Weiterlesen mit NEWS. Jetzt testen.
Lesezeit ca. 4 Min.

FIRST TIME RIGHT


Digital Engineering Magazin - epaper ⋅ Ausgabe 6/2021 vom 13.09.2021

Der Geschäftsbereich Hydraulische Bremssysteme (HBS) entwickelt, produziert und integriert aktive und passive Sicherheitstechnologien wie Bremssysteme und Fahrzeugdynamikregelungen. Er ist innerhalb des Geschäftsfelds Autonomous Mobility and Safety Teil der Gruppe Continental Automotive Technologies. 2017 startete HBS eine Initiative mit dem Ziel, die Machbarkeit von Gussdesigns im Sinne des „First- Time-Right“-Prinzips zu gewährleisten.

Guss ist das Material der Wahl

Gussbauteile spielen bei hydraulischen Bremssystemen eine Schlüsselrolle; daher hat Continental 2018 beschlossen, ein Team in einem eigens gegründeten Casting Competence Center (CCC) aufzubauen, das sich um alle gießereitechnischen Themen in der F&E kümmert. Um das Ziel im Sinne des First-Time-Right-Prinzips zu erreichen, muss die Gießbarkeit der Designs frühzeitig sichergestellt werden.

Zu diesem Zweck hat Continental HBS ...

Artikelbild für den Artikel "FIRST TIME RIGHT" aus der Ausgabe 6/2021 von Digital Engineering Magazin. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Digital Engineering Magazin, Ausgabe 6/2021

Bremssattel (blau) und Bremsengehäuse (grün) sind durch die Anforderungen Bauteile mit kritischer Gießbarkeit.
Weiterlesen
epaper-Einzelheft 13,99€
NEWS 30 Tage gratis testen
Bereits gekauft?Anmelden & Lesen
Leseprobe: Abdruck mit freundlicher Genehmigung von Digital Engineering Magazin. Alle Rechte vorbehalten.
Lesen Sie jetzt diesen Artikel und viele weitere spannende Reportagen, Interviews, Hintergrundberichte, Kommentare und mehr aus über 1000 Magazinen und Zeitungen. Mit der Zeitschriften-Flatrate NEWS von United Kiosk können Sie nicht nur in den aktuellen Ausgaben, sondern auch in Sonderheften und im umfassenden Archiv der Titel stöbern und nach Ihren Themen und Interessensgebieten suchen. Neben der großen Auswahl und dem einfachen Zugriff auf das aktuelle Wissen der Welt profitieren Sie unter anderem von diesen fünf Vorteilen:

  • Schwerpunkt auf deutschsprachige Magazine
  • Papier sparen & Umwelt schonen
  • Nur bei uns: Leselisten (wie Playlists)
  • Zertifizierte Sicherheit
  • Freundlicher Service
Erfahren Sie hier mehr über United Kiosk NEWS.

Mehr aus dieser Ausgabe

Titelbild der Ausgabe 6/2021 von FACHKRÄFTE FÜR INNOVATIONEN DER ZUKUNFT GESUCHT. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
FACHKRÄFTE FÜR INNOVATIONEN DER ZUKUNFT GESUCHT
Titelbild der Ausgabe 6/2021 von UPDATE FÜR DIE SMARTE FERTIGUNG. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
UPDATE FÜR DIE SMARTE FERTIGUNG
Titelbild der Ausgabe 6/2021 von ULTRASCHALLSENSOREN MIT ACHT METERN REICHWEITE. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
ULTRASCHALLSENSOREN MIT ACHT METERN REICHWEITE
Titelbild der Ausgabe 6/2021 von 3D-KAMERAS MIT KI FÜR DEN SCHMALEN GELDBEUTEL. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
3D-KAMERAS MIT KI FÜR DEN SCHMALEN GELDBEUTEL
Titelbild der Ausgabe 6/2021 von KI – VON DER THEORIE ZUR PRAXIS. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
KI – VON DER THEORIE ZUR PRAXIS
Titelbild der Ausgabe 6/2021 von MEHRWERT GENERIEREN OHNE DATA-SCIENCE-EXPERTEN. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
MEHRWERT GENERIEREN OHNE DATA-SCIENCE-EXPERTEN
Vorheriger Artikel
SCHIFF AHOI DANK MODERNSTER TECHNIK
aus dieser Ausgabe
Nächster Artikel DIE PERFEKTE WELLE –IMMER UND ÜBERALL
aus dieser Ausgabe

... Gießprozess-Simulation von Magma implementiert. Um designrelevante Fragestellungen und Themen des Lieferanten- Qualitätsmanagements (SQM) intensiv zu unterstützen, wurde das Team schon bald erweitert.

Die Gussteile werden für jeden Kunden innerhalb des verfügbaren Designraums im Radhaus individuell konstruiert, um die spezifischen Anforderungen, wie Bremsleistung, Masse und Steifigkeit, zu erfüllen. Die Gießbarkeit eines Bauteildesigns in einer frühen Entwicklungsphase zu untersuchen vermeidet spätere Modifikationen durch die Gusslieferanten oder eventuelle Ablehnungen des Endkunden.

Was ein Funktionsausfall bedeuten würde

Ein Funktionsausfall in einem späten Stadium des F&E-Prozesses kann zu wochenlangen Verzögerungen und ungeplanten Kosten durch zusätzliche Iterationsschleifen führen. Dies bezieht sich auf Designänderungen der Gussteile, Funktionssimulationen, die Herstellung von Prototypen sowie auf die Bemusterungen. Hinzu kommen oftmals kostspielige Werkzeugänderungen und im schlimmsten Fall ist ein komplett neues Werkzeug herzustellen.

Nachdem aufgezeigt wurde, wie wichtig es für Continental ist, fehlerfreie Gehäuse bereits in der Designphase zu gewährleisten, war der nächste logische Schritt der Aufbau interner Gießsimulationskompetenz.

Start in die Gießprozess-Simulation mit Pilotprojekt

Wegen des komplexen Designs und der kritischen Gießbarkeit der Bremsenbausteile startete Continental ein Pilotprojekt mit einem Beispiel-Gussgehäuse. Die Hauptfunktion des Gehäuses ist das Aufbringen der Anpresskraft zwischen Bremsbelägen und Bremsscheibe, die dann die Reibungskräfte für das Bremsmoment erzeugen.

Der hydraulische Bremsdruck von 160 bar führt zu einer Verformung des Gussteils, was in einem vergrößerten Hydraulikvolumen zwischen Zylinderboden und Kolben resultiert. Dieses zusätzliche Volumen an Bremsflüssigkeit wird als „Verlustvolumen“ bezeichnet und ist ein Schlüsselkriterium für die Steifigkeit eines Bremssattels.

Der hohe hydraulische Druck zur Erzeugung der Anpresskraft stellt besondere Anforderungen an die Dichtheit des Gussgehäuses. Um das Risiko von Undichtigkeit zu eliminieren, muss der Zylinderbereich frei von Gussfehlern, wie Porosität, sein.

Da das Bremssystem Teil der ungefederten Massen eines Fahrzeugs ist, besteht das Entwicklungsziel darin, den besten Kompromiss zwischen Steifigkeit und Gewicht bei möglichst geringen Kosten zu erreichen.

Die Aufgaben des Competence Centers

Die Aufgaben und Ziele des Casting Competence Centers sind:

Untersuchung der Gießbarkeit von Konzeptversionen in der frühestmöglichen Phase, um späte Designänderungen zu vermeiden

Aufbau eigener Expertise im Bereich Gießprozess-Simulation

Tieferes Verständnis des gießtechnischen Erstarrungsvorgangs und der möglichen Gussfehler wie beispielsweise die Schwindungsporosität

Vorhersage des potentiellen Qualitätsspektrums der weltweiten Lieferanten, um effiziente Gegenmaßnahmen zu entwickeln und spezielle Designs für lokale Märkte zu vermeiden, stattdessen:

Entwicklung robuster Gussdesigns für globale Plattformen

Der uneingeschränkte Zugriff auf alle Ergebnisse der Gießprozess-Simulation ermöglicht eine tiefgehende Untersuchung der Ursachen für Defekte. Die Ergebnisse können mit allen beteiligten Teams, beispielsweise Design-/FEA-Simulation, geteilt werden. So lassen sich Gegenmaßnahmen definieren, die die Anforderungen aus mehr als nur einer Perspektive erfüllen. Ein Beispiel hierfür wäre ein geringeres Bauteilgewicht ohne Änderung der äußeren Form.

Die Implementierung der Gießprozess- Simulation bei Continental HBS begann im Oktober 2017 und wurde von Magma intensiv betreut. Die wichtigsten Meilensteine waren:

Grund-und Prozessschulung der Continental-Mitarbeiter durch Magma

Entwicklung eines ersten Standard-Simulationsmodells, das an die Anforderungen von Continental angepasst ist

Beschaffung und Anpassung der erforderlichen Prozess-und Simulationsdaten

Besuche bei ausgewählten weltweiten Entwicklungslieferanten , um die internen Aktivitäten von Continental offen zu kommunizieren und Kooperationen aufzubauen

Warum ein standardisiertes Modell essentiell ist

Wenn keine detaillierten Gießprozessdaten verfügbar sind, ist der Aufbau eines standardisierten Simulationsmodells und -workflows unerlässlich. Mit Unterstützung von Magma-Experten wurde das für die Serienproduktion von Gehäusen normalerweise verwendete Mehrfachwerkzeug in ein vereinfachtes Standard-Simulationsmodell als Einfachwerkzeug umgewandelt.

Durch die in Magmasoft integrierte Geometriedatenbank kann das Gießlauf- und Speisersystem der Standardauslegung durch Parametrisierung verändert und somit leicht an kundenspezifische Anwendungsfälle angepasst werden.

Erste Erfolge

Erster Erfolg und wichtiger Schritt in Richtung zuverlässiger interner Machbarkeitsstudien: Das CCC konnte dank der Unterstützung der Lieferantenbasis und der internen Continental-Labore die Simulationsergebnisse bei den Lieferanten sehr schnell und mit hoher Genauigkeit vorhersagen. Das klingt jetzt etwas wage, doch die Erfolge sind auch messbar: Schlüsselindikator für die Strategie „Gussbauteile nach dem First-Time- Right-Prinzip entwickeln“, ist die durchschnittliche Anzahl gussteilbezogener Konstruktionsschleifen pro Produkt. Laut CCC konnten die Designschleifen bereits kurz nach der Einführung der Simulation (2018) im Jahr 2019 deutlich reduziert werden.

BASIEREND AUF DER ERFOLG- REICHEN IMPLEMENTIERUNG BEI CONTINENTAL HBS UND POSITIVEN FEEDBACK EINIGER SCHLÜSSEL-LIEFERANTEN WURDE MIT DEM WELT- WEITEN ROLL-OUT BEGONNEN.

Das weltweite Rollout

Basierend auf der erfolgreichen Implementierung bei Continental HBS in Frankfurt und dem positiven Feedback einiger Schlüssellieferanten wurde mit dem weltweiten Roll-out der Gießprozess-Simulation begonnen. Sukzessive sollen immer mehr Kollegen in Europa, den USA, Mexiko, China und Japan in die Aktivitäten des CCC und die frühzeitige Anwendung von Gießprozesssimulation einbezogen werden. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Continental, Magma und ausgewählten Gusslieferanten soll eine kontinuierliche Verbesserung der Vorhersagequalität der Simulations-Ergebnisse sicherstellen. In den letzten drei Jahren hat Continental seine Simulationsmodelle und die entsprechenden Labordaten mit Magma und seinen Lieferanten ausgetauscht. Gewonnene Erkenntnisse wurden systematisch kommuniziert und sind auch in die Weiterentwicklung von Magmasoft eingeflossen.

Beispielsweise konnte durch die Kombination aus den bereitgestellten Daten und der neuen, verbesserten zur Speisungsberechnung in MagmaIron eine ausgezeichnete Korrelation zwischen Simulation und Realität erreicht werden.

Continental plant, die neue Methodik weiter zu implementieren und sie weltweit allen Standorten zur Verfügung zu stellen, die sich mit der Konstruktion, Robustheit und Lieferkette von Bremssystemen befassen. « JBI

Dale Johnson ist Head of Casting Competence Center (CCC) und Christoph Keil ist Expert Casting Simulation bei der Continental AG.

Dr. Horst Bramann ist Sales Engineer bei Magma Gießereitechnologie.