Montage ohne Montieren

Montagelinien sind Wunderwerke der Technik. Unzählige Greifer stecken, biegen, schrauben, Roboterarme fuchteln und Vibrationsförderer scheffeln die Einzelteile herbei. Beeindruckend, aber aufwendig. Lesen Sie, wie eine Kombination aus Blech- und Kunststoffverarbeitung all diese Montagschritte überflüssig macht.

¿Da wird doch nichts montiert, das ist doch kein Thema für einen Montagetechnik-Beitrag¿, wettert mein Kollege. ¿Ach, und wie kommen dann die Zahnrädchen da rein?¿, entgegne ich ihm. Auslöser für diese heiße Diskussion ist ein kleines Musterteil, das vor uns auf dem Tisch liegt. Eine Metallplatine mit Stiften, Schnappern, Hebeln und leichtgängigen Rädchen aus Kunststoff, in einem Arbeitsgang gespritzt, ohne dass nachträglich irgend etwas eingesetzt wurde. Das Musterteil macht die Runde in der Redaktion, mehr und mehr beteiligen sich an der Diskussion, zum Schluss sind wir uns einig: Die Outsert-Technik ist ein Montageverfahren. Wenn auch ein sehr eigenwilliges.

Diese Technik gehört zu den Hybridverfahren, die Kunststoff und Metall gemeinsam verarbeiten und dabei die Vorteile beider Materialien nutzen. Bekannte und verbreitete Variante dieses Verfahrens ist die Insert-Technik, bei der kleine Metallteile mit Kunststoff umspritzt werden. So entstehen zum Beispiel diese schönen Stecker, die Sie bei einer kalten Lötstelle nicht mehr aufschrauben und nachlöten, sondern nur noch wegwerfen können. Beim Outsert dagegen überwiegt der Metallanteil, meist eine im Stanz-Biegeverfahren hergestellte Platine. In eine Spritzgießmaschine eingespannt entstehen darauf Spreizdorne, Zentrierdome, Achslager, Schnapplager, Schraubfassungen für selbstschneidende Schrauben, Federelemente, Führungen, Hebel und Zahnräder aus beliebigen, technischen Kunststoffen. Werkzeug zu, Spritzen, Werkzeug auf, fertig. Ein Arbeitsschritt. Bei klassischen Montageverfahren hätten Sie dagegen schon bei einem einfachen Zahnrad mindestens drei Arbeitsschritte: Achse einpressen, Zahnrad aufsetzen und abschließend mit Sprengring sichern. Und dann noch den ganzen Rest: Hier einen Stift einprägen, dort ein Blech festtoxen. Daneben eine Führung aufprägen, Federchen einsetzen, Laschen einschnappen und Nippel verschrauben. Das kostet: Montagezeit und Nerven beim Koordinieren von -zig Unterlieferanten und Stücklisten. Outsert dagegen setzt an Stelle viele Einzelteile ein einzelnes Teil.

Eines für alle
Bei Philips APM hat Outsert Tradition. Seit 15 Jahren werden in Wetzlar Kassettenlaufwerke für Autos in dieser Technik hergestellt. So steht APM für Automotive Playback Modules. Und wie so oft, war der Kostendruck in der Automobilbranche der Auslöser für die Entwicklung des Outserts. Thomas Nagel, Technischer Sales Manager, greift in eine Vitrine und drückt mir ein altes Laufwerk ganz aus Stahl in die Hand. Ein Kunstwerk der Feinwerktechnik. Dutzende von Blechen, Stiftchen, Hebelchen und Federchen. Kunstvoll zusammengebaut, kein Montageverfahren auslassend. Daneben das Outsert-Teil. ¿Wesentlich leichter und leichtgängiger; 150 mechanische Funktionen, aber nur in wenigen Arbeitsschritten hergestellt ¿ ein Technologiesprung.¿ Und den wollte man in Wetzlar vor drei Jahren nicht mehr länger im stillen Kämmerchen verstecken. Externe Kunden kamen hinzu: Hersteller von elektronischen Geräten, Möbelbeschlägen, Automobilzulieferer und andere.

¿Unsere Kunden gliedern sich in zwei Hauptgruppen¿, erklärt Nagel, ¿zum einen die, die mit Kunststoff oder Metall arbeiten und an die Grenzen des Materials stoßen, zum anderen jene, die viele Funktionen integrieren und Montagekosten senken wollen.¿ Dass Metall nur bedingt verformbar ist, wissen wir schon lange. Die Spritzgießer haben sich diesen Umstand zunutze gemacht und den Blechumformern ordentlich Marktanteile abgenommen. Doch die Spritzgießtechnik stößt selbst mit Hochleistungskunststoffen und Zwei-Komponenten-Verfahren dort an Grenzen, wo es um Verzugsfreiheit, höchste Maßhaltigkeit und extreme Festigkeit geht. Ein Klacks für das gute, alte Metall. Andererseits lässt sich Metall mit Kunststoff elektrisch und thermisch gut isolieren. Den Kombinationsmöglichkeiten setzen die Spezialisten in Wetzlar nur wenig Grenzen: Stahl, verzinkt oder platiniert, Messing, Kupfer, Alu verheiraten sie mit Polyamid, POM, PBT und anderen technischen Kunststoffen. Teilegrößen von bis zu 300 auf 400 Millimeter sind derzeit Standard, bald werden es 600 auf 400 Millimeter sein. Die Basis für Outsertteile bilden in der Regel über Stanzen und Biegen hergestellte Platinen, aber auch gedrehte, gefräste oder gegossene Volumenkörper sind denkbar.

Gespritztes dreht sich
Denkbar sind darüber hinaus drehbewegliche Teile: Zahnräder, Riemenscheiben, Exzenter und Hebel. Ein Verfahren auf das die Ingenieure in Wetzlar besonders stolz sind, so stolz, dass sie es patentieren ließen. ¿Durch einfache, mechanische Nachbearbeitung nach dem Spritzen können wir ein beliebiges Lagerspiel zwischen einer schwergängigen und einer Spielpassung einstellen. Im Temperaturbereich von minus 40 und plus 90 Grad Celsius bleibt dieses Lagerspiel konstant¿, erklärt Nagel und drückt mir einen Möbelbeschlag in die Hand. Ein kleiner Exzenter lässt sich satt mit einem Kreuzschlitz-Schraubendreher bewegen. Als zusätzliches Extra rastet er zudem in verschiedenen Positionen ein. Eine entsprechende Prägung auf der Platine macht¿s möglich.

Diejenigen unter Ihnen, die sich weniger für solche technischen Höchstleistungen als für die Vereinfachung der Montage interessieren, haben mit skeptischer Mine sicher längst den Taschenrechner gezückt und die nicht unerheblichen Kosten für Stanz- und Spritzgießwerkzeug gegen die Kosten für die Montage gerechnet. Hier fordert Nagel Umdenken: ¿Um die Kostenvorteile von Outsert zu sehen, muss der Kunde vom Kästchendenken weg und das gesamte Produkt betrachten.¿ So bedeutet ein Outsert-Teil im Gegensatz zu einem Sack voll Einzelteilen eben nicht nur reduzierte Montagekosten, sondern zudem nur eine Stücklistenposition, einen Unterlieferanten, einen Transport und einen Ansprechpartner. Also schnell noch mal den Taschenrechner rausholen. Dank der hochautomatisierten Fertigung in Wetzlar rechnet sich Outsert je nach Teil bei 10 000 bis 50 000 Teilen pro Jahr.

Doch nicht nur der Einkauf muss beim Einsatz von Outsert umdenken, wirft Nagel ein: ¿Wir sind kein klassischer Stanz- oder Spritzgießlieferant, sondern ein Entwicklungslieferant. Somit sind auch weniger die Einkäufer unsere Ansprechpartner als vielmehr die Vordenker und Produktdesigner.¿ Die Möglichkeiten des Outsert sind so vielfältig und das zur erfolgreichen Konstruktion erforderliche Know-how so groß, dass die Konstrukteure in Wetzlar nicht auf fertige Zeichnungen warten und dann anbieten können. Von der ersten Produktidee an arbeiten sie eng mit dem Kunden zusammen. So vermeiden sie Umwege und durch erprobte Design Rules muss niemand das Rad im Blech neu erfinden. Natürlich birgt eine solch enge Zusammenarbeit Risiken. Der Kunde gewährt tiefe Einblicke in die eigenen Entwicklungsprozesse und das Outsert-Team muss manch eines seiner Geheimnisse verraten. Deshalb läuft die Zusammenarbeit mit den Kunden meist über Kooperationsverträge. Das stärkt das Vertrauen zwischen den Partnern und verpflichtet beide zum Stillschweigen. So entstanden bisher Seitenbleche für Drucker, Schubladen für CD-Magazine, Mobiltelefone, Teile für Haushaltsgeräte, Beschläge und Kofferschlösser.

Technik mit Zukunft
Aber auch im klassischen Maschinenbau hält die Outsert-Technik Einzug. Maschinenelemente und die Innereien Ihres Wagens sollte sie sich in Zukunft genauer anschauen. Gerade die Automobilbranche als traditioneller Blechverarbeiter und ¿ weniger traditioneller denn zunehmender ¿ Kunststoffverarbeiter wird wohl versuchen, die Montagekosten durch die Outsert-Technik weiter zu drücken. Doch die Entwickler in Wetzlar wollen sich nicht nur auf Blech als Ausgangsmaterial für ihre Technik beschränken. Angedacht ist ebenso Glas als Träger für die Funktionselemente aus Kunststoff. So zum Beispiel Ceranfelder von Küchenherden mit eingespritzten Bedienelementen oder Laborgeräte aus Glas, die sich die elastischen Eigenschaften des Kunststoffs zunutze machen. Auch auf das Thixo-Moulding haben die Wetzlarer ein waches Auge. Aluminium- und Magnesiumlegierungen gehen beim Schmelzen in eine sogenannte thixotrope, das heißt teigähnliche Phase über. In diesem Zustand lassen sie sich wie Kunststoff spritzen, füllen die Form gleichmäßig und neigen nicht zu den sonst üblichen Lunkern. Diese Entwicklung würde die Teilevielfalt des Outserts noch einmal verzehnfachen und das Verfahren weiter vereinfachen.

Und gerade diese Einfachheit ist das Bestechende an dieser Technik. Saint-Exupéry, der fliegende Poet, hat einmal gesagt: ¿Vollkommenheit entsteht offensichtlich nicht dann, wenn man nichts mehr hinzuzufügen hat, sondern wenn man nichts mehr wegnehmen kann¿. Outsert hätte ihm sicher gefallen, denn was wollte er von einem einzigen Teil noch wegnehmen.

Matthias Meier / September 2000

Links: http://www.outsert.philips.com