Vorrichtungsbau – Präzision und Beständigkeit für mehr Qualität in der industriellen Fertigung

Moderner Vorrichtungsbau ist ein zentrales Element in der maschinellen Fertigungsindustrie sowie bei allen produzierenden Betrieben der Metallverarbeitung sowie der Autoindustrie. Elemente des Vorrichtungsbaus werden entwickelt und hergestellt, um in der Fertigungsindustrie in den Produktions-Prozessen Werkstücke zu fixieren, in exakten Positionen zu halten, oder der maschinellen Verarbeitung zuzuführen. Vorrichtungsbauelemente sind überall da wichtig, wo es um Effizienz in der Produktion, zuverlässige Arbeitssicherheit, Wiederholbarkeit von Arbeitsschritten sowie die Geschwindigkeit von Fertigungsabläufen geht. Darüber ist der Vorrichtungsbau etabliert beim Messen und Überprüfen fertiger Werkstücke, um definierte Qualitätskriterien einzuhalten und somit in der Fertigung die selbst gesetzten Maßstäbe einzuhalten.

Bei SANTENBERG sind wir durch unsere jahrzehntelange Expertise in der Verarbeitung von Metall und der Lösung von mechanischen Anforderungen spezialisiert auf Vorrichtungsbau, der in der industriellen Fertigung Maßstäbe setzt.

Warum Vorrichtungsbau in der industriellen Fertigung so wichtig ist

Vorrichtungen aus Metall oder anderen hochfesten Materialien sind überall dort wichtig, wo es um die Effizienz in der Fertigung geht. Vorrichtungen reduzieren Produktionszeiten, die für die Positionierung, das Einspannen oder das Führen von Werkstücken oder Metallteilen in der Produktion anfallen. Sie sind unverzichtbare Hilfsmittel, die die eingesetzten Maschinen effektiver und produktiver machen. Vorrichtungen sorgen für das Einhalten von Toleranzen und die exakte Positionierung von Teilen, die im industriellen Prozess verarbeitet werden. Damit sind Vorrichtungen wichtig für eine gleichbleibend hohe Qualität sowie eine zuverlässige Produktion hoher Stückzahlen. Darüber hinaus sind Vorrichtungen sicherheitsrelevant, da sie die Mitarbeitenden, die sich in der Nähe von Maschinen aufhalten, effektiv vor Schäden schützen, die durch unpräzise Fixierung von Bauteilen entstehen könnten. 

Generell werden in Industriebetrieben folgende Varianten von Vorrichtungen unterschieden:

Montagevorrichtungen
Überall, wo in den maschinellen Prozessen Werkstücke miteinander verbunden werden, bedarf es präziser Montagevorrichtungen, um die Montageprozesse sicher und präzise gestalten zu können. Montagevorrichtungen sind meistens Spezialanfertigungen in kleiner Stückzahl und daher in der Regel sehr teuer. Andererseits gewährleisten Sie, dass die Montage der Werkstücke, auch in hoher Frequenz vonstattengeht, ohne dass es zu Betriebsunterbrechungen kommt.

Spannvorrichtungen
Von Spannvorrichtungen sprechen wir dann, wenn die Vorrichtung ein Werkstück stabilisiert, während es von der Maschine bearbeitet wird. Dies ist beispielsweise bei Bohrungen, beim Fräsen, oder beim Biegen von Metallstücken wichtig für einen kontrolliert ablaufenden Prozess. Spannvorrichtungen gibt es in unzähligen Varianten für Maschinen aller Arten und Bauweisen. Sie werden zumeist in geringen Stückzahlen als Spezialanfertigungen hergestellt.

Prüfvorrichtungen
Werkstücke in der industriellen Fertigung werden vor der weiteren Montage in der Regel im letzten Produktionsschritt einer detaillierten Prüfung unterzogen. Für diese Prüfvorgänge sind sogenannte Prüfvorrichtungen von entscheidender Bedeutung. Denn unabhängig davon, ob es sich um eine Materialprüfung, eine Größenprüfung oder eine Gewichtsprüfung handelt, die zu prüfenden Werkstücke müssen exakt fixiert werden, um eine reibungslose Prüfung zu gewährleisten

Die gebräuchlichsten Materialien für die Herstellung von Vorrichtungen

Da wir bei SANTENBERG aus der Metallverarbeitung kommen, werden die meisten unserer Vorrichtungen aus Stahl, Edelstahl, Aluminium oder anderen hochfesten Metalllegierungen hergestellt. Darüber hinaus gibt es aber auch Vorrichtungen aus den Werkstoffen Kunststoff und Kunststein, je nach gewünschtem Anforderungsprofil. Bei der Herstellung der Vorrichtungen wird modernste CNC-Bearbeitungssoftware eingesetzt, um sowohl die gewünschten Toleranzen zu garantieren, als auch die nötige Präzision für den Fertigungsprozess zu gewährleisten. Ferner spielen inzwischen bei der Herstellung von Vorrichtungen modernste KI-Anwendungen wie auch 3D-Drucktechnik eine zunehmend große Rolle.

Was ist für die Vorrichtungs-Herstellung besonders relevant?

Um eine perfekt funktionierende Vorrichtung zu konstruieren, bedarf es einer intensiven Auseinandersetzung mit dem jeweiligen Anwendungsprofil. Dabei sind die wichtigsten Kriterien:

Präzision
Die Vorrichtung muss die geforderten Toleranzen einhalten und so konstruiert sein, dass hohe Stückzahlen von Werkstücken in gleichbleibender Qualität hergestellt werden können.

Ergonomie
Eine ergonomische Konstruktion ist wichtig für die Sicherheit am Arbeitsplatz. Die Mitarbeitenden, die mit und in der Umgebung der Vorrichtung arbeiten, müssen für ihren Produktionsschritt in bester Art und Weise unterstützt werden, dazu gehören höchstmögliche Sicherheit und eine einfache Handhabung.

Wirtschaftlichkeit
Vorrichtungen müssen einerseits in den Kostenrahmen des Auftraggebers passen, andererseits durch entsprechende Haltbarkeit und möglichst geringen Verschleiß für viele Jahre zuverlässig und sicher funktionieren. Ihr Austausch muss schnell und einfach zu bewerkstelligen sein und die Montage sollte schnell vonstattengehen, damit es zu möglichst geringen Ausfallzeiten in der Produktion kommt.

Modernste Produktionstechnologien
In der modernen Fertigung von Vorrichtungen für die verschiedensten Anwendungsfälle ist der Einsatz von CAD-Systemen inzwischen zum Standard geworden. Diese ermöglichen eine detailgetreue Planung und Konstruktion als Grundlage für die spätere Herstellung. Sie ermöglichen die detaillierte Planung und Simulation von Vorrichtungen, bevor diese in die Fertigung gehen. Darüber hinaus werden für den Vorrichtungsbau CAE-Tools immer wichtiger. Diese Software-Lösungen ermöglichen digitale Analysen und Simulationen aller relevanten Elemente inklusive aufwändiger Tests virtueller Prototypen im Prozess der Konstruktion. 

Die wichtigsten Einsatzmöglichkeiten von Vorrichtungen und ihre Spezifikationen

• Maschinenbau: Hier sorgen Vorrichtungen für eine präzise Herstellung und Montage von Maschinenelementen. Sie ermöglichen einen reibungslosen Ablauf in der Produktion und tragen zur Einhaltung hoher Qualitätsstandards bei. Ferner sind sie feste Bestandteile der Sicherheitstechnik und sind darauf ausgerichtet, Unfallverhütungsvorschriften einzuhalten.
• Metallbau: Die präzise Verarbeitung von Metall erfordert maßgeschneiderte Vorrichtungen, beispielsweise beim Fräsen, beim Schweißen, beim Verformen oder jeglicher Verbindung einzelner Werkstücke. Ebenso sind sie im Einsatz bei der Montage und Endmontage von komplexen Konstruktionen.  Auch bei der Verbindung von Werkstücken durch Verschrauben, Kleben oder Steckverbindungen sind Vorrichtungen wichtig.
• Kunststoffindustrie: Für Prozesse in der Kunststoffindustrie dienen Vorrichtungen ebenfalls der exakten Verbindung einzelner Kunststoffteile. Ebenso sind sie gebräuchlich bei der Formengebung, beim Erhitzen, Erkalten, aber auch beim Zuschnitt sowie der Verbindung von Werkstücken.
• Medizintechnik: Seien es Implantate, Prothesen oder künstliche Organerweiterungen: In der Medizintechnik sind Vorrichtungen allgegenwärtig, wenn es um Toleranzen im Kleinstbereich geht und eine Funktionsstabilität gewährleistet werden muss, die für erfolgreiche Operationen maßgeblich ist.
• Automobilindustrie: Automobilhersteller benötigen individuelle Vorrichtungen für so gut wie jede Fahrzeugkomponente. Ob Karosseriebau, die Herstellung der Interieurs, die Montage von Motoren und Anbauaggregaten bis hin zur Lackierung und Individualisierung verschiedener Modelle: in jeder Montagestraße sind unzählige Vorrichtungen im Einsatz. 
• Elektro- und Haushaltsgeräteproduktion: Haushalts- und Unterhaltungsgeräte werden durch die zunehmende Digitalisierung immer komplexer. Um die unzähligen Einzelkomponenten präzise und störungsfrei zu montieren, bedarf es filigran gestalteter Vorrichtungsbauten, die eine ergonomische Herstellung bei gleichbleibend hoher Qualität zu garantieren, um den Gewährleistungsfall möglichst auszuschließen.

Vorrichtungsbauten gibt es generell an „Handarbeitsplätzen“ in der Serienproduktion, an denen Mitarbeitende einzelne Produktionsschritte von Hand ausführen. Gebräuchlicher sind aber vollautomatisierte Vorrichtungs-Systeme, die in Industriebetrieben vielfältig eingesetzt werden.  Prägnante Einsatzformen für Vorrichtungen in den oben genannten Industriezweigen sind beispielsweise:

– Roboter
– Linearsysteme
– Sortier- und Förderanlagen
– magazinierende Systeme
– Werkstückträgerumlaufsysteme

Diese automatisierten Vorrichtungen optimieren nicht nur die Produktion, sondern verbessern auch die Ergonomie und Arbeitssicherheit in der industriellen Fertigung.

Fazit: Vorrichtungen sind aus industrieller Fertigung nicht wegzudenken und tragen maßgeblich zur Qualitätssicherung bei, gewährleisten zuverlässige Produktionszyklen, erhöhen die Wirtschaftlichkeit und sind essenziell für eine ausgewogene Arbeitssicherheit.