Blog | | von Julia

Herausforderungen & Innovation in der Produktentwicklung

Eine wachsende Komplexität der Bauteile und deren steigende Variantenvielfalt bei gleichzeitig kleineren Losgrößen erfordern von Konstrukteurinnen und Konstrukteuren eine immer flexiblere Anpassung an neue Anforderungen.

Im Interview mit Sven Matthiesen, Institutsleiter am Institut für Produktentwicklung (IPEK) in Karlsruhe, haben wir interessante Einblicke in die aktuellen Herausforderungen und Innovationen in der Produktentwicklung erhalten. Warum Konstruktionen aus Blech zukünftig zu einem neuen Trend werden, erfährst du im nachfolgenden Blogbeitrag.

„Konstruktion fasziniert mich“, leitet Sven Matthiesen, Inhaber des Lehrstuhls für Gerätekonstruktion und Maschinenelemente am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), unser Gespräch ein. In dem Zusammenhang berichtet er, dass an den Universitäten vorwiegend Ansätze für die additive Fertigung sowie klassische subtraktive Verfahren, wie Drehen und Fräsen, intensiv behandelt werden. Transformierende Verfahren, die eine Umformung einschließen, finden dagegen vergleichsweise wenig Beachtung. Gerade Blech bietet jedoch spannende Möglichkeiten in der Konstruktion, nicht nur mit Blick auf das Thema Nachhaltigkeit.

Blechkonstruktionswissen ist allerdings sehr schwer zugänglich. Laut dem Experten besteht ein erhebliches Defizit im gesamten Umfeld der Blechfertigung, da es an Wissen darüber mangelt, wie man im Kontext von umformenden Fertigungsverfahren denkt. Diesen Zugang zu vermitteln ist schwierig, aber äußerst wertvoll für die blechverarbeitende Industrie.

Blechbearbeitung muss man von Anfang an denken – und der Anfang ist die Konstruktion.

Die Herausforderungen liegen demnach vor allem im konstruktiven Bereich: So besteht die Schwierigkeit zum einen im Vordenken des Erzeugens (z.B. Faltungsprozess eines Blechbiegeteils). Zum anderen ist es schwierig zu beurteilen, welche Art von Konstruktion das Potenzial des Fertigungsverfahrens optimal ausschöpft – sei es in Bezug auf Nachhaltigkeit oder Kosteneffizienz. Hier sollen smarte Softwarelösungen, insbesondere im Bereich künstlicher Intelligenz, zukünftig eine entscheidende Rolle spielen.

Digitale Dienstleistungen als Schlüsselrolle im Denkprozess

„In die Köpfe der Konstrukteurinnen und Konstrukteure kommen“ lautet die Devise. Hierfür ist die Entwicklung von Unterstützungssystemen notwendig, um das Umdenken und damit eine Veränderung in der Konstruktion anstoßen zu können. An dieser Stelle hebt Sven Matthiesen hervor, dass digitale Assistenzsysteme das Vordenken von Fertigungsprozessen in der Konstruktion unterstützen können. Durch die Zusammenarbeit mit TRUMPF kann den Studierenden mit iAssist ein solches digitales Assistenzsystem angeboten werden, das sie beim Denken in Blech unterstützt und Vorteile der Blechverarbeitung sichtbar macht.

Nachhaltigkeit als treibende Kraft

Zahlreiche Fragen von Studierenden erreichen den Institutsleiter in den letzten Jahren verstärkt zum Thema Nachhaltigkeit. Die ganzheitliche Betrachtung der Nachhaltigkeit über den gesamten Produktlebenszyklus sei zwar schon immer ein integraler Bestandteil der Konstruktionslehre gewesen, jedoch scheint die Bedeutung nachhaltiger Konstruktion für Studierende nun prägender denn je zu sein.

„Wie konstruiere ich ein ewig innovatives Produkt, das viele Gebrauchsdauern erleben kann?“ Blech stellt in diesem Kontext eine echte Option zu anderen Materialien dar. Zudem entsteht beim Biegen, Falten und Schweißen von Blech ein geringerer Materialverlust im Vergleich zu subtraktiven Verfahren. Hier findest du ein Leitfaden, der Unternehmen in der blechverarbeitenden Industrie dabei unterstützt, umweltfreundliche Praktiken in Konstruktion und Produktion umzusetzen.

Die Herausforderung des Mindsets

Der Experte für Konstruktion und Produktentwicklung sprach außerdem die Zahlungsbereitschaft für die Nutzung von Apps an. Dabei verdeutlichte er, dass es eine Veränderung im Mindset der Kunden erfordere, um digitale Dienstleistungen als wertvoll zu betrachten. Die jüngere Generation, die bereits gewohnt ist, für digitale Angebote zu zahlen, könnte eine wichtige Rolle bei dieser Veränderung spielen.

Fazit: Die Köpfe gewinnen, um Blech zu gestalten

Sven Matthiesen betont die Notwendigkeit, das Vordenken der Fertigung in den Köpfen von Konstrukteurinnen und Konstrukteuren zu verankern. Dabei spielt u.a. die Ausbildung eine entscheidende Rolle, da viele Maschinenbaustudierende wenig greifbare Berührungspunkte mit dem Thema Fertigung haben.

Defizitäres Wissen darin, welche Möglichkeiten sich mit unterschiedlichen Fertigungsverfahren ergeben, führt dazu, dass beispielsweise Blech als Option in der Konstruktion wenig beachtet wird. Dabei birgt Blech mit einem fundierten Verständnis und effektivem Einsatz signifikante Kostenvorteile, solange man weiß, wie man sie durch die Gestaltung heben kann. Aufgrund seiner Recyclingfähigkeit, Einsparung von Ausgangsmaterial im Vergleich zu subtraktiven Verfahren und geringerem Einsatz von Energie im Herstellungsprozess stellt Blech eine nachhaltige Option zu anderen Materialien dar. Durch Blechkonstruktion kann zudem Leichtbau begünstigt werden. Die steigende Bedeutung von Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung spiegelt sich nicht zuletzt in den gestellten Fragen der Studierenden wider.

Unterstützung im Produktentstehungsprozess versprechen intelligente Softwarelösungen und digitale Dienstleistungen, die zur Veränderung im Denkprozess der Konstruierenden beitragen. Software, wie dem gemeinsam mit TRUMPF entwickelten iAssist, kommt hierbei eine zentrale Bedeutung zu, indem die Software nicht nur die technischen Aspekte unterstützt, sondern auch mentale Hürden überwinden kann.

Die Branche steht vor aufregenden Entwicklungen, und die Integration von digitalen Lösungen wird eine entscheidende Rolle spielen, die Potenziale der Blechverarbeitung voll auszuschöpfen. Dabei ist eine notwendige Veränderung im Mindset der Akteure ebenso unabdingbar wie eine erhöhte Zahlungsbereitschaft für innovative digitale Angebote, um den Wandel voranzutreiben und die Vorteile moderner Technologien optimal zu nutzen.

 

Interviewpartner

Prof. Dr.-Ing. Sven Matthiesen

Karlsruher Institut für Technologie / IPEK

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