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Baukasten für Planetengetriebe: große Vielfalt – geringe Risiken

Muss das (Zahn-) Rad stetig neu erfunden werden? Eine Abwägung.

Kundenspezifische Getriebe finden ganz überwiegend als Sonderentwicklung Eingang in die (Groß-) Serienproduktion. IMS Gear steht dabei für ausgefeilte Lösungen etwa mit Stirnrad-, Spindel- oder Schneckenradgetrieben. In Fällen, in denen Planetengetriebe als sinnvolle Lösung identifiziert werden, setzten immer mehr Anwender auf eine Umsetzung mittels des IMS Gear-Baukasten. Dafür gibt es gute Gründe. Planetengetriebe bieten eine unerreichte Vielzahl an Variationsmöglichkeiten bei der zentralen Anforderung, hohe Kräfte bei minimalem Bauraum zu übertragen. Diese ausgeprägte Variabilität unterscheidet Planetengetriebe von anderen Lösungen, weswegen sich das Chancen/Risiko-Profil und die Komplexität grundlegend unterschiedlich darstellen. Gleichzeitig lässt sich diese Variabilität vergleichsweise hervorragend standardisieren: Verzahnung, Durchmesser, Material, Mehrstufigkeit und weitere Parameter können zielführend in Vorkonfigurationen umgesetzt werden. Die wirtschaftliche Gesamtbetrachtung einer Antriebslösung mit Planetengetrieben sollte also als Risikoabwägung erfolgen, denn: Das optimale Planetengetriebe kann in vielen Fällen aus vorkonfigurierten Bauteilen des IMS Gear-Baukastens bestehen.

Das technologische Risiko: Frühe Weichenstellungen

Das zentrale Problem der Technologiewahl besteht darin, die mit einer Sonderentwicklung eines Planetengetriebes korrespondierenden strategischen Entscheidungen zu einem Zeitpunkt treffen zu müssen, zu dem die relevanten Informationen nicht vollständig vorliegen. Weder exakte Leistungsdaten noch gesicherte Erkenntnisse über das Nutzerverhalten oder die generelle Beanspruchung liegen vor. Volumina – die die voraussichtlichen Stückzahlen und damit die Konstruktionsausführung, die Werkzeuge und den Fertigungsprozess determinieren, können nur geschätzt werden. Im Gegensatz dazu bleibt durch die Variabilität des Baukastens die notwendige Flexibilität hinsichtlich Materialauswahl, Konstruktionsprinzip oder Fertigungsstrategie zu jeder Zeit erhalten.

Das technische Risiko: Seriennah ist nicht serienidentisch

Das technische Risiko betrifft die konkrete technische Umsetzung innerhalb der technologischen Festsetzungen, zum Beispiel die Fertigung von Mustern, die praktisch nie serienidentisch, oft noch nicht einmal seriennah ausgeführt werden. Bei Zahnrädern aus Kunststoff erfolgt deren Herstellung aus Kostengründen oft in spanenden Verfahren aus extrudierten Halbzeugen statt im Spritzguss. Falls extrudierte Kunststoffhalbzeuge zum Einsatz kommen, sind abweichende Molekularstrukturen zu beachten. Die unterschiedlichen amorphen und teilkristallinen Strukturen aber determinieren das Verschleißverhalten. Gestalten sich die Abweichungen später bei werkzeugfallenden Teilen zu groß, müssen unter Umständen die konstruktive Ausführung und ggf. auch das Werkzeug aufwändig korrigiert werden. Im schlechtesten Fall droht sogar die Änderung der Technologie – also zum Beispiel der Wechsel von Kunststoff auf Metall bei wichtigen Bauteilen.

Das technologische Risiko der sinnvollen strategischen Auslegung und das technische Risiko der konkreten taktischen Umsetzung eines Sondergetriebes kumulieren gemeinsam in der Validierung auf dem Prüfstand, wenn es um Geräuschversuche und Lebensdauertests geht. Änderungen erfordern viel Zeit und verursachen hohe Kosten. Ein neu konfiguriertes Planetengetriebe aus dem Baukasten mit bekannten Leistungsdaten aller verbauten Teile minimiert das technische Risiko hingegen entscheidend.

Das Kostenrisiko: Änderungen strapazieren das Budget

Eine Sondergetriebeentwicklung ist wegen des längeren und umfangreichen Prozesses teurer als eine Lösung aus dem Baukasten. Neben doppelter Validierung lauern an zahlreichen Stellen Kostenrisiken: Sollten im Projektverlauf Änderungen an der Getriebeauslegung notwendig werden, schlägt sich dies ebenso in höheren Kosten nieder wie Werkzeugkorrekturen oder gar der Bau neuer Werkzeuge. Besonders hohe Kosten drohen, wenn Prüfstandsmessungen die Notwendigkeit zu konstruktiven Änderungen ergeben. Im Worst Case muss sogar wieder in den Prozess mit Musterteilen eingetreten werden.

Das Zeitrisiko und steigende Komplexität: Märkte ändern sich schnell

Es ist unmittelbar einsichtig, dass Änderungen an Musterteilen oder Werkzeugen erhebliche Zeitverschiebungen bedingen. Der generelle Zeithorizont lässt sich in der Entwicklung eines Planetengetriebes aus dem Baukasten auf etwa ein Jahr von der Erstellung des Pflichtenheftes bis zur Serienreife beziffern. Die komplett neue Entwicklung eines Sondergetriebes erfordert erfahrungsgemäß einen Zeitraum von bis zu drei Jahren, der sich bei technologischen oder technischen Problemen auch noch verlängern kann. Aus dem Zeitrisiko wird damit auch ein Marktrisiko, denn Märkte und Nachfragen verändern sich immer schneller, zudem kann in einem Mehrjahres-Zeitraum auch durch Marktbegleiter eine neue Anwendung vorgestellt werden, die die Marktdurchdringung der eigenen Entwicklung behindert. Das Zeitrisiko geht damit weit über Folgen wie verspätete Umsatzeingänge oder Probleme im Customer Care hinaus. Deckungsgleich zum Mehraufwand im Konstruktionsprozess steigt die Komplexität des Vorgangs, einhergehend mit steigenden Anforderungen an das Projektmanagement. Die Steuerung eines zunehmend komplexen Projektes bindet wertvolle Ressourcen, parallel steigt die Gefahr von Fehlentscheidungen.

Das Risiko, Derivate nicht kostengünstig ableiten zu können

Üblicherweise fächert eine am Markt erfolgreiche Lösung vertikal (von der Luxusanwendung bis zu Low-Cost) und horizontal (Eroberung benachbarter bzw. korrespondierender Anwendungsfelder) auf. Dazu eignet sich ein Sondergetriebe kaum, da gravierende Änderungen, und nur solche können zu spürbaren Kostenminimierungen führen, wieder mindestens umfängliche Validierung auf dem Prüfstand verlangen. Dagegen erlaubt der Rückgriff auf den IMS Gear-Baukasten das bedarfsgerechte Up- oder Downsizing der Getriebevarianten innerhalb weniger Wochen. Mit zeitnah verfügbaren und fein abgestuften Derivaten lässt sich eine neue Verkaufsstrategie umsetzen. Statt das Sondergetriebe stetig preiswerter abgeben zu müssen, vor allem bei Anwendungen, bei denen die technische Umsetzung prinzipiell überqualifiziert ist, erlaubt Variantenvielfalt die preisgerechte Abstufung: Geringere technische Anforderungen werden passgenau durch entsprechende Derivate mit geringeren Kosten abgebildet.

Fazit

Planetengetriebe substituieren dank besserer Regelbarkeit und hoher Effizienz über alle Branchen hinweg hydraulische und pneumatische Systeme. Während bei anderen Getriebearten Sonderentwicklungen weiterhin alternativlos bleiben, ermöglichen die Besonderheiten eines Planetengetriebes den Rückgriff auf vorkonfigurierte Komponenten. Als Lösung aus dem IMS Gear-Baukasten bieten sie bei kurzer Entwicklungszeit technisch überzeugende Lösungen bei spürbar minimierten Risiken.

Anlagen:

2015-11-19_Entwicklungsbeispiel_Einblick_SDline_PM80LN (PDF)
Bildtext: Die IMS.SDline ist die spezifisch optimierte Lösung für ganze Anwendungsfelder und steht einer konventionellen Sonderentwicklung in nichts nach. Bild: IMS Gear

2015-11-19 Zusammenspiel der Produktlinien (JPEG)
Bildtext: Antriebslösungen aus dem Planetengetriebe-Baukasten bieten eine kurze Time-to-Market, minimierte Risiken und die Möglichkeit zur Ableitung von Derivaten. Bild: IMS Gear

2015-11-19 Standard und Individualität vereint (JPEG)
Bildtext: Standard und Individualität vereint – zahlreiche Variationen von Standardverzahnungsteilen kombiniert mit kundenspezifischen Anpassungsteilen. Bild: IMS Gear

2015-11-19 Variationsbeispiele aus dem Baukasten (JPEG)
Bildtext: Variationsbeispiele aus dem Baukasten in der Baugröße 28. Bild: IMS Gear

2015-11-19 Konfigurationsbeispiele aus dem modularen Baukasten (JPEG)
Bildtext: Konfigurationsbeispiele aus dem modularen Baukasten für Planetengetriebe. Bild: IMS Gear

2015-11-19 IMS Gear PI Der PLG-Baukasten große Vielfalt geringe Risiken (DOCX)

2015-11-19 IMS Gear PI Der PLG-Baukasten große Vielfalt geringe Risiken (PDF)