Technologieentwicklung für die Refabrikation von Einspritzsystemen

Titelangaben

Münster, Volker:
Technologieentwicklung für die Refabrikation von Einspritzsystemen.
Bayreuth , 2015 . - IV, 135 S.
( Dissertation, 2015 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften)

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Abstract

Refabrikation steht angesichts ökonomischer und ökologischer Triebfedern vor weiteren Wachstumsschüben – sowohl qualitativ als auch quantitativ. Unabdingbare Voraussetzung hierfür ist es gleichwohl, dass der Refabrikation ein Technologie-Portfolio zur Verfügung steht, das mit den produkt- und produktionsseitigen Innovationen bei der Herstellung neuer Produkte – im vorliegenden Zusammenhang von Kraftfahrzeugen – Schritt hält.
Die hier vorgelegte Arbeit leistet hierzu einen ersten – und bislang [MÜN15] den einzigen – wissenschaftlichen Beitrag zur Technologie-Entwicklung für die Refabrikation von (Common Rail) Einspritzsystemen. Dieser Anspruch bzw. das zugehörige Arbeitsziel wird zunächst hinsichtlich seiner wichtigsten Teilziele detailliert und präzisiert. Anschließend wird eine methodische Vorgehensweise mit aufeinander aufbauenden Arbeitspaketen ausgearbeitet und mit ingenieurwissenschaftlichem Methodenrepertoire abgearbeitet. Die anzugehenden Arbeiten werden am Stand der Technik und der Erkenntnisse gespiegelt, um das zu erschließende technische/wirtschaftliche Neuland herauszukristallisieren und zu fokussieren.
Hierbei entschied sich der Verfasser für die technologisch anspruchsvollsten Komponenten in modernen Einspritzsystemen, namentlich die Common Rail Injektoren. Zugehörig wurde das Thema sodann abgearbeitet in einem logischen Aufbau, der einerseits den chronologischen Ablauf der Refabrikation von der Injektoren-Diagnose im Kfz-Handwerk bis zur Auslieferung eines refabrizierten Injektors minutiös abbildet, anderseits auch die am Weg liegenden bzw. auftauchenden Fragen zur Sinnfälligkeit bzw. Rentabilität der Injektoren-Refabrikation nicht außer Acht lässt. Für die Diagnose und den Ausbau von Common Rail Injektoren im Kfz-Handwerk gelang es, mittels umfangreicher Chargenuntersuchungen und Fallstudien neue Erkenntnisse zur besser abgesicherten Schadensdetektion draußen im Feld, zur besser begründeten und besser gesicherten Belieferung von Refabrikationsunternehmen sowie zur Intensivierung der technisch orientierten Kommunikation zwischen allen am Service-Zyklus Beteiligten zu erarbeiten und als Empfehlung zu formulieren.
Eine für die gesamte Arbeit zentrale Frage, nämlich die Evaluierung der Eignung von Common Rail Injektoren zur Refabrikation aus marktwirtschaftlich unternehmerischer Sicht, wurde in einem eigenen Schwerpunkt detailliert bearbeitet und dergestalt beantwortet, dass Injektoren sowohl angesichts bereits wissenschaftlich etablierter Entscheidungsfilter, insbesondere aber auch hinsichtlich einiger für diese Arbeit neu entwickelter und formulierter Evaluierungskriterien ein ausgesprochen aussichtsreiches und zukunftsträchtiges Geschäftsfeld für eine Refabrikationsunternehmen repräsentieren – immer vorausgesetzt, die erforderlichen Technologien sind verfügbar bzw. werden entwickelt.
Die Technologieentwicklung ist somit der dritte – und in sich dreiteilige – Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit und gliedert sich in entwickelte Technologien für die Refabrikations- Leistungsbereiche zur Teilegewinnung (mit den Prozessschritten Eingangsprüfung, Demontage, Reinigung/Spülung sowie Prüfung und Sortierung); Teilebereitstellung (mit den Prozessschritten Befundung, Aufarbeitung und Kommissionierung) und abschließend Erzeugnismontage ( mit den Prozessschritten Wiedermontage, Endprüfung und Codierung). Im Einzelnen zeigte sich in allen drei genannten Refabrikationsbereichen, dass Common Rail Injektoren derart höhere und auch andersartige Anforderungen an des Refabrikationsgeschehen stellen, als diese aus der industriellen Praxis mit anderen Refabrikationsprodukten im Kfz-Sektor geläufig, beherrscht oder etabliert sind, dass hierfür neue Wege zu beschreiten sind.
Diese Herausforderungen ließen sich nur meistern, indem bei Kfz-Refabrikationsprodukten
bisher nirgendwo praktizierte neue Prozessfolgen entwickelt und erprobt wurden, die zugehörigen Refabrikations-Arbeitsplätze errichtet und entsprechende Betriebsmittel installiert und betrieben wurden, um die Realisierbarkeit der präsentierten Technologieentwicklungen zu verifizieren. Dies konnte der Verfasser in dem von ihm geleiteten Refabrikationsunternehmen dann auch leisten. Parallel zur Bewältigung der primär technischen Herausforderungen richtete die Arbeit im Refabrikations-Leistungsbereich Teilebereitstellung ihr Augenmerk auch noch auf organisatorische-logistische Verbesserungspotentiale unter dem Blickwinkel eines anzustrebenden eher industriellen und seriellen Refabrikationsgeschehens gegenüber einer individuellen Injektoreninstandsetzung. Der zugehörig entwickelte neue Optimierungsansatz zur Senkung von Kosten, Umweltwirkungen und nicht zuletzt auch administrativem Aufwand in einem mittelständischen Refabrikationsunternehmen leistet entsprechend einen Beitrag, der wiederum eher auf die erfolgreiche Verwirklichungauch unternehmerischer Ziele mit der Injektoren-Refabrikation abhebt.
Eine Synthese der vorstehend zusammengefassten, erfolgreich betriebenen Entwicklung energibt ein sowohl methodisch fundiertes als auch industriell anwendbares Wissensrepertoire und Handlungsgerüst für die Refabrikation von Einspritzsystemen und hier insbesondere Common Rail Injektoren. Ansätze für weiterführende Arbeiten ergeben sich auf drei Feldern: Zunächst interessieren Neu- und Weiterentwicklungen im Bereich der Prüf- und Diagnosemöglichkeiten von Injektoren, auch im undemontierten Zustand. Denkbar wäre die Entwicklung und Anwendung hochauflösender bzw. mikroskopischer computertomographischer Verfahren zur Detektion von geometrischen Verschleißerscheinungen und/oder Kontaminationen im Inneren – sofern diese für das mitteständische Refabrikationsunternehmen zugänglich bzw. erschwinglich gemacht werden können. Andernfalls empfiehlt sich als zweites Feld die Intensivierung der Kooperation zwischen Injektoren-
Herstellen und Refabrikanten, um sowohl Knowhow als auch Investitionen so zu teilen, dass Kosten gesenkt (und Kundenzufriedenheit gesteigert) werden können – eine Option, die bis zu einem gewissen Grad auch durch intensive Kooperationen zwischen Refabrikationsunternehmen nutzbar wäre, wenn im Interesse des Ganzen dann bestimmte finanzielle Lasten bzw. Investitionen und technologische Risiken auf mehrere Schultern verteilt werden können. Als drittes Feld für weiterführende Arbeiten sei im Ausblick an dieser Stelle nochmals die bereits in der Arbeit anskizzierte erforderliche Neu- oder Weiterentwicklung von Montage- und Justiermöglichkeiten für bestimmte Injektorenbaugruppen zueinander bzw. die Realisierung zugehöriger Betriebsmittel genannt. Damit kann die Demontagetiefe erhöht, die frei wählbare Paarung wiederverwendbarer Injektorenbaugruppen ermöglicht, die Regenerationsrate von Injektoren insgesamt signifikant gesteigert und damit die Injektoren-Refabrikation auf ein technologisches Niveau angehoben werden, wie es bisher nur bei hinsichtlich Präzision und Filigranität anspruchsloseren Refabrikationsprodukten gelungen ist.

Abstract in weiterer Sprache

As a result of economic and ecological drivers a substantial growth in the field of remanufacturing will take place in future – regarding quality as well as quantity. An essential requirement for this development is a technological portfolio of remanufacturing which keeps pace with the latest manufacturing innovations of product related and production related natures, in the present case focused on the automotive industry.
This dissertation contributes to this requirement by publishing the first ever written scientific work in the field of technological development for remanufacturing of (Common Rail) injection systems. In the first step the major aims of this work are highlighted and specified by breaking them down to sub-targets. Hereupon a structured methodology is elaborated which is divided into work packages and bases on the rules of engineering. The state-of-the-art is illustrated to focus the uncharted technological and scientific territory. Doing this, the author decided to focus on the most challenging component in respect of technology: The Common-Rail injectors.
The subject and aim has been executed by developing a logical structure: On the one hand the technical process of the remanufacturing of injectors from the diagnosis in the workshop to the shipment of the remanufactured part have been dealt with chronologically. On the other hand immanent questions concerning optimality and cost-effectiveness of the business habe been respected and answered as well. By investigating large batches of Common-Rail injectors and undertaking relevant case studies, essential findings in the diagnosis and working procedures have been developed: Improvements in the field of failure diagnosis procedures in workshops, safer deliveries to remanufacturing companies and optimisation in the communication between all members of the remanufacturing supply-chain have been developed and solutions are presented.
One cross-cutting question of this work has been executed in a very detailed way in a separate chapter: The systematic assessment of the suitability of Common-Rail injectors for remanufacturing. By using existing scientific decision-making aids and further specific criteria developed as a part of this work, remanufacturing of Common-Rail injectors could be pointed out as a very promising and seminal business segment of a remanufacturing company. Providing that the relevant technologies are available or are developed. The development of remanufacturing technology is one further focus of this work and has been divided into three remanufacturing performance areas: First the technologies for the recovery of parts (with the process steps initial check, disassembly, cleaning, testing and sorting), second the technologies for parts preparation and coherent logistics (with the process steps appraisal, reconditioning and commissioning) and third the final assembly (with the process steps re-assembly, final testing and codification). In all three remanufacturing performance areas it became obvious that the remanufacturing of Common-Rail injectors shows different and higher demands on the process design in comparison to the industrial remanufacturing process of other automotive parts. Here new ways had to be found, handled and used. It was only possible to meet these demands by developing and testing new process constellations of automotive remanufacturing. This has been done by building up appropriate workstations including the corresponding machinery and verifying the feasibility of the innovative technology by tests in situ. The author has been able to proceed these tests in a remanufacturing company run by himself as CEO. This work does not only deal with the handling of technical challenges of the remanufacturing production process. It focusses as well on logistic and administration process steps and shows optimisation possibilities for the serial production of remanufactured
Common-Rail injectors. The challenges to optimise costs, to find ecological solutions
and to reduce administrational effort support the overall aim to find convincing business solutions for the remanufacturing of injectors. The synthesis out of the performed developments and innovations described in this work is delivering a methodologically sound repertoire of knowledge for the remanufacturing of injection systems and especially Common-Rail injectors. Incentives for further developments can be identified in three different fields: In the first field it would be of interest to find further testing and analysing procedures for non disassembled injectors. A possibility could be the development and application of high-definition, microscopic computed tomography to detect geometric wear and contamination. Of course, such solutions should be available and affordable for small and medium-sized companies. If not, a second field of investigation could be the intensification of cooperations between manufacturers of injectors and remanufacturing companies. This option to share knowhow and investments to reduce cost and raise the customer satisfaction could also be of interest for networks of several injector remanufacturing companies. A third field of investigation is the process step of assembly, in which innovation and improvements are possible, here especially in the field of adjustment and joining of components. By doing this, the depth of disassembly could be enlarged. The possibility to combine parts from different core parts would raise the efficiency and parts reuse ratio and the remanufacturing of Common-Rail injectors would improve: The technological standard of injector remanufacturing would rise to a higher level as a whole.