiger ist es, dass man die vielen Prozesse und Erkenntnisse, die jeden Tag neu entstehen, bei der Auslegung von Bauteilen im Blick behält. Und das bedingt eben, dass man auch die Entwicklungsmethoden fortwährend weiterentwickelt.
In Ihrem neuerschienenen Buch schlagen Sie vor, im Sinne einer integrierten Produktentwicklung bereits in der frühesten Entwicklungsphase die verschiedensten Fachabteilungen einzubeziehen. Überfordert das den Entwicklungsingenieur nicht?
Da tut sich tatsächlich ein Spannungsfeld auf: Einerseits brauchen wir Personen mit hochspezialisiertem Wissen für die Produktentwicklung, die beispielsweise die Fertigungsprozesse oder auch die Auslegung von Verbundwerkstoffen im Detail verstehen. Aber um gemeinsam ein Produkt optimal zu entwickeln, müssen die Spezialisten gemeinsam arbeiten. Hier ist auch die Ausbildung gefordert. Neben der immer stärkeren Spezialisierung muss jeder Einzelne in gewisser Weise auch Generalist bleiben. Der Konstrukteur muss letztlich verstehen, wie die Produktgestaltung durch Restriktionen im Fertigungsprozess beeinflusst wird.
Wie können Unternehmen den ersten Schritt in Richtung integrierter Produktentwicklung gehen?
Der Aufwand dafür ist gar nicht mal so groß. Schon eine einfache Teamarbeit ist ein erster Schritt – und zwar ganz zu Beginn der Produktentwicklung. Sobald der Kunde ein Bauteil entwickelt haben möchte, sollten neben dem Vertriebler auch Konstrukteur, technischer Einkäufer und Prozesstechniker mit am Tisch sitzen. Wichtig ist es, informelle Kooperationen zwischen den Fachbereichen zu fördern.
Aber schaffen das auch kleinere Unternehmen?
Hier ist die Ausgangslage zunächst etwas anders. In kleinen Unternehmen geht es oft erst einmal darum, dem Konstrukteur den Umgang mit Faser-Kunststoff-Verbundenen beizubringen und dem Prozesstechniker grundlegendes Know-how zu vermitteln. Trotzdem lässt sich auch hier relativ schnell feststellen, dass die frühestmögliche Kooperation der beiden Vorteile bringt. Schließlich gilt auch hier: Je früher man sich im Entwicklungsprozess befindet, desto stärker beeinflussen die getroffenen Entscheidungen die finalen Bauteilcharakteristika, und je später man Entscheidungen trifft, desto schwieriger ist es, das Bauteil noch zu ändern.
Man muss also früh weitreichende Entscheidungen treffen.
Ja, und zwar am besten auf einer fundierten Basis. Deswegen beschäftigt sich die integrierte Produktentwicklung mit der Frage, wie können wir möglichst früh andere Bereiche einbeziehen? Letztlich muss man vom sequenziellen Arbeiten wegkommen und das simultane Arbeiten ermöglichen.
In ihrem Buch ziehen Sie eine Parallele zwischen zwei berühmten Fahrzeugen in Faserverbundbauweise: Dem Trabant und dem BMW i3. Was haben sich die BMW-Entwickler vom Trabi abgeschaut?
Wahrscheinlich erst einmal, dass Faser-Kunststoff-Verbunde im Automobilbau generell eine gute Ideen sein können – auch wenn die eingesetzten Werkstoffe sehr unterschiedlich waren. Trotzdem standen die Ingenieure beider Fahrzeuge vor ähnlichen Fragestellung: Wie können Reparaturmaßnahmen durchgeführt werden? Welche Materialien können eingesetzt werden? In den vergangenen 50 Jahren ist das Themenfeld allerdings so komplex geworden, dass die BMW-Ingenieure diese Fragen in weiten Teilen neu beantworten mussten. Ich denke, an beiden Stellen wurde daher Pionierarbeit geleistet. Letztlich haben beide Entwicklerteams gezeigt, dass eine industrielle Produktion mit Faser-Kunststoff-Verbunden tatsächlich möglich ist.