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Identifikation möglicher Schwachstellen und Optimierung der Prozesskette zur Reduzierung von Haftungsproblemen am Beispiel von Gasgeneratoren

  • Aufgrund von Treibstoffablösungen bei der Herstellung von Gasgeneratoren für Raketen mussten im Frühjahr 2017 zahlreiche Gasgeneratoren aus vier verschiedenen Chargen verworfen werden. Die Ablösungen fanden alle im Kopfbereich des Gasgenerators zwischen Migrationssperre und Primer statt, was auf eine schlechte Haftung innerhalb der Grenzschichten schließen lässt. Mit dem Ziel mögliche Schwachstellen in der Prozesskette zu identifizieren und die fehleranfälligen Prozessschritte zu optimieren wurden die einzelnen Fertigungsschritte im Rahmen eines Gemba-Walk begleitet. Der hier beschriebene Gasgenerator besteht aus einer flexiblen Kartusche aus EPDM Polymer, auch bezeichnet als Boot, in dessen Spitze eine halbrunde Aluminiumkappe eingeklebt ist. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen und zur Verhinderung von Weichmacherdiffusion wird der Boot beidseitig mit einer Migrationssperre auf Polyurethanbasis lackiert. Die Aluminiumkappe wird auf der Innenseite mit einer Polymermischung vergossen welche die Linerkappe bildet. Diese bildet die physische Abgrenzung des Treibstoffs von der Aluminiumkappe. Zur besseren Haftung des Treibstoffs kommt auf die Migrationssperre im Inneren des Boots eine Grundierung mit Primer, der als Haftvermittler fungiert. Erst dann wird der Treibstoff in die Boots gegossen und mehrere Tage aushärten gelassen. Als kritische Prozessschritte welche eine Ablösung des Treibstoffes begünstigen werden vor allem das Aufbringen der Migrationssperre und des Haftvermittlers, sowie die entsprechenden Vorprozesse angesehen. Bei der Analyse der Fertigungsanweisungen fielen besonders die subjektiven Beurteilungskriterien auf nach denen die Boots regelmäßig kontrolliert werden und welche von Mitarbeiter zu Mitarbeiter anders gewertet werden können. Des Weiteren fehlen in einigen Fertigungsanweisungen genaue Grenzwerte innerhalb derer die Produktion schwanken darf. Die Fertigung das MBA & Eng 63 Gasgeneratoren erfolgt überwiegend händisch was viel handwerkliches Geschick und Erfahrung der Fertigungsmitarbeiter erfordert. Viele der Tätigkeiten am Gasgenerator werden immer von denselben Mitarbeitern erledigt, was zu einer gewissen Kontinuität beiträgt, birgt aber ein großes Risiko sobald neue Mitarbeiter diese Tätigkeit übernehmen. In der Praxis zeigte sich, dass an einigen Stellen von den Fertigungsvorschriften abgewichen und Verbesserungen im Prozess eingeführt wurden. Diese Änderungen wurden nicht in den Begleitdokumenten des Fertigungsauftrags vermerkt, waren aber mit den Verantwortlichen abgesprochen worden. Mit Hilfe der Fertigungsanweisungen und des Gemba-Walk ließen sich Prozesskombinationen erkennen welche zu Ablösungen in den besagten Bereichen führen können. Durch die breit gewählten Prozessfenster und ungenaue Angaben über maximale Standzeiten lassen sich Situationen konstruieren in denen Xylol, welches sowohl im Lack, Primer und Linerkappe enthalten ist, längere Zeit auf die Grenzschicht zwischen EPDM und Migrationssperre einwirken kann. Ein anderer Prozessschritt lässt sich nur von Mitarbeitern durchführen die lange Arme besitzen. Als Lösungsansatz um weitere Ablösungen in der Zukunft zu verhindern und die Prozesskette weiter zu stabilisieren werden sowohl prozesstechnische als auch organisatorische Maßnahmen vorgeschlagen. Aus prozesstechnischer Sicht müssten zunächst die Prozessgrenzen eindeutig definiert und Maßnahmen beschrieben werden was bei der Verletzung der Prozessgrenzen zu tun ist. Des Weiteren sollten, um die Prozessschwankungen zu reduzieren und den Durchsatz zu erhöhen, mehr Prozesse automatisiert und nach messbaren Kriterien beurteilt werden. Dazu werden bereits von der Entwicklungsabteilung Vorversuche innerhalb der Bayern Chemie unternommen. Aus organisatorischer Sicht gilt es zunächst die Kommunikation zu den Fertigungsmitarbeitern zu intensivieren. In der Vergangenheit wurde dies durch den formalen Kommunikationsweg und die räumliche Trennung von Fertigung und Fachabteilung erschwert, was dazu führte dass Produktionsfehler erst sehr spät an die Fertigungsmitarbeiter kommuniziert wurden. Zudem sollte ein Prozessverantwortlicher definiert werden, der als einziger die Hauptverantwortung über die Produktion der Gasgeneratoren trägt. In der aktuell bestehenden Konstellation liegen die Fertigung und Entwicklung getrennt vor. Es fehlt die Schnittstelle die zuverlässig die Vorgaben aus der Entwicklung in prozesstaugliche Fertigungsschritte übersetzt und prozessrelevante Probleme selbst entscheidet. Abschließend sollte eine Kontrolle der fertigungsrelevanten Dokumente und ein Abgleich mit der Durchführung erfolgen. Es bestehen teilweise Diskrepanzen zwischen den MBA & Eng 64 einzelnen Dokumenten, welche potentielle Fehlerquellen darstellen. Zudem wird an einigen Prozessschritten vom vorgeschriebenen Verfahren abgewichen ohne dass dies nachvollziehbar dokumentiert wird. Dies kann zu einem späteren Zeitpunkt die Fehlersuche erheblich erschweren oder gar unmöglich machen.

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Metadaten
Author:Benedikt Christoph Risse
URN:urn:nbn:de:bvb:m347-dtl-0000001405
Place of publication:München
Referee:Renate OsterchristORCiD
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2022/01/13
Year of first Publication:2018
Publishing Institution:Hochschule für angewandte Wissenschaften München
Granting Institution:Hochschule für angewandte Wissenschaften München
Date of final exam:2018/09/28
Release Date:2022/01/25
GND Keyword:GasgeneratorGND; RaketeGND
Page Number:69
Departments and Institutes:Fakultäten der Hochschule München / FK 09 Fakultät für Wirtschaftsingenieurwesen
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften
Illustrations:Illustration/en
Illustrations:grafische Darstellung/en
Licence (German):Keine CC-Lizenz, es gilt der Veröffentlichungsvertrag und das Deutsche Urheberrecht
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