Technischer Entscheidungsleitfaden · Prototyp und Produktion

Kostenmanagement in der Produktentwicklung: vom Prototyp zur Serienfertigung

Bis das Verkaufspotenzial und die Marktresonanz Ihres Produkts klarer sind, unterstützen wir Ihr Projekt mit FDM-/Filament-3D-Druck, detailreichem SLA-/Harzdruck, Gießen in Silikonformen und bei geeigneten Designs mit Blech- und Abkantlösungen. Sobald Nachfrage und Design ausgereift sind, bewerten wir Werkzeuginvestition und Übergang zur Serienfertigung unter Berücksichtigung der Gesamtkosten. Bei VOMRO führen wir Elektronik-, Software- und Mechanikentwicklung in einem gemeinsamen Fertigungsplan zusammen.

Leitfaden zur Produktentwicklung · · Veröffentlichung:

Beschreiben Sie Ihr Projekt Lesen Sie den Leitfaden
Entwicklung des elektronischen Geräts mit LCD Display und Wi-Fi Antenne vom Prototyp bis zur Produktion mit Gehäuse, PCB und Abdeckungsteilen.
Beispielhafte Anwendung
AnfangZu verifizierende Nutzung und Funktion
EntscheidungGesamtkosten und Designreife
ÜbergangVon Piloterkenntnissen zum Fertigungsplan

VOMRO Engineering-Ansatz

Die richtige Investitionsreihenfolge hängt von den Nachweisen ab, die für die nächste Entscheidung benötigt werden.

Stellen wir uns ein Gerät mit LCD-Anzeige, individueller Elektronikplatine, kleiner WLAN-Antenne und zweiteiligem Gehäuse vor. Die erste Frage ist möglicherweise nicht, mit welchem Verfahren sich das Gehäuse am günstigsten vervielfältigen lässt. Lesbarkeit der Anzeige, Platzbedarf der Platine, Antennenposition und tatsächliche Gerätenutzung können sich noch ändern. Solange diese Unsicherheiten bestehen, gilt es, mit dem passenden Prototyp die richtige Frage zu beantworten, bevor kostspieliger Änderungsaufwand entsteht.

Produktentwicklungskosten zu steuern bedeutet, die Investitionsreihenfolge an Designreife, Bedarf an wiederholter Fertigung, Rückmeldungen und Testergebnissen auszurichten. VOMRO führt Kundenprojekte über Funktionsprototypen, integrierte Geräte und bei Bedarf eine Pilotfertigung kleiner Stückzahlen weiter. Die Verfahren bilden keine zwingende Reihenfolge; in manchen Projekten sind bereits früh Muster aus echtem Thermoplast oder Werkzeugversuche nötig, um das Materialverhalten zu verifizieren. Ziel ist, die Fertigungsentscheidung durch Erkenntnisse zu Nutzung, Nachfrage und technischer Machbarkeit zu unterstützen.

01

Festlegen, welche Unsicherheit der erste Prototyp verringern soll

Das erste Muster muss kein Produkt mit vollständig ausgeführten Funktionen sein. Zur Prüfung des LCD-Blickwinkels und der Gehäuseabmessungen kann ein Volumenmodell, für Messung und WLAN-Datenübertragung ein Funktionsprototyp erforderlich sein. Für diese beiden Arbeiten gelten unterschiedliche Abnahmekriterien. Eigenschaften, die noch nicht geprüft werden sollen, sollten das Budget derselben Phase nicht vergrößern.

Wir stellen jedem Schritt eine klare Frage voran: Passen Platine und Anzeige ins Gehäuse, kann der Benutzer die Information lesen, stellt die Antenne an der gewählten Position die erwartete Verbindung her? Es wird festgelegt, welches Muster und welcher Test die Antwort liefern. Vorrang haben Aspekte, deren Änderung den größten Nacharbeitsaufwand verursachen würde.

  • Zuerst Risiko und zu klärende Frage aufschreiben
  • Prototypenumfang mit Abnahmebedingungen verknüpfen
  • Die nächste Investitionsentscheidung an Testergebnisse knüpfen
02

Gesamte Produktkosten vergleichen

Die Druck- oder Gießkosten eines Gehäuses sind nur ein Teil der gesamten Projektkosten. Elektronikdesign, Embedded-Software, mechanische Revisionen, Prototypenmaterial, Montage, Programmierung, Prüfung und gegebenenfalls externe Verifizierung gehören in dasselbe Budget. In der Fertigung werden auch Verpackung, Ausschuss, Nacharbeit und erwarteter Service berücksichtigt.

Beim Beispielgerät kann ein günstigeres Gehäuse ein zusätzliches Teil oder eine aufwendige Montage zur Befestigung der Anzeige erfordern. Ein integriertes Design kann die Montage vereinfachen und zugleich das Fertigungsverfahren erschweren. Kabelbaum, Steckverbinder und Standardbefestigungselemente gehören ebenfalls zur Kalkulation. Einmalige Entwicklungskosten und bei jedem Gerät wiederkehrende Kosten müssen getrennt verfolgt werden. Werden die Ressourcen für Designänderungen und erneute Prüfungen sichtbar, lässt sich der tatsächliche Nutzen einer scheinbar günstigen Stückkostenoption besser beurteilen.

  • Angebote bei gleichem technischem Umfang vergleichen
  • Einmalige und wiederkehrende Kosten trennen
  • Auswirkungen von Montage, Prüfung, Revision und Service berechnen
03

Das Design vor der Investition mit FDM- und SLA-3D-Druck bewerten

3D-Druck ermöglicht neue Muster, während sich Gehäusegröße und Bauteilanordnung noch ändern. FDM-Muster aus Filament können für Platinenanordnung und Revisionen von Passverbindungen eingesetzt werden; der Einfluss der Schichtrichtung auf Festigkeit und Oberfläche wird mit dem gewählten Material geprüft. Beim SLA-Verfahren mit Harz lassen sich durch geeignete Material- und Prozessparameter feine Details und präsentationstaugliche Oberflächen anstreben. LCD-Rahmen, Deckelverbindung, Tastenabstände und Schraubenpositionen werden am physischen Muster untersucht. Druckrichtung, Stützpositionen, Reinigung und abschließende Nachhärtung fließen ebenfalls in die Bewertung ein.

Hohe Detailqualität bedeutet nicht, dass alle mechanischen Bedingungen erfüllt sind. Harzauswahl, Datenblatt und Herstellervorgaben zur Verarbeitung müssen anhand des Einsatzzwecks geprüft werden. Erwartungen an Schlagfestigkeit, Temperatur, Elastizität oder Außeneinsatz erfordern eine gesonderte Verifizierung. Beim Beispielgerät benötigen das Modell zur Freigabe der Deckeloptik und das Modell für einen Langzeittest möglicherweise unterschiedliche Materialien. Material und Prozessinformationen des vermessenen Musters werden dokumentiert. Beim Wechsel zum Fertigungsverfahren werden kritische Pass- und Montagemaße erneut geprüft; das Ergebnis des Prototyps gilt nicht automatisch für das endgültige Teil.

  • Ziele für Optik, Anordnung und Funktion trennen
  • Harz nach Einsatzbelastung und Prozessbedingungen auswählen
  • Kritische Maße bei jeder Fertigungsrevision verifizieren
04

Silikonformen und Gießen als Übergangslösung für kleine Stückzahlen prüfen

Beim Gießen in Silikonformen wird von einem Urmodell eine flexible Form erstellt, in der Teile aus dem gewählten Gießmaterial vervielfältigt werden. Silikon bezeichnet hier das Formmaterial; das fertige Gehäuse besteht deshalb nicht zwangsläufig aus Silikon. Beispielsweise können Gießmaterialien auf Polyurethanbasis eingesetzt werden. Vakuumguss ist bei geeigneter Geometrie und geeignetem Material ein Fertigungsansatz zur Beherrschung von Lufteinschlüssen. Oberfläche und Genauigkeit des Urmodells beeinflussen das vervielfältigte Teil.

Soll dieses Verfahren für Pilotgehäuse des LCD-Geräts eingesetzt werden, richtet sich die Materialauswahl nach Härte, Temperatur, chemischer Beanspruchung, Farbe und Oberflächenerwartungen. Ein Harz, das einem bestimmten Spritzgussthermoplast ähnelt, wird nicht als in allen Eigenschaften identisch betrachtet. Formtrennnaht, Schraubaufnahmen und Displaypassung werden am Muster geprüft. Werkzeugstandzeit und Bedarf an neuen Formen müssen im Angebot berücksichtigt werden. Das Verfahren kann bei noch veränderlichem Design Erkenntnisse aus kleinen Chargen ermöglichen; es gilt nicht grundsätzlich als wirtschaftlichste Option oder als Nachweis des endgültigen Werkstoffs für jeden Einsatzzweck.

  • Urmodell, Form und Gießmaterial getrennt definieren
  • Formerneuerung sowie Oberflächen- und Montageprüfungen berücksichtigen
  • Materialähnlichkeit durch Einsatztests bewerten
Urmodell, zweiteilige Silikonform und durch Gießen vervielfältigtes Gehäuse eines elektronischen Geräts mit LCD-Anzeige
Beispielhafte Anwendung
05

Bei geeigneten Gehäusen Blechzuschnitt und Abkantbiegen vergleichen

Eignen sich Gehäuse, tragendes Chassis oder Montagehalter eines Industriegeräts für eine Blechkonstruktion, können Zuschnitt und Abkantbiegen geprüft werden. Dieses Verfahren ist keine Alternative für jedes organisch geformte Kunststoffgehäuse. Blechdicke, Biegeradius, Werkzeugzugang, Abstand der Bohrungen zur Biegung und Teileverbindungen bestimmen das Design. Oberflächenbehandlung, Kantenbearbeitung und Verbindungselemente gehören ebenfalls zum Fertigungsumfang.

Der Wechsel des Beispielgeräts zu einem Metallgehäuse verändert mehr als die äußere CAD-Fläche. LCD-Fenster, Abstand der Platine zum Gehäuse, Kabeldurchführungen und gegebenenfalls Erdungsanschlüsse werden neu bewertet. Da ein Metallgehäuse das Verhalten der WLAN-Antenne verändern kann, werden Antennenposition und Verbindungstest gemeinsam betrachtet. Verglichen wird das Gesamtangebot einschließlich Zuschnitt, Biegen, Lackierung, Montage und Prüfung. Kritische Montagepunkte werden vermessen und am ersten Teil verifiziert.

  • Blechgerechte Geometrie und Werkzeugzugang
  • Fertigungsangebot einschließlich Oberfläche, Verbindungen und Montage
  • Prüfung von Antenne und elektrischer Anordnung im Metallgehäuse
Blechzuschnitt für Elektronikplatine und LCD-Anzeige, abgekantetes Gerätegehäuse und Montageteile
Beispielhafte Anwendung
06

Kleinserienfertigung mit Markt- und Nutzungsrückmeldungen verknüpfen

Nach einem einzelnen funktionsfähigen Muster können einheitliche Geräte benötigt werden, die einige Benutzer oder Betriebe erproben können. Eine Pilotcharge liefert Informationen über Installationsdauer, Verständlichkeit der Anzeige, Verbindungsprobleme, Wartungsbedarf und Kundenprioritäten. Es wird geplant, wie Rückmeldungen gesammelt und welche Änderungen in die nächste Version übernommen werden. Geschäftliches Interesse, erwartete Bestellungen und Erkenntnisse aus realer Nutzung werden als unterschiedliche Datenarten bewertet.

Wir unterstützen das Projekt in gemeinsam mit dem Kunden festgelegten Phasen, bis Verkaufspotenzial und Marktakzeptanz besser verstanden sind. Pilotziel und Umfang werden gemeinsam bestimmt; dieser Ansatz stellt keine Verkaufs- oder Nachfragegarantie dar. Ändert sich beim LCD-Beispielgerät die Anzeigenanordnung noch, kann es sinnvoll sein, erst nach den Rückmeldungen zu entscheiden, statt bereits die gesamte Gehäuseinvestition festzulegen. Am Ende des Piloten wird ein Design mit aktualisierten Revisionen und Abnahmebedingungen angestrebt.

  • Plan für Pilotbenutzer, Nutzung und Rückmeldungen
  • Nachfrageindikatoren von bestätigten Bestellungen unterscheiden
  • Durch Erkenntnisse aktualisiertes Design und Fertigungsentscheidung
07

Elektronik, Software und Fertigungsprüfung in denselben Kostenplan aufnehmen

Während das Gehäuseverfahren ausreift, muss auch die Fertigungsreife von Platine und Software voranschreiten. Kritische Komponenten, Beschaffungsalternativen und Revisionen werden in der Stückliste (BOM) verfolgt. Für Platinenprogrammierung, Gerätekennung und Prüfung der Grundfunktionen ist Zugang erforderlich. Es wird festgelegt, wie Funktionen wie LCD, Tasten, Sensoren und WLAN-Verbindung an jedem gefertigten Gerät geprüft werden. Ein ausführlicher Entwicklungstest an einem einzelnen Prototyp ersetzt keinen Fertigungsprüfplan.

Beeinflusst eine Gehäuseänderung das Displaykabel, die Antenne oder die Platinenbefestigung, wird nicht nur die mechanische Datei aktualisiert; auch die betroffenen Verifizierungen werden wiederholt. Die Zuordnung von Softwareversion und Hardware-Revision macht diesen Aufwand sichtbar. Eine montagefreundliche Steckverbinderanordnung und zugängliche Testpunkte können den Fertigungsablauf unterstützen. PCB-Musterfertigung und Bestückungsunterstützung sind ausschließlich Bestandteil der von VOMRO entwickelten Kundenprojekte. Abhängig von Produktanforderung und Zielmarkt werden auch externe Prüfungen, technische Unterlagen und möglicher Korrekturbedarf eingeplant.

  • Nachverfolgung von BOM, Beschaffung sowie Hardware- und Software-Revisionen
  • Plan für Montage, Programmierung und Fertigungsprüfung
  • Wiederholung betroffener Tests nach Verfahrensänderungen
08

Den Übergang zum Spritzguss nach Nachfrage, stabilem Design und Gesamtangebot entscheiden

Sobald Design und Nachfrage stabiler sind, kann ein Kunststoff-Spritzgusswerkzeug bewertet werden. Material, Oberfläche, Toleranz, Werkzeugaufbau sowie Spritzguss- und Montagebedingungen werden gemeinsam angeboten. Trennlinie, Entformungsschrägen, Wandstärken, Rippen und Verbindungen werden auf Fertigbarkeit geprüft. Eine zuvor gedruckte oder gegossene Form wird nicht unverändert als spritzgussgeeignet vorausgesetzt. Spritzgussmuster und kritische Messungen sind Teil des Abnahmeprozesses.

Für einen einfachen Vergleich lassen sich die Gesamtkosten als T = F + N × v aufteilen: F sind die Anfangskosten des jeweiligen Verfahrens, N ist die betrachtete Stückzahl und v sind die wiederkehrenden Kosten pro Gerät. Bei gleichem Umfang zweier Optionen lässt sich aus diesen Werten die Schnittpunktstückzahl berechnen. Ohne Berücksichtigung von Werkzeugänderung, Erneuerung, Ausschuss, Montage und erneuten Prüfungen reicht das Ergebnis jedoch nicht für eine Entscheidung aus. Es gibt keine feste Übergangsstückzahl, die für jedes Projekt gilt. Solange sich LCD-Fenster oder Platinenabmessungen weiter ändern, muss der berechnete Stückkostenvorteil gemeinsam mit den Kosten der Designänderung erneut bewertet werden.

  • Bewertung stabiler Nutzungsanforderungen, des Designs und der Nachfrage
  • Angebot für Werkzeug, Muster, Teile und Montage bei gleichem Umfang
  • Erstmusterfreigabe und Abschluss der zugehörigen technischen Verifizierungen
09

Stufenweisen Umfang, Vertraulichkeit und technische Übergabe frühzeitig klären

Für die Wahl des nächsten Schritts können Sie uns Produktnutzung, aktuellen Prototypenstand, angestrebte Qualität und Fertigungserwartungen mitteilen. VOMRO bewertet Elektronik, Embedded-Software, Industriedesign, Mechanik, Prototyp und Fertigungsvorbereitung gemeinsam. Anforderungen, Ergebnisse der einzelnen Phasen und Abnahmebedingungen werden festgelegt. Auf Ihren Wunsch unterzeichnen wir vor technischen Details eine Geheimhaltungsvereinbarung (NDA); das entwickelte Projekt ist für das eigene Produkt und die eigene Marke des Kunden bestimmt.

Projektspezifische Quellcodes, elektronische Schaltpläne und PCB-Designquellen, bearbeitbare mechanische CAD-Dateien und technische Dokumente werden zum Projektabschluss übergeben. Die Übergabeliste für Fertigungsdaten, BOM, Build-/Programmierinformationen und Testprotokolle wird zu Beginn erstellt. Lizenzbedingungen von Komponenten und Werkzeugen Dritter werden gesondert angegeben. Der Kunde erhält ein technisches Paket, das für spätere Weiterentwicklungen genutzt werden kann.

  • Umfang, Phasen, Abnahme- und Übergabeliste zu Beginn festlegen
  • NDA auf Wunsch vor dem technischen Austausch
  • Übergabe von Quellen, PCB-/CAD-Dateien und technischen Dokumenten zum Projektabschluss
Fertigungsverfahren anhand des Projektbedarfs statt einer einzigen Stückzahlgrenze vergleichen
VerfahrenBei welcher Entscheidung hilft es?Im Angebot gemeinsam bewertenBeispiel einer Abnahmeprüfung
FDM-/SLA-3D-DruckPrüfung von Abmessungen, Details, Anordnung und ÄnderungenMaterial, Verarbeitung, Oberfläche und Bedarf an weiteren MusternLCD-Passung, Platinenmontage und ausgewählter Nutzungstest
Gießen in SilikonformenVervielfältigung ähnlicher Teile mit geeignetem Material für den PiloteinsatzUrmodell, Formenstandzeit, Harz und NachbearbeitungMaße, Oberfläche, Schraubaufnahme und Materialverhalten
Blechzuschnitt / AbkantbiegenHerstellung eines blechgerechten Gehäuses oder ChassisDicke, Biegung, Oberfläche und MontageMaße des ersten Teils, Montage und Antennenverbindung
KunststoffspritzgussWiederholte Fertigung passend zu ausgereiftem Design und ProduktionsbedarfWerkzeug, Änderungen, Spritzguss, Ausschuss und MontageSpritzgussmuster, kritische Maße und Test des integrierten Geräts

Wie es funktioniert

Verwandeln Sie Entscheidungen in einen Projektplan.

Nicht jedes Projekt sieht gleich aus; Die messbaren Anforderungen, die kontrollierte Überarbeitung und die Schritte zur Feldverifizierung bleiben jedoch unverändert.

  1. 01

    Wir definieren die Unsicherheit

    Wir legen fest, welche Funktion oder Nutzung für die nächste Produktentscheidung verifiziert werden soll.

  2. 02

    Wir entwickeln das geeignete Muster

    Wir wählen Prototyp und Fertigungsverfahren entsprechend dem Elektronik-, Software- und Mechanikumfang.

  3. 03

    Wir bewerten die Piloterkenntnisse

    Wir aktualisieren Design und Kostenplan anhand von Tests, Benutzerrückmeldungen und Nachfrageinformationen.

  4. 04

    Wir konkretisieren die Fertigungsentscheidung

    Wir schließen Angebote, Abnahme und Übergabe der technischen Quellen für das ausgereifte Design gemeinsam ab.

häufig gestellte Fragen

Vor Beginn des Projekts

Der technische Umfang, die zu liefernden Leistungen und der Testplan werden gemeinsam entsprechend den Anforderungen Ihres Projekts geklärt.

Muss für ein neues Produkt von Anfang an ein Spritzgusswerkzeug hergestellt werden?

Nicht bei jedem Projekt. Je nach Design, Nutzung und Nachfragesituation können FDM- oder SLA-3D-Druck, Gießen in Silikonformen oder bei geeigneten Gehäusen Blechverfahren geprüft werden. Die Werkzeugentscheidung basiert auf stabilen Anforderungen und Gesamtangeboten mit gleichem Umfang.

Erfüllt ein hochwertiger SLA-Prototyp sämtliche Prüfungen des Endprodukts?

Oberflächen- und Detailqualität sind andere Kriterien als Schlagfestigkeit, Temperatur- oder langfristiges mechanisches Verhalten. Harz und Prozessbedingungen werden nach Einsatzzweck gewählt; die erforderlichen Tests erfolgen an einem definierten Muster. Der endgültige Fertigungswerkstoff wird gesondert verifiziert.

Besteht ein Elektronikgehäuse aus einer Silikonform aus Silikon?

Nicht zwangsläufig. Silikonform bezeichnet das Material des zur Vervielfältigung verwendeten Werkzeugs. Das eingegossene Material wird nach Projektanforderung gewählt, beispielsweise ein Harz auf Polyurethanbasis. Die Eigenschaften des fertigen Teils werden gesondert bewertet.

Ab welcher Stückzahl ist Spritzguss wirtschaftlicher?

Es gibt keine für alle Produkte gültige Stückzahl. Angebote berücksichtigen Geometrie, Material, Werkzeug, Montage, Ausschuss, Änderungen und Prüfumfang. Anfangs- und Stückkosten werden bei gleichem Umfang verglichen; auch Designreife und Nachfrage fließen in die Entscheidung ein.

Gibt es Unterstützung bis zum Marktfeedback und werden die Projektquellen übergeben?

Wir planen Pilot- und stufenweisen Entwicklungsumfang gemeinsam und bewerten den nächsten Schritt anhand von Nutzungs- und Nachfrageinformationen. Projektspezifische Quellcodes, PCB- und CAD-Designquellen sowie technische Dokumente werden zum Projektabschluss übergeben. Liste und Formate werden zu Beginn festgelegt.

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Wir entwickeln vertraulich und übergeben die Quelldateien.

Vor dem Austausch technischer Details können wir mit einer Geheimhaltungsvereinbarung (NDA) arbeiten. Zum Projektabschluss übergeben wir Ihnen die von uns entwickelten Quellcodes, Designdateien und technischen Dokumente.

  • Vor der Weitergabe technischer Informationen NDA
  • Von Beginn an eine klare Übergabeliste
  • Quell- und technische Dateien am Ende des Projekts
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