Kontrollfragen zu Kapitel 2

Martin Reuter: Methodik der Werkstoffauswahl 2.1 Lösungen zu Kontrollfragen
Kontrollfragen zu Kapitel 2
2.1 Welche Motive können ein Unternehmen oder einen Entwickler dazu bewegen, einen Werkstoff
zu ändern oder neue Materialien für Bauteile zu suchen?
o Die Marktgesetze erfordern z. B. die technische Verbesserung eines Produkts oder eine
Herstellkostenreduzierung, um im Wettbewerb von Angebot und Nachfrage mitzuhalten.
o Neue Produkte werden konstruiert, um neue Märkte oder Kundenwünsche zu befriedigen.
o Qualitätsprobleme an bestehenden Produkten zwingen zu Produktänderungen.
o Normen, Vorschriften, gesetzliche Auflagen (oder auch ein sich änderndes
Umweltverständnis) erfordern den Einsatz neuer Werkstoffe.
o Das Unternehmen entschließt sich aus wirtschaftlichen Gründen zu einer Standardisierung
der eingesetzten Materialien.
2.2 Welcher Beweggrund kann bei Produkten, die bereits im Markt verfügbar sind, zu einem sehr
hohen Handlungsdruck führen, eine rasche Werkstoffänderung herbeizuführen?
o Qualitätsprobleme
2.3 Nennen Sie ein Beispiel, bei der eine gesetzliche Vorgabe zu Materialänderungen geführt hat!
o Quecksilber in Batterien, Altautoverordnung (Chrom), Asbest
2.4 Machen Sie den Unterschied des Gebrauchswerts und des Tauschwerts an einem Beispiel
deutlich, bei dem Werkstoffe die entscheidende Rolle spielen.
o Uhr: Hoher Preis bei gleichem Gebrauchswert nicht durch die Funktion bestimmt, sondern
von anderen Faktoren wie Image des Herstellers, Design …
o Andere Produkte, die in ähnlicher Weise als Beispiel anzuführen sind, sind meist
Luxusprodukte, beispielsweise Küchengeräte mit besonderem Design, Büromittel wie
Kugelschreiber oder Hefter, Fahrräder.
2.5 Welcher Faktor ist nach der Vorauswahl von Werkstoffen vorrangig für die Komplexität der
anschließenden Entscheidungsfindung verantwortlich?
o Bekanntheitsgrad des Werkstoffs
2.6 Welche Entscheidungen in Bezug auf den Bekanntheitsgrad eines Materials differenzieren die
Komplexität der Auswahlprozesse?
o Werkstoffneueinführung
o Werkstoffsubstitution
o Werkstoffalternative
2.7 Zu welchen Entscheidungsarten führt die Klassifizierung des Bekanntheitsgrads von
Materialien?
o Gegenüber Kontrollfrage 2.6 tritt nur eine Entscheidungsart hinzu: die Beibehaltung einer
Werkstofflösung
2.8 Erläutern Sie die Begriffe Werkstoffneueinführung, -substitution und -alternative im Hinblick
auf den Umfang der notwendigen Evaluierungs- und Validierungsmaßnahmen von Produkten.
o Ein völlig neuer Werkstoff, eine Werkstoffneueinführung, erfordert, dass eine Vielzahl an
Informationen über das Material einzuholen sind und der Werkstoff ausgiebig getestet
werden muss, da sonst hohe Risiken für das Produkt bestehen. Teilweise müssen für den
neuen Werkstoff grundlegende Untersuchungen erfolgen, da noch nicht alle
Werkstoffeigenschaften bestimmt wurden. Für Simulationen sind notwendige
Werkstoffdaten häufig unbekannt. Zuallerletzt ist anzumerken, dass für eine
Werkstoffneueinführung die Organisation des Prozesses (Projektstruktur) entsprechend der

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hohen Risiken und entsprechend der Situation des völlig Neuen einzurichten ist. Die
Evaluierungs- und Validierungsmaßnahmen sind daher zur Risikoabsicherung mit größter
Sorgfalt zu planen und Kosten, Ressourcen und Zeit („Time to Market“) für den
Entwicklungsprozess „bereit“ zu stellen.
o Die Werkstoffsubstitution bedeutet, dass ein für das Unternehmen noch „unbekannter“
Werkstoff eingesetzt wird. Damit sind die Folgen und Risiken für das Erzeugnis schwerer
abschätzbar. Auch hier muss die Prozessgestaltung diesen erhöhten Risiken Rechnung
tragen, d. b., dass Versuche und Simulationen zum Nachweis geforderter
Produkteigenschaften durchzuführen sind. Allerdings hat die Substitution gegenüber der
Neueinführung den Vorteil, dass der Werkstoff in vielen z. B. auch Konkurrenzprodukten
bereits eingesetzt ist, entsprechend Erfahrungen „extern“ vorliegen und Werkstoffdaten ohne
Weiteres beschafft werden können. Die Evaluierungs- und Validierungsmaßnahmen sind
daher vom Umfang deutlich geringer als bei der Werkstoffneueinführung; die Risiken
überschaubar; Zeit-, Kosten- und Ressourcenaufwand bleiben in einem „üblichen“ Rahmen.
o Die Alternative birgt für den Entwickler die geringsten Risiken und setzt voraus, dass alle
relevanten Informationen über den Werkstoff im Unternehmen vorhanden sind. Bei einem
gut entwickelten Know-how-Management lassen sich diese im günstigsten Fall über
firmeneigene Informationssysteme abrufen. Die Evaluierungs- und Validierungsmaßnahmen
können daher rasch durchgeführt werden. „Time to Market“ wird bei dieser
Entscheidungslage am kürzesten.
2.9 Wie unterscheidet sich die Werkstoffsubstitution von der -alternative?
o Das Material ist bei einer Werkstoffsubstitution für das Unternehmen unbekannt, bei der
-alternative liegen bereits viele interne Informationen den Entwicklern vor.
2.10 Welche weiteren Faktoren führen zu vielschichtigeren, umfangreicheren Werkstoffauswahlprozessen?
o Konstruktionsart
o Produktart
o Stückzahl
2.11 Welche drei Konstruktionsarten gibt es?
o Neukonstruktion
o Anpassungskonstruktion
o Variantenkonstruktion
2.12 Inwieweit beeinflusst die Produktart die Anforderungen an einen Bauteilwerkstoff? Erläutern
Sie dies an einem Beispiel!
o Eine Produktentwicklung muss sich gegebenenfalls unterschiedlichster Ingenieursdisziplinen
bedienen (Maschinenbau, Elektrotechnik, Chemie …). Je mehr Problemstellungen bei einer
Entwicklung zu berücksichtigen sind, umso komplexer wird auch eine Entwicklung
verlaufen.
o Als Beispiele können mechatronische Systeme angeführt werden wie Luftfedersysteme,
Bremsen für Pkw und Nkw, Prüfeinrichtungen mit elektrischer Messtechnik und
elektronischen Auswertesystemen etc. Hier sind Produktanforderungen sowohl unter
mechanischen, elektrischen und elektronischen Gesichtspunkten, aber auch im Hinblick auf
die Software (Steuerung und Regelung etc.) festzuschreiben.
2.13 Erläutern Sie das erhöhte wirtschaftliche Risiko einer Werkstoffänderung bei Massenprodukten.
o Je größer die Stückzahlen, je höher ist das Risiko zu bewerten, welches eine
Werkstoffänderung hervorbringt. Die Garantiekosten steigen bei Produktausfällen rasch zu
hohen Summen an. Sie können in dem starken Wettbewerb eines Massengeschäfts nur
schwer verkraftet werden.

Martin Reuter: Methodik der Werkstoffauswahl 2.3 Lösungen zu Kontrollfragen
o Der „worst case“ ist eine Rückrufaktion von Produkten, was im Massengeschäft zu massiven
Gewinneinbrüchen führt.
o Zudem führt der (durch einen „Werkstofffehler“ hervorgerufene) Produktausfall im Markt zu
einem Imageverlust, der selten nur kurzfristig kompensiert werden kann und durch einen
Käuferverlust ebenfalls Ertragseinbußen zur Folge hat.
o Es ist daher von größter Bedeutung, im Massenprodukt ausentwickelte Werkstofflösungen
zu verwenden, die nur noch ein sehr geringes Materialrisiko aufweisen.