Entwickeln Sie lasttragende Konstruktionen für die Automobilbranche? Müssen Sie die Materialkosten reduzieren, um im Wettbewerb zu überleben? Wenn ja, dann konzentrieren Sie sich auf Designoptimierung. Designoptimierung ist die intelligenteste Antwort auf die Kostenfrage. Warum ist das so? Hier sind die top drei Gründe …
Erstens: In materialintensiven Branchen wie Automobil- oder Maschinenbau betragen bei mechanischen Konstruktionen die Materialkosten 40 bis 70 % der Gesamtkosten. Der größte Hebel zur Minimierung der Materialkosten besteht darin, den Materialaufwand zu reduzieren. Aber wie? Die für die Funktionserfüllung erforderliche Materialmenge ist umgekehrt proportional zu der Designqualität. Mit anderen Worten: Je schlechter („belastungsfremder“) das Design, desto mehr Material ist notwendig, um die geforderte Tragfunktion (Festigkeit, Stabilität, Steifigkeit) zu erfüllen.
Zweitens: Durch Designoptimierung lösen Sie die Kostenprobleme dort, wo sie entstehen – in der Konstruktion! Sie treffen 20, 30 oder auch 50 konstruktive Entscheidungen und bestimmen damit, wie nahe man an die technisch-wirtschaftliche Ideallösung herankommt. Dabei sind die Kosten für die Designoptimierung (Topologie, Topographie, Form …) verglichen mit den Materialmehrkosten, die durch konstruktive Fehlentscheidungen verursacht werden, vernachlässigbar gering.
Drittens: Designoptimierung ist der intelligenteste Weg, um das Gewichtseinsparungspotential auszuschöpfen und noch näher an die physikalische Grenze zu kommen. Meine Erfahrung: Durch Designoptimierung können wir bei den allermeisten lasttragenden Konstruktionen die Netto-Materialkosten um 5 bis 20 % reduzieren.
Im Folgenden fünf Rechenbeispiele dazu …
Beispiel #1: Durch Designoptimierung reduziert man das Bauteilvolumen von 46,7 cm³ (A) auf 34,0 cm³ (B). Ein Minus von 27 %!
27 % weniger Bauteilvolumen bei einer Kunststoff-Konstruktion (1,8 €/kg; 1170 kg/m³) und einer Gesamtstückzahl von 2,8 Mio. Bauteilen bedeutet zweierlei: a) Gewichtseinsparung > 41 Tsd. kg (Ökologie!) und b) Kostenreduzierung > 74 Tsd. € (Ökonomie!).
A: Weg-von-Design
B: Hin-zu-Design
Beispiel #2: Durch Designoptimierung reduziert man das Bauteilvolumen von 72,8 cm³ (A) auf 51,7 cm³ (B). Ein Minus von 29 %!
29 % weniger Bauteilvolumen bei einer Aluminium-Konstruktion (1,8 €/kg; 2700 kg/m³) und einer Gesamtstückzahl von 1,9 Mio. Bauteilen bedeutet zweierlei: a) Gewichtseinsparung > 108 Tsd. kg (Ökologie!) und b) Kostenreduzierung > 194 Tsd. € (Ökonomie!).
A: Weg-von-Design
B: Hin-zu-Design
Beispiel #3: Durch Designoptimierung reduziert man das Bauteilvolumen von 95,6 cm³ (A) auf 61,3 cm³ (B). Ein Minus von 35 %!
35 % weniger Bauteilvolumen bei einer Stahl-Konstruktion (0,65 €/kg; 7850 kg/m³) und einer Gesamtstückzahl von 485 Tsd. Bauteilen bedeutet zweierlei: a) Gewichtseinsparung > 130 Tsd. kg (Ökologie!) und b) Kostenreduzierung > 84 Tsd. € (Ökonomie!).
A: Weg-von-Design
B: Hin-zu-Design
Beispiel #4: Durch Designoptimierung reduziert man das Bauteilvolumen von 91,9 cm³ (A) auf 70,1 cm³ (B). Ein Minus von 23 %!
23 % weniger Bauteilvolumen bei einer Stahl-Konstruktion (0,65 €/kg; 7850 kg/m³) und einer Gesamtstückzahl von 1,2 Mio. Bauteilen bedeutet zweierlei: a) Gewichtseinsparung > 205 Tsd. kg (Ökologie!) und b) Kostenreduzierung > 133 Tsd. € (Ökonomie!).
A: Weg-von-Design
B: Hin-zu-Design
Beispiel #5: Durch Designoptimierung reduziert man das Bauteilvolumen von 30,5 cm³ (A) auf 26,4 cm³ (B). Ein Minus von 13 %!
13 % weniger Bauteilvolumen bei einer Kunststoff-Konstruktion (2,18 €/kg; 1510 kg/m³) und einer Gesamtstückzahl von 3,5 Mio. Bauteilen bedeutet zweierlei: a) Gewichtseinsparung > 21 Tsd. kg (Ökologie!) und b) Kostenreduzierung > 47 Tsd. € (Ökonomie!).
A: Weg-von-Design
B: Hin-zu-Design