Plexus_Darmstadt Design Center

(Bild: Plexus)

| von Redaktion

Dräger ist ein international führendes Unternehmen der Medizin- und Sicherheitstechnik. Das 1889 in Lübeck gegründete Familienunternehmen besteht in fünfter Generation und hat sich zu einem globalen, börsennotierten Konzern entwickelt. Um Wege jenseits eines konventionellen Ideenmanagements anzustoßen, rief Dräger intern zu einem Kickbox-Innovationsprogramm auf. Mitarbeiter erhielten die Chance, kreative Geschäfts- und Produktideen zu testen und weiterzuentwickeln. Mit großem Erfolg: Insgesamt 180 Projekte wurden bei Dräger eingereicht, von denen es sechs nach einem ersten Pitch in die nächste Runde schafften. In diesem hier beschriebenen Projekt lautete die Aufgabe, innerhalb von sechs Monaten zehn Funktionsprototypen zu fertigen und anschließend in die Serienreife und Produktion zu überführen.

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Das tragbare Gasmessgerät soll selbst geringste Konzentrationen verschiedenster Gase (Benzol, Butadien, Quecksilber, Ethylenoxid) in der Luft erkennen und direkt vor Ort zum Einsatz kommen. Dräger

Geringste Konzentrationen verschiedenster Gase erkennen

Zu den ausgewählten Projekten zählte auch das Team Gas-Detection-Technologie, das ein tragbares Gasmessgerät präsentierte. Das Messgerät soll selbst geringste Konzentrationen verschiedenster Gase (Benzol, Butadien, Quecksilber, Ethylenoxid) in der Luft erkennen und direkt vor Ort zum Beispiel in Raffinerien und Chemieanlagen zum Einsatz kommen.

Das Lübecker Familienunternehmen verfügt über die grundlegende Technologie für diese Gasmessung und arbeitet mit Chemosensorik, wobei in Folge einer chemischen Reaktion mit einem zu messenden Gas ein Farbwechsel auftritt. In die Messgeräte werden Chips (Micro Tubes) eingesetzt, welche ein chemisches Präparat enthalten. Die entsprechenden Kalibrierungsparameter für das jeweilige Gas sind auf einem integrierten RFID-Tag hinterlegt. Befindet sich der Gefahrstoff in der Umgebungsluft, verfärbt sich das Präparat. Der auftretende Farbverlauf wird von einem CMOS-Sensor aufgenommen und verrät, wie hoch der Konzentrationswert des zu messenden Gases ist.

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In die Messgeräte werden mit einem Präparat gefüllte Chips (Micro Tubes) mit integriertem RFID-Tag eingesetzt, in denen für das jeweilige Gas entsprechende Kalibrierungsparameter hinterlegt sind. Dräger

Bedarf an einer mobilen Lösung

Die Akzeptanzwerte für krebserregende Gase sind sehr niedrig und liegen laut risikobezogenem Maßnahmenkonzept TRGS 910 weit im „Parts per Billion“-Bereich. 2018 sollen diese Werte sogar nochmals um den Faktor 10 verschärft werden. Arbeitgeber stehen daher vor der Herausforderung, selbst kleinste Mengen präzise und zuverlässig zu messen – und zwar nicht erst im Labor, sondern schnell und direkt vor Ort.

„Genau hier haben wir erkannt, dass es im Markt einen großen Bedarf nach einer mobilen Lösung gibt“, erklärt Peter Happ, Chemiker und Entwickler bei Dräger Safety und eines der beiden Team-Mitglieder von Gas-Detection-Technologie. „Unser Ziel ist es, auf Basis der Dräger-Technologie ein zukunftsfähiges Gerät zu entwickeln, das es ermöglicht, eine schnelle Abschätzung des Risikos vorzunehmen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Dadurch kann ein sicherer Umgang mit den entsprechenden Gasen gewährleistet werden.“ Entsprechend lauteten auch die Vorgaben des Projekts. Um innerhalb der kurzen Zeit Prototypen zu realisieren, waren kurze Lieferzeiten für benötigte Teile gefragt sowie eine effiziente Abwicklung von Zulassungsverfahren (beim Explosionsschutz). Zudem galt es, einige Funktionalitäten des Geräts neu zu definieren.

Hohes Maß an Geschwindigkeit und Agilität

Für die Realisierung der Prototypen erhielt das Team zwar ein kleines Budget, konnte aber aufgrund fehlender freier Kapazitäten nicht auf eigene Ressourcen von Dräger zurückgreifen. Zudem lag die Expertise der Teammitglieder auf der Chemosensorik des Geräts. Ein externer, strategischer Partner für die technische Umsetzung und das Festlegen von Fertigungsparametern war daher gefragt. Schnell fiel dabei die Wahl auf den E2MS-Spezialisten Plexus, der als Full-Value Stream-Service-Anbieter das Team bei jedem Schritt umfassend unterstützte und ein langjähriger Partner von Dräger ist. „Plexus hat von Anfang an den Gedanken der Kickbox aufgegriffen und mit einem hohen Maß an Geschwindigkeit und Agilität gepunktet“, so Dr. Jan Boeckmann, Chemiker und Entwickler bei Dräger Safety und Team-Mitglied bei Gas Detection Technologie. „Wir haben gut zueinander gefunden. Uns lag schnell ein konkretes Angebot auf dem Tisch, das von der Zielsetzung einfach passte. Wenn ich mich an andere Projekte erinnere, kann ich sagen: So schnell wie mit Plexus habe ich den Beginn einer Zusammenarbeit selten erlebt.“ Bei einem persönlichen Treffen wurden die wichtigsten Vorgaben festgesteckt: die Dokumentation auf ein Minimum zu reduzieren, den Entwicklungszeitrahmen dadurch kurz zu halten und gleichzeitig alle technischen Anforderungen des Produkts zu erfüllen.

„Auf diese Kundenwünsche sind wir sofort eingegangen. Ich denke, das war auch der Grund, warum sich das Projektteam für uns entschieden hat“, ist David Fischer, Functional und Project Manager bei Plexus, überzeugt. „Wir haben die Denkweise bei Dräger übernommen und auch bei uns eine schlanke und agile Entwicklungsstruktur aufgebaut. Und das ermöglichte uns eine effektive und schnelle Projektabwicklung.“

 

Lesen Sie auf der nächsten Seite mehr über die schnelle Realisierung von Prototypen.

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Um das Gerät auch über Smartphone und App bedienen zu können, wurde ein Bluetooth-Modul für eine zusätzliche Schnittstelle integriert. Dräger

Verschiedenste Herausforderungen

Entwicklung und Fertigung komplexer Produkte

Plexus arbeitet seit 1979 mit Unternehmen weltweit zusammen, um Ideen in Markenprodukte umzusetzen und auf den Markt zu bringen. Das Team aus 16.000 Experten weltweit findet kreative Wege um anspruchsvollste Produktherausforderungen zu lösen. Plexus setzt alles daran, eine reibungslose Produktrealisierung in der Elektronikfertigung sicherzustellen.

Beim Re-Design des Geräts konnte man auf vorhandene Zeichnungen, mechanische Daten (3DD-Daten), elektrische Daten von der PCB sowie Softwaredaten von Dräger zurückgreifen. Um die Produktreife zu erreichen, galt es jedoch, den Dokumentationstand zu aktualisieren und anzupassen. Dabei wurden einzelne Datensätze verifiziert sowie das Sourcing von Teilen überprüft. In der Zusammenarbeit konnten zunächst die Funktionalitäten des Geräts definiert und neue Features hinzugefügt werden. Um das Gerät auch über Smartphone und App bedienen zu können, wurde ein Bluetooth-Modul für eine zusätzliche Schnittstelle integriert. Zudem setzte man einen neuen Prozessor ein und passte das PCB-Layout entsprechend an. Andere Funktionen wie ein SD-Kartenspeicher wurden hinfällig. Zudem wurde das interne Verbauen der Remote-Pumpe revidiert, um die Komplexität des Geräts zu reduzieren.

Eine Herausforderung stellte zum Beispiel die Optik des Geräts dar. „Im Prototypenbau Linsen zu fertigen, ist eine zeitaufwendige und kostenintensive Aufgabe“, so Fischer. „Die Wahl des Linsenmaterials und der unterschiedlichen Beschichtungsmöglichkeiten sowie das Sourcing der Optik-Teile war daher nicht einfach. Kürzeste Lieferzeiten waren entscheidend. Hier haben wir unsere globale Kompetenz in Sachen komplexer Supply Chain sowie das Partnernetzwerk des Kunden genutzt, um in kürzester Zeit die benötigten Teile zu bekommen.“

Kopfzerbrechen bereitete zunächst auch der Explosionsschutz nach ATEX, um das Gerät auch in einer hoch explosiven Atmosphäre nutzen zu können. Natürlich verfügt Dräger hier über eigene Experten im Unternehmen. Das Zulassungsverfahren intern durchzuführen hätte jedoch den Zeitrahmen des Projekts deutlich gesprengt, da bei Dräger zu diesem Zeitpunkt keine freien Kapazitäten zur Verfügung standen. Plexus übernahm daraufhin die komplette Abwicklung inklusive Vorbereitung, Beantragung und Durchführung und konnte so das Team enorm entlasten.

In sechs Monaten zehn Prototypen

Der schnelle Austausch über kurze Kommunikationswege sowie die agile Herangehensweise bei Herausforderungen waren ausschlaggebend, um das hohe Tempo bei der Entwicklung zu halten. Diese Geschwindigkeit war nach Boeckmann projektentscheidend: „Es waren die schnellen Entscheidungen und kurzen Wege, die uns weitergeholfen haben. Ein gutes Beispiel dafür ist die Lösung für das Batteriepack. Statt dem im Design vorgesehenen fünffachen Halter für die Batterien, hat Plexus fünf einzelne Halter auf eine Platine gelötet. Das war günstiger und auch schneller umsetzbar.“ Die Strategie, durch schlankes und agiles Projektmanagement in kurzer Zeit erste Ergebnisse in Form von Prototypen zu präsentieren, ging auf. Nach sechs Monaten konnte das Team gemeinsam mit Plexus zehn Prototypen des Messgeräts Dräger One vorlegen. Auch in den nächsten Phasen des Projekts wird Dräger auf die Unterstützung von Plexus setzen – von der Geräteendentwicklung bis zur Serienreife, über die Zulassung, die Fertigung und das Life-Cycle-Management. Sönke Klose, Global Innovation Manager der Drägerwerke: „Als Unternehmen können wir schon allein aus Gründen der Kapazitäten und Ressourcen nicht alle Bereiche wie Mechanik, Leiterplatten oder Elektronik abdecken. Vor allem die Elektronik entwickelt sich unglaublich schnell. Mithalten können hier nur die Experten draußen am Markt – jemand, der sich tagtäglich mit den neuen Technologien auseinandersetzt, mit Kunden spricht, sich dem Wettbewerb stellt, in Kostenstrukturen denkt und der auf Effizienz in den Prozessen setzt. Partnerschaften sind daher die Zukunft.“

(hw)

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