Durch den Einsatz von faserverstärkten Verbundwerkstoffen kann ein leichtes Transportdesign entwickelt werden, das die Kraftstoffkosten und Emissionen senkt. Während Verbundstoffe leicht sind, ist die Herstellung aufeinanderfolgender Komponenten herausfordernd und kostspielig. Um gewichts- und kosteneffiziente Verbundstrukturen zu entwerfen und Möglichkeiten zur Reduzierung der Herstellungskosten zu finden, muss eine technische Kostenmodellierung angewendet werden.
Kostenmodellierungsstrategien
Es gibt eine Reihe von grundlegenden Methoden, die verwendet werden können, um Produktionskosten mithilfe von qualitativen oder quantitativen Methoden abzuschätzen.
- Qualitativ
- Quantitativ
- Statistisch
- Analog
- Generativ-analytisch
Eine vergleichende Methode, bekannt als qualitative Kostenmodellierung, bewertet die Kosten eines Designs im Vergleich zu einem bestehenden Design. Dieser Ansatz eignet sich für den Einsatz in späteren Phasen des Designentwicklungsprozesses, in denen ein festes Design kontinuierlich verbessert wird. Er ist jedoch kein effektives Werkzeug für vorläufige oder allgemeine Kostenaufstellungen.
Quantitative Strategien können weiter in statistische, analoge und generativ-analytische Ansätze unterteilt werden. Statistische oder parametrische Kostenmodelle verwenden eine große Anzahl von Datenpunkten, um statistische Kriterien für kausale Beziehungen zwischen Produktmerkmalen und Kosten zu entwickeln. Analoge Methoden nutzen vorhandenes Wissen, indem sie Kosten, die für ähnliche Produkte definiert wurden, entsprechend vorhandenen Unterschieden anpassen. Auf der anderen Seite repräsentiert der generativ-analytische (auch bottom-up genannt) Ansatz eine produktionsbezogene Methode. Der Ansatz basiert auf einer detaillierten Analyse des Produktionsprozessflusses, bei dem die zugehörigen Kosten für jeden Teilschritt gemäß eines vom Benutzer definierten Detailgrads ermittelt werden.
Entwickeltes technisches Kostenmodell für Verbundwerkstoffe
Die Bottom-Up-Summe jedes Teilschritts wird verwendet, um die geschätzten Herstellungskosten jeder in Betracht gezogenen Verbundwerkstoffproduktionsmethode zu berechnen. Für jeden definierten Teilschritt werden erforderliche Beziehungen zur Abschätzung der Prozesszeiten in Abhängigkeit von der Komponentengeometrie und -komplexität festgelegt.
Kostenkategorien
Die Kosten lassen sich in direkte Kosten, die dem Produkt direkt zugeordnet werden können, und indirekte Kosten unterscheiden.
Direkte Kosten
- Material und Ausschuss
- Arbeitskosten
- Stromverbrauch
Indirekte Kosten
- Mietkosten für Einrichtungen
- Investitionen in Ausrüstung
- Werkzeuge
- Rumpfmontage
- Gemeinkosten sowie Forschung und Entwicklung (ignorieren)
Verbundkostenmodelle ignorieren übergeordnete Kosten, die mit Gemeinkosten und Produktentwicklung verbunden sind, zugunsten von Kosten, die direkt der Herstellung einer bestimmten Komponente zugeordnet werden können. Die enthaltenen Kosten sind oben definiert und umfassen Rohstoffkosten sowie prozessspezifische Kosten wie produktionsbezogene Material- und Ausschusskosten, Arbeitskosten, Investitionskosten für Ausrüstung, Werkzeugkosten und erforderliche Anlagenkosten.
Geometrische Komplexität
Die Herstellung einer komplexeren Komponente ist schwieriger und zeitaufwendiger als die Herstellung einer einfacheren Komponente. Die gesamte Herstellung einer anspruchsvollen Komponente dauert daher länger und kostet mehr Geld. Infolgedessen wird die gesamte Produktion beeinflusst. Die Menge an Ausschussmaterial, das durch zunehmend komplexe Komponenten entsteht, steigt beispielsweise aufgrund von mehr Vorlagen- und trockenen Faserverstärkungskantenschnitten. Handlungen wie Verlegung, Schneiden und Kantenbeschnitt haben längere Bearbeitungszeiten. Mit zunehmender Komplexität steigen auch die Werkzeugkosten.
Mögliche Implementierungsmöglichkeiten für technische Kostenmodelle
Das erstellte technische Kostenmodell kann sowohl unabhängig als analytisches Entscheidungsmodell als auch in Verbindung mit anderen wichtigen Design-Tools genutzt werden. Die Verwendung des Kostenmodells als Teil einer größeren Designoptimierungsstrategie zur Reduzierung von Kosten und Gewicht ist besonders interessant.
Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, unseren Blog-Beitrag zur technischen Kostenmodellierung im Leichtbau zu lesen. Wenn Sie sich noch in der Phase der Überlegung befinden, wo Sie in Deutschland studieren möchten, werfen Sie einen Blick auf unseren Masterstudiengang Leichtbau & Verbundwerkstoffe, mit einem Campus in Stade, in der Nähe von Hamburg.
Bei PFH stellen wir sicher, dass Sie eine qualitativ hochwertige Ausbildung erhalten, die es Ihnen erleichtert, Arbeit und Studium in Einklang zu bringen!