Kontrollfragen zu Kapitel 2
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Martin Reuter: Methodik der Werkstoffauswahl 2.1 Lösungen <strong>zu</strong> <strong>Kontrollfragen</strong><br />
<strong>Kontrollfragen</strong> <strong>zu</strong> <strong>Kapitel</strong> 2<br />
2.1 Welche Motive können ein Unternehmen oder einen Entwickler da<strong>zu</strong> bewegen, einen Werkstoff<br />
<strong>zu</strong> ändern oder neue Materialien für Bauteile <strong>zu</strong> suchen?<br />
o Die Marktgesetze erfordern z. B. die technische Verbesserung eines Produkts oder eine<br />
Herstellkostenreduzierung, um im Wettbewerb von Angebot und Nachfrage mit<strong>zu</strong>halten.<br />
o Neue Produkte werden konstruiert, um neue Märkte oder Kundenwünsche <strong>zu</strong> befriedigen.<br />
o Qualitätsprobleme an bestehenden Produkten zwingen <strong>zu</strong> Produktänderungen.<br />
o Normen, Vorschriften, gesetzliche Auflagen (oder auch ein sich änderndes<br />
Umweltverständnis) erfordern den Einsatz neuer Werkstoffe.<br />
o Das Unternehmen entschließt sich aus wirtschaftlichen Gründen <strong>zu</strong> einer Standardisierung<br />
der eingesetzten Materialien.<br />
2.2 Welcher Beweggrund kann bei Produkten, die bereits im Markt verfügbar sind, <strong>zu</strong> einem sehr<br />
hohen Handlungsdruck führen, eine rasche Werkstoffänderung herbei<strong>zu</strong>führen?<br />
o Qualitätsprobleme<br />
2.3 Nennen Sie ein Beispiel, bei der eine gesetzliche Vorgabe <strong>zu</strong> Materialänderungen geführt hat!<br />
o Quecksilber in Batterien, Altautoverordnung (Chrom), Asbest<br />
2.4 Machen Sie den Unterschied des Gebrauchswerts und des Tauschwerts an einem Beispiel<br />
deutlich, bei dem Werkstoffe die entscheidende Rolle spielen.<br />
o Uhr: Hoher Preis bei gleichem Gebrauchswert nicht durch die Funktion bestimmt, sondern<br />
von anderen Faktoren wie Image des Herstellers, Design …<br />
o Andere Produkte, die in ähnlicher Weise als Beispiel an<strong>zu</strong>führen sind, sind meist<br />
Luxusprodukte, beispielsweise Küchengeräte mit besonderem Design, Büromittel wie<br />
Kugelschreiber oder Hefter, Fahrräder.<br />
2.5 Welcher Faktor ist nach der Vorauswahl von Werkstoffen vorrangig für die Komplexität der<br />
anschließenden Entscheidungsfindung verantwortlich?<br />
o Bekanntheitsgrad des Werkstoffs<br />
2.6 Welche Entscheidungen in Be<strong>zu</strong>g auf den Bekanntheitsgrad eines Materials differenzieren die<br />
Komplexität der Auswahlprozesse?<br />
o Werkstoffneueinführung<br />
o Werkstoffsubstitution<br />
o Werkstoffalternative<br />
2.7 Zu welchen Entscheidungsarten führt die Klassifizierung des Bekanntheitsgrads von<br />
Materialien?<br />
o Gegenüber Kontrollfrage 2.6 tritt nur eine Entscheidungsart hin<strong>zu</strong>: die Beibehaltung einer<br />
Werkstofflösung<br />
2.8 Erläutern Sie die Begriffe Werkstoffneueinführung, -substitution und -alternative im Hinblick<br />
auf den Umfang der notwendigen Evaluierungs- und Validierungsmaßnahmen von Produkten.<br />
o Ein völlig neuer Werkstoff, eine Werkstoffneueinführung, erfordert, dass eine Vielzahl an<br />
Informationen über das Material ein<strong>zu</strong>holen sind und der Werkstoff ausgiebig getestet<br />
werden muss, da sonst hohe Risiken für das Produkt bestehen. Teilweise müssen für den<br />
neuen Werkstoff grundlegende Untersuchungen erfolgen, da noch nicht alle<br />
Werkstoffeigenschaften bestimmt wurden. Für Simulationen sind notwendige<br />
Werkstoffdaten häufig unbekannt. Zuallerletzt ist an<strong>zu</strong>merken, dass für eine<br />
Werkstoffneueinführung die Organisation des Prozesses (Projektstruktur) entsprechend der
Martin Reuter: Methodik der Werkstoffauswahl 2.2 Lösungen <strong>zu</strong> <strong>Kontrollfragen</strong><br />
hohen Risiken und entsprechend der Situation des völlig Neuen ein<strong>zu</strong>richten ist. Die<br />
Evaluierungs- und Validierungsmaßnahmen sind daher <strong>zu</strong>r Risikoabsicherung mit größter<br />
Sorgfalt <strong>zu</strong> planen und Kosten, Ressourcen und Zeit („Time to Market“) für den<br />
Entwicklungsprozess „bereit“ <strong>zu</strong> stellen.<br />
o Die Werkstoffsubstitution bedeutet, dass ein für das Unternehmen noch „unbekannter“<br />
Werkstoff eingesetzt wird. Damit sind die Folgen und Risiken für das Erzeugnis schwerer<br />
abschätzbar. Auch hier muss die Prozessgestaltung diesen erhöhten Risiken Rechnung<br />
tragen, d. b., dass Versuche und Simulationen <strong>zu</strong>m Nachweis geforderter<br />
Produkteigenschaften durch<strong>zu</strong>führen sind. Allerdings hat die Substitution gegenüber der<br />
Neueinführung den Vorteil, dass der Werkstoff in vielen z. B. auch Konkurrenzprodukten<br />
bereits eingesetzt ist, entsprechend Erfahrungen „extern“ vorliegen und Werkstoffdaten ohne<br />
Weiteres beschafft werden können. Die Evaluierungs- und Validierungsmaßnahmen sind<br />
daher vom Umfang deutlich geringer als bei der Werkstoffneueinführung; die Risiken<br />
überschaubar; Zeit-, Kosten- und Ressourcenaufwand bleiben in einem „üblichen“ Rahmen.<br />
o Die Alternative birgt für den Entwickler die geringsten Risiken und setzt voraus, dass alle<br />
relevanten Informationen über den Werkstoff im Unternehmen vorhanden sind. Bei einem<br />
gut entwickelten Know-how-Management lassen sich diese im günstigsten Fall über<br />
firmeneigene Informationssysteme abrufen. Die Evaluierungs- und Validierungsmaßnahmen<br />
können daher rasch durchgeführt werden. „Time to Market“ wird bei dieser<br />
Entscheidungslage am kürzesten.<br />
2.9 Wie unterscheidet sich die Werkstoffsubstitution von der -alternative?<br />
o Das Material ist bei einer Werkstoffsubstitution für das Unternehmen unbekannt, bei der<br />
-alternative liegen bereits viele interne Informationen den Entwicklern vor.<br />
2.10 Welche weiteren Faktoren führen <strong>zu</strong> vielschichtigeren, umfangreicheren Werkstoffauswahlprozessen?<br />
o Konstruktionsart<br />
o Produktart<br />
o Stückzahl<br />
2.11 Welche drei Konstruktionsarten gibt es?<br />
o Neukonstruktion<br />
o Anpassungskonstruktion<br />
o Variantenkonstruktion<br />
2.12 Inwieweit beeinflusst die Produktart die Anforderungen an einen Bauteilwerkstoff? Erläutern<br />
Sie dies an einem Beispiel!<br />
o Eine Produktentwicklung muss sich gegebenenfalls unterschiedlichster Ingenieursdisziplinen<br />
bedienen (Maschinenbau, Elektrotechnik, Chemie …). Je mehr Problemstellungen bei einer<br />
Entwicklung <strong>zu</strong> berücksichtigen sind, umso komplexer wird auch eine Entwicklung<br />
verlaufen.<br />
o Als Beispiele können mechatronische Systeme angeführt werden wie Luftfedersysteme,<br />
Bremsen für Pkw und Nkw, Prüfeinrichtungen mit elektrischer Messtechnik und<br />
elektronischen Auswertesystemen etc. Hier sind Produktanforderungen sowohl unter<br />
mechanischen, elektrischen und elektronischen Gesichtspunkten, aber auch im Hinblick auf<br />
die Software (Steuerung und Regelung etc.) fest<strong>zu</strong>schreiben.<br />
2.13 Erläutern Sie das erhöhte wirtschaftliche Risiko einer Werkstoffänderung bei Massenprodukten.<br />
o Je größer die Stückzahlen, je höher ist das Risiko <strong>zu</strong> bewerten, welches eine<br />
Werkstoffänderung hervorbringt. Die Garantiekosten steigen bei Produktausfällen rasch <strong>zu</strong><br />
hohen Summen an. Sie können in dem starken Wettbewerb eines Massengeschäfts nur<br />
schwer verkraftet werden.
Martin Reuter: Methodik der Werkstoffauswahl 2.3 Lösungen <strong>zu</strong> <strong>Kontrollfragen</strong><br />
o Der „worst case“ ist eine Rückrufaktion von Produkten, was im Massengeschäft <strong>zu</strong> massiven<br />
Gewinneinbrüchen führt.<br />
o Zudem führt der (durch einen „Werkstofffehler“ hervorgerufene) Produktausfall im Markt <strong>zu</strong><br />
einem Imageverlust, der selten nur kurzfristig kompensiert werden kann und durch einen<br />
Käuferverlust ebenfalls Ertragseinbußen <strong>zu</strong>r Folge hat.<br />
o Es ist daher von größter Bedeutung, im Massenprodukt ausentwickelte Werkstofflösungen<br />
<strong>zu</strong> verwenden, die nur noch ein sehr geringes Materialrisiko aufweisen.