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.

Bei der Fertigung mechatronischer Produkte in den vielfältigen Industriebranchen, wie der Medizintechnik, dem Maschinen- und Automobilbau etc., bestehen stets erhöhte Qualitätsansprüche, um Funktionalität, Herstellbarkeit, Kosten und weitere produktbedingte Aspekte zu gewährleisten. Infolgedessen hat das Toleranzmanagement erheblich an Bedeutung gewonnen. Die Art und Weise der Toleranzfestlegung im Entwicklungsprozess eines Produktes stellt einen wesentlichen Bestandteil der Produktbeschreibung dar und hat eine signifikante Auswirkung auf die Optimierung der Funktion, der Kosten oder der Herstellprozesse. Die Funktion der mechatronischen Produkte stützt sich auf mechanische, thermische oder auch z. B. elektromagnetische Eigenschaften. Somit sollen diese physikalischen Abhängigkeiten neben der rein geometrischen Toleranzanalyse mitberücksichtigt und untersucht werden. Ein Toleranzmodell für die funktionelle nichtlineare Maßkette wird anhand der Identifikation der wesentlichen Produktmerkmale aufgestellt und erfasst die wichtigsten Beitragsleister. Dabei handelt es sich um eine physikalische Maßkette, die auch Materialeigenschaften wie z. B. Reibwerte, E-Modul und Temperaturlängenausdehnungskoeffizienten berücksichtigen kann. Auf Basis der Ergebnisse von finiten Elemente Analysen (FEA) in Creo Simulate können flexible Bauteile erstellt werden, die zur Aufstellung eines parametrischen Toleranzmodells verwendet werden können. Die Multiziel-Konstruktionsstudie, die Creo anbietet, ist dann in der Lage, die festgelegten Parameter je nach Anforderung statistisch zu variieren, wobei das jeweilige Modell sich dank seiner Definition anhand der flexiblen Bauteile analog zu den FEA – Ergebnissen verformt. Auf diese Weise kann die funktionelle Maßkette in dem gezeigten Beispiel die Öffnerkraft eines elektromechanischen Relais bestimmt und dementsprechend die Produktbeschreibung optimiert werden. Anschließend soll die durchgeführte Konstruktionsstudie in dem CAD-System Creo mit weiteren Toleranzsimulationsprogrammen wie z. B. Cetol von Sigmetrix verglichen und validiert werden. Das entwickelte Methodische Tolerieren kann in der CAD-integrierten modellbasierten Prozesskette in der virtuellen Produktentwicklung verwendet werden. Damit ist eine effiziente Kommunikationsschnittstelle zwischen den Abteilungen der Konstruktion und der Simulation geschaffen.

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