Rücksprache 21.03.2024
Datum: 21.03.2024
Uhrzeit: 13:00 Uhr via Zoom
Teilnehmer: Armin Rohnen, Felix Kistler
Protokoll Verantwortlicher: Felix Kistler
Tagesordnungspunkte:
Top 1: AVS Römer Pumpe
Es wird in Betracht gezogen, die gegenwärtig verwendete Getriebepumpe von Fluid-o-Tech mit der SmartFlow Außenzahnradpumpe von AVS Römer zu ersetzen. Bevor diese Entscheidung endgültig getroffen werden kann, werden seitens des Lieferanten AVS Römer noch Informationen benötigt. Die Pumpe von AVS Römer erfordert im Vergleich zur Pumpe von Fluid-o-Tech mehr Bauraum, kann jedoch sowohl liegend als auch stehend verbaut werden. Ein weiterer Vorteil der Pumpe von AVS Römer sind die in Längsrichtung runde Form sowie die beiden Anbindungspunkte auf der Rückseite, welche sich auf einem Kreisdurchmesser von 26 mm befinden. Auf diese Weise kann die Pumpe von AVS Römer im Unterbau der 1-Zylinder- und 2-Zylinder-Maschine um die Längsachse gedreht werden, sodass sich die Zulauf- und Ablaufleitung der Pumpe auf jener Höhe befinden, welche durch die restliche Leitungsführung im Unterbau benötigt werden. Dadurch könnte die Leitungsführung im Unterbau nochmals optimiert und vereinfacht werden. Dies würde jedoch eine grundlegende Änderung der Komponentenanordnung und Leitungsführung nach sich ziehen.
Es wurde vereinbart, dass im CAD-Modell der 2-Zylinder-Maschine zusätzlich zu den Langlöchern für die Fluid-o-Tech-Pumpe ein entsprechender kreisrunder Ausschnitt mit einem Kreisdurchmesser von 26 mm im Anbindungsrahmen angebracht wird, um während des Prototypenbaus neben der Fluid-o-Tech-Pumpe auch die Pumpe von AVS Römer anbringen und testen zu können. Die Komponentenanordnung und Leitungsführung bleiben vorerst jedoch in der jetzigen Form.
Top 2: Besprechung des Konstruktionsstandes vom Brühgruppeneinsatz
Die bisherige Konstruktion der angepassten Brühgruppe wurde für eine Kaffeemenge von 18 Gramm anstelle der üblichen 20 Gramm ausgelegt. Patricia Viebke ermittelte für die Kaffeemengen von 18 bzw. 20 Gramm das Idealmaß für den Brühgruppenüberstand mit 10,9 bzw. 10,1 mm. In der bisherigen Konstruktion wurde das Idealmaß für 18 Gramm auf 11 mm geschätzt und um 2,5 mm erhöht, sodass eine versuchstechnische Verifizierung des Idealmaßes erfolgen kann. Diese versuchstechnische Verifizierung kam in den letzten beiden Semestern jedoch nicht zustande, sodass der Überstand des Brühgruppeneinsatzes überbemaßt ist. Es wurde daher eine konstruktive Überarbeitung der Brühgruppe mit dem gemessenen Idealmaß veranlasst.
In der neuen Konstruktion soll die Brühgruppe für eine Kaffeemenge von 20 Gramm statt den bisherigen 18 Gramm ausgelegt werden, was in einem theoretischen Idealmaß von 10,9 mm für den Brühgruppenüberstand resultiert. Des Weiteren wird in Betracht gezogen, den Kunststoffkern nicht aus PVDF über Zerspanen zu fertigen, sondern aus einem lebensmittelzertifiziertem Filament über den FLM-Druck.
Hierfür wurden zwei Konzepte ausgearbeitet. In Konzept 1 wurden Brühgruppeneinsatz und Wasserverteiler als ein Teil ausgeführt. Die Wasserverteilung erfolgt über sechs im 45°-Winkel verlaufende Bohrungen, die von einer Kammer im Brühgruppeneinsatz nach unten Richtung Siebträger geleitet werden. Der Vorteil hierbei ist die Reduzierung der erforderlichen Teile, was in geringerem Fertigungsaufwand und einer Kostenreduktion der gesamten Brühgruppe resultiert. Nachteile dieses Konzepts sind jedoch die geringe Größe der Kammer, über welche das Wasser in Richtung Siebträger geleitet wird. Durch die erforderlichen Maße für die Sacklochbohrungen und Durchgangsbohrungen der M5-Gewindeeinsätze ergibt sich bauraumbedingt für die Kammer eine maximale Höhe von 2 mm. Diese Kammer könnte theoretisch in der Breite beliebig erweitert werden, jedoch ist der Brühgruppeneinsatz als solches dann weder über Zerspanen noch über den FLM-Druck fertigbar. Für den FLM-Druck würde innerhalb der Kammer Support-Material benötigt, welche sich durch die Form anschließend nicht oder nur schwer aus der Kammer entfernen ließe. Des Weiteren kann der Span, welcher beim Eindrehen des M5-Gewindeeinsatzes für den Zulauf entsteht, nicht aus der Kammer entfernt werden, sodass dieser dauerhaft dort verbleibt und die Möglichkeit besteht, dass die Wasserbohrungen verstopfen.
Bei Konzept 2 besteht der Kunststoffkern weiterhin aus Brühgruppeneinsatz und Wasserverteiler. Die Verschraubung des Duschesiebs kann anstelle eines M5-Gewindeeinsatzes mit einem M4-Gewindeeinsatz im Wasserverteiler realisiert werden, wodurch sich zusätzlicher Bauraum für den Bolzen des Wasserverteilers ergibt. Auf die Funktionalität des Duschesiebs hat die Schraubengröße keinen Einfluss. Es wird jedoch empfohlen, im Falle eines M12-Außengewindes einen M4 -Gewindeeinsatz in der Ausführung ENSAT-SBD anstelle von ENSAT-SD der Firma KerbKonus zu verwenden, da die SBD-Gewindeeinsätze speziell für dünnwandige Konstruktionen entwickelt wurden, sodass im Bolzen des Wasserverteilers eine größere Wandstärke erreicht werden kann. In Konzept 2 sind Brühgruppeneinsatz und Wasserverteiler sowohl aus PVDF über Zerspanen als auch aus lebensmittelzertifiziertem Filament über FLM-Druck fertigbar. Beim FLM-Druck können beide Teile komplett ohne Support-Material gedruckt werden, wodurch keine Nachbearbeitungen erforderlich werden. Auf den Bolzen des Wasserverteilers ließe sich sowohl ein M12-Außengewinde schneiden als auch ein nicht-genormtes Gewinde über FLM-Druck herstellen. Der Vorteil eines 3D-gedruckten Gewindes ist die Einsparung des Bearbeitungsschrittes zum Gewindeschneiden.
An einem über FLM-Druck gefertigten Prototypen des Wasserverteilers aus PLA wurden das Eindrehen eines M4-Gewindeeinsatzes und das manuelle Schneiden eines M12-Außengewindes getestet. Es konnte verifiziert werden, dass sich der Kerbkonus in die Bohrung im Wasserverteiler setzen lässt und der Bolzen stabil genug ist, den entstehenden Kräften beim Schneiden eines M12-Außengewindes zu widerstehen.
Es wurde vereinbart, Konzept 2 weiter auszuarbeiten. Dafür soll der Bolzen des Wasserverteilers nochmal verbreitert und auf diesem Bolzen konstruktiv ein Gewinde angebracht werden, das über die erforderlichen Eigenschaften für den 3D-Druck verfügt. Dieses Gewinde wird dann direkt beim Drucken des Wasserverteilers ohne Support-Material gefertigt. Alternativ soll ein metrisches Außengewinde auf den Bolzen des Wasserverteilers geschnitten werden, welches sich nach dem neuen Durchmesser des Bolzens richtet. Sobald die Konstruktion abgeschlossen ist, soll ein Anschauungsmodell aus PLA gedruckt werden, um die Montierbarkeit und Funktionalität zu testen. Anschließend soll der Kunststoffkern der Brühgruppe aus lebensmittelzertifiziertem Material gedruckt und im Prototypenbau getestet werden.
Top 3: Bauteiledatenbank 2-Zylinder
Für die Aufnahme der 2-Zylinder-Maschine in die Datenbank sind mehrere Listen und Excel-Tabellen erstellt worden. Die Bauteilliste der 1-Zylinder-Maschine aus der Datenbank wurde um die neu hinzukommenden Bauteile der 2-Zylinder-Maschine erweitert, wobei die Teilenummern entsprechend
fortgeführt wurden. In dieser Liste soll nun die Bauteil-Nomenklatur vereinheitlicht sowie die Stückpreise mit aufgenommen werden.
Die bestehende Excel-Datei mit dem Teilenummernkonzept der 1-Zylinder-Maschine wurde um eine Übersicht der einzelnen Baugruppen mit zugehörigen Komponenten und Bauteilen der 2-Zylinder-Maschine erweitert.
Die Komponenten- und Baugruppenliste aus der Datenbank wurde um die neu hinzukommenden Komponenten und Baugruppen der 2-Zylinder-Maschine erweitert und spiegelt den Stand der Zuordnungen aus der Excel-Datei mit dem Teilenummernkonzept dar.
Das Teilenummernkonzept, die Baugruppen- und Komponentenliste sowie die Bauteilliste sollen als Excel-Dateien zur Aufnahme in die Datenbank an Herrn Rohnen übergeben werden.
Top 4: Weitere Vorgehensweise zur Kostenoptimierung der 2-Zylinder-Maschine
Es wurden die möglichen Kategorisierungen der Bauteile für die Pareto-Analyse besprochen. Herr Rohnen merkte an, dass ein Vergleich der Herstellkosten von Baugruppen/Komponenten oder Fertigungsmethoden untereinander nicht zielführend ist. Stattdessen sollen die 25 teuersten Bauteile identifiziert und Maßnahmen ermittelt werden, wie die Kosten von diesen Teilen im weiteren Entwicklungsverlauf gesenkt werden können. Hierbei soll explizit auf den Stand der Technik zur Kostenoptimierung in der Konstruktion eingegangen und dabei aufgezeigt werden, wieso die gängigen Methoden nicht anwendbar auf dieses Entwicklungsprojekt sind. Im weiteren Verlauf sollen Maßnahmen außerhalb einschlägiger Literatur dargestellt werden, welche sich auf das Entwicklungsprojekt anwenden lassen. An dieser Stelle soll auf das Teilenummernkonzept sowie den modularen Aufbau der beiden Maschinentypen verwiesen werden. Eine weitere Maßnahme soll die Fertigung lebensmittelzertifizierter Bauteile per FLM-Druck sein. Hierbei soll auf die Chancen und Risiken des lebensmittelzertifizierten FLM-Drucks bei Serienfertigung in Kleinststückzahlen und deren Auswirkung auf die Gesamtherstellkosten eingegangen werden.