MIM für die Serienfertigung nutzen

Die Herstellung eines hochwertigen Bauteils mit kurzer Produktionszeit und den niedrigsten Gesamtkosten ist entscheidend für den Gesamterfolg eines Unternehmens und seines Endprodukts. Für die Serienfertigung kleiner, komplexer Komponenten ist Metallpulverspritzguss (MIM) das effizienteste Verfahren.

Bei OptiMIM sind wir darauf spezialisiert, Ihr Projekt vom Reißbrett bis zur Serienproduktion zu begleiten. Unser Metallpulverspritzgussverfahren eignet sich durch Automatisierung, hohe Losgrößenkapazität und relativ geringe Anfangsinvestitionen nicht nur für die Skalierung, sondern unsere Ingenieure sind auch Experten für die Optimierung Ihrer Lieferkette und Validierungsprozesse.  

Um alle Fragen dazu zu beantworten, warum sich Metallpulverspritzguss besonders einfach für die Serienfertigung skalieren lässt, haben wir den OptiMIM Business Development Manager John O'Donnell befragt, einen Maschinenbauingenieur mit über 30 Jahren Branchenerfahrung und Spezialisierung auf Produktdesign und -entwicklung.

Warum ist die Auslegung für die Skalierung wichtig?

Wir sprechen häufig über die Bedeutung einer fertigungsgerechten Konstruktion (DFM), doch auch die Skalierbarkeit muss im Mittelpunkt der Produktentwicklung stehen. Nach Berücksichtigung der frühzeitigen Lieferanteneinbindung und Transparenz ermöglicht die Einbeziehung der Skalierbarkeit den Aufbau eines Werkzeugbaus, der einen plötzlichen Anstieg des Produktionsbedarfs oder Änderungen an Konstruktionsmerkmalen unterstützt. Durch die frühzeitige Einbindung unserer Konstrukteure in die Bauteilentwicklung können wir die Variablen besser verstehen und einen Fahrplan entwickeln, der für den Kunden funktioniert und ein erfolgreiches marktreifes Bauteil hervorbringt.

Wie skaliere ich die Produktion kontrolliert?

Es gibt zahlreiche Bereiche, in denen Lieferanten bei der Bereitstellung hochwertiger Bauteile hinter den Erwartungen zurückbleiben können – etwa wenn sie mögliche Fertigungsunterbrechungen oder Mengenänderungen nicht einplanen. Es ist wichtig, den gesamten Projektverlauf zu betrachten und einen Fahrplan zu erstellen. Bei dessen Entwicklung ist die Dokumentation der Prozessvariablen der Schlüssel zum Erfolg. Der Schwerpunkt sollte weniger darauf liegen, Bauteile so schnell wie möglich an einen Kunden zu liefern, sondern vielmehr darauf, den gesamten Prozess zu stabilisieren und die Durchlaufzeiten kontinuierlich zu verkürzen. Die konsequente Dokumentation von Verfahren und Schulungen verhindert den Verlust von Wissen über wichtige Schritte und Kontrollen, wenn die Produktion steigt. Hersteller müssen flexibel auf Unerwartetes reagieren und sich anpassen können; mit den richtigen Prozessen ist Erfolg unvermeidlich.

Wie kann ich das Produktionsvolumen erhöhen?

Skalierungstechniken wie Predictive CPK Modeling können sicherstellen, dass Volumenerhöhungen wirksam und effizient erfolgen. Toleranzen und Abmessungen werden analysiert, um den CPK-Wert beziehungsweise die nachhaltige Prozessfähigkeit zu erzielen, die wir während der Produktion einhalten können. Alle Variablen innerhalb des Produktionsprozesses werden identifiziert, von der Konsistenz des Feedstocks bis zu Schwankungen beim Formen. Mit Modellierung können wir die Lieferkette optimieren und schneller skalieren. Und für die meisten von Ihnen ist die Markteinführungszeit entscheidend.

Skalierungshemmnisse mit OptiMIM vermeiden

Wir haben erlebt, dass mehrere Hersteller von Medizinprodukten in die Falle tappten, ein „Abkürzungsverfahren" wie die Zerspanung aus Stangenmaterial einzusetzen, um ihren Prototyp zu validieren und möglichst schnell auf den Markt zu kommen. Diese Verfahren können zwar einen funktionsfähigen Prototyp erzeugen, sind jedoch über die Laufzeit des Programms nicht skalierbar. Wenn diese Hersteller dann für die Serienproduktion auf ein neues Verfahren umstellen, müssen sie die Prozessvalidierung vollständig von vorn beginnen, was sie um mehrere Monate zurückwirft. Darüber hinaus können unterschiedliche Verfahren für Prototyp und Endkomponente je nach Leistungsfähigkeit des jeweiligen Verfahrens unterschiedliche Konstruktionsanforderungen bedeuten.

Mit OptiMIM können wir voll funktionsfähige Prototypen herstellen, um Ihr Design auf eine Weise zu validieren, die über den gesamten Produktlebenszyklus skalierbar ist. Statt von einem anderen Verfahren umsteigen und erneute Validierungen sowie mögliche Neukonstruktionen in Kauf nehmen zu müssen, können OptiMIM Ingenieure Ihr Programm von der Konzeption bis zur Serienproduktion begleiten, damit Sie das gesamte Spektrum der Vorteile des MIM-Verfahrens nutzen können. Je früher wir eingebunden werden, desto mehr Wert können wir in Ihr Bauteil integrieren.

Welche Vorteile bringt die Automatisierung für das Projekt?

Andere Fertigungstechniken wie die Zerspanung können komplexe Geometrien herstellen, doch bei der Skalierung ist Metallpulverspritzguss überlegen. Mit einem vollautomatisierten Prozess können Sie sehr schnell und mit geringem Overhead von kleinen auf hohe Stückzahlen skalieren. Durch die Implementierung von Automatisierung in Ihrem Produktionsprozess steigern Sie die Produktionsleistung, senken den Materialausschuss und erzielen eine bessere Produktqualität sowie Wiederholgenauigkeit bei kürzeren Durchlaufzeiten, sodass Sie Ihre Bestellungen schneller erhalten.

Können Sie ein Beispiel für automatisierte Prozesskontrollen nennen?

Beispielsweise ermöglicht eines unserer automatisierten Verfahren, Pressure Sensor Cavity Monitoring (PSCM), eine höhere Bauteilkomplexität, stabilisierte Prozesskontrollen und eine höhere Anzahl an Formkavitäten. Dadurch können wir die jährliche Teilemenge und Kapazität erhöhen, während wir eine strenge Kontrolle beibehalten und den Übergang zur Serienproduktion erleichtern. Das PSCM-System ermöglicht uns Feinjustierungen beim Formen in Echtzeit, was für Konsistenz bei nachhaltiger Prozessfähigkeit der Bauteile äußerst wichtig ist.  Ohne dieses System könnten größere Toleranzabweichungen von Bauteil zu Bauteil auftreten. Das PSCM-System sorgt außerdem dafür, dass Maschinen stabiler und über längere Zeit laufen.

Wie senke ich die Kosten für die Skalierung mit MIM?

Bei der Entscheidung, ob MIM das richtige Verfahren für ein Projekt ist, muss die Skalierbarkeit im Verhältnis zu anderen Technologien bewertet werden. Ebenso wichtig ist es, die Bauteilkomplexität und den Zeitraum zu berücksichtigen, über den das Produkt hergestellt werden muss, um die kosteneffizienteste Methode zu bestimmen.

Beispielsweise kann die Wahl der Zerspanung für eine Komponente, die mehrere Aufspannungen erfordert und über einen Zeitraum von drei bis fünf Jahren hergestellt werden muss, aufgrund der zur Auftragserfüllung erforderlichen Maschinenzeit kostspielig sein. Ein Bearbeitungszentrum hat zudem nur begrenzte Kapazität, was später zu zusätzlichen Kosten für weitere Maschinen oder mehrere Lieferanten führen kann – und unnötige Risiken für die Lieferkette schafft.

Ein wesentlicher Vorteil von MIM besteht darin, mit derselben Grundfläche zu skalieren, die auch für die Prototypenfertigung genutzt wird, wodurch sich der ROI über die Projektlaufzeit erhöht. Bei MIM können zusätzliche Kavitäten zu vorhandenen Formmaschinen hinzugefügt werden, statt weitere Formmaschinen in den Prozess einzubinden – das bedeutet geringere Investitionskosten für mittlere bis hohe Stückzahlen.

Abschließende Gedanken zur Skalierbarkeit

Skalierung bedeutet nicht, dass Sie Millionen von Teilen pro Jahr herstellen müssen. Skalierung bedeutet lediglich, den Prozess auf dem Weg zur Serienproduktion sicher zu beherrschen. Entscheidend ist, Produkt- und Prozesskontrollen ohne Verlust der Prozessfähigkeit aufrechtzuerhalten. Wenn Sie glauben, dass Ihr Bauteil vom MIM-Verfahren profitieren könnte, kontaktieren Sie einen unserer Konstrukteure, der Sie durch die Vorteile für Ihr Projekt führt.