Industrialisierung ist der Weg von einem funktionierenden Prototyp zu einem Produkt, das sich in der geforderten Stückzahl, Qualität und zu wettbewerbsfähigen Kosten fertigen lässt. Ein Prototyp beweist, dass etwas funktioniert. Die Serie beweist, dass es tausendfach gleich funktioniert.
Warum ein funktionierender Prototyp noch kein Produkt ist
Prototypen entstehen oft mit Verfahren, die in der Serie nicht zur Verfügung stehen oder zu teuer sind: 3D-Druck statt Spritzguss, Handmontage statt Automat, Einzelteile aus dem Vollen statt Umformteile. Toleranzen werden im Prototypenbau häufig durch Nacharbeit getroffen. In der Serie muss der Prozess sie ohne Nacharbeit fähig erreichen.
Die Industrialisierung beantwortet deshalb drei Fragen: Mit welchem Verfahren wird jedes Teil gefertigt? Wer fertigt es (selbst oder Lieferant)? Und wie wird nachgewiesen, dass Produkt und Prozess die Anforderungen dauerhaft erfüllen?
Reifegrade: TRL und MRL
Der Technologie-Reifegrad (Technology Readiness Level, TRL) beschreibt auf einer Skala von 1 bis 9, wie weit eine Technologie vom Grundprinzip bis zum Einsatz im Betrieb entwickelt ist. Die Skala stammt von der NASA und wird u. a. in EU-Förderprogrammen verwendet.
Für die Fertigung gibt es mit den Manufacturing Readiness Levels (MRL, Skala 1 bis 10, ursprünglich vom US-Verteidigungsministerium) eine Ergänzung: Sie beschreibt, wie reif der Fertigungsprozess ist, von identifizierten Fertigungskonzepten bis zur Serienfertigung mit nachgewiesener Prozessfähigkeit. Eine Technologie kann technisch reif und fertigungstechnisch noch weit von der Serie entfernt sein.
Die typischen Phasen
Konzept und Machbarkeit: Funktionsnachweis, erste Kostenschätzung, Auswahl der Schlüsselverfahren.
Fertigungsgerechte Konstruktion (DFM/DFA, zusammen DFMA): Teile und Baugruppen so gestalten, dass sie mit den gewählten Verfahren sicher fertig- und montierbar sind, z. B. weniger Teile, montagegerechte Fügerichtungen, prozessgerechte Toleranzen.
Prototypen- und Musterphasen: zunehmend seriennahe Muster, Design-Verifikation (erfüllt das Produkt die Spezifikation?).
Prozessentwicklung und Pilotfertigung: Serienwerkzeuge und -anlagen, Prozessverifikation (erfüllen Teile aus dem Serienprozess die Spezifikation?), Nachweis der Prozessfähigkeit.
Serienanlauf (SOP) und Hochlauf: Steigerung auf die Zielstückzahl, siehe den Artikel zum Serienanlauf.
Make-or-Buy und Lieferanten früh klären
Ob ein Teil selbst gefertigt oder zugekauft wird, beeinflusst Konstruktion, Investitionen und Zeitplan. Wird diese Entscheidung erst spät getroffen, muss häufig umkonstruiert werden, weil der gewählte Lieferant ein anderes Verfahren oder andere Toleranzen beherrscht. Lieferanten, die früh eingebunden werden, können ihr Verfahrenswissen in die Konstruktion einbringen.
Typische Stolpersteine
Kostenziele, die erst nach der Konstruktion geprüft werden; Toleranzketten, die nur mit Nacharbeit aufgehen; Werkzeuge mit langen Lieferzeiten, die zu spät bestellt werden; Prüf- und Freigabeanforderungen der Kunden, die zu spät bekannt sind; und fehlende Kapazität bei Schlüssellieferanten.
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Prototyp und Serienmuster?
Ein Prototyp weist die Funktion nach und darf mit serienfremden Verfahren gefertigt sein. Ein Serienmuster stammt aus Serienwerkzeugen und Serienprozess und dient der Freigabe des Produktionsprozesses.
Was bedeutet DFMA?
Design for Manufacturing and Assembly: Produkte werden so konstruiert, dass sie sich mit den vorgesehenen Verfahren wirtschaftlich fertigen und montieren lassen.
Was sind TRL und MRL?
TRL beschreibt die technische Reife einer Technologie (Skala 1–9), MRL die Reife des Fertigungsprozesses (Skala 1–10). Beide zusammen zeigen, wie weit ein Vorhaben von der Serie entfernt ist.