29. SEPTEMBER 2016

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Digital Prototyping Die digitale Produktentwicklung nimmt viel Arbeit ab. Wo bei vielen Firmen noch Prototypen oder Nullserien an der Tagesordnung sind, gibt es bei anderen nur noch den digitalen Prototyp. Ist das Gerät entwickelt, muss es eben sofort funktionieren.

Die deutschen Maschinenbauer sind oft international ausgerichtet, arbeiten mit vielen Lieferanten zusammen und konzentrieren sich auf ihre Kernkompetenzen und Kernprozesse. Aber das ist noch nicht alles. Ein Beispiel ist der mittelständische Hersteller von spezialisierten Flurförderzeugen im hessischen Fulda, die Firma Hubtex. Das Unternehmen beschäftigt 230 Mitarbeiter, davon 14 in der Mechanikkonstruktion und sechs in der Elektrokonstruktion und erwirtschaftete im Jahr 2007 einen Umsatz von etwa 46 Mio. €, das entspricht einem überdurchschnittlichen Umsatzwachstum von 17 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Einen Teil der Entwicklungsarbeit bestreitet das Ingenieurbüro HKG, eine Tochtergesellschaft der Hubtex-Gruppe.
Die hessische Firma hat sich in einer Nische breit gemacht, die von den Herstellern von Standardgeräten zunehmend geräumt wurde, weil sie sie nicht rentabel bedienen konnten. Hubtex entwickelt und baut spezialisierte Gabelstapler, Seitenstapler und Sondergeräte für schwere und sperrige Güter. Die Losgröße beträgt häufig 1 und steigert sich im günstigsten Fall auf 40 bis 70 Geräte, die dann über mehrere Jahre verteilt gefertigt werden. Zu den Kunden gehören renommierte Firmen weltweit, von ABB bis Zumtobel.
Rund 500 Fahrzeuge und Spezialgeräte verlassen jährlich das Werk in Fulda.

Produktdesign und 3D-Konstruktion
Die Herausforderung für die Fuldaer Gabelstaplerhersteller besteht vor allem darin, trotz niedrigster Stückzahlen flexibel, schnell und wirtschaftlich die spezifischen Wünsche der Kunden zu erfüllen. Das engineeringlastige Unternehmen übt den Spagat zwischen kundenspezifischer Auftragsfertigung und Wirtschaftlichkeit seit Jahren erfolgreich. »Wir können uns allerdings nicht zurücklehnen. Im Gegenteil: Wir müssen uns laufend überprüfen und zusehen, wo wir noch besser werden können«, meint Jürgen Keller, Geschäftsführer Technik bei Hubtex.
Die hessischen Hersteller haben vor sechs Jahren in Zusammenarbeit mit dem Partner Gothadesign ein komplettes Re-Design ihrer Produkte durchgeführt und das Portfolio einer umfassenden Gestaltungs-, Funktions- und Wertanalyse unterzogen. Gleichzeitig ging die Firma daran, sich nach einem neuen CAD-System umzusehen. Die Absicht war, ein 3D-System einzuführen, das eine durchgängige 3D-Konstruktion erlaubt und dabei einfach zu handhaben ist. Die Blechkonstruktion macht einen großen Teil des konstruktiven Aufwands bei den Hubtex-Geräten aus. Deshalb wurde auf diesen Funktionsbereich ein besonderes Augenmerk gerichtet. Nach einem intensiven Auswahlverfahren und dem Vergleich der bekannten Systeme auf dem Markt, fiel die Entscheidung schließlich zugunsten von Autodesk Inventor. »Unser Schlüsselerlebnis bei der Auswahl waren die ersten eigenen Konstruktionsversuche. Mit Inventor konnten wir innerhalb kurzer Zeit eine einfache Baugruppe erstellen. Mit den Wettbewerbssystemen war es nicht möglich, in ähnlicher Zeit zu einem vergleichbaren Ergebnis zu kommen«, erinnert sich Achim Otterbein, Leiter Konstruktion und Entwicklung bei Hubtex.

Digitaler Prototyp für null Fehler
Seit dem Jahr 2002 entwickeln die Hubtex- Konstrukteure alle neuen Projekte mit dem Autodesk 3D-CAD-System. Inzwischen arbeitet die Mechanik-Entwicklung ausschließlich mit Inventor. »Es gibt niemanden mehr, der heute noch ein 2D-System anfasst«, stellt Otterbein fest. Der Fuldaer Hersteller von Sondergeräten und Kleinserien im Bereich der innerbetrieblichen Flurfördertechnik ist in höchstem Maße auf die Möglichkeiten der digitalen Produktentwicklung angewiesen. »Wo bei anderen Firmen noch Prototypen oder Nullserien an der Tagesordnung sind, gibt es bei uns nur noch den digitalen Prototyp. Jedes Gerät muss sofort funktionieren. Nach monatelanger Entwicklungs- und Fertigungsarbeit steht unsere Konstruktion in der Abnahme und muss wenige Tage später beim Kunden seine Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen«, erklärt der Konstruktionsleiter. »Wer heute noch einen physischen Prototyp bauen will, ist sowohl aus Kostengründen als auch wegen zu langer Lieferfristen nicht mehr wettbewerbsfähig.«
Die Komplettkonstruktion in Baugruppen, wie sie seit über fünf Jahren mit Inventor praktiziert wird, hat den gesamten Zeitaufwand der Konstruktion, Entwicklung und Fertigung um mehr als 40 Prozent reduziert, wie Achim Otterbein schätzt. Viele Projekte sind kundenspezifische Sonderkonstruktionen, das bedeutet: Vorhandene Baugruppen sind anzupassen und während des Konstruktionsprozesses gibt es immer wieder Änderungen. Hier bewährt sich die Flexibilität des CAD-Systems. Solche Modifikationen sind mit Inventor leicht zu machen. Dazu kommt, dass durch die komplette virtuelle Modellierung der Baugruppen und Produkte weniger Fehler entstehen. Ungereimtheiten werden bereits am digitalen Modell beseitigt. Früher wurden Fehler oft erst in der Fertigung entdeckt und ihre Beseitigung bedeutete immensen Aufwand und Verzögerungen.
Der Konstruktionsleiter sieht nicht nur Einsparungen in der Entwicklung, sondern auch in der Fertigung. Inventor ist sehr effizient in der Blechkonstruktion. Zudem bewährt sich das Laserschneiden als schnelles, flexibles und präzises Fertigungsverfahren. »Das führte in den letzten Jahren dazu, dass wir – wo immer es möglich ist – in Blech konstruieren. Diese Präferenz brachte uns Zeit- und Kostenvorteile in der Fertigung«, so Otterbein. »Vor fünf Jahren ließen wir noch alle Blechteile von externen Partnern laserschneiden. Inzwischen haben wir schon unsere zweite Laserschneidemaschine im Haus stehen. Die eigene Fertigung ist inzwischen lohnend und vorteilhaft, weil wir unabhängiger, schneller und wirtschaftlicher agieren können. Früher gab es gelegentlich Reibungspunkte, heute können wir zur Not auch über Nacht fertigen. «
In den letzten Jahren hat Hubtex viel Energie auf den Ersatz seines alten ERP-Systems durch SAP verwendet und trat deshalb im Bereich der technischen IT-Systeme etwas kürzer. Mittlerweile ist die SAP-Baustelle weitgehend abgeschlossen. Jetzt widmet das Management seine Aufmerksamkeit wieder verstärkt der Weiterentwicklung der Entwicklungs- und Produktionsprozesse. Der nächste Schritt ist die Einführung des PDM-Systems Autodesk Productstream Professional. »Wir erwarten uns signifikante Verbesserungen für die Zusammenarbeit im Team, beispielsweise durch die Versionsverwaltung. Wir haben zwar versucht, Fehler zu vermeiden, aber allein der Zeitaufwand für die Fehlervermeidung kostet Geld und Zeit, weil die Mitarbeiter doppelt und dreifach nachprüfen müssen, ob sie auch wirklich die richtige Version bearbeiten. In der Kooperation mit der Tochterunternehmung Schulte- Henke GmbH und unserem externen Konstruktionspartner HKG brauchen wir zudem dringend die Replikation der Daten, damit wir sicher und ohne Zeitverlust immer auf den aktuellen Datenbestand zugreifen«, erläutert Otterbein.
Dr. Philipp Grieb

Ausgabe:
:K 03/2008
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