Werkzeug- und Formenbau: «Hypermill» optimiert Programmier- und Fräsperformance CAM: Automatisiert und schneller programmiert

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Das auf Werkzeug- und Formenbau fokussierte Unternehmen Häwitool setzt auf Automatisierung – im Maschinenpark und jetzt auch in der CAM-Programmierung. Dazu investierte das Unternehmen in das CAM-System «Hypermill» von Open Mind, das durch seine fortschrittlichen 5-Achs-Strategien, das Performance-Paket «Hypermill Maxx Machining» und das «Hypermill Automation Center» entscheidend zu schneller, effizienter Programmierung und Zerspanung beiträgt.

Spitzenprodukte im Werkzeug- und Formenbau herzustellen, das war die Geschäftsidee von Christoph Häberli und John Wirth, als sie im Jahr 2000 ihr Unternehmen, die Häwitool AG, gründeten. Im thurgauischen Amriswil bauten sie auf die grüne Wiese ein erstes Firmengebäude und statteten es von Anfang an mit modernster Technologie aus. «Das ist zwingend erforderlich, um an unserem Standort mit präzisen Spritzgusswerkzeugen erfolgreich zu sein», sagt Christoph Häberli. «Nur so lassen sich kurze Herstellungszeiten und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis erreichen. Davon waren wir von Anfang an überzeugt.»

In 23 Jahren von 2 auf 23 Mitarbeitende

Der Plan ging auf. 2003 stellten die beiden Geschäftsführer ihren ersten Mitarbeiter ein, Tobias Roffler, der heute als Teamleiter das Fräsen verantwortet. 2011 waren es bereits zehn und heute sind es über 26 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Sukzessive investierte Häwitool in den Ausbau des Maschinenparks und in innovative Software.

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So stand bereits 2007 das erste 5-Achs-Bearbeitungszentrum in der Produktionshalle. Bald darauf folgte eine mit Linearantrieben ausgestattete 5-Achs-Fräsmaschine DMG HSC 105 für das Schlichten grosser Bauteile und eine kleinere DMG HSC 55, die ergänzt mit einem Workmaster-System von System 3R zum vollautomatisierten Elektrodenfräsen dient.

Stark in der Elektrodenherstellung sowie im Senk- und Drahterodieren

Weitere Maschinen-Highlights sind die beiden GF-Erodierzellen «AgieCharmilles Form X600» mit jeweils 180 Elektroden und 13 Paletten. «Diese automatisierten Maschinen haben unseren Formenbau einen grossen Schritt weitergebracht. Und sie haben für zahlreiche Erodieraufträge aus anderen Industriebereichen gesorgt», sagt Christoph Häberli. «Das Gleiche gilt für die Drahterodiermaschine ‹AgieCharmilles CUT P 550›, die wir Anfang 2023 angeschafft haben.»

An diesen beispielhaften Investitionen lässt sich erkennen, welchen Stellenwert Innovation und Automatisierung bei Häwitool besitzen. Doch für nachhaltigen Erfolg müssen auch die digitalen Strukturen vorhanden sein. So organisierten sich die Werkzeug- und Formenbauer im Jahr 2016 neu – mit einem ERP-System, das die komplette Arbeitsplanung für jede einzelne Werkzeugkomponente übernimmt, und einem MES-System, das laut Häberli eine extreme Hilfe für die Arbeitsabläufe und die Kalkulation darstellt: «Jeder Mitarbeiter ist eingebunden und profitiert von den visualisierten Produktionsaufträgen und Kapazitäten. Wir haben ausserdem für eine Datendurchgängigkeit gesorgt, die vom Auftragseingang über CAD und CAM bis zur Qualitätssicherung reicht und eine weitgehend papierlose Fertigung unterstützt.»

Neues CAM-System beschleunigt die Prozesse

Ein wichtiges Merkmal der Häwitool-Unternehmensstrategie ist es, sich niemals auf Erreichtem auszuruhen, sondern kontinuierlich nach Optimierungsmöglichkeiten zu suchen. 2021 waren sich die Verantwortlichen einig, dass die CAM-Programmierung zu einem Flaschenhals geworden war, der dringend beseitigt gehört. «Die von uns zu fertigenden Teile werden immer komplexer in der Geometrie und im Hinblick auf die Fräsbahnen deutlich anspruchsvoller. Mit unserer bisherigen CAM-Software konnten wir zwar jedes Bauteil programmieren, doch der Aufwand war teilweise enorm», erklärt Christoph Häberli. «Auch die mit den gebotenen Frässtrategien erzielbaren Bearbeitungszeiten boten erhebliches Verbesserungspotential.»

Respekt vor der Umstellung auf neues CAM-System

Um dieses auszuschöpfen und die Programmierung zu automatisieren, investierten die Formenbauer in das CAM-System «Hypermill» von der Open Mind Technologies AG. Schon länger bestand ein Kontakt zu den CAM-Spezialisten mit Stammsitz in Wessling, Deutschland. «Befreundete Unternehmen hatten mehrfach von der einfachen Bedienung, den Automatisierungsmöglichkeiten und den sehr effizienten 5-Achs-Programmiermöglichkeiten in ‹Hypermill› berichtet», erwähnt Häberli. «Auch die Fräsergebnisse von fünfachsig simultan gefrästen Teilen beeindruckten uns sehr.» Nur vor der Umstellphase hatte man Respekt, denn zu einer längeren Unterbrechung des Produktionsbetriebs sollte es nicht kommen.

Problemloser Systemwechsel

Befürchtungen, die sich als unbegründet herausstellten. Der Umstieg auf «Hypermill» erfolgte Anfang 2022 und verlief ohne grössere Einschränkungen. Wesentlichen Anteil daran hatte Tobias Roffler, der als Frästeam-Leiter und erfahrenster CAM-Programmierer die Verantwortung übernahm.

In enger Abstimmung mit Sinisa Stankovic, dem Open-Mind-Vertriebsleiter Schweiz, entwickelte er einen Plan, nach dem zunächst er selbst als Key-User geschult wurde. Erst danach kamen seine Teammitglieder an die Reihe, denen Roffler mit Rat und Tat zur Seite stehen konnte. Sinisa Stankovic erklärt: «Wir bieten ein umfassendes Trainingskonzept, das aus Basiskursen zu ‹Hypermill› sowie diversen Aufbaukursen besteht. Für die Häwitool-Mannschaft haben wir die Basistrainings in Präsenz durchgeführt. Die Trainings zur Feature- und Makrotechnologie, 5-Achs-Technologie, der Werkzeugdatenbank und dem ‹Hypermill Automation Center› erfolgten in einem individuellen Mix aus Präsenz- und Online-Trainings.»

Zerspanung von drei Stunden auf 30 Minuten reduziert

Inzwischen sind insgesamt neun Mitarbeiter geschult, die mit «Hypermill» ihre Teile programmieren und anschliessend auf den Fräsmaschinen zerspanen. «Sie haben sich in kürzester Zeit in ‹Hypermill› eingearbeitet und konnten schnell selbst anspruchsvolle NC-Programme für die 5-Achs-Bearbeitung erstellen. Auch die Automatisierungsmöglichkeiten überzeugten uns, denn damit sparen wir uns viele Routinearbeiten und haben mehr Zeit für die wirklich interessanten Aufgaben», sagt Tobias Roffler. «Dazu zählt zum Beispiel das Performance-Paket ‹Hypermill Maxx Machining›. Es macht richtig Spass, zu erleben, um wie viel schneller wir damit sowohl im Schlichten als auch im Schruppen sind. Auch das 5-Achs-Simultan-Fräsen, das wir mit unserem Vorgängersystem nie richtig in den Griff bekamen, setzen wir jetzt immer häufiger ein, sowohl bei Elektroden als auch bei Formteilen. Denn mit ‹Hypermill› ist die Programmierung wirklich einfach, und es stehen immer die passenden Strategien zur Verfügung. Wir erzielen viel bessere Oberflächen, vor allem ein gleichmässigeres Fräsbild, dies war bisher nicht möglich.»

Massive Zeitersparnis: Tangentiales Ebenenschlichten

Tobias Roffler macht an ein paar Bauteilen deutlich, welche Einsparungen möglich sind. Da ist zum Beispiel ein seitlicher Schieber für ein Kunststoffspritzgussteil. Die senkrechten Ebenen wurden mit einem Tonnenfräser und der Strategie «Tangentiales Ebenenschlichten» aus dem «Hypermill Maxx Machining»-Paket bearbeitet. «Während der Prozess früher drei Stunden und 40 Minuten benötigte, dauert die Zerspanung jetzt nur noch 30 Minuten», sagt Roffler. Dann zeigt er einen Formkern, bei dem die Formtrennung ebenfalls mit einem konischen Tonnenfräser tangential gefräst wurde. Auch hier erzielte das Team eine Zeitersparnis um den Faktor 8.

Die CAM-Programmierung wird zunehmend automatisiert

Für die Entscheidung pro «Hypermill» war auch die Automatisierungstechnologie ein ausschlaggebender Faktor. Sie trägt dazu bei, die Programmierung bei sich ähnelnden Geometrien, wiederkehrenden Formelementen und Features wie Bohrungen oder Taschen zu standardisieren. So spart der Anwender Zeit, und zudem wird die Fehlergefahr reduziert.

Ein wichtiger Bestandteil der Automatisierungstechnologie in «Hypermill» ist die fortschrittliche Feature- und Makrotechnologie. Sie erlaubt es, Geometrie-Informationen aus dem CAD-Modell automatisch für die CAM-Programmierung zu nutzen. Sinisa Stankovic erklärt: «Das ist nicht auf Standardfeatures wie Bohrungen und Taschen beschränkt, sondern gilt für nahezu alle Geometrieinformationen. Diese werden über Farben, Formen oder Layernamen zusammengefasst. Mit dem in Makros gespeicherten Fertigungs-Know-how lassen sich diese dann automatisch ins NC-Programm übernehmen.»

Werkzeugdatenbank speichert auch Technologiedaten

Eine wichtige Basis für die automatisierte CAM-Programmierung ist eine gut gepflegte Werkzeugdatenbank. Die von «Hypermill» zur Verfügung gestellte Lösung ermöglicht es, Werkzeuge aller Art – von Bohrern über Fräser bis zu komplexen Drehwerkzeugen – zu verwalten. Sie lassen sich virtuell abbilden und mit Technologiedaten verknüpfen.

Für Tobias Roffler und sein Team war die System­umstellung ein willkommener Anlass, um die Werkzeugdatenbank neu aufzubauen: «Wir haben versucht, eine möglichst hohe Standardisierung bei unseren Werkzeugen zu erreichen, um den Bestand zu minimieren. Zu jedem Werkzeug haben wir umfangreiche Technologiedaten hinterlegt, die auch Materialien und Anwendungsfälle betreffen. Dadurch können wir auf einfache Weise für jede Bearbeitung das passende Werkzeug mit den richtigen Schnittwerten auswählen. Diese Datenbank ist für die automatisierte Programmierung ebenso unerlässlich wie unsere gut geschulten Mitarbeiter.»

Highend-Automatisierungstechnologie: «Hypermill Automation Center»

Um alle CAM-Automatisierungsmöglichkeiten optimal auszuschöpfen, entschloss sich Häwitool, zusätzlich eine Lizenz des «Hypermill Automation Center Advanced» zu erwerben. Sinisa Stankovic erklärt dazu: «Das ‹Hypermill Automation Center Advanced› bietet eine Technologie, die weit über die Automatisierung von Standardgeometriefeatures hinausgeht. Die Ausprägung der CAD-Modelle spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Das Hauptaugenmerk liegt auf den Elementen, die ein CAD-Modell enthalten kann. Mit einer Vielzahl an Vorlagefunktionen können ‹Hypermill›-Anwender komplexe Prozesse definieren und standardisieren sowie die Prozessschritte festlegen.»

«Einmal eingearbeitet – grosse Erfolge möglich»

Bei Häwitool beschäftigen sich zunächst vor allem drei Mitarbeiter mit dem «Hypermill Automation Center». Einer von ihnen ist Felix Gasser. Seine Erfahrung: «Man muss sich intensiv mit der Software und ihren vielfältigen Möglichkeiten auseinandersetzen. Aber einmal eingearbeitet, lassen sich damit grosse Erfolge erzielen.» Er und seine Kollegen haben sich zunächst auf die Elektrodenfertigung konzentriert und wiederkehrende Tätigkeiten wie Job schreiben, Ebenen festlegen, Nullpunkt setzen, Einfärben, Beschriften etc. automatisiert. «Das heisst nicht, dass der Programmierer ganz aussen vor ist», erklärt Felix Gasser. «Er wird vielmehr vom Automation Center interaktiv durch die einzelnen Prozessschritte geführt. Der Programmierer legt fest, um welchen Elektrodentyp es sich handelt, ob Kupfer oder Grafit zerspant wird, und er kann auch bei anderen vorgeschlagenen Details korrigierend eingreifen.»

Der Erfolg? «Gegenüber früher sparen wir uns bei wiederkehrenden Aufgaben mindestens 50 Prozent der Zeit», bestätigt Teamleiter Roffler. «Das motiviert uns natürlich, die Automatisierungsmöglichkeiten in Zukunft noch intensiver auszunutzen.» (böh)

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