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Bauteiloptimierung

Qualität steigern, Kosten senken

Form folgt Funktion: Dieser Grundsatz sollte am Anfang jeder Produktentwicklung stehen. Doch in der Praxis werden dem Anschein nach Bauteile oft primär nach optischen Kriterien gestaltet. Die Folge: unnötige Entwicklungsfehler, ineffiziente Prozesse, Werkzeugänderungen und hohe Zusatzkosten.

Unsere Lösung: Mit gezielter Bauteiloptimierung auf Basis moderner Spritzgießsimulation und langjähriger Praxiserfahrung helfen wir Ihnen, Konstruktionsfehler frühzeitig zu vermeiden, die Prozesssicherheit zu erhöhen und die Produktqualität nachhaltig zu verbessern.

Frühzeitig optimieren, maximal profitieren

Je früher die Bauteiloptimierung in der Entwicklung ansetzt, desto größer ist das Potenzial und desto geringer die Kosten. Frühzeitige Maßnahmen verbessern die Hertellbarkeit, vermeiden Folgekosten und ermöglichen bereits in der ersten Musterung ein optimales Ergebnis.

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Optimierte Bauteile

Für perfekte Funktion und wirtschaftliche Produktion

Jedes Bautel stellt individuelle Anforderungen – wir liefern maßgeschneiderte Lösungen.

Auf Basis präziser Spritzgießsimulationen und optionaler FEM-Analysen identifizieren wir frühzeitig Optimierungspotenziale und entwickeln konkrete Maßnahmen zur Verbesserung von Qualität, Herstellbarkeit und Wirtschaftlichkeit.

Unsere Bauteiloptimierung berücksichtigt unter anderem:

  • Funktionalität & Stabilität
  • Bauteilfestigkeit, Optik & Haptik
  • Montage- und Demontagefreundlichkeit
  • Werkstoffeinsparung & Energieeffizienz
  • Prozesssicherheit & Fehlervermeidung
  • Kostenreduktion & Erstbemusterung mit Gutteilen

Frühe Optimierung zahlt sich aus!

Je früher im Entwicklungsprozess optimiert wird, desto höher ist der Effekt und das mit geringeren Kosten und ohne spätere Korrekturschleifen. Wird erst nach der Musterung korrigiert, sind größere Änderungen oft nicht mehr wirtschaftlich, da auch angrenzende Baugruppen betroffen sein können oder dies auch teure Werkzeugänderungen mit sich zieht.

Unsere Vorgaben:

  • Analyse mit Spritzgießsimulation und optional FEM
  • Ausarbeitung konkreter Optimierungsvorschläge (Sie können entscheiden, ob Sie diese selbst umsetzen oder wir dies für Sie übernehmen sollen)
  • Detaillierte Dokumentation in einem technischen Bericht
  • Visualisierung in 2D-Schnitten, nachvollziehbar und schrittweise erläutert

Unser Apell:

Bauteiloptimierung gehört verbindlich ins Pflichten- und Lastenheft, idealerweise vor der Werkzeugkonstruktion bzw. Werkzeugvergabe. Sie verhindert teure Korrekturen, spart Ressourcen und erhöht die Erfolgsquote ab dem ersten Bauteil.

1. Simulation: Mithilfe moderner Spritzgießsimulationen erkennen wir frühzeitig potenzielle Formteilfehler und Werkzeugprobleme. Die intelligente Auswertung und Interpretation der Simulationsdaten bildet die Grundlage für gezielte Optimierungen.

2. FEM-Analyse (Finite-Elemente-Methode): Mit der FEM prüfen wir mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit, Schwindungsverhalten oder akustische Performance. So lässt sich die Belastbarkeit des Bauteils realitätsnah bewerten und verbessern.

3. Bauteilanalyse: Wir analysieren, wo und wie Kräfte auf das Bauteil wirken und ermitteln das optimale Verhältnis von Spannung zu Dehnung. Zudem identifizieren wir Schwachstellen, die im Herstellprozess zu Fehlern führen könnten.

4. Geometrieoptimierung: Gezielte Anpassungen an der Bauteilgeometrie, etwa durch Änderung von Wandstärken oder Übergängen, ermöglichen Materialeinsparungen, Gewichtsreduktion und eine wirtschaftliche Herstellung – natürlich ohne Funktionsverluste.

5. Werkzeugkonzept: Basierend auf der Analyse entwickeln wir ein effizientes Werkzeugkonzept. Dabei berücksichtigen wir Aspekte wie Angussposition, Temperierung, Entlüftung und Entformung. Digitale 3D-Modelle ermöglichen eine frühzeitige Prüfung und reduzieren Entwicklungszeit und Kosten.

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1. Gewichts und Materialeinsparung:
Durch gezielte FEM-Berechnung wird das Bauteil belastungsgerecht ausgelegt. Material wird nur dort eingesetzt, wo es benötigt wird. Das senkt Gewicht und spart Kosten beim Werkstoffeinsatz.

2. Optimale Steifigkeit bei minimaler Verformung:
Die FEM ermöglicht ein perfektes Verhältnis von Steifigkeit zu Flexibilität. So bleibt das Bauteil unter realen Belastungen stabil und funktionstüchtig – ohne Bruchrisiko.

3. Reduzierte Zykluszeiten:
Durch die Optimierung von Wandstärken und eine konturnahe Temperierung lassen sich Zykluszeiten im Herstellprozess deutlich senken.

4. Verzug minimieren:
Ein stabiles Formteil entsteht durch abgestimmte Anspritzung, geeignete Nachdruckbedingungen und optimierte Wandstärkenverhältnisse. Auch die gezielte Glasfaserorientierung kann durch Anpassung der Geometrie oder Anspritzposition positiv beeinflusst werden.

5. Idealer Wandstärkenverlauf:
Ein durchdachter Wandstärkenverlauf vom Angusspunkt bis zum Fließwegende verhindert Fehlstellen durch lokale Materialanhäufungen. Frühzeitige Optimierung verhindert typische Designfehler.

6. Weniger Formteilfehler:
Typische Fehler wie Lufteinschlüsse, Schlieren, Einfallstellen oder Brenner können durch gezielte Auslegung vermieden werden. Die Simulation zeigt frühzeitig, wo Korrekturen sinnvoll sind – für eine prozesssichere Produktion.

Optimale Bauteile und wirtschaftliche Werkzeuge

Gezielte Verzugskorrektur für optimale Bauteilgeometrie

Durch gezielte Anpassungen, etwa bei Wandstärken, Rippen-/Deckel-Verhältnissen, Füllhilfen oder Eckenausmagerungen, reduzieren wir zuverlässig Formteilverzüge. Falls nötig, kommen berechnete Negativkorrekturen oder Aufmaßbestimmungen bei glasfaserverstärkten Bauteilen zum Einsatz. Das Ergebnis: Eine geometrisch stabile und verzugsoptimierte Artikelkontur.

Fundierte Daten für ein sicheres Werkzeugkonzept

Unsere Optimierung liefert Ihnen belastbare Daten zu Anspritzung, Temperierung, Heizzeiten (z.B. bei Gummi) und Trennung – eine solide Grundlage, auf der die Werkzeugkonstruktion zügig und sicher aufbauen kann. So vermeiden Sie spätere Anpassungen und sparen wertvolle Entwicklungszeit.

Maximale Prozesssicherheit & kürzere Entwicklungszeiten

Mit uns als erfahrenem Entwicklungs- und Optimierungspartner gestalten Sie den Weg von der Produktidee bis zur Serienfertigung effizienter. Durch frühzeitige Bauteilanpassungen reduzieren wir Korrekturschleifen und steigern die Planungssicherheit im gesamten Projektverlauf.

Werkzeugorientiertes Denken – unser Erfolgsfaktor

Dank unserer langjährigen Expertise in der Werkzeugkonzeption und -konstruktion liegt unser Fokus stehts auch auf der Herstellbarkeit und Machbarkeit des Bauteils im späteren Werkzeug. Das zahlt sich für Sie in Form von geringeren Kosten und höherer Qualität aus.

Nachhaltigkeit und Energieeffizienz als Standard

Seit Jahrzehnten integrieren wir aktiv nachhaltige Prinzipien und energieeffizientes Denken in unsere Entwicklungs- und Optimierungsstrategien. Davon profitieren nicht nur Ihre Bauteile, sondern auch Ihr gesamter Produktionsprozess.

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VorKon

Bauteiloptimierung beginnt vor der Konstruktion

Mit VORKON starten Sie bereits vor der eigentlichen 3D-Konstruktion in eine gezielte Bauteiloptimierung. Durch eine fundierte Voranalyse bewerten wir die technische Machbarkeit, Geometrie, Werkstoffwahl und Werkzeugumsetzung und schaffen damit die Grundlage für ein fehlerfreies, wirtschaftliches Bauteildesign.

Was Sie mit VORKON erreichen:

  • Optimierte Bauteilgeometrie bereits vor dem ersten CAD-Modell
  • Erkennung kritischer Formmerkmale wie Wandstärken, Entformungen, Trennungen und Anspritzpositionen
  • Vermeidung typischer Formteilfehler (z.B Lufteinschlüsse, Schlieren, Verzug)
  • Minimierung von Nacharbeit an Werkzeug und Bauteil

VORKON nutzt eine vereinfachte, simulationsbasierte Nachbildung, um Schwächen im Bauteildesign frühzeitig zu identifizieren. So lassen sich Materialeinsatz, Herstellbarkeit und Fertigungsprozess gezielt aufeinander abstimmen.

Mit belastbaren Ergebnissen zur:

  • Verzugsminimierung und Stabilität
  • Optimalen Wandstärkenverläufen
  • Baugruppenkompatibilität und Montagefreundlichkeit

Ihr Vorteil: Sie schöpfen den vollen Optimierungsrahmen aus, bevor spätere Einschränkungen durch Konstruktion oder Werkzeugbau entstehen. Das spart Kosten, reduziert Korrekturschleifen und sorgt für schnellere, sichere Produktentwicklung.

💡Bonus: Einzelne Analysebestandteile von VORKON lassen sich auf spätere umfangreichere Spritzgießsimulationen anrechnen.

Mehr Effizienz in der Produktion, deutlich kürzere Zykluszeiten, Gutteile bei der ersten Musterung. Wir zeigen wie’s geht!​

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Troubleshooting

wenn es (fast) zu spät ist

In der Entwicklung und Herstellung von Kunststoffbauteilen wirken zahlreiche Parameter auf die finale Bauteilqualität ein – von Design über Materialwahl bis zur Verarbeitung. Trotz dieses Wissens werden wichtige Schritte wie Spritzgießsimulation (mit Bauteilanalyse), Bauteiloptimierung und Werkzeugkonzept haufig vernachlässigt oder zu spät umgesetzt.

Das Ergebnis:

Fehlgeschlagene Erstbemusterungen, teure Werkzeugänderungen und Zeitverluste durch Korrekturschleifen – meist, weil Simulationen erst durchgeführt werden, wenn das Produktdesign bereits feststeht oder das Werkzeug gebaut ist.

Unsere Lösung:

Wir analysieren auftretende Formteilfehler am Bauteil und im Werkzeug mithilfe moderner Spritzgießsimulationen und leiten daraus konstruktive Lösungen zur Fehlerkorrektur ab.

👉Unser Apell: Viele dieser Fehler wären leicht vermeidbar gewesen, wenn frühzeitig belastbare Simulationsdaten und eine fundierte Bauteilbewertung in den Entwicklungsprozess eingebunden worden wären. Früh optimieren heißt: Kosten sparen, Qualität sichern und Zeit gewinnen.

Formteilfehler​ erkennen – gezielt optimieren

Fehler im Spritgussverfahren entstehen selten zufällig. Sie haben immer technische Ursachen – oft mehrere gleichzeitig. Wir helfen Ihnen, diese systematisch zu erkennen, zu verstehen und konstruktiv zu beheben.

1. Fehlerursache analysieren: Mithilfe von Spritzgießsimulationen und unserer langjährigen Erfahrung in der Formenkonstruktion interpretieren wir sichtbare und unsichtbare Formteilfehler z.B. durch Verzug, Druckverlauf oder Füllverhalten.

2. Typische Formteilfehler: Zu den häufigsten Fehlern zählen:

  • Verzug
  • Bindenähte, Schlieren, Einfallstellen
  • Brenner, Grat, Oberflächenmarkierungen

3. Bauteiloptimierung in der Praxis: Unsere Optimierungsvorschläge dokumentieren wir visuell in 2D-Schnitten und erläutern sie Schritt für Schritt. Die Umsetzung erfolgt meist direkt beim Kunden in der CAD-Software – auf Wunsch übernehmen wir das auch für Sie. Mithilfe von additiv gefertigten Teilen lassen sich Optimierungen schnell testen und sogar Konstruktionsfunktionen kombinieren oder Bauteile konsolidieren.

4. Nachprüfung durch Folgesimulation: Anschließend validieren wir die optimierten Geometrien mit einer Folgesimulation, um weitere Verbesserungspotenziale zu erkennen – zielgerichtet und belastbar.

5. Festigkeitskritische Fehler prüfen: Gerade bei glasfaserverstärkten Kunststoffen empfehlen wir zusätzlich eine Computertomographie. So lassen sich Vakuolen oder Faserorientierungen gezielt identifizieren und verbessern.

Kontakt

Angebot für Projekt- und Kostenkalkulation in den Bereichen Produktentwicklung, Projektplanung und- umsetzung, Werkzeugkonstruktion, Artikeloptimierung uvm. anfragen.

Gerne sind wir als Ansprechpartner für Sie da!

Kontakt aufnehmen

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Konstruktionsbüro Hein GmbH Marschstrasse 25 D-31535 Neustadt

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