Wie Sie Herausforderungen bei der Produktion von Automobilkunststoffen bewältigen
Plastikkomponenten spielen eine bedeutende Rolle in der Automobilindustrie. Der Einsatz von Kunststoffen bei der Herstellung von Fahrzeugteilen treibt Innovationen voran und definiert die Fahrzeugdesigns, Effizienz und Funktionalität neu. Die Covid-19-Pandemie brachte jedoch zahlreiche Herausforderungen für die Kunststoffproduktion in der Automobilindustrie mit sich.
Dieser Artikel wird die verschiedenen produktionsbezogenen und branchenweiten Herausforderungen beleuchten, denen sich die Hersteller von Automobilkunststoffen gegenübersehen. Von Engpässen bei qualifizierten Arbeitskräften und der Produktionserholung über gestörte Lieferketten bis hin zur Entstehung von Industrie 4.0 werden die Herausforderungen hervorgehoben und den Automobilherstellern Chancen aufgezeigt, ihnen zu begegnen.
Dieser Artikel bietet Einblicke in die Vorteile des Einsatzes von Polymeren in der Automobilfertigung, gängige Herstellungsprozesse, branchen- und produktionsbezogene Herausforderungen sowie Lösungsansätze. Er bietet handlungsorientierte Erkenntnisse, um Automobilhersteller bei der Herstellung von Kunststoffteilen zu unterstützen.
Die Vorteile von Kunststoffkomponenten
Plastikkomponenten werden aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Funktionalität weitgehend für Automobilanwendungen hergestellt. Kunststoffe sind in der Lage, verschiedene Funktionen zu erfüllen, was ihren Einsatz in der Automobilindustrie vorteilhaft macht.
Vorteile des Einsatzes von Kunststoffen in der Automobilfertigung:
- Leichtgewicht: Leichte Kunststoffe tragen zur Kraftstoffeffizienz und zur Reduzierung von Emissionen bei, was den Zielen der Branche für Nachhaltigkeit entspricht. Die Leichtbauweise profitiert auch Elektrofahrzeugen, bei denen jedes eingesparte Kilogramm zu einer längeren Batterielebensdauer beiträgt.
- Designflexibilität: Die Verformbarkeit vieler Kunststoffe ermöglicht die einfache Herstellung von Teilen mit komplexen Designs, Merkmalen und unterschiedlichen Geometrien. Dies verbessert nicht nur die Ästhetik, sondern auch die Funktionalität.
- Kostenersparnis: Der Einsatz von Kunststoffen in der Automobilfertigung bietet eine kostengünstige Alternative zu traditionellen Materialien wie Aluminium und Stahl, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.
- Sicherheit: Viele Kunststoffmaterialien verfügen über Eigenschaften, die Sicherheitsmaßnahmen in hergestellten Fahrzeugen verbessern. Stoßfestigkeit und thermische Stabilität sind zwei äußerst wichtige Eigenschaften von Kunststoffkomponenten. Zum Beispiel können faserstoffverstärkte Polymer-Knautschzonen – Bereiche, die dazu dienen, Aufprallenergie während eines Unfalls aufzunehmen – viermal mehr Aufprallenergie absorbieren als Stahl.
Zusammengefasst positionieren diese Eigenschaften Kunststoffe als Grundpfeiler der Automobilinnovation. Sie ermöglichen es Herstellern, Fahrzeuge herzustellen, die effizient, technologisch fortschrittlich und sicher sind. Bevor wir die Herausforderungen bei der Herstellung von Automobilteilen näher erläutern, ist es erwähnenswert, dass es vier gängige Prozesse gibt, die zur Herstellung dieser vorteilhaften Kunststoffteile verwendet werden.
Vier gängige Herstellungsprozesse für Kunststoffe in der Automobilindustrie
Es gibt mehrere gängige Herstellungsprozesse, die in der Automobilindustrie zur Produktion von Kunststoffteilen verwendet werden. Jeder Prozess hat seine eigenen Vorteile und eignet sich für die Herstellung spezifischer Automobilkomponenten.
Spritzguss
Als einer der häufigsten und effizientesten Kunststoffproduktionsprozesse weist das Spritzgussverfahren eine hohe Produktionsrate auf und ist daher sowohl effizient als auch kostengünstig. Dieser Prozess eignet sich besonders gut für die mittlere bis hohe Volumenproduktion und zeichnet sich durch hohe Präzision aus. Im Vergleich zu anderen Verfahren entsteht beim Spritzguss auch weniger Abfall. In der Automobilindustrie kann der Spritzguss für die Herstellung von Innenausstattung, Stoßstangen und Armaturenbrettern verwendet werden.
Blasformen
Das Blasformverfahren eignet sich am besten für die Hochvolumenproduktion von hohlen Kunststoffteilen. Dieser Prozess ist kostengünstig für die Herstellung großer Teile mit hohlen Innenräumen, er ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von Produkten, bietet hohe Reproduzierbarkeit und weitere Vorteile. Im Bereich der Automobilanwendungen kann das Blasformen zur Herstellung von Komponenten wie Luftkanälen, Armlehnen und Kraftstofftanks verwendet werden.
Thermoformen
Im Vergleich zu anderen Verfahren weist das Thermoformen vergleichsweise niedrige Werkzeugkosten auf und kann äußerst große und komplexe Teile herstellen. Thermoformen wird zur Verarbeitung von Automobilkomponenten wie Türverkleidungen, Motorabdeckungen, Verkleidungsteilen und mehr eingesetzt.
Pressen
Das Pressen eignet sich eher für Kleinserienproduktionen und die Herstellung größerer oder dickerer Teile. Dieser Prozess ist auch einfacher als andere Form- oder Kunststoffverarbeitungsverfahren. Automobilanwendungen von Teilen, die im Pressverfahren hergestellt werden, umfassen Motorhauben, Kotflügel, Dachpaneele, Bremspedale und mehr.
Obwohl jeder Prozess seine eigenen Vorteile und spezifischen Anwendungen hat, wählen die Hersteller die Prozesse aus, die am besten ihren jeweiligen Anforderungen für verschiedene Automobilkomponenten entsprechen.
Produktionsherausforderungen in der Automobilindustrie
Trotz der effizienten und wirksamen Prozesse und Materialien sah sich die Automobilindustrie mit verschiedenen Störungen konfrontiert, die ihre Widerstandsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit auf die Probe gestellt haben. Mit der COVID-19-Pandemie, Schwankungen in der Nachfrage der Verbraucher und dem Aufkommen von Industrie 4.0 steht die Automobilherstellung vor zahlreichen Herausforderungen.
COVID-19 beeinflusste alle Bereiche der Gesellschaft, und die Automobilindustrie bildete keine Ausnahme. Werkschließungen, Unterbrechungen der Lieferkette und ein starker Rückgang der Verbrauchernachfrage waren einige Auswirkungen der Pandemie auf die Automobilindustrie. Das Abklingen der Pandemie führte zu einer Phase der Produktionswiederherstellung, in der die Produktionslinien ihren Betrieb wieder aufnahmen und die Verbrauchernachfrage langsam zu steigen begann.
Schwankungen der Verbrauchernachfrage
Je nach Region, wirtschaftlichen Bedingungen und Fahrzeugtypen schwankte die Verbrauchernachfrage in der Post-Pandemie-Phase. Die Hersteller standen vor der Herausforderung, Nachfrage-Muster vorherzusagen und das richtige Gleichgewicht zu finden, um weder eine Überproduktion noch eine Unterkapazität zu riskieren. Gleichzeitig waren Anpassung und Innovation entscheidend, um auf die sich entwickelnde und wiedererstarkende wirtschaftliche Landschaft zu reagieren.
Störungen in der Lieferkette
Die Verwundbarkeiten in globalen Lieferketten wurden durch die Pandemie verstärkt, was zu Störungen bei der Verfügbarkeit von Teilen führte. Mit dem Hochfahren der Produktion wurde die Aufrechterhaltung einer stabilen Versorgung mit wichtigen Materialien und Teilen für die Automobilhersteller immer wichtiger. Störungen in den Lieferketten führten auch zu gestiegenen Kosten, da die Hersteller auf alternative Materialquellen und Transportmethoden zurückgriffen. Darüber hinaus können Störungen an einer Stelle in der Lieferkette sich durch das gesamte Netzwerk von Lieferanten, Herstellern und Dienstleistungsanbietern in der Automobilindustrie ziehen. Daher war die Sicherstellung einer robusten Prozessgestaltung von entscheidender Bedeutung, um Schwierigkeiten in der Lieferkette zu bewältigen.
Mangel an qualifizierten Arbeitskräften
Eine der drängendsten Herausforderungen, mit denen die Automobilherstellungsindustrie konfrontiert ist, besteht im Mangel an qualifizierten Arbeitskräften. Während der Pandemie sah sich die Branche mit Arbeitskürzungen und veränderten wirtschaftlichen Prioritäten konfrontiert. Während die Branche darum kämpft, sich von den disruptiven Auswirkungen der Pandemie zu erholen, haben die Hersteller von Automobilen mit der Entwicklung und Bindung qualifizierter Talente zu kämpfen. Die Produktionswiederherstellung in der Automobilindustrie nach der Pandemie hat den Druck auf die Hersteller erhöht, ihre Prozesse zu optimieren. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, Technologien zu nutzen, die die Erholung fördern und sich mit dem Aufkommen von Industrie 4.0 in Einklang bringen.
Der Paradigmenwechsel von Industrie 4.0
Gekennzeichnet durch Digitalisierung, Vernetzung und Automatisierung, hat Industrie 4.0 transformative Möglichkeiten für die Automobilindustrie eröffnet. Die Integration fortschrittlicher Technologien wie das Internet der Dinge (IoT), künstliche Intelligenz (KI) und Robotik bringt jedoch sowohl Herausforderungen als auch Chancen mit sich. Einerseits benötigen Hersteller qualifizierte Arbeitskräfte, um diese neuen Technologien zu verstehen, zu integrieren und zu bedienen. Andererseits kann die Implementierung fortschrittlicher Technologien die Effizienz der Produktion steigern und datengesteuerte Entscheidungsfindung ermöglichen.
Überwindung von Herausforderungen und Optimierung der Automobilindustrie
Um die durch die Produktionswiederherstellung nach der Pandemie, Schwankungen in der Verbrauchernachfrage, Störungen in globalen Lieferketten und die Integration fortschrittlicher Technologien in Herstellungsprozesse verursachten Herausforderungen zu bewältigen, wurde sensXPERT Digital Mold entwickelt. Diese Lösung zur Prozesskontrolle vereint mehr als 50 Jahre Expertise im Bereich Materialwissenschaft und prädiktive Maschinenlernalgorithmen. Digital Mold ermöglicht es Herstellern, ihre Prozesse in Echtzeit zu optimieren, da die Technologie in der Lage ist, Materialien während der Verarbeitung zu charakterisieren und ihre qualitative Entwicklung vorherzusagen.
Darüber hinaus schafft die Lösung zur Prozesskontrolle Transparenz hinsichtlich des Verhaltens der Materialien in der Form und hilft, mögliche Änderungen oder Abweichungen vorherzusagen und zu vermeiden. Somit wird das Risiko bei der Beschaffung von Rohstoffen von verschiedenen Quellen und Lieferanten begrenzt, und Hersteller können sicher den Lieferanten wechseln, um die Abhängigkeit von einem Lieferanten zu verringern und kostengünstigere Alternativen zu nutzen.
Des Weiteren ist sensXPERT Digital Mold eine Lösung, die keine fortgeschrittenen technologischen Kenntnisse erfordert. Alle während des Formgebungsprozesses gesammelten Daten werden automatisch mit Hilfe von maschinellem Lernen analysiert, um den Betreibern handlungsorientierte Vorschläge zur Optimierung ihrer Prozesse zu präsentieren. Zusätzlich können Hersteller, da es sich um eine Lösung zur Prozesskontrolle handelt, Digital Mold so einstellen, dass es automatisch die Zykluszeiten anpasst, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Insgesamt bietet sensXPERT Digital Mold Herstellern eine dynamische Prozessanpassung, die sich als effektiv erwiesen hat und eine Verringerung von bis zu 50% bei vorhandenem Ausschuss, eine Steigerung von bis zu 23% bei Energieeinsparungen und eine bis zu 30%ige Reduzierung der Zykluszeiten erreichen kann.
Daher können Automobilhersteller durch die Integration fortschrittlicher Technologien, wie sensXPERT Digital Mold, in ihre Herstellungsprozesse eine konsistente Produktion zur Deckung des Bedarfs in der Lieferkette und der Verbrauchernachfrage aufrechterhalten, die Effizienz ihrer Produktion steigern, den Bedarf an qualifizierten Arbeitskräften reduzieren und sowohl Abfall als auch Kosten senken.
