Vom Konzept zur Serienproduktion
Entwicklung und Fertigung einer nachhaltigen Messing-Produktreihe
In dieser Case Study stellen wir detailliert dar, wie ein komplexes Entwicklungs- und Fertigungsprojekt im Bereich der bleifreien Messingverarbeitung realisiert wurde. Dabei lag der Fokus auf der erfolgreichen Umsetzung einer neuen Produktlinie im Sanitärbereich, die strengen gesetzlichen Vorgaben entsprach und hohe Qualitätsanforderungen erfüllte.
Hintergrund & Ausgangssituation
Der Kunde, ein etablierter Anbieter hochwertiger Sanitärsysteme, plante die Entwicklung eines innovativen Verbinderreihe, die sowohl aus Kunststoff als auch aus metallischen Komponenten bestehen sollte. Ziel war es, eine neue innovative Verbinder-Serie auf den Markt zu bringen, die besonders langlebig sowie zuverlässig ist und im Markt einen Technikfortschritt markiert.
Hinsichtlich der gewählten Materialien sollte die Serie konform mit aktuellen und auch zukünftigen gesetzlichen Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Bleifreiheit (gemäß der Trinkwasserverordnung und REACH) sein.
Die Herausforderung bestand darin, das neue Sortiment so zu entwickeln, dass es sich sowohl technisch als auch wirtschaftlich sinnvoll herstellen ließ. Dabei galt es, unterschiedliche Fertigungstechniken und Materialeigenschaften zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Produkte kosteneffizient produziert werden konnten, ohne dabei Qualitätskompromisse einzugehen. Zudem waren äußerst enge Toleranzen und eine besondere Oberflächengüte gefordert, was den Fertigungsprozess und das Handling zusätzlich erschwerte.
Projektstart
Bereits zu Beginn des Projektes wurde deutlich, dass ein intensiver Austausch zwischen dem Kunden und unserem Entwicklungsteam erforderlich sein würde. Die Kooperation begann bereits in der frühen Entwicklungsphase, was ermöglichte, konstruktive und materialtechnische Aspekte frühzeitig in den Prozess einfließen zu lassen.
Zunächst erhielt unser Team vom Kunden Zeichnungen der geplanten Bauteile, die wir einer umfassenden Machbarkeitsanalyse unterzogen. In dieser frühen Phase identifizierten unsere Techniker einige Punkte, bei denen konstruktive Anpassungen notwendig waren. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, bestimmte Wandstärken zu reduzieren oder Gewinde zu verkürzen, um die Produktion effizienter und wirtschaftlicher zu gestalten, jedoch ohne Einfluss auf die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Produktes zu nehmen. Auch bezüglich der Materialwahl konnten wir beratend zur Seite stehen und unsere langjährige Erfahrung mit bleifreien Messinglegierungen wie CW724R („Ecobrass“) einbringen. Der Kunde, zuvor eher auf traditionelle Rotgusslegierungen fokussiert, erkannte die langfristigen Vorteile dieser nachhaltigeren, bleifreien Alternative.
Prototypenbau
Im Rahmen der Entwicklungsphase fertigten wir erste Prototypen und Testmuster an, mit denen die Funktionsfähigkeit, Lebensdauer sowie die Zulassungsfähigkeit der Verbinder überprüft wurden. Während dieses Prozesses fand eine kontinuierliche, konstruktive Kommunikation zwischen den beiden Projektteams statt, um schnell und flexibel auf auftretende Herausforderungen reagieren zu können.
Nach erfolgreicher Prüfung der Prototypen und Festlegung der endgültigen Materialauswahl startete die Realisierungsphase. Hierbei wurde ein gemeinsames Projektteam zusammengestellt, das regelmäßige Abstimmungstermine über Videokonferenzen abhielt. Transparenz und eine klare Strukturierung der Kommunikation spielten eine zentrale Rolle, insbesondere angesichts der engen Zeitvorgaben und komplexen Aufgabenstellung.
Fertigungsvorbereitung
Die Fertigungsvorbereitung umfasste die Maschinenauswahl, die Losgrößenfestlegung, die Kalkulation der Herstellungskosten, die Erstellung von Prüfplänen in der Qualitätssicherung, sowie Vorbereitung von Erstmusterprüfberichten. Da in diesem Fall auch eine Montage mit umgesetzt wurde, fiel auch die Beauftragung von Montageanlagen sowie der Planung des Montageablaufs in die Vorbereitung. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Präzision und Oberflächengüte wurde es notwendig, spezialisierte Werkzeuge einzusetzen, deren Beschaffung teilweise längere Vorlaufzeiten beanspruchte. Parallel hierzu wurde das erforderliche Material beschafft, das speziell für diese Anwendung ausgewählt wurde.
Materialauswahl
Bei der Materialauswahl wurde die Legierung speziell für die Verbinder-Serie ausgewählt. Grundsätzlich wird jedoch stets geprüft, welches Ausgangsmaterial – Rundstange, Hohlstange oder SW-Stange – für den jeweiligen Artikel und die geforderte Stückzahl das optimale ist. Hohl- und SW-Stangen sind zwar in der Anschaffung teurer, erlauben aber aufgrund geringerer Zerspanung einen schnelleren Bearbeitungsprozess und reduzieren das Spänefallaufkommen. Daraus folgt ein effizienterer Materialeinsatz. Zudem wird der Außendurchmesser von Rund- und Hohlstangen so weit wie möglich auf das Endmaß optimiert. Beim Einsatz von Hohlstangen wird der Innendurchmesser größtmöglich gewählt, wobei konstruktive Exzentrizitätsgrenzen zu beachten sind. Insbesondere bei geringen Losgrößen kann dadurch eine Rundstange wirtschaftlicher sein als eine Hohlstange.
Serienfertigung
Auf Basis der ermittelten Mengen- und Kostendaten wurden die Herstellungskosten kalkuliert und umfassende Prüfpläne im Rahmen der Qualitätssicherung erstellt. Die Erstmusterprüfberichte wurden vorbereitet, um die Konformität und Funktionstüchtigkeit der Bauteile zu dokumentieren. Da in diesem Projekt auch Montagearbeiten umgesetzt wurden, erfolgte die Beauftragung entsprechender Montageanlagen für die O-Ring- und Presskörpermontage sowie die detaillierte Planung des Montageablaufs.
Der Serienanlauf begann mit einer detaillierten Erstbemusterung der insgesamt rund 200 verschiedenen Messingartikel. Nach einer gewissen Anlaufzeit wurden wöchentlich mehrere Erstmuster mit entsprechenden Prüfberichten an den Kunden versendet, der die Muster ebenfalls prüfte. Der Prozess war intensiv und zeitaufwendig, da besonders eng tolerierte Bauteile eine individuelle Behandlung und Kontrolle benötigten. Aufgrund der hohen Anforderungen mussten beispielsweise bestimmte Komponenten einzeln gesteckt und schonend gereinigt werden, was einen höheren logistischen und personellen Aufwand erforderte.
Die größten Herausforderungen
Im Laufe des Projekts traten diverse Herausforderungen auf, auf die das Projektmanagement flexibel und schnell reagieren musste. So kam es beispielsweise zu Verzögerungen bei der Lieferung spezieller Werkzeuge und Montageanlagen, welche ursprünglich nicht eingeplant waren. Hinzu kamen zeitweilige Engpässe in der Materialbeschaffung und Verzögerungen durch externe Zulieferer.
Zudem musste das Projektteam die Auswirkungen der Corona-Pandemie, krankheitsbedingte Ausfälle sowie Engpässe während Urlaubszeiten koordinieren. Die wichtigste Erkenntnis hierbei war, dass eine vorausschauende Planung und eine transparente Kommunikation essenziell sind, um trotz solcher Schwierigkeiten Termine weitgehend einzuhalten.
Ergebnisse
Am Ende gelang es, trotz aller Herausforderungen und zwischenzeitlicher Engpässe, die Produktlinie zwei Monate vor der geplanten Markteinführung fertigzustellen. Die gefertigten Komponenten entsprachen den strengen Vorgaben hinsichtlich Qualität und Materialkonformität mit zukünftigen gesetzlichen Anforderungen.
Ein zentrales Ergebnis der Zusammenarbeit war die Erkenntnis, dass frühzeitige gemeinsame Entwicklungsarbeit erhebliche Vorteile bietet. Der frühzeitige Austausch ermöglichte nicht nur eine Optimierung der Produktionskosten, sondern sorgte auch dafür, dass unerwartete Probleme frühzeitig erkannt und beseitigt werden konnten.
CustomerFirst-Ansatz
In diesem Projekt wurde einmal mehr deutlich, was den BEULCO-Servicegedanken ausmacht: Schnelligkeit, Engagement und absolute Verlässlichkeit. Als es beim Kunden besonders dringend war, haben wir flexibel und lösungsorientiert reagiert – sogar am Wochenende. Unsere Mitarbeitenden haben freiwillig Zusatzschichten übernommen, damit keine Zeit verloren geht.
Der regelmäßige Austausch mit dem Kunden war für uns selbstverständlich – so konnten wir jederzeit auf aktuelle Anforderungen reagieren und optimale Lösungen anbieten. Für uns bedeutet Partnerschaft mehr als nur die Lieferung eines Produkts: Wir stehen an der Seite unserer Kunden – auch dann, wenn es herausfordernd wird.
Lessons Learned
Für künftige Projekte wurde deutlich, dass ein ausreichender zeitlicher Puffer eingeplant werden sollte, um unerwarteten Herausforderungen wie Werkzeug- und Materialverfügbarkeiten gerecht zu werden. Ebenso empfiehlt sich ein großzügigerer Lageraufbau im Vorfeld der Markteinführung, um Risiken in der Lieferfähigkeit weiter zu reduzieren.