Es gibt kein „gerecht“ im Körper

Beachten Sie, dass das Verschieben, Vergrößern oder Hinzufügen eines einfachen Lochs viele Schnittstellen erfordert; Sogar eine Änderung an einem einzigen Loch kann sowohl die Produktionslinie als auch den Bau des gesamten Fahrzeugs außer Acht lassen, wenn sie nicht gut gehandhabt wird. gyn9038/Getty Images/iStockphoto

Während Sie Karosseriestrukturen für die Fertigung entwerfen und konstruieren, erhalten Sie möglicherweise regelmäßig einige dieser Anfragen:

„Können Sie dieses Loch einfach um etwa 5 mm verschieben?“

„Ich muss nur diese Seitenwand um 3 mm nach innen verschieben.“

„Wir müssen nur die Größe dieses Lochs ändern.“

„Können Sie von diesem Flansch einfach 1 mm abschneiden?“

Dies sind häufige Anfragen an einen Rohbauingenieur (BIW) – vor, während und nach der Markteinführung eines Fahrzeugs. Und das ist in Ordnung; das ist normal. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die BIW-Struktur ein Unterstützungssystem ist und ihre Hauptfunktion darin besteht, andere Fahrzeugsysteme zu unterstützen. Beachten Sie jedoch, dass das Verschieben, Vergrößern oder Hinzufügen eines einfachen Lochs viele Schnittstellen erfordert, wie zum Beispiel:

Bedenken Sie, dass selbst ein einfacher Lochwechsel eine Überprüfung der gesamten Produktionskette erfordert, um Problemen vorzubeugen. Selbst eine Änderung an einem einzigen Loch kann die Fertigungslinie und den Bau des gesamten Fahrzeugs zum Stillstand bringen, wenn sie nicht richtig gehandhabt wird.

Es gibt keine einfache oder einfache BIW-Änderung. Jede Anfrage erfordert besondere Aufmerksamkeit, unabhängig von der Produktphase. Halten Sie also immer die Augen offen – insbesondere, wenn Sie mit dem Wort „nur“ aufgefordert werden, das Design zu ändern.

Schnittstellen sind bei der Konstruktion und Herstellung eines Fahrzeugsystems wichtig – umso mehr für BIW-Strukturen. In den meisten Fällen bestimmen Schnittstellen die endgültige Entscheidung über die Designstrategie und manchmal auch über die Karosseriearchitektur.

Aber was genau bedeutet Schnittstelle? Einfach ausgedrückt handelt es sich um jedes einzelne Teil und den gesamten Fahrzeuginhalt in der Nähe Ihres gesamten Teils. Dabei spielt es keine Rolle, ob Ihr Teil ein anderes Teil direkt oder mit einem gewissen Spiel berührt, alles zählt – einschließlich aller Fertigungsprozesse und benötigten Werkzeuge.

Denken Sie daran, dass Ihr Teil niemals isoliert ist, auch wenn Sie ein einzelnes Teil entwerfen. Auch andere Anlagen und Prozesse, beispielsweise das Schweißen, sind von den Teileänderungen betroffen. RicAguiar/E+/Getty Images Plus.

Beängstigend, oder? Ja ist es. Eine gute Analogie könnte sein, an Ihren Kühlschrank zu denken. Jedes Regal hat seinen eigenen Platz, sein eigenes Volumen und sein eigenes Paketlimit. Alles, was sich im Kühlschrank befindet, besteht aus Einzelteilen.

Eines ist jedem, der in der Automobilbranche arbeitet, klar: Für die Fertigstellung einer einzelnen Einheit sind viele Teile und Dutzende Schritte erforderlich. Dann finden alle Systemschnittstellen statt. Haben Sie schon einmal versucht, etwas in den Kühlschrank zu stellen, aber es war kein Platz dafür vorhanden?

Um diese komplexe Arbeitslast richtig zu bewältigen, haben wir die Systemschnittstelle grundsätzlich in zwei Hauptanalysen unterteilt: das Designsystem und den Herstellungsprozess.

Designsystem. Überprüfen Sie alle Teil-zu-Teil-Schnittstellen unter Berücksichtigung der dynamischen und statischen Abstände, einschließlich der Systemfunktion und der zugehörigen technischen Leistungen.

Herstellungsprozess. Berücksichtigen Sie alle Produktionsschritte, einschließlich der Werkzeuge zum Verschrauben, Schweißen, Laden, Installieren und Ergonomie sowie Produktionsbeschränkungen rund um die Lackierung, den Karosseriebau und die Endmontage.

Ein gutes Beispiel für eine Systemschnittstelle ist der vordere Kotflügel. Sie müssen verwalten, wie das Design mit den Vordertüren, der Motorhaube, der Karosserieseite, den Frontstrukturen, den Scheinwerfern, dem Armaturenbrett, der Innenverkleidung und der Reifenhülle zusammenwirkt. Sie müssen auch den Herstellungsprozess für die Handhabung, das Laden und das Verschrauben der Teile berücksichtigen, einschließlich des Zugangs zu Elektrowerkzeugen.

Denken Sie immer daran, dass Ihr Teil niemals isoliert ist, auch wenn Sie ein einzelnes Teil entwerfen. Andere Systeme und Prozesse sind von dem Teil betroffen.

Für alle OEMs gibt es eine Konstante: ständige Designänderungen. Dafür kann es unterschiedliche Gründe geben, aber irgendwann im Lebenszyklus eines Fahrzeugs sind Teileänderungen erforderlich.

Eine weitere Konstante ist, dass die Produktionslinie nicht anhalten kann. Nun, die Linie kann anhalten, aber sie sollte niemals während der für die Massenproduktion vorgesehenen Zeit, die verkaufsfähigen Einheiten entspricht, anhalten.

Alles muss mit größter Aufmerksamkeit erfolgen und gut synchronisiert sein. Alle Beteiligten sollten sicherstellen, dass sich der Teileaustausch nicht negativ auf die Produktqualität auswirkt oder den Zeitplan der Fertigungslinie stört.

Ganz gleich, ob es sich bei einer Produktänderung um Rohstoffe oder ein Messgerät handelt: Veränderung ist Veränderung. Sie müssen das geänderte Teil als neu in der aktuellen Produktionskette behandeln. Um die Qualität und Passform der Teile sicherzustellen, müssen Sie einige Validierungen durchführen, bevor Sie Teile dauerhaft an der Produktionslinie austauschen. Morsa Images/E+/Getty Images.

Ganz gleich, ob es sich bei einer Produktänderung um Rohstoffe oder ein Messgerät handelt: Veränderung ist Veränderung. Sie müssen das geänderte Teil als neu in der aktuellen Produktionskette behandeln, bis Sie absolut sicher sind, dass Sie die aktuellen Teile durch die neuen ersetzen können.

Die Hauptgründe für Designänderungen sind:

Um die Qualität und Passform der Teile sicherzustellen, müssen Sie einige Validierungen durchführen, bevor Sie Teile dauerhaft an der Produktionslinie austauschen. Bevor Sie beispielsweise die Materialqualität oder -stärke eines Teils dauerhaft ersetzen, müssen Sie zunächst einige Validierungsschritte befolgen:

Das Problem besteht darin, alle diese Validierungen durchzuführen, ohne die aktuelle Produktion (Anlage und Lieferant) zu unterbrechen. Sie müssen noch einige Fahrzeugtests durchführen, um die Teilequalität und die Leistungsmerkmale sicherzustellen.

Erst nachdem Sie diese Tests und Systemvalidierungen erfolgreich abgeschlossen haben, können Sie mit der dauerhaften Implementierung der Änderungen in der Werkstatt und an den Produktionslinien fortfahren. Es ist wichtig zu beachten, dass die Produktionsvalidierung vom Schweregrad der Änderung, der Teilekomplexität und der Systemfunktion abhängt.

Nur eines ist Standard: „Nur“ ist nie der Fall.

Ein Design-Trigger ist eine einfache Strategie zur Bewältigung der Belastungen der Körperstrukturen. Die Hauptfunktion eines Auslösers besteht darin, das Verhalten des Karosseriesystems zu steuern und die gesamte Fahrzeugstruktur zu unterstützen. Es sollte dabei helfen, die Lasteingänge zu verwalten und zu absorbieren – ähnlich wie Sicherungen.

Ein gutes Beispiel für einen Designauslöser ist die vordere Stoßfängerträgerbaugruppe, bei der es sich um ein recht komplexes System handelt. Die Stoßfängerbaugruppe muss stark genug sein, um den Frontalaufprall aufzunehmen, aber auch in der Lage sein, die Lastpfade in entgegenkommende Fahrzeugstrukturen zu absorbieren und zu bewältigen. Daher sind einige Teile in einer vorderen Stoßstangenträgerbaugruppe so konstruiert, dass sie schwach sind und zerdrückt werden können. Manchmal verbessert die Schwächung einiger Bereiche die Leistung der Gesamtstruktur. Die Trigger haben bei diesem Workload wichtige Funktionen. Es mag kontraintuitiv erscheinen, aber die Erhöhung der Festigkeit eines Teils führt nicht immer zu einer Verbesserung der Fahrzeugleistung. Das Körpersystem muss ausbalanciert und entwickelt werden, um alle Belastungseinflüsse bewältigen zu können.

Das Aufprallverhalten der Stoßstangenträgerbaugruppe kann die Leistung der A-Säule beeinträchtigen. Deshalb müssen Sie diesen Pfad nach der ersten Eingabe am Stoßfängerbalken verwalten.

Das Entwerfen von Triggern erfordert sehr komplexe und sensible technische Kompromisse. Trigger sind wichtige Funktionen zur Unterstützung dieses Erfolgs. Das bloße Hinzufügen von Triggern bedeutet jedoch nicht, dass Sie die Lasten problemlos verwalten und die erwarteten Ergebnisse liefern können. Sie müssen andere Eingaben berücksichtigen, bis das Ziel erreicht ist – es gibt nur einen Auslöser.

Für BIW-Strukturingenieure ist es notwendig, den Stanzprozess zu verstehen. Sie müssen zwar nicht unbedingt ein Stanzexperte sein (es wäre jedoch hilfreich, wenn Sie einer wären), es ist jedoch lediglich erforderlich, über einige Kenntnisse über den Prozess und die Methoden der Blechumformung, insbesondere über Fertigungsbeschränkungen, zu verfügen. Bevor Sie die Konstruktion eines Blechteils vorantreiben und leiten, müssen Sie zumindest verstehen, wie ein Teil hergestellt wird.

Darüber hinaus werden Sie während der Entwicklungsphase mit Problemen konfrontiert, die größere Designänderungen erfordern. Daher müssen Sie in der Lage sein, praktikable Lösungen zu analysieren und anzubieten.

Wissen Sie zum Beispiel, was Rückfederung ist? Wissen Sie, wie Sie dies mit Design- oder Metallfertigungsprozessen kontrollieren und bekämpfen können? Dies ist nur eine Einschränkung, auf die Sie beim Entwerfen eines Blechteils wahrscheinlich stoßen werden. Sie müssen in der Lage sein, das Problem mit oder ohne Unterstützung von Stanzkollegen und Werkzeugmachern zu lösen.

Was sind die Hauptunterschiede zwischen Folge-, Tandem- und Transferwerkzeugverfahren? Stanzen und Rollformen; und Kalt- und Warmumformung? Sie müssen diese Begriffe kennen und wissen, wie sich diese Prozesse auf das Design auswirken.

Bedenken Sie, dass ein schönes, farbiges CAD-Modell auf Ihrem Computerbildschirm nur der Anfang ist. Das Teil muss hergestellt werden, und alle prozess- und fertigungsbezogenen Schritte sind ebenfalls Teil des Produktdesigns. Der Arbeitsablauf der Produktentwicklung endet erst in der Werkstatt. Der Stanzprozess wirkt sich auch auf Ihre Teilekosten und -qualität aus und bestimmt das Produktdesign. Sie müssen verstehen, wie Sie eine geeignete Lösung finden und auf der ersten Skizze einen realisierbaren Entwurf liefern.

Zu guter Letzt fragen Sie sich immer: „Muss ich diese Funktionen wirklich in das Design integrieren?“

Wenn Sie sich diese einfache Frage zum richtigen Zeitpunkt stellen, können Sie Geld und Zeit sparen. Es kommt nicht selten vor, dass Blechteile übergroße Designs mit Sicken, Taschen, Flanschen und sogar Löchern haben, die keinen wirklichen Zweck haben.

Es ist ein verständlicher und normaler Fehler, wenn man beim Entwerfen neuer Teile ein vorhandenes Design als Referenz verwendet. Wenn jemand diese Funktionen schon einmal hinzugefügt hat, behalten wir sie doch bei, oder? Falsch.

Es ist nicht so, dass Sie Ihrem neuen Design nicht viele der gleichen Funktionen hinzufügen müssen, aber Sie müssen die technischen Gründe dafür verstehen, bevor Sie Ihrem neuen Design Funktionen hinzufügen. Nur weil jemand eine Funktion schon einmal verwendet hat, heißt das nicht, dass Sie sie auch benötigen. Sie fragen sich wahrscheinlich: „Woher soll ich das wissen?“

Sie können Blechteile neu konstruieren und Features aus einem früheren Design entfernen, während Sie die gleiche Systemleistung beibehalten und so ein saubereres, kostengünstigeres Design liefern. Ja, es ist möglich und man muss dafür kein Harry Potter sein.

Perlen. Das am häufigsten verwendete Merkmal bei der Teilekonstruktion sind die Sicken entlang der Biegelinien. Designer und Ingenieure verwenden diese Sicken häufig zur Rückfederungskontrolle und zur Stabilisierung und Versteifung der Seitenwände. Sicken werden jedoch nur in Situationen benötigt, in denen das System sie wirklich erfordert und in denen Stanzsimulationen auf eine Rückfederung hinweisen und es keine andere Möglichkeit gibt, diese zu kontrollieren. Es sind nicht in jeder einzelnen Biegelinie Sicken erforderlich. Selbst ein paar Sicken entlang der Biegelinie könnten die Werkzeug- und Teilekosten erhöhen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, stellen Sie sich vor, die Schnittstelle zwischen Rohlingshalter und Matrize mit und ohne Sicken zu gestalten.

Der Punkt ist, dass das Hinzufügen von Merkmalen zu einem Stanzteildesign häufig die Teile- und Werkzeugkosten erhöht. Vereinfacht gesagt gilt: Je mehr Funktionen, desto komplexer werden die Matrizensätze und desto länger dauert die Herstellung.

Materialanzeige. Eine weitere häufige Überdimensionierung ist die Materialstärke. Die Verwendung von zu dickem Material ist so, als wäre ein Jäger nicht sicher, ob er beim Durchqueren des Dschungels auf einen kleinen Vogel oder einen großen Löwen trifft. Deshalb trägt er ein Elefantengewehr, um sich vor einem T-Rex zu schützen.

Je dünner das Blech, desto billiger sind die Werkzeuge und desto weniger Prägekraft ist erforderlich. Dazu gehören Gasfedern, Federn, Stempel und Matrizen.

Eine gute Faustregel ist, ein neues Design immer so klar, einfach und flach wie möglich zu beginnen. Der richtige Zeitpunkt zum Hinzufügen von Features ist nach Beginn der Prägesimulationen, Attribute und Funktionsanalyse – nie zuvor! Ein klares und einfaches Design beeinträchtigt nicht die Funktionalität eines Teils, da es darauf ausgelegt ist, Funktionen bereitzustellen. Wenn es keine technischen Gründe gibt, eine Funktion hinzuzufügen, tun Sie es nicht.

Dies ist der Hauptunterschied zwischen Wissen und Erfahrung. Es ist nicht nur wichtig, die Designtechniken zu kennen, Sie müssen auch wissen, wie und wann Sie sie anwenden.

Die Konstruktion von Karosseriestrukturen ist schnell, faszinierend und sehr dynamisch. Lernen Sie also täglich weiter und geben Sie Ihr Bestes, um Ihre Erfahrungen und Erkenntnisse mit Ihrem Team zu teilen. Das ist eine gute Möglichkeit, Ihre Fähigkeiten zu erlernen und zu erweitern.