IATF 16949, EMPB und PPAP: was Automobilkunden verlangen

Wer als Kunststoffverarbeiter in die Automobil-Zulieferkette liefert, wird an zwei Punkten gemessen: an einem gültigen Zertifikat nach IATF 16949 und an einer Erstbemusterung, die beim Kunden ohne Rückfrage durchgeht. Das Zertifikat öffnet die Tür, die Erstbemusterung entscheidet darüber, ob die Serie anläuft. Beides hängt enger zusammen, als es die getrennten Begriffe vermuten lassen.

In der Praxis scheitert eine Erstbemusterung selten am Bauteil selbst. Sie scheitert an Unterlagen, die nicht zum Bauteil passen, an Kennwerten, die auf einer zu kleinen Stichprobe beruhen, oder an einer Vorlagestufe, über die vorher niemand gesprochen hat. Dieser Beitrag ordnet, was IATF 16949 vom Lieferanten verlangt, wie PPAP und EMPB zusammenhängen und an welchen Stellen es im Spritzguss regelmäßig hakt.

Das Wichtigste in Kürze

• IATF 16949 ergänzt die ISO 9001, sie ersetzt sie nicht. Die Norm setzt ein bestehendes Qualitätsmanagement nach ISO 9001 voraus und fügt automobilspezifische Anforderungen hinzu — von der Fehlervermeidung über die Rückverfolgbarkeit bis zur Lieferantenentwicklung.
• PPAP und PPF sind zwei Wege zum selben Ziel. PPAP stammt aus dem nordamerikanischen AIAG-Regelwerk, das PPF-Verfahren nach VDA Band 2 aus dem deutschen Umfeld. Welches Verfahren gilt, gibt der Kunde vor — nicht der Lieferant.
• Der Erstmusterprüfbericht ist der Kern, nicht das Ganze. Zum EMPB gehören je nach Vorlagestufe Zeichnungsableitung, Prozessfließbild, FMEA, Produktionslenkungsplan, Messsystemanalyse, Prozessfähigkeitsnachweise und Werkstoffnachweise.
• Prozessfähigkeit braucht einen stabilen Prozess. Kennwerte wie Cpk und Ppk sind nur aussagefähig, wenn sie unter Serienbedingungen an einer ausreichenden Stichprobe erhoben wurden — nicht an einer Handvoll Teile aus dem ersten Werkzeugversuch.
• Die Weichen werden bei der Werkzeugauslegung gestellt. Kavitätenzahl, Anschnittlage und Temperierung entscheiden darüber, ob geforderte Toleranzen später überhaupt reproduzierbar erreichbar sind. Eine Erstbemusterung repariert keine Auslegungsentscheidung.
• Änderungen lösen eine erneute Vorlage aus. Werkzeugänderungen, ein Werkstoffwechsel, eine Verlagerung der Fertigung oder ein Wechsel des Unterlieferanten sind vorlagepflichtig — auch dann, wenn das Bauteil unverändert bleibt.

Was IATF 16949 vom Lieferanten tatsächlich verlangt

Die IATF 16949 ist keine eigenständige Managementnorm. Sie ist ein Satz automobilspezifischer Anforderungen, der gemeinsam mit der ISO 9001 angewendet wird — ein Zertifikat nach IATF 16949 setzt ein funktionierendes Qualitätsmanagement nach ISO 9001 voraus. Herausgeber ist die International Automotive Task Force, ein Zusammenschluss von Automobilherstellern und nationalen Verbänden.

Für einen Spritzgießer mit eigenem Werkzeugbau wirkt sich das an konkreten Stellen aus. Produkt- und Prozessentwicklung müssen strukturiert ablaufen und dokumentiert sein. Fehlermöglichkeiten sind vorab zu bewerten, nicht nachträglich zu erklären. Die Fertigung braucht einen Produktionslenkungsplan, der festlegt, welches Merkmal wann mit welchem Mittel geprüft wird. Rückverfolgbarkeit muss bis auf Charge und Fertigungslos möglich sein. Und die eigenen Unterlieferanten — Werkstofflieferanten, Beschichter, Normalienhersteller — unterliegen ihrerseits einer Bewertung.

Der Kern der Norm ist dabei vorbeugendes Handeln: Wer eine Abweichung erst nach der Auslieferung bemerkt, erfüllt die Anforderung bestenfalls formal.

PPAP oder PPF: welches Verfahren gilt

Für die Freigabe von Produktionsprozess und Produkt existieren zwei etablierte Regelwerke nebeneinander. Der Production Part Approval Process (PPAP) stammt aus dem nordamerikanischen AIAG-Umfeld und wird von den dort ansässigen Herstellern und ihren Zulieferern verwendet. Das PPF-Verfahren — Produktionsprozess- und Produktfreigabe — ist im VDA Band 2 beschrieben und im deutschsprachigen Raum verbreitet.

Beide verfolgen dasselbe Ziel: Der Kunde soll vor Serienstart nachvollziehen können, dass der Lieferant das Bauteil unter Serienbedingungen reproduzierbar in der geforderten Qualität herstellen kann. Beide arbeiten mit abgestuften Vorlageumfängen. Und beide setzen voraus, dass die vorgelegten Teile aus dem Serienwerkzeug, von der Serienmaschine und mit dem Serienwerkstoff stammen — nicht aus einer Vorserie unter abweichenden Bedingungen.

Welches Verfahren anzuwenden ist, legt der Kunde fest. Diese Festlegung gehört in die Bestellunterlagen oder in die Qualitätssicherungsvereinbarung, und sie sollte vor dem ersten Werkzeugversuch geklärt sein. Wird sie erst nach der Bemusterung diskutiert, entsteht Nacharbeit an Unterlagen, die niemand eingeplant hat.

Was in den Erstmusterprüfbericht gehört

Der Erstmusterprüfbericht ist das Dokument, in dem jedes Merkmal der Zeichnung einem gemessenen Istwert gegenübersteht. Er ist der Kern der Vorlage — aber je nach vereinbartem Umfang nur ein Teil davon. Typischerweise gehören dazu:

• die nummerierte Zeichnungsableitung, in der jedes zu prüfende Merkmal eine eindeutige Kennung erhält
• der Erstmusterprüfbericht selbst, mit Sollwert, Toleranz, Istwert und Prüfmittel je Merkmal
• das Prozessfließbild und die Prozess-FMEA
• der Produktionslenkungsplan für die Serienfertigung
• Nachweise zur Messsystemanalyse für die eingesetzten Prüfmittel
• Prozessfähigkeitsnachweise für die als besonders gekennzeichneten Merkmale
• Werkstoffnachweise und, sofern gefordert, Nachweise zu Werkstoffvorschriften und Stoffverboten
• bei Bauteilen mit optischen Anforderungen zusätzlich Grenzmuster

Die vorgelegten Musterteile werden gekennzeichnet und archiviert, damit im Reklamationsfall ein Vergleich gegen den freigegebenen Stand möglich ist. Wie lange ein Freigabestand aufzubewahren ist, ergibt sich aus der Vereinbarung mit dem Kunden und aus den Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit.

Prozessfähigkeit: warum die Stichprobe entscheidet

Für Merkmale, die der Kunde als besonders gekennzeichnet hat, verlangt die Vorlage einen Fähigkeitsnachweis. Üblich sind die Kennwerte Cpk und Ppk. Sie setzen die Streuung des Prozesses ins Verhältnis zur zulässigen Toleranz und beantworten damit die Frage, ob der Prozess die Toleranz nicht nur trifft, sondern mit Reserve trifft.

Die häufigste Schwäche solcher Nachweise im Spritzguss ist nicht der Kennwert, sondern seine Grundlage. Ein Wert, der aus wenigen Teilen eines einzelnen Zyklus stammt, sagt wenig über die Serie aus. Aussagefähig wird er erst, wenn die Stichprobe über eine ausreichende Zahl aufeinanderfolgender Zyklen erhoben wurde, der Prozess davor thermisch eingelaufen war und die Teile bei Mehrfachwerkzeugen den Kavitäten zugeordnet sind. Erst diese Zuordnung zeigt, ob eine Streuung aus dem Prozess kommt oder aus einer einzelnen Kavität.

Hinzu kommt die zeitliche Komponente: Thermoplaste erreichen ihre endgültigen Maße nicht unmittelbar nach der Entformung. Nachschwindung und Konditionierung — bei hygroskopischen Werkstoffen wie Polyamid die Feuchteaufnahme — verändern die Maße über Stunden bis Tage. Wann gemessen wird, gehört deshalb in die Prüfvorschrift und nicht ins Belieben des Messraums.

Wo Erstbemusterungen im Spritzguss regelmäßig scheitern

Drei Muster wiederholen sich. Das erste betrifft die Vorlagestufe: Kunde und Lieferant gehen von unterschiedlichen Umfängen aus, die Unterlagen sind unvollständig, und der Serienstart verschiebt sich um Wochen, obwohl das Bauteil in Ordnung ist.

Das zweite betrifft die Zeichnung. Toleranzen, die aus einer Metallkonstruktion übernommen wurden, sind im Spritzguss nicht immer sinnvoll erreichbar — insbesondere über größere Fließwege, an Bindenähten oder quer zur Entformungsrichtung. Solche Merkmale gehören vor dem Werkzeugbau besprochen, nicht nach der ersten Messung. Wie eng Toleranzen im Spritzguss realistisch geführt werden können, hängt an Werkstoff, Geometrie und Werkzeugkonzept gleichermaßen.

Das dritte betrifft den Werkstoff. Vorgelegt wird mit einem Typ, geliefert wird später mit einem anderen — etwa weil der ursprüngliche Typ nicht verfügbar ist oder ein Rezyklatanteil hinzukommt. Ein Werkstoffwechsel ist vorlagepflichtig, auch wenn die Bezeichnung ähnlich klingt. Dasselbe gilt für den Wechsel eines Unterlieferanten und für die Verlagerung eines bestehenden Werkzeugs an einen anderen Fertigungsstandort.

Die Freigabe wird im Werkzeug vorbereitet

Eine Erstbemusterung dokumentiert einen Zustand, sie erzeugt ihn nicht. Ob die geforderten Merkmale reproduzierbar erreichbar sind, entscheidet sich, bevor das erste Teil entsteht — bei der Auslegung des Spritzgießwerkzeugs.

Die Kavitätenzahl bestimmt, wie viele Streuungsquellen nebeneinander bestehen. Die Lage des Angusses legt Fließweg, Orientierung und damit die Richtung des Schwindungsverhaltens fest. Die Temperierung entscheidet über Gleichmäßigkeit und Verzug. Ein Werkzeug, das in diesen Punkten auf die kritischen Merkmale hin ausgelegt wurde, erzeugt Bemusterungsergebnisse mit Reserve. Ein Werkzeug, bei dem diese Fragen offengeblieben sind, erzeugt Grenzwerte — und Diskussionen.

Aus diesem Grund gehört die Erstbemusterung schon in die Projektplanung und nicht an deren Ende. Wer beim Prototypen- und Kleinserienstadium bereits weiß, welche Merkmale später fähigkeitsrelevant sind, kann das Serienwerkzeug darauf auslegen.

IATF 16949 bei Schröder + Heidler

Schröder + Heidler ist nach ISO 9001 und IATF 16949 zertifiziert und beliefert unter anderem Kunden aus der Automobilindustrie und der Elektrotechnik. Werkzeugbau, Spritzguss, 2K-Technik und Baugruppenmontage liegen an einem Standort — für die Erstbemusterung bedeutet das, dass Werkzeugauslegung, Prozesseinstellung und Prüfung nicht über Unternehmensgrenzen hinweg abgestimmt werden müssen.

Sinnvoll ist ein früher Abgleich: Welches Verfahren gilt, welche Vorlagestufe ist vorgesehen, welche Merkmale sind besonders gekennzeichnet, und in welchem Zustand werden sie gemessen. Vier Fragen, die vor dem Werkzeugbau eine halbe Stunde kosten und nach der ersten Bemusterung Wochen.

Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen PPAP und EMPB?

PPAP bezeichnet das gesamte Freigabeverfahren nach dem nordamerikanischen AIAG-Regelwerk. Der Erstmusterprüfbericht (EMPB) ist dagegen ein einzelnes Dokument darin — die Gegenüberstellung von Sollwerten aus der Zeichnung und gemessenen Istwerten. Im deutschsprachigen Raum ist das Gegenstück zum PPAP das PPF-Verfahren nach VDA Band 2, in dem der EMPB dieselbe zentrale Rolle spielt.

Reicht ein ISO-9001-Zertifikat für Automobilkunden aus?

Für Direktlieferungen an Automobilhersteller und die meisten Tier-1-Zulieferer in der Regel nicht. Dort wird IATF 16949 vorausgesetzt, weil die Norm automobilspezifische Anforderungen ergänzt, die die ISO 9001 nicht enthält — etwa zur Fehlervermeidung, zur Rückverfolgbarkeit und zur Freigabe von Produktionsprozess und Produkt. In anderen Branchen genügt ISO 9001 häufig.

Wann muss erneut bemustert werden?

Immer dann, wenn sich eine Randbedingung der ursprünglichen Freigabe ändert: Änderungen am Werkzeug, ein Wechsel des Werkstofftyps oder des Werkstofflieferanten, eine Verlagerung der Fertigung an einen anderen Standort oder eine längere Fertigungsunterbrechung. Der genaue Auslöserkatalog steht in der Qualitätssicherungsvereinbarung mit dem Kunden.

Wie viele Teile werden für die Erstbemusterung gefertigt?

Der Umfang wird zwischen Kunde und Lieferant vereinbart und richtet sich nach Vorlagestufe und Merkmalsumfang. Entscheidend ist weniger die Stückzahl als die Herkunft: Die Teile müssen aus dem Serienwerkzeug unter Serienbedingungen stammen. Für Fähigkeitsnachweise wird zusätzlich eine Stichprobe über mehrere aufeinanderfolgende Zyklen benötigt.

Warum weichen Maße zwischen Bemusterung und Serie ab?

Häufigste Ursachen sind der Messzeitpunkt und der Werkstoffzustand. Thermoplaste schwinden nach der Entformung nach, hygroskopische Werkstoffe nehmen Feuchte auf und ändern dabei ihre Maße. Wird bei der Bemusterung nach Konditionierung gemessen, in der Serie aber direkt an der Maschine, entstehen Abweichungen ohne Prozessänderung. Der Messzeitpunkt gehört deshalb in die Prüfvorschrift.

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