Werkzeugkosten Werkzeugkosten: Drehscheibe für Transparenz und Plausibilität

Ein Gastbeitrag von Theo Drechsel

Die Kenntnis der Werkzeugkosten für die umformende Fertigung von Bauteilen schon in der Planungs- und Angebotsphase von Projekten, hat weitreichende Vorteile. Die kostenmäßige und formtechnische Transparenz gehört ebenso dazu wie die Plausibilisierung der Fertigungsroute beim Kunden. Dies zeigt sich im Unternehmen Adient, das seit Jahren mit dem Cost Estimator von Autoform arbeitet.

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Moderne Fahrzeugsitze sind heute vor allem auch sicherheitsrelevant. Im Bereich der Oberschenkel sind daher Tiefziehteile verbaut, die ergonomische Aufgaben wahrnehmen und im Crashfall das Verletzungsrisiko mindern.
Moderne Fahrzeugsitze sind heute vor allem auch sicherheitsrelevant. Im Bereich der Oberschenkel sind daher Tiefziehteile verbaut, die ergonomische Aufgaben wahrnehmen und im Crashfall das Verletzungsrisiko mindern.
(Bild: Adient/Autoform)

Fahrzeugsitze sind heutzutage eine entscheidende Komponente für sichere Mobilität. Nicht nur, dass sie für eine ergonomische, komfortable Körperhaltung sorgen und damit eine übermäßige Belastung und vorzeitige Ermüdung verhindern, moderne Autositze sind vor allem auch sicherheitsrelevant. Dafür werden in die vorderen Sitzflächen Strukturteile verbaut, die im Crashfall den Oberschenkelbereich sauber in den Airbag gleiten lassen, sodass der Fahrer möglichst unverletzt bleibt. Die hierfür eingesetzten komplexen Tiefziehteile werden in Großserien von mehreren Mio. Teilen von Adient produziert.

Als weltweit größter Hersteller produziert Adient komplette Fahrzeugsitze wie auch Komponenten für die Automobilindustrie. Für Pkw und Nutzfahrzeuge hat das Unternehmen außerdem Spezialsitze im Programm. Hinzu kommen Innenausstattungen für Automobile, die Adient in Joint Ventures auf der ganzen Welt herstellt. 2016 durch Ausgründung des ehemaligen Automotive Experience Geschäftsbereichs von Johnson Controls entstanden, beschäftigt der Hersteller mit Sitz in Dublin heute rund 75.000 Mitarbeiter in mehr als 208 Betriebsstätten und 33 Ländern. Die Europazentrale befindet sich im nordrhein-westfälischen Burscheid, wo gleichermaßen die Produktentwicklung und Konstruktion, das Industriedesign, Benchmarking und Prototyping sowie die Verbraucher- und Marktforschung angesiedelt sind.

Werkzeug erlebt mehr als 3,5 Mio. Hübe

Zu den großen Automobilherstellern, die aus Burscheid Sitzkomponenten und -systeme beziehen, gehört auch die Stellantis-Gruppe mit ihren Marken Fiat, Chrysler, Opel und Peugeot. Hier, in eine neue Plattform von Peugeot, wurde erst kürzlich ein Bauteil für Sitzflächen integriert. Künftig soll dieses Tiefziehteil auch in weiteren Klein- bis Großfahrzeugen eingesetzt werden. Bei Laufzeiten von zehn, mitunter zwölf Jahren, die solche Plattformen heutzutage erfüllen müssen, wird von einer zu produzierenden Stückzahl von sechs Mio. Teilen ausgegangen. Gefertigt wird das Tiefziehteil bei einer Blechstärke von 0,9 mm aus HC340LA, wofür Pressen bis 2000 t sowie 8-m-Transferwerkzeuge zum Einsatz kommen. Mit diesen 40-t-Werkzeugen wird das Bauteil doppelt fallend produziert, sodass mit einem Hub die Fahrer- und Beifahrerseite belegt werden kann. Bei geplant 6 Mio. Teilen, doppelt fallend hergestellt, soll das Werkzeug demnach über zehn Jahre Laufzeit mehr als 3,5 Mio. Hübe ausführen.

In Projekten wie mit Peugeot muss Adient die Werkzeugkosten möglichst früh genau kennen. Den Start markiert dabei eine Kundenspezifikation, die den Bauraum im Fahrzeug bis hin zu den vertikalen und horizontalen Wegen des Sitzes definiert. „Unser Engineering entwirft daraus ein Design, das so bald wie möglich an den Toolingbereich weitergegeben und hier simuliert wird“, berichtet Andreas Ortiz Göthling, Manager Tooling Product Group Metals. „So arbeiten wir Hotspots am Bauteil heraus, bewerten die Herstellbarkeit der Werkzeuge und gewährleisten von Anfang an die Durchgängigkeit der Prozesskette. Indem wir die Werkzeugtechnologie schon früh ins Engineering bringen, haben wir von Beginn an eine Technologie, die das Bauteil beherrscht.“

Ist dieser Designprozess zu etwa 50 Prozent fortgeschritten, bringt Adient erstmals den Cost Estimator von Autoform zum Einsatz. Ermittelt werden so im Detail die Werkzeugkosten, zuvorderst auch, um dem Kunden das Konzept vorstellen und begründen zu können. Der CostEstimator fungiert damit nicht nur als Tool zur reinen Kostenanalyse. Indem die Software Bauteilmerkmale mit Fertigungsoperationen verknüpft und daraus Werkzeugkosten ableitet, lässt sich das Design dem Kunden plausibel machen und auf dieser Basis technologie- und kostenoptimieren. „Auch Änderungen, die wir dem Kunden im weiteren Verlauf vorschlagen, lassen sich mit dem Cost Estimator sauber begründen. Denn mit dem Tool haben wir belastbare Zahlen an der Hand, die zu klaren Aussagen führen“, schätzt Ortiz Göthling ein. Die folgende Vervollständigung des Designs ist dann eine Wechselwirkung aus aktualisierten Kundenanforderungen und der Optimierung des Bauteils – bei Bedarf stets plausibilisiert mit dem Cost Estimator.

Methodenplan so plausibel wie möglich gestalten

„Wenn wir eine solche Kostenabschätzung starten, importieren wir zunächst die CAD-Geometrie des herzustellenden Bauteils“, beschreibt Ortiz Göthling die Arbeit mit dem Cost Estimator. „Anschließend werden für das Bauteil, das in Fahrzeuglage konstruiert ist, die fertigungsgerechte Positionierung gefunden sowie das Material und die Materialstärken definiert.“ Weil im Fall von Peugeot zwei Teile pro Hub fallen, wurde erst die Symmetrie definiert. Danach fiel die Entscheidung zugunsten einer Transferpresse und die Fertigung mit insgesamt 13 Operationen. Im ersten Schritt wird hierbei das Coil abgeschnitten, um die Platine zu erhalten, es folgen zwölf Formoperationen. „An diesen Operationen nimmt dann die Software mit sogenannten Bauteilfeatures automatisch Verfeinerungen vor“, berichtet Leonard Krauss, Produktmanager bei Autoform. „Das kann ein Detail im Ziehbereich sein, es kann sich aber auch um Löcher, Flansche oder eine Präzisierung beim Randbeschnitt handeln.“ Der Anwender hat damit die Möglichkeit, die Fertigungsschritte exakt zu definieren. Zum Beispiel, in welcher Operation ein Feature hergestellt werden soll, ob zu kalibrieren oder ein Radius nachzuschlagen ist. „Darüber hinaus gibt es Möglichkeiten für die geometrische Analyse“, geht Krauss auf eine weitere Unterstützung durch den Cost Estimator ein. „Ob ein Feature mit einer gewissen Toleranz überhaupt gefertigt werden kann, lässt sich auf diese Weise ebenso beantworten wie die Frage, ob ein Schieber eingesetzt werden muss.“

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Das Ziel ist es letztlich, den Methodenplan so plausibel wie möglich zu gestalten und eine fertigungsgerechte Methode zu erstellen. Auf Basis dieses Methodenplans – und damit der Entscheidungen: Was soll gefertigt werden? Wann soll es gefertigt werden? Wie soll es gefertigt werden? – erkennt die Software, welche Komponenten benötigt werden, um das Werkzeug komplett aufzubauen. „Für jede dieser Einzelkomponenten kalkulieren wir nun die Fertigungsaufwände, sprich die Ressourcen wie Materialien und Zukaufteile. Mit den hinterlegten Stundensätzen ergeben sich daraus schließlich die Kosten“, erläutert Account Manager Mathias Rüschenschmidt von Autoform. „Am Ende wird mit einer Bottom-up-Kalkulation – dem Zusammenfahren aller Gewerke – die Gesamtsumme gebildet.“

Kosten- und Fertigungsstruktur mit sauberer Durchgängigkeit

„Haben wir schließlich eine fertige Technologie – haben wir formtechnisch am Werkzeug alles gelöst – treten wir an unseren Werkzeuglieferanten heran“, kommt Ortiz Göthling auf den Gesamtablauf zurück. Auch diesen Lieferanten gegenüber dient der Cost Estimator für die Plausibilisierung: Sind die Materialpreise stimmig? Lassen sich die Stundensätze fürs Engineering nachvollziehen? Sind die Personal- und Fertigungskosten plausibel? Kann eventuell auf einen Fertigungsschritt verzichtet werden? „Für die gesamte Kosten- und Fertigungsstruktur brauche ich eine saubere Durchgängigkeit – und die schafft mir der Cost Estimator“, fasst Ortiz Göthling zusammen.

Vor allem lässt sich der Cost Estimator dafür auch den lokalen Bedingungen eng anpassen. Diese Lokalisierung, die immer genauere Abstimmung des Tools auf die Belange von Adient, ist daher ein Schwerpunkt der weiterführenden Arbeit. „Mit der Weiterentwicklung unseres Portfolios muss ich mich verstärkt in den Bau kleiner Werkzeuge hineindenken, deren Aufbau komplett anders ist“, konkretisiert Ortiz Göthling. „Indem wir den Cost Estimator dahingehend anpassen, ermöglicht er uns, in neue Geschäftsbereiche vorzustoßen.“

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