My Flowers wandte sich an Take Craft, um ein Problem bei der Fixierung von Blumen innerhalb von Versandkartons zu lösen.
Der Kunde verfügte über einen grundlegenden 2D-Entwurf und ein in der Praxis aufgetretenes Problem: Herkömmliche Kunststoffclips, mit denen die Blumen im Karton fixiert wurden, erzeugten während des Transports eine konzentrierte Belastung auf bestimmten Bereichen der Verpackung. Dadurch kam es zu Rissen im Karton und in einigen Fällen zu einer Verformung der Blumen.
Unsere Aufgabe bestand nicht darin, das vorhandene Bauteil lediglich nachzufertigen.
Vielmehr ging es darum, das eigentliche Problem zu verstehen, die ursprüngliche 2D-Idee in ein produzierbares 3D-Produkt zu überführen und einen Fixiermechanismus zu entwickeln, der sowohl während des Transports als auch bei der späteren Handhabung durch den Endanwender zuverlässig funktioniert.
Die Aufgabe des Kunststoffbauteils bestand dabei nicht nur darin, die Blumen zu fixieren. Es musste gleichzeitig die Integrität der Verpackung schützen und dem Endanwender ermöglichen, die Blumen einfach und sicher aus der Verpackung zu entnehmen.
Die vom Kunden bereitgestellte Ausgangslösung bestand aus einem einfachen 2D-Entwurf und einer Beschreibung des im praktischen Einsatz aufgetretenen Problems.
Die Blumen wurden innerhalb des Versandkartons mit Standard-Kunststoffclips fixiert. Während des Transports konzentrierte sich die vom Clip erzeugte Belastung jedoch auf bestimmte Bereiche des Kartons. Dadurch entstanden Risse und Verformungen.
Das erforderliche mechanische Gleichgewicht zwischen der vom Fixierelement ausgeübten Kraft und der Belastbarkeit des Kartons war nicht gegeben.
Die vom Kunststoffelement auf die Verpackung übertragene Last konnte im Laufe der Nutzung zu einer Beschädigung oder Verformung des Kartons führen.
Das Problem betraf damit nicht nur die Optik der Verpackung.
Wenn der Karton beschädigt wurde, war auch die sichere Beförderung und der Schutz der Blumen beeinträchtigt.
Das Problem konnte daher nicht isoliert als reine Leistungs- oder Festigkeitsfrage des Kunststoffbauteils betrachtet werden.
Der erste Schritt bestand darin, das Problem nicht nur mit der Frage
„Ist das Fixierelement ausreichend stabil?“
zu bewerten.
Stattdessen betrachteten wir das gesamte Zusammenspiel.
Analysiert wurden:
Deshalb suchten wir die Lösung nicht allein durch eine Änderung des Werkstoffs oder eine Erhöhung der Festigkeit des Clips.
Zunächst wurde untersucht, wie das Bauteil mit dem Karton in Kontakt steht und wie der Fixiermechanismus während des Transports arbeitet.
Das Ziel war, die Blumen ausreichend zu sichern, ohne die Belastung so stark auf einzelne Bereiche des Kartons zu konzentrieren, dass dieser beschädigt wird.
Die zentrale technische Frage lautete:
Wie viel Last darf das Bauteil auf den Karton übertragen und gleichzeitig die erforderliche Fixierfunktion erfüllen?
Ein stärkeres Kunststoffbauteil allein hätte das Problem nicht zwangsläufig gelöst.
Im Gegenteil: Ein steiferer oder stärker klemmender Clip hätte die auf den Karton übertragene Belastung erhöhen und das ursprüngliche Problem sogar verstärken können.
Das Ziel war deshalb nicht eine maximale Haltekraft.
Entwickelt werden sollte eine kontrollierte und anwendungsbezogene Haltefunktion – ausreichend, um die Blumen während des Transports sicher zu fixieren, ohne die Verpackung unnötig zu belasten.
Auf Grundlage dieses Ansatzes wurde die Konstruktion des Kunststoffbauteils neu bewertet.
Der ursprüngliche 2D-Entwurf des Kunden diente als Ausgangspunkt für die Entwicklung eines 3D-CAD-Modells.
Auf Basis des 3D-Modells konnten wir unter anderem folgende Aspekte bewerten:
Eine der entscheidenden Fragen war, wie die Belastung, die während des Transports auf den Karton wirkte, gezielter verteilt werden konnte.
Daher wurde die Geometrie des mittleren Bereichs des Clips überarbeitet und der Funktionsmechanismus neu entwickelt.
Die erstellte 3D-Konstruktion wurde dem Kunden zur Prüfung vorgelegt. Auf Grundlage des Feedbacks wurde die Konstruktion weiter optimiert und finalisiert.
Dabei war die Fertigungsgerechtheit ein integraler Bestandteil des Entwicklungsprozesses.
Eine Konstruktion muss nicht nur theoretisch funktionieren. Sie muss für den Kunststoffspritzguss geeignet sein, eine fertigungsgerechte Geometrie besitzen und die gewünschte Funktion unter realen Einsatzbedingungen erfüllen.
Deshalb wurden Funktion und Fertigungsgerechtheit gemeinsam betrachtet.
Nach der Festlegung der finalen Konstruktion war die Werkstoffauswahl der nächste entscheidende Schritt.
Dabei suchten wir nicht einfach nach einem Werkstoff, der die erforderliche mechanische Festigkeit während des Transports gewährleistet.
Auch die Frage, wie der Endanwender den Clip öffnen und die Blumen aus dem Karton entnehmen würde, musste berücksichtigt werden.
Daher wurde ein Werkstoff mit einem weicheren und kontrollierteren mechanischen Verhalten ausgewählt. Damit sollte der Clip während des Transports die notwendige Fixierung gewährleisten und sich gleichzeitig durch eine entgegengesetzte Krafteinwirkung des Anwenders öffnen lassen.
Das Bauteil musste somit zwei unterschiedliche Anforderungen gleichzeitig erfüllen:
Das Ziel war deshalb nicht, die Konstruktion „so stark wie möglich“ auszulegen.
Entscheidend war eine kontrollierte Haltekraft – weder zu gering noch unnötig hoch – entsprechend den tatsächlichen Anforderungen der Anwendung.
Ein wichtiger Aspekt dieses Projekts war, dass das Bauteil nicht ausschließlich als Produktionskomponente betrachtet wurde.
Auch die Person, die den Blumenkarton öffnet, ist Teil des tatsächlichen Anwendungsszenarios.
Nach dem Öffnen der Verpackung müssen die Blumen aus dem Fixiermechanismus entnommen werden können.
Daher sollte keine zusätzliche Verwendung eines Cuttermessers, einer Schere oder eines anderen Schneidwerkzeugs erforderlich sein.
Durch die überarbeitete Funktionsgeometrie und die gewählte Werkstoffauslegung kann der Anwender eine Kraft in entgegengesetzter Richtung auf den Mechanismus ausüben, den Clip öffnen und die Blumen aus dem Karton entnehmen.
Damit wurde das Kunststoffbauteil nicht nur aus Sicht des Herstellers, sondern auch aus Sicht des tatsächlichen Nutzungsmoments bewertet.
So konnten Funktionalität und Benutzererfahrung als eine gemeinsame Konstruktionsaufgabe betrachtet werden.
Ziel des My Flowers Projekts war nicht die einfache Nachfertigung eines bestehenden Kunststoffbauteils.
Mit dem neu entwickelten Fixiermechanismus konnten die Blumen während des Transports sicher im Karton gehalten werden. Gleichzeitig wurde das zuvor problematische Lastübertragungsverhalten gegenüber der Verpackung konstruktiv neu betrachtet.
Darüber hinaus kann der Endanwender die Blumen ohne Cuttermesser oder Schere entnehmen, indem der Fixiermechanismus durch eine Kraft in entgegengesetzter Richtung geöffnet wird.
Im Rahmen des Projekts wurden folgende Punkte umgesetzt:
Diese Fallstudie zeigt, dass selbst ein vergleichsweise kleines Kunststoffbauteil nicht allein anhand seiner Geometrie bewertet werden kann.
Erst wenn die Funktion des Bauteils, seine Schnittstellen zu anderen Komponenten, das Werkstoffverhalten, die Anforderungen der Fertigung und die realen Einsatzbedingungen gemeinsam betrachtet werden, lassen sich fundierte Konstruktionsentscheidungen treffen.er ve gerçek kullanım koşulları birlikte değerlendirildiğinde doğru tasarım kararı daha net ortaya çıkıyor.
Problemanalyse
Analyse des Verpackungsschadens und des mechanischen Zusammenspiels zwischen Fixierelement und Karton.
Überführung von 2D zu 3D
Entwicklung eines vollständigen 3D-Produktmodells auf Basis der ursprünglichen 2D-Idee des Kunden.
Mechanismus- und Geometrieentwicklung
Überarbeitung des Fixiermechanismus und der zentralen Geometrie für eine kontrolliertere Lastübertragung und Haltefunktion.
Werkstoffbewertung
Bewertung des Werkstoffs unter Berücksichtigung sowohl der Transportbedingungen als auch der Nutzung durch den Endanwender.
Bewertung der Fertigungsgerechtheit
Entwicklung einer Konstruktion, die für den Kunststoffspritzguss und die anschließende Serienfertigung geeignet ist.
Vielleicht verfügen Sie lediglich über eine 2D-Zeichnung, einen Prototyp oder ein bestehendes Bauteil, das in der Praxis nicht wie erwartet funktioniert.
Bei Take Craft betrachten wir Kunststoffbauteile aus den Perspektiven Konstruktion, Werkstoff, Funktion und Fertigungsgerechtheit, um aus einer ersten Idee oder einer bestehenden Lösung ein produzierbares Produkt zu entwickeln.
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Eine 2D-Zeichnung ist ein guter Ausgangspunkt, um grundlegende Abmessungen und die Konstruktionsidee festzulegen. Für Verfahren wie den Kunststoffspritzguss bietet ein 3D-CAD-Modell jedoch wesentlich mehr Möglichkeiten, die Konstruktion bereits vor der Herstellung des Werkzeugs zu bewerten.
Der Übergang von 2D zu 3D ermöglicht unter anderem:
Der Übergang von 2D zu 3D ist daher nicht nur ein Modellierungsschritt. Er ist ein wichtiger Bestandteil der Entwicklung eines fertigungsgerechten Kunststoffbauteils.
Kunststoff-Fixierelemente können je nach Anwendung mechanischen Belastungen, wiederholter Verformung, Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit, Chemikalien und weiteren Umwelteinflüssen ausgesetzt sein.
Eine ungeeignete Werkstoffauswahl kann zu Rissbildung, übermäßiger Verformung, Verlust der Haltekraft oder einem vorzeitigen Ausfall des Bauteils führen.
Bei der Werkstoffauswahl sollten daher unter anderem folgende Punkte berücksichtigt werden:
Der geeignete Werkstoff sollte daher immer auf Grundlage der tatsächlichen Einsatzbedingungen und nicht ausschließlich anhand der Festigkeit ausgewählt werden.
Ja.
Durch eine geeignete Produkt- und Mechanikkonstruktion kann ein Bauteil so ausgelegt werden, dass es während des Transports eine ausreichende Haltekraft bietet und gleichzeitig eine kontrollierte Freigabe bei der späteren Nutzung ermöglicht.
Mögliche konstruktive Ansätze sind:
Entscheidend ist, die erforderlichen Halte- und Öffnungskräfte entsprechend dem tatsächlichen Anwendungsszenario festzulegen.
Für eine stabile und wirtschaftliche Produktion im Kunststoffspritzguss sollten fertigungstechnische Anforderungen bereits während der Konstruktion berücksichtigt werden.
Zu den wichtigen Punkten gehören:
