Für den Zylinderkopf ist das Schwerkraftgießen ein etabliertes Gießverfahren. Jedoch gehen die Gießereien in der Ausführung des Schwerkraftgusses unterschiedlich vor. Durch die mannigfaltigen Anschnittsysteme und die sich dadurch ergebenden Vor- bzw. Nachteile bei der Herstellung entstehen Unterschiede bei Qualität und Kosten. Ziel dieser Arbeit ist es, Standards und Vereinheitlichungen während der Produktentstehung eines Zylinderkopfes zu etablieren, um eine gleichbleibende Qualität der Zylinderköpfe in den Gießereien zu gewährleisten. Dazu sind vielfältige Ansatzpunkte zu verfolgen. Eine Möglichkeit ist die geometrische Beurteilung des Zylinderkopfs, wie z.B. Wandstärken, Speisungswege und die Außengeometrien. Die nach Lastenheftvorgaben zu erfüllenden Eigenschaften spielen gleichermaßen eine Rolle und haben Einfluss auf die Wahl des Gießverfahrens. Mit Hilfe von speziellen Entscheidungsmethoden ist eine Vorauswahl für ein Gießverfahren möglich. Des Weiteren werden mittels experimentellen Untersuchungen die Entscheidungen gestützt. Die Gießsimulation ist als zusätzliches Auslegungswerkzeug einzusetzen. Hierbei sind Gussfehler im Bauteil zu lokalisieren und zu vermeiden. Unzureichende Speisungswege oder zu geringe Wandstärken durch komplizierte Kerngeometrien sind zu ermitteln. Des Weiteren sind Vorhersagen zu Dendritenarmabständen und Materialausnutzung (Speiserdimensionierung) möglich, die direkt mit der Wahl des Gießverfahrens zusammenhängen. Die Verzahnung von Geometrie- und Metallurgiefaktoren führt idealerweise zur Definition von Standardisierungsaspekten zur Auswahl der Gießtechnologie bei der Zylinderkopfentwicklung. Durch eine parallele Produkt- und Prozessentwicklung ist eine Verkürzung des Produktentstehungsprozesses erreichbar.

Es wurde eine programmunterstützte Methode für die Umsetzung des Toleranzmanagements entwickelt, welche die Bereiche Entwicklung, Technologie und Qualität in gemeinsame Verantwortung bringt. Dabei galt es, den Iterationsprozess der Lösungsfindung in verschiedenen Detaillierungsstufen mit wenigen Schleifen und im Streben nach kurzen Entwicklungszeiten, geringen Toleranzkosten, Qualitätsverlusten und Blindleistungen zu durchlaufen. Ein stimmiges Toleranzkonzept überzeugt durch toleranzgerechte Aufbaufolgen, robuste und funktionsnahe Referenzierungen, kompensatorische Verfahren sowie toleranzunempfindliche Beeinträchtigungen und Auswirkungen. Die Auslegung aller toleranzrelevanten Produktanforderungen und Prozessgegebenheiten wird in Form von Toleranzketten und Maßkatalogen automatisiert dokumentiert und mündet schließlich in bestätigten Kunden-Lieferanten-Vereinbarungen.

Die stetig steigenden Kundenanforderungen sowie die Verkürzung der Entwicklungs- und Innovationszyklen zukünftiger Fahrzeugmodelle stellen die Automobilindustrie vor eine Herausforderung. Um in etablierten Märkten bestehen und in neue Märkte expandieren zu können, ist eine agile, ziel-/anwenderorientierte und wirtschaftliche Produktentwicklung notwendig. Insbesondere die Einführung von elektrischen Antriebstechnologien in bestehende Modul- oder Modulstrategien ist ein wichtiger Aspekt. Resultierend aus der Elektrifizierung der Modelle erhöht sich die Vielfalt und folglich die Komplexität der Produktentwicklung. Durch eine Plattform- und Modulstrategie können die Produktkosten und die Entwicklungszeit eines Fahrzeugmodells reduziert werden. Die Gleichteilstrategie sowie die Skalierbarkeit einer Komponente wird mit Hilfe eines Wasserstoffdruckspeichers näher erläutert. Basierend auf dem CPM-Ansatz nach Weber ist eine Analyse und Synthese von Merkmalen und Eigenschaften des Produktes zu realisieren. Mit der Erweiterung einer Reifegradbewertung der Einzelkomponenten können die Entwicklungsziele überwacht werden. Dieser Ansatz dient der quantitativen Bewertung verschiedener Entwicklungs-Szenarien, im Rahmen des PEP, und zeigt Handlungsempfehlungen auf. / The constantly increasing customer requirements and the shortening of the development and innovation cycles of future vehicle models present the automotive industry with a challenge. In order to survive in established markets and expand into new markets, agile, target-/user-oriented and economic product development is necessary. In particular, the introduction of electric drive technologies into existing module or module strategies is an important aspect. As a result of the electrification of the models, the variety and consequently the complexity of product development increases. A platform and module strategy can reduce the product costs and the development time of a vehicle model. The common part strategy and the scalability of a component are explained in more detail with the help of a hydrogen pressure accumulator. Based on Weber's CPM approach, an analysis and synthesis of features and properties of the product can be realized. With the extension of a maturity assessment of the individual components, the development goals can be monitored. This approach serves the quantitative evaluation of different development scenarios, within the framework of the PEP, and shows recommendations for action.

Für den Zylinderkopf ist das Schwerkraftgießen ein etabliertes Gießverfahren. Jedoch gehen die Gießereien in der Ausführung des Schwerkraftgusses unterschiedlich vor. Durch die mannigfaltigen Anschnittsysteme und die sich dadurch ergebenden Vor- bzw. Nachteile bei der Herstellung entstehen Unterschiede bei Qualität und Kosten. Ziel dieser Arbeit ist es, Standards und Vereinheitlichungen während der Produktentstehung eines Zylinderkopfes zu etablieren, um eine gleichbleibende Qualität der Zylinderköpfe in den Gießereien zu gewährleisten. Dazu sind vielfältige Ansatzpunkte zu verfolgen. Eine Möglichkeit ist die geometrische Beurteilung des Zylinderkopfs, wie z.B. Wandstärken, Speisungswege und die Außengeometrien. Die nach Lastenheftvorgaben zu erfüllenden Eigenschaften spielen gleichermaßen eine Rolle und haben Einfluss auf die Wahl des Gießverfahrens. Mit Hilfe von speziellen Entscheidungsmethoden ist eine Vorauswahl für ein Gießverfahren möglich. Des Weiteren werden mittels experimentellen Untersuchungen die Entscheidungen gestützt. Die Gießsimulation ist als zusätzliches Auslegungswerkzeug einzusetzen. Hierbei sind Gussfehler im Bauteil zu lokalisieren und zu vermeiden. Unzureichende Speisungswege oder zu geringe Wandstärken durch komplizierte Kerngeometrien sind zu ermitteln. Des Weiteren sind Vorhersagen zu Dendritenarmabständen und Materialausnutzung (Speiserdimensionierung) möglich, die direkt mit der Wahl des Gießverfahrens zusammenhängen. Die Verzahnung von Geometrie- und Metallurgiefaktoren führt idealerweise zur Definition von Standardisierungsaspekten zur Auswahl der Gießtechnologie bei der Zylinderkopfentwicklung. Durch eine parallele Produkt- und Prozessentwicklung ist eine Verkürzung des Produktentstehungsprozesses erreichbar.

Es wurde eine programmunterstützte Methode für die Umsetzung des Toleranzmanagements entwickelt, welche die Bereiche Entwicklung, Technologie und Qualität in gemeinsame Verantwortung bringt. Dabei galt es, den Iterationsprozess der Lösungsfindung in verschiedenen Detaillierungsstufen mit wenigen Schleifen und im Streben nach kurzen Entwicklungszeiten, geringen Toleranzkosten, Qualitätsverlusten und Blindleistungen zu durchlaufen. Ein stimmiges Toleranzkonzept überzeugt durch toleranzgerechte Aufbaufolgen, robuste und funktionsnahe Referenzierungen, kompensatorische Verfahren sowie toleranzunempfindliche Beeinträchtigungen und Auswirkungen. Die Auslegung aller toleranzrelevanten Produktanforderungen und Prozessgegebenheiten wird in Form von Toleranzketten und Maßkatalogen automatisiert dokumentiert und mündet schließlich in bestätigten Kunden-Lieferanten-Vereinbarungen.:1 Einleitung 2 Stand der Erkenntnisse 2.1 Grundlagen der Tolerierung 2.1.1 Anforderungen an Toleranzen 2.1.2 Tolerierung und Referenzierung 2.1.3 Modellierung von Abweichungen 2.1.4 Statistische Methoden und Kenngrößen 2.1.5 Toleranzkosten und Verlustfunktion 2.2 Toleranzmanagement 2.2.1 Teilgebiet des Qualitätsmanagements 2.2.2 Toleranzanalyse und -synthese 2.2.3 Erarbeitung des Toleranzkonzeptes 2.3 Produktgerechtes Toleranzmanagement 2.3.1 Produktqualität und Anforderungen 2.3.2 Modularität und Komplexität der Baugruppen 2.4 Entwicklungsintegriertes Toleranzmanagement 2.4.1 Phasen im Produktentstehungsprozess 2.4.2 Simultaneous Engineering 2.5 Fazit des Standes der Erkenntnisse 3 Toleranzmanagement im Automobilbau 3.1 Gliederung des Produkt- und Prozessmodells 3.2 Funktionsrelevante Anforderungen 3.2.1 Zielkatalog für die Außenhaut 3.2.2 Ermittlung der Akzeptanzgrenzen 3.3 Funktionsbeeinträchtigende Abweichungen 3.3.1 Abweichungen längs der Prozesskette 3.3.2 Abweichungen der Karosserie 3.3.3 Abweichungen der Anbauteile 3.3.4 Abweichungen in der Montage 3.3.5 Veränderungen vor Auslieferung 3.3.6 Veränderungen in der Nutzung 3.4 Potenziale für ein effektives Toleranzmanagement 4 Methoden des Toleranzmanagements 4.1 Der Problemlösungszyklus 4.2 Zielsetzung und Strukturierung 4.3 Funktionsbereiche und Qualitätsmerkmale 4.4 Baugruppen und Ausrichtkonzepte 4.5 Korrelation von Ursachen und Wirkungen 4.6 Toleranzketten und Produktstatus 4.7 Messpläne und Prozessstatus 4.8 Freigabe und Maßnahmen 4.9 Potenziale für ein effizientes Toleranzmanagement 5 Zielsetzung 6 Einsatz der Toleranz-Organisations-Matrix 6.1 Allgemeine Beschreibung 6.2 Bereiche und Detailierungsgrade 6.3 Bauteilkatalog und Zuständigkeiten 6.4 Konzepte und Anforderungen 6.5 Schnittlagenmodell und Referenzpunktsystem 6.6 Funktionsbeziehungen und Paarungselemente 6.7 Algorithmus der Toleranzanalyse und -synthese 6.8 Erzeugung von Maßkatalogen und Messplänen 6.9 Ermittlung der Abweichungen 6.10 Ergebnisse und Maßnahmen 6.11 Status und Historie 7 Nutzen der Toleranz-Organisations-Matrix 7.1 Gesamthaftes Toleranzmanagement 7.2 Effizientes Toleranzmanagement 7.3 Effektives Toleranzmanagement 7.4 Toleranzstrategien, -konzepte, -parameter 8 Entwicklungsintegriertes Toleranzmanagement 9 Kriterien für das Toleranzmanagement 10 Zusammenfassung und Ausblick