Qualitätsstandards und Prüfanforderungen bei der Lohnfertigung von Metall-Kunststoff-Verbundteilen
Zwei Fertigungswelten, ein Qualitätsversprechen: Wie das Qualitätsmanagement die Prozesssicherheit bei Hybridbauteilen garantiert – von der statistischen Prozesskontrolle (SPC) bis zur lückenlosen EMPB-Dokumentation.
Fachbeitrag von MGE Metallgeräte Elgersburg GmbH | Zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2015 (TÜV Thüringen) | Systemlieferant aus Geratal, Thüringen
Auf einen Blick (Key Takeaways):
- Integrierte QM-Prozesse: Die Qualität eines Verbundteils entsteht an der Schnittstelle. Das QM-System muss Stanzerei und Kunststoffspritzerei lückenlos unter einem ISO-9001-Scope vereinen.
- SPC als Lebensversicherung: Statistische Prozesskontrollen an den Stanzautomaten verhindern, dass fehlerhafte Metalleinleger (z. B. durch Gratbildung) das Spritzgusswerkzeug beschädigen.
- Materialzertifikate (3.1-Zeugnisse): Für regulierte Branchen ist die lückenlose Rückverfolgbarkeit von der Stahlschmelze bis zum fertigen Hybridbauteil zwingend erforderlich.
- Erstmusterprüfbericht (EMPB): Die Serienfreigabe erfordert eine umfassende Dokumentation (z. B. nach VDA 2), die taktile, optische und oft auch elektrische Prüfungen des Verbundteils umfasst.
- Reklamationsmanagement: Ein professioneller Lohnfertiger nutzt 8D-Reports, um Fehlerursachen bei Hybridbauteilen systematisch zu analysieren und dauerhaft abzustellen.
Die QM-Herausforderung: Wenn Toleranzen kollidieren
Für die Qualitätsmanagement-Leitung in der Automobil-, Medizin- oder Elektrotechnik ist die Auslagerung von Bauteilen immer mit einem Risiko verbunden. Bei Metall-Kunststoff-Verbundteilen potenziert sich dieses Risiko. Hier reicht es nicht aus, dass das Metallteil maßhaltig und das Kunststoffteil optisch einwandfrei ist. Die Qualität entscheidet sich am Übergang beider Materialien.
Ein Grat am Metalleinleger im Mikrometerbereich, der in der reinen Metallverarbeitung noch als „innerhalb der Toleranz“ durchgehen könnte, führt im Kunststoffspritzguss zu Überspritzungen (Kunststoffgrat) oder beschädigt die teure Kavität des Spritzgusswerkzeugs. Thermische Spannungen können zu Haarrissen im Kunststoff führen, die erst bei der Endprüfung beim Kunden auffallen. Um diese Risiken auszuschließen, muss der Lohnfertiger über ein Qualitätsmanagementsystem verfügen, das nicht nur zertifiziert ist, sondern die Besonderheiten der Hybridfertigung prozessual abbildet.
Die 4 Säulen der Qualitätssicherung bei Verbundbauteilen
1. Lückenlose Zertifizierung (DIN EN ISO 9001:2015)
Die Basis jeder Zusammenarbeit ist ein zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem. Entscheidend ist jedoch der Scope (Geltungsbereich) des Zertifikats. Ein Lohnfertiger, der Metall-Kunststoff-Verbundteile anbietet, muss zwingend alle beteiligten Fertigungsschritte im Audit nachgewiesen haben.
Die MGE Metallgeräte Elgersburg GmbH wird regelmäßig vom TÜV Thüringen auditiert. Der zertifizierte Scope umfasst explizit die „Herstellung von Stanz-, Biege-, Zieh- und Drehteilen, Spulenwickelei sowie Montage von Baugruppen“. Dies garantiert, dass die strengen Anforderungen des Qualitätsmanagementhandbuchs (QMH) abteilungsübergreifend gelten – von der Materialbeschaffung bis zum Warenausgang.
2. Statistische Prozesskontrolle (SPC) und Inprozessprüfung
Eine 100%-Endprüfung ist bei Serienbauteilen oft unwirtschaftlich. Daher verlagert sich die Qualitätssicherung in den Prozess (Inprozesskontrolle). Bei der Vorfertigung der Metalleinleger (z. B. auf Bruderer-Hochleistungsstanzautomaten) werden in definierten Intervallen Stichproben entnommen und taktil oder optisch vermessen.
Diese SPC-Daten werden dokumentiert und auf Regelkarten visualisiert. So erkennt der Maschinenbediener Werkzeugverschleiß (der zu Gratbildung führt), lange bevor die Toleranzgrenze überschritten wird. Nur zu 100 % freigegebene Chargen von Metalleinlegern dürfen in die Kunststoffspritzerei übergeben werden.
3. Materialrückverfolgbarkeit und Zeugnisse
In regulierten Branchen ist die Traceability (Rückverfolgbarkeit) nicht verhandelbar. Bei einem Verbundbauteil muss das QM-System in der Lage sein, für jede gelieferte Charge exakt nachzuweisen, aus welcher Stahlschmelze (Coil) der Metalleinleger gestanzt wurde und aus welcher Kunststoff-Charge (Granulat) die Umspritzung erfolgte.
Ein professioneller Lohnfertiger verwaltet dazu Materialprüfzeugnisse (z. B. Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204) digital und verknüpft sie über das ERP-System untrennbar mit dem Fertigungsauftrag des Hybridbauteils.
4. Erstmusterprüfbericht (EMPB) und Serienfreigabe
Bevor ein neues Metall-Kunststoff-Verbundteil in die Serienproduktion geht, erfolgt eine umfassende Bemusterung. Je nach Kundenanforderung (z. B. VDA 2 für Automotive oder PPAP) wird ein detaillierter Erstmusterprüfbericht erstellt. Dieser umfasst nicht nur die Maßprotokolle des fertigen Hybridbauteils, sondern dokumentiert auch die Materialspezifikationen, die Maschinenparameter des Spritzgussprozesses und die Ergebnisse von Funktionsprüfungen (z. B. elektrische Durchschlagsfestigkeit oder Abzugskräfte des Einlegers).
Prüfmethoden für Metall-Kunststoff-Verbundteile
| Prüfmerkmal | Prüfmethode / Technologie | Ziel der Prüfung |
|---|---|---|
| Maßhaltigkeit (Einleger) | Optische Messmaschinen / Taktile 3D-Messung | Sicherstellung, dass der Einleger das Spritzgusswerkzeug nicht beschädigt und formschlüssig sitzt. |
| Gratfreiheit | Mikroskopische Sichtprüfung / Kantentastung | Verhinderung von Kunststoffüberspritzungen und Werkzeugschäden. |
| Verbundfestigkeit | Zug- / Druckprüfmaschinen (Abzugskraft) | Nachweis, dass die mechanische Verankerung (Hinterschnitt) den Spezifikationen standhält. |
| Elektrische Isolation | Hochspannungsprüfgeräte | Sicherstellung, dass der Kunststoffmantel keine Mikrorisse aufweist und normgerecht isoliert. |
| Thermische Stabilität | Temperaturwechseltests (Klimaschrank) | Prüfung auf Spannungsrisse durch unterschiedliche Wärmeausdehnung von Metall und Kunststoff. |
Fehlerkultur und Reklamationsmanagement (8D-Report)
Trotz präventiver Maßnahmen (FMEA) und strenger SPC-Prüfungen kann es in der Serienfertigung zu Abweichungen kommen. Für die QM-Leitung des Kunden ist in diesem Fall entscheidend, wie der Lohnfertiger reagiert. Eine pauschale Gutschrift löst das technische Problem nicht.
Die MGE Metallgeräte Elgersburg GmbH arbeitet bei Reklamationen konsequent nach der 8D-Methodik. Dabei wird nicht nur das Symptom (z. B. „Kunststoffteil gerissen“) behoben, sondern die Root Cause (Wurzelursache) analysiert. Lag es an einer Schwankung im Kunststoffgranulat? War das Stanzwerkzeug für den Metalleinleger verschlissen? Oder gab es thermische Spannungen durch eine fehlerhafte Kühlzeit im Spritzgussprozess? Durch den hauseigenen Werkzeugbau kann MGE erkannte Ursachen sofort abstellen – beispielsweise durch eine Geometrieanpassung am Stanzwerkzeug –, um ein erneutes Auftreten des Fehlers (Poka Yoke) dauerhaft zu verhindern.
Auditieren Sie unsere Prozesse
Sie suchen einen Lohnfertiger für Metall-Kunststoff-Verbundteile, der Ihre strengen QM-Anforderungen erfüllt? Wir laden Sie ein, unser Qualitätsmanagementsystem vor Ort in Geratal zu auditieren. Überzeugen Sie sich selbst von unseren SPC-Prozessen, der Chargenrückverfolgbarkeit und unserer Null-Fehler-Philosophie.
Kontakt für QM-Anfragen: mge@mge-gmbh.de | ☎ +49 (0) 3677 7946-0 | www.mge-gmbh.de
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
- Welche Zertifizierung benötigt ein Lohnfertiger für Verbundteile?
- Die Basis ist eine Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001:2015. Wichtig ist, dass der Geltungsbereich (Scope) des Zertifikats alle relevanten Prozesse umfasst, also sowohl die Metallbearbeitung (Stanzen, Drehen) als auch die Kunststoffspritzerei und Montage.
- Wie wird die Gratfreiheit von Metalleinlegern sichergestellt?
- Durch präventive Werkzeuginstandhaltung und statistische Prozesskontrolle (SPC) an der Stanzmaschine. Regelmäßige Stichproben werden optisch oder taktil auf Gratbildung geprüft. Ein Inhouse-Werkzeugbau ermöglicht es, bei minimalem Verschleiß sofort einzugreifen, bevor Ausschuss entsteht.
- Was ist ein 3.1-Zeugnis und warum ist es bei Hybridbauteilen wichtig?
- Ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 bestätigt, dass das gelieferte metallische Vormaterial (z. B. das Edelstahl-Coil) den vereinbarten Spezifikationen entspricht. Bei Hybridbauteilen ist dies essenziell, da Abweichungen in der Legierung das Schwindungsverhalten oder die Korrosionsbeständigkeit des gesamten Bauteils gefährden.
- Können Verbundbauteile zu 100 % geprüft werden?
- Eine 100%-Prüfung aller Merkmale ist meist unwirtschaftlich. Kritische Merkmale (z. B. elektrische Durchschlagsfestigkeit) können automatisiert in der Linie zu 100 % geprüft werden. Für Maßtoleranzen wird in der Regel eine prozessbegleitende SPC-Prüfung angewandt, um die Prozessfähigkeit (Cpk-Wert) abzusichern.
- Wie geht MGE mit Designfehlern um, die im EMPB-Prozess auffallen?
- Durch den eigenen Werkzeugbau kann MGE extrem agil reagieren. Wenn bei der Erstmusterprüfung (EMPB) festgestellt wird, dass z. B. die Schwindung des Kunststoffs zu Spannungen führt, können die Konstrukteure das Spritzguss- oder Stanzwerkzeug im eigenen Haus sofort anpassen, um die Serienreife schnellstmöglich herzustellen.