Schneller trotz komplexeren Geometrien

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Nordson (Schweiz) AG - EFD Dosiertechnik

Clevere Konstruktion senkt Montagekosten

«Unsere Modelle werden immer komplexer», sagt Abteilungsleiter Jörg Zwirner, «denn wir arbeiten immer stärker mit Gehäusen in Integralbauweise. Das heisst, dass wir die Befestigungen ins Gehäuse integrieren, um die Montage zu vereinfachen. Wir müssen eben durch cleveres Konstruieren die hohen Personalkosten in der Montage kompensieren - und das gelingt uns sehr gut. Inzwischen dauert es fast länger, die Software einzuspielen und das Gerät zu testen als es zu montieren.»

Die Kunststoffteile sind hochkomplex. Die Industriedesigner entwickeln die Aussenform - übrigens auch in Co-Create Modeling - und übergeben sozusagen einen geformten Klotz an die Mechanikkonstrukteure. Diese höhlen den Klotz aus, legen die Bauräume im Innern des Gehäuses fest und arbeiten ihre teils hochkomplexen Halterungen auf der Innenseite ein. «Diese Vorgehensweise bekommen wir mit dem expliziten Modellieren sehr gut hin, weil wir frei sind, die Innenseite des Gehäuses zu bearbeiten, ohne die Freiformflächen auf der Aussenseite zu verändern», sagt Projektleiter Thomas Kühnel. «Auch beim Blechgerüst im Innern achten wir auf die schnelle Montage; so kann man die Geräte üblicherweise in einer Position bestücken, ohne sie umdrehen zu müssen.» Ein erwünschter Nebeneffekt ist die Wartungsfreundlichkeit, die sich durch die Integralbauweise ergibt, sowie die gute Zerlegbarkeit für das Recycling.

3D-Modelle von Platinen helfen, Kühlluftströme zu analysieren

Eine konstruktive Herausforderung ist die Belüftung der Geräte, da einerseits ausreichende Kühlluftdurchströmung gewährleistet sein muss und andererseits beim Desinfizieren keine Flüssigkeit eindringen darf. Dazu nutzen die Konstrukteure speziell geformte Kühlschlitze. Für die Entwicklung der Leiterplatten haben sich die Philips-Konstrukteure einen sehr rigide einzuhaltenden Ablauf zurechtgelegt, der eine enge und reibungslose Zusammenarbeit zwischen Elektronik- und Mechanikentwicklung ermöglicht, wie Zwirner erläutert: «Wir sind die 'Hüter des Bauraums', das heisst, wir bekommen von den Elektronikern grobe Quader und Flächen, die den benötigten Flächen- und Raumbedarf symbolisieren. Aus diesen definieren wir dann in Zusammenarbeit mit dem Industriedesigner die räumliche Platzierung der verschiedenen Elemente.» Die nun schon genauer festgelegten Umrisse und definierte Höhenrestriktionen der Leiterplatten gehen dann zurück in die Elektronik, wo mit der Mentor-Software das Platinen-Layout entwickelt wird. «Wir haben einen festen Ablauf definiert, der gewährleistet, dass die Daten über unsere selbstentwickelte PCB-Schnittstelle hin-, und auch wieder zurückgespielt werden können», sagt Kühnel. «Wir erhalten so sogar 3D-Modelle der Platinen, die wir dann nutzen können, um die Positionierung zu optimieren und die Kühlluftströme zu analysieren.»

Produktionsreife Konstruktion als Ziel

Vor allem in zwei Bereichen ergeben sich Neuerungen: In der Funktionalität, wo unter anderem die eingebauten Diagnosefähigkeiten die Arbeit mit dem Patienten erleichtert, und in der Bedienung - die wiederum starken Einfluss auf die Gestaltung hat. Waren früher viele Drehknöpfe und Tasten an der Vorderseite angeordnet und das Display eher klein dimensioniert, werden heute grösstenteils Touch Screens genutzt, die sowohl als Anzeige- wie Bedienfläche funktionieren und oft nahezu die gesamte Vorderseite des Gehäuses einnehmen.

«Wir entwickeln unsere Bauteile komplett selbst», erläutert Zwirner, «und erreichen eine sehr hohe Designreife. Das heisst, dass der Werkzeugbauer eigentlich kaum mehr Änderungen an unseren Teilen vornehmen muss. Das ist sehr wichtig, denn beispielsweise bei den sehr tiefen Gehäusehinterteilen würde sich eine nachträglich angebrachte Entformschräge stark auf das Design auswirken. Solche Dinge müssen wir von vornherein einberechnen. Wir haben aber sehr kompetente Mitarbeiter, die sich in den verschiedenen Fertigungstechniken so gut auskennen, dass sie nahezu produktionsreif konstruieren.» So lässt sich auch die Schnittstellenproblematik umgehen, die ein mehrmaliges Hin- und Herschieben von Modellen zwischen Philips und dem Werkzeugbauer auslösen würde. «Wir haben die Schnittstellen sozusagen zu unseren Hauptlieferanten verlegt», so Zwirner weiter, «Modelle gehen nur nach aussen, nicht zurück.»

Ressourcen flexibel verteilbar in verschiedene Projekte

Zwirner erzählt aus dem Alltag der mechanischen Konstruktion: «Wir sind eine eher kleine Truppe und beschäftigen konstant Praktikanten und Diplomanden. Hinzukommen bei Arbeitsspitzen noch Ingenieure, die zeitweilig arbeiten. Sehr gut zu beobachten ist, dass die Praktikanten nach zwei Wochen sehr gut mit Co-Create Modeling umgehen - die Einarbeitung ist sehr einfach. Noch wichtiger ist jedoch für mich als Abteilungsverantwortlicher, dass ich die Ressourcen sehr flexibel verteilen kann. Da die Modelle keine Abhängigkeiten in sich haben, kann ein Konstrukteur mit dem Modell eines Kollegen fast nahtlos weiterarbeiten. So lassen sich Urlaub, Krankheit und wechselnder Ressourcenbedarf in den Projekten sehr einfach handhaben, da ich die Mitarbeiter nahezu beliebig umschichten kann.»

Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch der Co-Create Model Manager, wie Kühnel sagt: «Die saubere Versionierung, die in Model Manager möglich ist, erlaubt eine einfache Übergabe von Modellen. Zudem ist es möglich, viel mehr Teile wiederzuverwenden.

Hochkomplexe Formen - einfache Bedienung

«Das explizite Modellieren kommt dem menschlichen Denken nahe», sagt Zwirner, «wir können regelrecht an den Modellen herumschnitzen. Wir nutzen das gerne, um mit einem grossen LCD-Bildschirm in der Besprechungsecke zu arbeiten. Da sitzen dann Entwickler aus allen Disziplinen zusammen und Änderungen oder Ideen lassen sich sehr schnell in der Besprechung umsetzen. Das ist sehr praktisch zur Koordination von Mechanik- und Elektronik-Hardwareentwicklung.»

Jörg Zwirner weiter: «Unsere Modelle sind hochkomplex: Aussen Freiformflächen, innen vielfältigste Formen für die Integralbauweise und dazu noch Entformschrägen, Gussradien und andere 'Fertigungs-Features' - wir bringen das System nicht selten ans Limit. Hervorragend finden wir die einfache Bedienung und die grosse Freiheit beim Modellieren, die uns Co-Create Modeling gibt. Dazu wie erwähnt die Flexibilität im Personaleinsatz, die uns die Co-Create-Produktfamilie von PTC ermöglicht. Ausserdem konnten wir innerhalb der letzten zehn Jahre Zeit- und Personalbedarf jeweils halbieren - beim selben Output.»

AutorDipl.-Ing. Ralf SteckFachjournalist, D-Friedrichshafen

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