Erschienen am: 22.05.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 5 2017

Durchgehender CAD/CAM-Verbund mit NC-Simulation

Entwicklung trifft Fertigung

Brasseler, Hersteller von Systemen für die Medizintechnik, hat seine Produktentwicklung und Fertigung in einem durchgehenden CAD/CAM-Prozess vernetzt. In diesem Rahmen nutzt das Unternehmen eine einheitliche Simulationslösung - auch für anspruchsvolle Werkzeugmaschinen und Mehrachs-Langdrehmaschinen. Der entscheidende Punkt: Die Simulation basiert direkt auf dem NC-Code damit die im Postprozessor gespeicherten, komplexen Fertigungsinformationen bestmöglich in die Simulation einfließen können.


Das Unternehmen Brasseler steht regelmäßig vor der Herausforderung, neue, häufig kundenspezifische Produkte zu entwickeln und in die Produktion zu überführen. Bis vor wenigen Jahren war das aufgrund des klassischen Medienbruchs zwischen Produktentwicklung und Fertigung, ein iterativer, oft aufreibender und zeitaufwendiger Prozess. Die Entwürfe wurden mit unterschiedlichen Tools erstellt, auch in der Fertigung gab es keine einheitliche NC-Lösung. Nur in bestimmten Fällen konnte auf herstellerseitige Lösungen mit leistungsfähiger Programmiersoftware und integrierter Simulation zurückgegriffen werden. Meist wurde der NC-Code aber selbst per Editor geschrieben und dann auf der Maschine getestet. Die betreffenden Maschinen fielen dann relativ lange für die Produktion aus.

Medienbruch überwinden

Deshalb sollte der Medienbruch überwunden und eine nahtlose Verbindung von CAD/CAM-Entwicklung sowie -Programmierung eingeführt werden. Um die geeignete Software zu finden, wurde zunächst ein Benchmark gemacht. Die Entscheidung fiel zugunsten der Softwarelösung von PTC, die Creo, CreoNC und Windchill umfasst sowie ergänzend die Simulationslösung NCSimul Machine von Spring Technologies. Nach ausführlicher Vorbereitung und Tests durch das Key User Team wurde das neue System nacheinander erfolgreich in allen Bereichen eingeführt. Werner Würfel, Gruppenleiter IT-Systeme und als Projektleiter Globale Projekte für die Einführung der CAD/CAM- und PLM-Lösung verantwortlich, verdeutlicht: "Für die gesamte Fertigung haben wir jeweils neue Postprozessoren mit einheitlicher Simulation zur Verfügung gestellt sowie alle betroffenen Mitarbeiter in der Fertigung und der Produktentwicklung geschult. Insgesamt wurden 20 virtuelle NCSimul-Maschinen entwickelt". Mittlerweile ist der durchgehende CAD/CAM-Verbund im Einsatz und läuft auf mehr als 100 Maschinen.

Deutliche Zeitersparnis

Der gesamte Prozess der Produktentwicklung hat sich seither geändert, statt Konstruktionszeichnungen werden nun direkt fertigungsgerechte 3D-Modelle erstellt. Über sogenannte user-defined-features fließen Fertigungsinformationen schon in die Produktentwürfe mit ein. Das zentrale Ziel, durch effizientere Prozesse Zeit und Kosten zu sparen, wurde erreicht: Durch die Umstellung auf die CAD/CAM-Programmierung werden bis zu 26 Prozent Zeit in der Entwicklung und Umsetzung neuer Produkte gespart. Verbessert aber hat sich weit mehr. Die neue Technologie fördert den Austausch und die Kommunikation im Unternehmen: "Unsere Entwickler setzten sich jetzt schon von Anfang an mit den CAM-Programmierern in Verbindung, um die nötigen Fertigungsinformationen zu berücksichtigen", schildert Würfel die neue Vorgehendweise. "Schwierigkeiten werden vorab geklärt und Lösungen gefunden, noch bevor das Produkt in die Erstfertigung geht."

Komplexe Informationen

fließen ein

Mithilfe der Simulation kann der CAM-Programmierer den NC-Code unmittelbar auf Kollisionsfreiheit prüfen, Fertigungswege und -zeiten ermitteln. Dabei wird nativ auf ein 3D-Modell aufgesetzt, das im Ergebnis der Simulation direkt verbessert werden kann. Diesen Vorteil nutzen die Programmierer bei Brasseler vor allem für die Entwicklung neuer Verzahnungsgeometrien, indem sie virtuell prüfen, ob mit dem neuen Fertigungsprozess am Ende auch tatsächlich die gewünschte Geometrie erzeugt wird. Entscheidend ist, dass mit NCSimul Machine direkt auf dem NC-Code simuliert werden kann: Als Präzisionsfertiger arbeitet der Anwender mit anspruchsvollen Maschinen wie Mehrkanal-Langdrehautomaten und Werkzeugschleifmaschinen, die durch die verwendete Creo-Software noch nicht vollständig unterstützt werden. "Deshalb haben wir wichtige Informationen wie etwa die automatische Zuordnung von Achsen zu Kanälen, Kopplung und Synchronisation der Achsen in die Postprozessoren programmiert", erläutert CAM Administrator Viktor Olfert. Diese Informationen sind bei der Simulation zwingend zu berücksichtigen.

Maschineneinrichtung

auf Knopfdruck

Deutliche Entspannung bringt die Simulationslösung den Maschineneinrichtern. Vor der Einführung des CAD/CAM-Verbundes mussten zum Teil erst die entsprechenden Programme geschrieben werden, das erzeugte Programm auf Syntaxfehler geprüft, berichtigt und erneut getestet werden. Anleitungen waren auszudrucken. Einrichter und -Programmierer waren gut zwei bis drei Tage damit beschäftigt. Der Probedurchlauf brachte die Maschinenbediener damals regelmäßig ins Schwitzen unter äußerster Vorsicht und Anspannung, um im Falle eines Fehlers oder einer drohenden Kollision sofort reagieren zu können. Heute wird durch die Simulation auf den virtuellen Maschinen nicht nur eine Kollision schon im Vorfeld ausgeschlossen, auch das Bearbeitungsprogramm wird hinsichtlich Werkzeugwegen und folglich geringeren Laufzeiten angepasst. Die Konstruktion kann per Soll/Ist-Vergleich mit dem virtuell gefertigten Produkt hinsichtlich Geometrieabweichungen überprüft werden. Mit Hilfe des NCSimul Players kann sich der Einrichter den gesamten Ablauf als interaktiven 3D-Film ansehen und anschließend die Einrichtung starten. Da alle Daten zudem im PLM-System gespeichert sind, werden die Daten versionssicher abgebildet, womit auch gewährleistet ist, dass nur die jeweils freigegebene Version verwendet wird.

Fundament für die Zukunft

Das Unternehmen Brasseler setzt auf Mitarbeiter Know-How und Weiterbildung - inklusive eigenen Trainern, NCSimul-Lizenzen und fortlaufenden Inhouse-Kursen. Angehende Zerspanungs- und Industriemechaniker werden bereits ab dem zweiten Ausbildungsjahr in den Systemen und Simulationen geschult und haben später die Möglichkeit, sich zum CAD/CAM-Programmierer weiterzubilden. Auch beim Medizintechnikspezialisten rechnet man mit Umbrüchen und einer dynamischen Entwicklung der Produktionsmodelle. Gemeinsam mit Forschungsinstituten beschäftigt sich die Entwicklung bei Brasseler intensiv mit der Zukunft der Branche. Es geht z.B. darum, wie das IoT für eigene Wertschöpfung genutzt werden kann, oder auch darum, wie sensorische Daten künftig in die CNC-Fertigung einfließen können. Parallel bleibt aber auch die Entwicklung weiterer NCSimul-Maschinen ein Thema, sei es für die im eigenen Maschinenbau entwickelten sechsachsigen Werkzeugschleifmaschinen oder auch für neue Langdrehmaschinen.