Design for Manufacturing / Toleranzen
DfM-Vertiefung
Toleranzen: so genau wie nötig, nicht so genau wie möglich
Ein Spritzgussprodukt erreicht nie die Toleranzen eines spanend bearbeiteten Metallteils, und das muss auch nicht. Beim Spritzgießen entsteht das Maß indirekt: Wir spritzen geschmolzenen Kunststoff von 200 bis 300 Grad in eine Werkzeugkavität, und das Produkt erhält sein Endmaß erst nach dem Abkühlen, Auswerfen und Nachschrumpfen. Das Maß des Produkts ist also das Maß der Werkzeugkavität minus die Schrumpfung, und diese Schrumpfung ist keine Konstante, sondern eine Prozessgröße mit Streuung, typischerweise zwischen 0,4 und 2,5 Prozent.
Werkzeuggebundene versus nicht-werkzeuggebundene Maße
Werkzeuggebundene Maße liegen vollständig in einem Werkzeugteil: Beide begrenzenden Flächen werden durch dasselbe Stück Stahl gebildet. Nicht-werkzeuggebundene Maße verlaufen über die Trennlinie oder durch bewegliche Teile wie Schieber und Auswerfer, und hängen auch davon ab, wie exakt das Werkzeug schließt. Für diese letzte Kategorie sollten Sie mit 0,1 bis 0,2 mm zusätzlicher Toleranz gegenüber dem werkzeuggebundenen Wert rechnen.
QDP-Indikationstabelle pro Maßbereich
| Maßbereich | Standard | Genau (Funktionsmaß) | Höchste Erreichbarkeit |
|---|---|---|---|
| bis 10 mm | ± 0,10 mm | ± 0,05 mm | ± 0,02 bis 0,03 mm |
| 10 bis 25 mm | ± 0,15 mm | ± 0,08 mm | ± 0,04 mm |
| 25 bis 63 mm | ± 0,25 mm | ± 0,12 mm | ± 0,06 mm |
| 63 bis 160 mm | ± 0,40 mm | ± 0,20 mm | ± 0,10 mm |
| 160 bis 400 mm | ± 0,80 mm | ± 0,40 mm | ± 0,20 mm |
Eigene QDP-Indikation für erste Schätzungen, keine Normwerte und keine vertraglichen Zusagen. Ausgangspunkte: werkzeuggebundene Maße, günstiges Material, gleichmäßige Wanddicke, Messung bei 23 Grad nach Nachschrumpfung. Für die exakten Normtabellen: ISO 20457 über NEN.
Nur das Funktionsmaß eng
Die wichtigste Toleranzentscheidung ist, welche Maße nicht relevant sind. Eine Handvoll Funktionsmaße (Passungen, Schnappverbindungen, Dichtflächen) erhält Präzisionstoleranz mit einem nachweisbaren funktionalen Grund; alles andere fällt unter die allgemeine Toleranz der Materialgruppe. Jede Toleranz ohne funktionalen Grund ist reine Kostensteigerung: Sie erzwingt Messaufwand, Werkzeugpräzision und Prozessüberwachung für ein Maß, das niemandem etwas bringt.
Toleranz und Kosten hängen außerdem nicht linear, sondern exponentiell zusammen: Jede Halbierung der Toleranz verdoppelt nicht den Preis, sondern verursacht noch höhere Kosten – durch zusätzliche Korrekturschleifen am Werkzeug und ein kleineres Prozessfenster.
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