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CNC-FERTIGUNG AUF DEM WEG ZUR SMART FACTORY: MIT SIMULATION ZUR VERNETZTEN PRODUKTION

Um wettbewerbsfähig zu bleiben, setzen immer mehr CNC-Fertiger auf durchgängige und vernetzte Produktionsprozesse im Sinne von Industrie 4.0. Mit ihren neuesten Entwicklungen liefert die Simulationstechnologie dafür entscheidende Bausteine, um physische und virtuelle Welt zu verbinden.

Industrie 4.0, die Verzahnung der Produktion mit modernster Informationsund Kommunikationstechnik, mag für manchen noch weit in der Zukunft liegen - Hersteller in der Zerspanungstechnik, die mit komplexen CNC-Maschinen arbeiten, sehen sich schon jetzt mit Herausforderungen der durchgehenden Digitalisierung in der Fertigung konfrontiert.

Der Anteil kundenspezifischer Aufträge nimmt zu, es ist also höhere Flexibilität in der Fertigung gefordert. Gleichzeitig stehen die Unternehmen unter beständigem Kosten- und Wettbewerbsdruck. Als Hindernis kristallisiert sich immer klarer der Medienbruch zwischen CAD-unterstützter Konstruktion und CNCFertigung heraus: Die auf Basis der CAM Daten erzeugten Programme müssen zunächst manuell auf Syntaxfehler geprüft und berichtigt werden, nicht selten in mehreren Durchgängen. Anleitungen für die Maschinenbediener werden in Papierform ausgedruckt.

Der Rüstprozess selbst nimmt mehrere Stunden bis Tage in Anspruch – Zeit, in der die Maschinen nicht für die Produktion zur Verfügung stehen. Das Einfahren kann nur mit gedrosselter Geschwindigkeit erfolgen, um die gefürchteten, teuren Werkzeugcrashs zu vermeiden. Ganz ausschließen lässt sich dieses Risiko trotzdem nicht, zum Teil auch deshalb, weil der Einrichter die Bearbeitungsprozesse in der geschlossenen Maschine gar nicht sehen kann.

Festo setzt dabei pro Jahr ca. 15.000 maßgeschneiderte Kundenlösungen und erprobt Industrie 4.0 Technologien bereits in der Technologiefabrik Scharnhausen.

Vor über acht Jahren begann man mit dem Projekt “Digitale Produktion” in der Fertigung.
Um wettbewerbsfähig zu bleiben, brauchen NC-Fertiger durchgängige, vernetzte Prozesse – und sind dabei auf Fortschritte in der virtuellen Konstruktion, Programmierung und Simulation, sowie der physischen Fertigung angewiesen.

DURCHGÄNGIGE UND VERNETZTE PROZESSE

Anbieter von Simulationssoftware wie NCSIMUL Machine von SPRING Technologies greifen diese Bedürfnisse auf. Mit der dynamischen und tiefgreifenden Weiterentwicklung ihrer Software in den letzten Jahren zeichnen sie den Weg zur Smart Factory im Sinne der Industrie 4.0 bereits vor. Zunächst ging es darum, Kollisionen sicher zu vermeiden und die Rüstzeiten zu minimieren.

Durch die Simulation auf der virtuellen Maschine, kann bei korrekter Eingabe der Werkzeugdaten eine Kollision schon im Vorfeld sicher ausgeschlossen werden. Parallel wird das, Bearbeitungsprogramm optimiert, sodass sich auch die tatsächliche Bearbeitungszeit verkürzt.

In der Großserienproduktion machen selbst einige Sekunden pro Werkstück bereits einen Unterschied, wie Merche erklärt. Vor allem aber ist der Weg frei für die schnelle und flexible Umsetzung kundenspezifischer Aufträge. Die langen Rüstzeiten entfallen und mit ihnen auch die Papierausdrucke und langwierige manuelle Prüfungen sowie Berichtigungen des NC Codes.
Das simulierte Bearbeitungsprogramm wird automatisch als 3D-Film erzeugt.

Programmierer und Maschinenbediener können am Computer oder per Touchpad den kompletten Bearbeitungsablauf in der 3D-Simulation verfolgen - inklusive aller Werkzeugbewegungen im Inneren der Maschine, die real gar nicht einzusehen sind.

Neben der Zeit- und Kostenersparnis und dem Komfort beim Einrichten der Maschine wird damit die Voraussetzung für die Vernetzung der Fertigung geschaffen. Wissen, das früher in Form einzelner, teils manuell erzeugter Programme steckte und Know-How, das auf der Erfahrung der Maschinenbediener basierte, lässt sich in digitalisierter Form als Know How des gesamten Unternehmens speichern – und teilen. “Die automatisch erstellten NC-Programme können einfach an eine andere Produktionsstätte, aber auch an den Zulieferer versendet werden. Es entsteht ein digitaler Datenhub, nutzbar im Transfer über die Unternehmensgrenzen hinaus“, so Herbert Schönle, General Manager bei SPRING Technologies und zuständig für die DACH-Region.

FLEXIBLE MANUFACTURING

Ergänzend zur Simulation hat SPRING Technologies jüngst das Modul NCSIMUL4CAM auf den Markt gebracht, das Maschinenwechsel mit nur einem Klick ermöglicht – unabhängig von Maschinentyp, Kinematik und Steuerung. Daten aus verschiedensten CAM Systemen, NC Codes sowie APT- und CL-Datalassen sich einlesen. „Unsere Software fungiert dabei wie eine Art Konverter“, erläutert Schönle, „Alte NCProgramme können automatisch und ohne externen Postprozessor auf neue Maschinentypen übertragen werden.“ Im Sinne einer flexiblen Fertigung verschiebt sich der Fokus von der maximalen Auslastung einer einzelnen Maschine hin zum optimalen Einsatz des gesamten NC-Maschinenparks als eines zusammenhängenden, integrierten Systems.

Bis zur nächsten Stufe, der Selbstorganisation der Maschinen untereinander, ist es noch ein weiter Weg. Bei Festo hat man jedoch im eng definierten Rahmen - der alternativen Einzelfertigung auf zwei Maschinentypen - bereits mit der Erprobung einer übergeordneten Steuerung und Programmerzeugung „on the flight“ begonnen.

WERKZEUGDATEN AUS DER CLOUD

Eine weitere Zeiteinsparung ließe sich mit einer Plattform für Werkzeugdaten realisieren, in die Hersteller ihre Daten einspeisen, so dass sie von den Anwendern in Form kompletter elektronischer Datensätze in die eigenen Systeme eingespielt werden können. Die Erstellung optimierter und kollisionsfreier Bearbeitungsprogramme steht und fällt mit den korrekten Werkzeugdaten. Dies sieht auch SPRING Technologies und bereitet das eigene Werkzeugmanagement auf vereinfachte und intelligente Importfunktionen vor.