Optimierung des Handlingsgeräts einer Kasepresse

Ausgangslage und Zielsetzung

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden diverse Aspekte des Handlingsgeräts einer Käsepresse von der Firma Kalt Maschinenbau AG optimiert. Es handelt sich um eine Konzeptstudie, bei welcher Lösungsvorschläge zur Senkung der Herstellungskosten sowie zur Behandlung bekannter Probleme erarbeitet werden. Im Fokus ist die vertikale und horizontale Bewegung des Geräts und deren Baugruppen. Das Ziel der Arbeit ist es, das Handlingsgerät durch konstruktive Optimierungen, Standardisierung der Bauteile und Optimierung des Montage- und Serviceaufwands aufzuwerten.

Die Aufgabe ist es für die vertikale wie auch für die horizontale Bewegung und deren Bauteile verschiedene Konstruktionskonzepte zu entwickeln. Dabei soll die bestehende Konstruktion betrachtet werden und Bauteile, Fertigungsarbeiten und überdimensionierte Konstruktionselemente reduziert werden. Ebenfalls sollen die Konzepte dazu führen, dass das ganze Handlingsgerät Montage und Servicefreundlicher wird. In den Konzepten soll auch die Standardisierung der Bauteile und Modularisierung für alle Ausführungen der Kassettenpresse berücksichtigt werden. Abschliessend sollen die Konzepte auf ihren Nutzwert und ihre Wirtschaftlichkeit verglichen werden und dazu eine Empfehlung abgegeben werden.

Zusätzlich werden im Rahmen dieser Arbeit zwei weitere Nebenaufgaben bearbeitet. Einerseits handelt es sich dabei um die Befestigungsmittel von Schutzabdeckungen. Hierzu soll eine praktikablere Lösung gefunden werden, da die bestehende Lösung mit einem erhöhten Aufwand verbunden ist. Andererseits, soll das Rollenpaket, welches sehr viele Einzelteile aufweist, kostengünstiger und kompakter konzipiert werden.

Vorgehensweise

Zu Beginn wurde eine Analyse der bestehenden Konstruktion durchgeführt. Dabei wurde die Konstruktion auf Schwachstellen, Fertigungsbauteile, und Befestigungssysteme geprüft. Auch die Problemstellen welche von der Firma Kalt vorab mitgeteilt wurden, sind berücksichtigt worden. Anhand dieser Erkenntnisse wurden für beide Baugruppen diverse Lösungskonzepte erarbeitet. Diese wurden auf ihre Vor- und Nachteile, Herstellungskosten, technische Risiken, Montageaufwand und Serviceaufwand untersucht und bewertet. 

Auch für die Befestigungsmittel wie das Rollenpaket wurden passende Lösungen untersucht. 

Anschliessend wurden die Konzepte strukturiert miteinander verglichen und bewertet. Dazu wurden für beide Baugruppen eine Nutzwertanalyse wie auch eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durgeführt. Anhand dieser Bewertung konnten die geeigneten Konzepte ermittelt werden und eine nachvollziehbare Empfehlung für die Firma Kalt Maschinenbau AG erarbeitet werden.

Im Verlauf des Projekts wurde noch eine Anpassung des Projektumfangs getätigt. Die zusätzliche Handhabungseinheit wurde bei diesem Projekt auf Grund einer Erweiterung des Umfangs bei der vertikalen Bewegung nicht weiter berücksichtigt.

Handlingsgerät und Lösungen

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Ergebnisse

Bei der vertikalen Bewegung wurde Konzept zwei als die beste Lösung festgestellt. Insbesondere sprach dafür, dass dieses Konzept das beste Gesamtpaket aus allen Bewertungskriterien aufweist. Dadurch wurde dieses Konzept für die Ausarbeitung des Entwicklungsprojekt der Firma Kalt Maschinenbau AG empfohlen.

Bei der horizontalen Bewegung wurde Konzept eins als bevorzugte Variante bestimmt. Durch den Vergleich ist erkennbar, dass dieses Konzept die Bewertungskriterien am besten erfüllt und daher die beste Grundlage für die Ausarbeitung darstellt.

Durch die erarbeiteten Lösungsansätze konnten konkrete Kostensenkungsmöglichkeiten, Verkürzungen des Montageaufwands und Verbesserungen der Servicefreundlichkeit erzielt werden. Diese Ergebnisse dienen als Grundlage für die Weiterentwicklung dieser Baugruppen.

Schlussfolgerung und weiteres Vorgehen

Mit dieser Arbeit wurde die Grundlage für das weitere Vorgehen definiert. Anhand der Analysen kann die konstruktive Ausarbeitung der Baugruppen durchgeführt werden. Daher wird empfohlen im nächsten Schritt mit der Konkretisierung der Dimensionen und konstruktiven Details zu starten. In einem weiteren Schritt wird empfohlen die Detail Konstruktion auszuarbeiten und diese mit FEM-Analysen zu prüfen. Somit ist die Grundlage gesetzt und die Firma Kalt Maschinebau AG kann die Zukünftige Optimierung des Handlingsgerät anhand der Empfehlungen erarbeiten.