Leichtbauberatung

Ganzheitlicher Leichtbau – Übersicht

Ganzheitlicher Leichtbau berücksichtigt alle Aspekte des System-, Struktur- und Materialleichtbaus und ermöglicht eine umfassende Berücksichtigung aller möglichen Leichtbaueffekte im Systemraum auch unter Nachhaltigkeits- und Kostenaspekten sowie ggf. weiteren Aspekten.

Eine ganzheitliche Leichtbauberatung einer Komponente oder eines Gesamtsystems ist zielführend, wenn Gewichtseinsparpotenziale in der Produktentwicklungsphase schnell und effizient unter vorgegebenen technischen und kommerziellen Randbedingungen aufgedeckt werden sollen. Es werden alle primären und sekundären Gewerke im Systemraum einbezogen, wobei eine klassische detaillierte Struktur- System- oder Materialanalyse zuerst hierbei nicht erforderlich ist.

TGM nutzt hierbei spezielle Erfahrungen aus Vorprojekten, eine Wissensdatenbank sowie spezielle System- Struktur- und Materialleichtbaumethoden. Die Systemleichtbaumethoden umfassen die Funktionsanalyse und -integration, die Betrachtung von Systemschnittstellen, Wirkflächen und primären sowie sekundären Masseeffekten im Systemraum unter Berücksichtigung von Schnittstelleneffekten. Die Strukturleichtbaumethoden beinhalten die Untersuchung von Lastpfaden, Neutralachsen, ähnlichkeitsmechanischen Zusammenhängen, Formsteifigkeiten sowie die Analyse von differenziellen und integralen Tragsystemen sowie Sandwich- und Schubfeldtragsystemen. Bei der Materialleichtbaumethode werden beanspruchungsgerechte Materialwahl und die neuesten verfügbaren Technologien der Systemlieferanten berücksichtigt.

Die erfassten Potenziale werden gemeinsam mit dem Kunden (Gewichtsgruppen, Entwicklungsbereichen, Projektleitung) diskutiert und priorisiert. Gemeinsam wird dann entschieden, welche Gewichtseinsparpotenziale weiterverfolgt und analysiert werden sollen. Gegebenenfalls werden Entscheidungsvorlagen für die Projektleitung erstellt und präsentiert.

Leichtbauberatung

Unsere Leichtbauberatung gliedert sich in mehrere Schritte, welche auch als einzelne Module bestellt werden können. Im mehrstufigen Leichtbauberatungsprozess unterstützen wir unsere Kunden ganzheitlich bei ihrer Potenzialfindung und Ausarbeitung bis hin zur Realisierung der Potenziale, um die Gewichtsziele zu erreichen.

Leichtbaupotenzialscreening

Zunächst werden in einem Potenzialscreening des Produkts bzw. dessen Skizzen zu Projektbeginn entsprechend der Datenlage fundierte Gewichtsabschätzung vorgenommen, um zu ermitteln, wie hoch das zu erwartende Gewichtseinsparpotenzial zum aktuellen Projektstand ist. Die verwendete Analysemethodik und die darauf aufsetzende Gewichtsvorhersagemethodik sind TGM eigene Vorgehensweisen.

Top-down-Massenanalyse

Für die Zielgewichtsbestimmung werden unter anderem die verwendete Technologie, bekannte Vorgänger oder ähnliche Fahrzeuge oder bekannte Konkurrenzprodukte, der Stand der Technik, bekannte Chancen und Risiken sowie die Entwicklungsreife berücksichtigt, um ein Zielgewicht zu definieren.

Aufnahme Status Quo

Im nächsten Schritt werden die Daten (CAD-Daten, FEM-Plots, Materialkarten, Lastenhefte, Risiken, Toleranzen) gesichtet und plausibilisiert, um Inkonsistenzen benennen und beheben zu können. Durch den Dateneingang von spezifischen Gewichtsaufbrüchen für die zu betrachtenden Bauteile und Baugruppen können zusätzlich die Parameter der verwendeten Werkstoffe und Massen verifiziert werden. Dieser Schritt ist wichtig für das Aufzeigen von Risiken und führt ebenso im komplexen Gewichtstracking zu potenzialbringenden Erkenntnissen.

Verifikation von Masse-Eigenschaften

Zur weiteren Betrachtung und Plausibilisierung ist es sinnvoll einen Schritt weiterzugehen und Gewichtsbücher auf Vollständigkeit und Stimmigkeit zu prüfen ebenso wie Massenschwerpunkte und Gewichtsverteilungen in den entsprechenden Fahrzeugen durch TGM eigene Software zu überprüfen. Hierbei kann im Bahnbereich durch die Software WDT und im Aerospace Bereich durch SmartAct unterstützt werden. Durch diese Untersuchungen können schnell, durch die Software verifizierte, Potenziale erzeugt werden und Fehlstellen und Risiken aufgezeigt werden.

Leichtbaupotenzialanalyse

Hierbei geht es um die schnelle Erarbeitung und Darlegung von qualitativ und quantitativ beschriebenen Leichtbaupotenzialen auf Basis direkter Analyse oder Benchmarking der Systeme bzw. Baugruppen, wobei eine Kosten- und Technologiebandbreite vorgegeben werden kann. Es werden auf Basis von eigener Spezialmethoden, Wissens- sowie Patentdatenbanken maßgeschneiderte Leichtbauideen und konkrete Leichtbaupotenziale erarbeitet. Diese Potenziale können verwendet werden, um die Masse zu reduzieren bzw. Masseverteilung, die Schwerpunktlagen und die Trägheitsmomente zu optimieren. Für die gefundenen Potenziale werden Skizzen angefertigt und die physikalischen Wirkprinzipien beschrieben. Gefundene Potenziale erfüllen die vorgegebenen Kundenanforderungen und werden in Form von One-Pagern für den Kunden entscheidungsreif aufgearbeitet. Durch Brainstormings und Lösungsgenerierung auf Basis technologischer bzw. mechanischer Zusammenhänge oder Benchmarks erhalten unsere Kunden Feedback in kürzester Zeit, welches dann anhand von Innovations- bzw. Produktworkshops weiter vertieft werden kann.

Innovations- und Produktworkshops

Mit den plausibilisierten Daten und dem abgeschätzten Gewichtsziel werden verschiedene Leichtbauworkshops durchgeführt. TGM bereitet im Vorfeld Potenziale und Leichtbauideen, welche dann in Workshops mit den entsprechenden Fachgruppen anhand übersichtlicher One-Pager präsentiert und bearbeitet werden, vor. Hierbei wird zwischen Innovationsworkshops, Technologieworkshops und Lieferantenworkshops unterschieden. Der Innovationsworkshop liefert individuelle Leichtbaulösungen. Im Technologieworkshop werden die Wirkprinzipien und ausgewählte Produkte passender Forschungs- und Industriepartner besprochen und daraus Anwendungen abgeleitet. Der Lieferantenworkshop stellt sicher, dass die Ideen am Ende auch in die Realisierung übergehen. Hierbei bieten die langjährigen Beziehungen und Erfahrungen mit Wettbewerbern die Basis, um die beste Lösung von der Skizze in die Fertigung zu begleiten.

Risiko- & Toleranzanalyse

Anhand der Informationslage des Projekts, Reifegrad von Konstruktionen, Fertigungsverfahren oder Reife der Schnittstellen-Definition wird bewertet inwiefern Risiken entstehen, Toleranzen wertig oder kritisch sind und entsprechend werden diese Punkte mit dem Kunden und den Lieferanten kritisch hinterfragt und Lösungen erarbeitet. Es ist enorm wichtig Risiken früh im Projekt zu tracken. Es geht hierbei weniger darum Risiken zu eliminieren, als sich ihrer bewusst zu sein und diese im laufenden Entwicklungsprozess immer im Blick zu behalten und fundiert bewerten zu können.

Entscheidungsunterstützung

Um eine Idee ins Ziel zu bekommen sind Gespräche auf Managementebene unabdingbar. Hier stehen wir unseren Kunden zur Seite und ermöglichen anhand vereinfachter Modelle und der logischen Aufbereitung unserer Ideengenerierung die Entscheidungen. Durch einen holistischen Blick auf den gesamten Entwicklungsprozess, Fertigungsrestriktionen, Gespräche mit den Ingenieuren, Fachgruppen, Lieferanten und dem Einkauf, kann hier bei der Entscheidungsfindung unterstützt werden.

Analyse funktionaler Zusammenhänge

Um die Gewichtstreiber der jeweiligen Komponente zu identifizieren, werden die physikalischen und funktionalen Zusammenhänge analysiert sowie Energie-, Stoff- und Materialflüsse betrachtet. Mittels der TGM eigenen Methode wird sichergestellt, dass die Auslegung des Bauteils entlang der individuellen Anforderungen erfolgt. Aus diesen Erkenntnissen wird schlussendlich abgeleitet durch welche Maßnahmen das Zielgewicht projektspezifisch am effektivsten und effizientesten erreicht werden kann.

Berichtserstellung

Dokumentiert werden unsere Ergebnisse individuell nach Workshop und Arbeitspaket. Im Vordergrund steht jedoch immer die Übersichtlichkeit und der verständliche Transport von Leichtbaulösungen. Ebenso bieten wir vorgefertigte Technologie-One-Pager an, in welchen Funktionsprinzipien als auch Know-How von Kooperationspartnern und relevanten Produkten kurz und übersichtlich dargestellt werden.

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