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SMM Fertigungsforum 2020 Ganzheitlicher Ansatz für mehr Wirtschaftlichkeit

Redakteur: Anne Richter

Parallel zum SMM-Kongress fand auch das Fertigungsforum am 18. November 2020 im virtuellen Raum statt. Die Teilnehmer haben verschiedene Lösungen rund um das Thema Fertigung vorgestellt – immer mit dem Ziel effizienter zu werden und damit die Produktivität zu steigern. Das fängt schon bei der Entwicklung an.

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Das Prinzip des Hydraulic Chucks, vorgestellt von Stefan Appenzeller, Verkaufsleiter DACH bei Big Kaiser.
Das Prinzip des Hydraulic Chucks, vorgestellt von Stefan Appenzeller, Verkaufsleiter DACH bei Big Kaiser.
(Bild: Susanne Reinshagen, SMM)

Gestartet ist das Fertigungsforum mit einem Vortrag von Open Mind zum Thema «Automation und Digitalisierung in der Fertigung». Claudio Jorio, Open Mind Verkaufsleiter für den Dach-Raum, und Rico Müller, Projekt-Manager CAD/CAM Automation haben Lösungsstrategien vorgestellt, um Programmierprozesse standardisieren und automatisieren zu können. Mit seinem Produkt Hypermill ist Open Mind in verschiedenen Märkten unterwegs, allerdings mit Schwerpunkt Maschinenbau und Werkzeug- und Formenbau. Herausforderung in der modernen spanenden Fertigung sind kleiner werdende Serien bei immer grösserer Vielfalt. Dadurch wird die CAD/CAM-Programmierung zum Flaschenhals, verschiedene individuelle Lösungen tragen zusätzlich noch dazu bei. Schlüssel zum Erfolg ist eine Standardisierung und Automatisierung von Programmierprozessen. Die modulare Struktur der Software Hypermill von Open Mind mit einer modularen Lösung gestattet perfekt auf die jeweilige Situation angepasste, schrittweise Vorgehensweisen, mit denen sich erhebliche Kostenvorteile realisieren lassen. Eine sehr leistungsstarke Feature- und Makrotechnologie ermöglicht Geometrieerkennung und eine schnelle Wiederverwendung erprobter Fertigungsstrategien. Dabei werden Geometrieinformation aus dem CAD-Modell erkannt und so aufbereitet, dass eine komfortable und schnelle Programmierung möglich ist. Anwender können dann diese Bearbeitungsfolgen in einer Makrodatenbank abspeichern und später für ähnliche Geometrien einfach per Mausklick wiederverwenden. Mit dem Hypermill Virtual Tool steht ein Modul zur Verfügung, um intelligente Suchalgorithmen zu definieren. Diese ermitteln automatisch das exakt passende Werkzeug zur einer erkannten Featuregeometrie. Somit wird die automatische Werkzeugsuche der Makrodatenbank genau auf den Anwendungsfall anpassbar. Selbst eine neue Werkzeugdatenbank lässt sich schnell mit der Makrodatenbank verbinden. Zudem ermöglicht das Virtual Tool eine materialabhängige Werkzeugsuche mit entsprechender Strategieanpassung. Das Hypermill Automation Center gibt dem Anwender die Möglichkeit auf sehr einfache Weise, individuelle Automatisierungslösungen zu erstellen. Mit der auf NC-Code basierten Simulationslösung Hypermill Virtual Machining entwickelte Open Mind ein innovatives Verfahren für eine prozesssichere und hocheffiziente digitalisierte Fertigung. Diese ganzheitliche Methode, ermöglicht eine direkte, fehlerfreie Verbindung von CAD/CAM-System und Maschine.

Konstruieren für die additive Fertigung (AM)

Bei der Herstellung von Prototypen werden additive Verfahren resp. 3D-Druck schon länger eingesetzt und haben sich bewährt. Aber auch in der Serienfertigung haben generative Verfahren viele Vorteile, vor allem weil viel grössere geometrische Freiheiten in Bezug auf die Komplexität der Bauteile bestehen. Erik Schröder, Consultant Additive Fertigung bei Trumpf, hat Beispiele vorgestellt, wie mittels Laser Metal Fusion (LMF) Serien-Bauteile wirtschaftlich umgesetzt werden können. Beim LMF-Verfahren wird das Werkstück Schicht für Schicht im Pulverbett aufgebaut. Der Laser schmilzt das Metallpulver an den von 3D-Daten vorgegebenen Stellen. Die 3D-gedruckten Komponenten weisen hohe relative Dichten, sehr gute mechanische Kennwerte und Oberflächen auf. Bei der Entwicklung der Bauteile ist entscheidend, dass das AM-Know-how auch in der Entwicklungsabteilung vorhanden ist. Grosses Potential hat AM vor allem im MEM-Sektor, wo nur geringe Regulatorien herrschen. Geeignet sind kleine, filigrane und vor allem auch komplexe Bauteile. Besondere Vorteile von AM-Verfahren können darin liegen den Gesamtprozess zu betrachten und so eine bessere Wirtschaftlichkeit zu erzielen. So gibt es Bauteile, die müssen auf konventionellem Wege aus verschiedenen Einzelteilen hergestellt werden, haben aber das Potential mit AM in einem Stück gefertigt werden.

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Werkzeuge in der digitalen Fertigung

Dr. Dirk Kammermeier, Leiter Produktentwicklung bei Fraisa, hat auf dem Fertigungsforum die Wirtschaftlichkeit von Werkzeugen diskutiert. Oft werden Werkzeuge als Verbrauchsmaterial behandelt und allein nach Leistungsdaten und Preis bewertet. Dadurch werden aber viele kostenrelevante Aspekte ausgeblendet, die sekundär einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Werkzeugs haben. Denn der erfolgreiche Einsatz eines Werkzeuges hängt von noch mehreren anderen Faktoren ab. Heute ist das Werkzeug auch ein Dateninterface zwischen Maschinenumfeld und Bauteil. Toolexpert ist eine Fraisa-Lösung, der es dem Anwender extrem leicht macht, die richtigen Applikationsdaten für seinen Anwendungsfall zu finden. Toolexpert ist in der Lage, Umgebungsinformationen wie Aufspannungsverhältnisse, Kühlmittelzufuhr, Spannmittel und in einzelnen Fällen auch die Spindelleistung zu berücksichtigen, um ideale Einsatzparameter zu finden. Menügesteuert findet der Kunde in kurzer Zeit prozesssichere Applikationsdaten, was ein wesentlicher Baustein für eine zukünftige digitale und smarte Produktion ist.

Präzise und stets aktuelle Geometriedaten sind die zweite Säule, die eine digitale Fertigung trägt. Deshalb hat Fraisa neben den Applikationsdaten auch die Werkzeuggeometriedaten präzise beschrieben, die vom Partner Cimsource immer auf dem aktuellen normungstechnischen Stand gehalten werden und auch CAM-spezifisch abgerufen werden können. Die dritte Säule der digitalen Fertigung ist der schnelle und fehlerfreie Transfer der Applikations- und Geometriedaten ins CAM. Das Partnerunternehmen Open Mind programmierte eine Schnittstelle für einen XML-­Datentransfer, die es ermöglicht, die Schnitt- wie auch die Geometriedaten aus dem Toolexpert automatisch in die CAM-Software Hypermill zu transferieren. Manuelle Fehleingaben sind ausgeschlossen, der Prozess ist signifikant einfacher und schneller und teure Nebenzeiten können eingespart werden. Zukünftig sollen auch Informationen wie zum Beispiel die Spindelleistung oder das Drehmoment applikationsspezifisch einem Werkzeug zugeordnet und dann mit den Bauteilqualitäten verglichen werden können. Hier eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten, Bauteilqualitäten zu steigern, Ausschuss zu reduzieren, Werkzeugkosten zu senken und somit eine verbesserte Wirtschaftlichkeit zu erreichen.

Wenn der Kühlschmierstoff zum flüssigen Werkzeug wird

Ähnlich wie die Werkzeuge wird der Kühlschmierstoff oft nur als Verbrauchsmaterial betrachtet. Aber entscheidend sind die Kosten im gesamten Fertigungsprozess. Marc Blaser, Geschäftsführer der Blaser Swisslube AG, streicht in seinem Referat die Wichtigkeit heraus, die gesamte Prozesskette anzuschauen. Mit einem gesamtheitlichem Ansatz können Prozesse optimiert, Werkzeugstandzeiten erhöht und Produktionskosten gesenkt werden. Das Total Cost of Ownership Abrechnungsverfahren enthält nicht nur die reinen Anschaffungskosten, sondern alle Aspekte der Nutzung. Der richtige Kühlschmierstoff hat das Potential die Produktion zu steigern, den Output zu erhöhen bei gleich viel oder weniger eingesetzten Mitteln. Die Einsparungen sind um ein Vielfaches höher, als der Preis des Kühlschmierstoffes. Jede Verbesserung beginnt dabei mit einer Analyse. Nur wenn die Kundensituation bekannt ist und man weiss, welche Materialien bearbeitet werden, kann ein passender Kühlschmierstoff empfohlen werden. Blaser Swisslube investiert kontinuierlich in den Forschungs- und Entwicklungsbereich, im hauseigenen Forschungs- und Entwicklungslabor am Standort in Hasle-Rüegsau .

Hydrodehnspannfutter für Langdrehmaschinen

Big Kaiser hat sein neues Hydraulic Chuck Swiss Lathe System vorgestellt, das weltweit erste Hydrodehnspannfutter für Langdrehmaschinen. Referent Stefan Appenzeller, Leiter Verkauf Schweiz, Österreich und Liechtenstein, Big Kaiser Präszisionswerkzeuge AG hat die Funktionsweise vorgestellt. Das neue Spannfutter von Big Kaiser löst häufig auftretende Probleme bei der Verwendung von ER-Spannzangenhaltern und ermöglicht einen deutlich einfacheren Werkzeugwechsel mittels Inbusschlüssel. Das Spannfutter liefert dieselbe hohe Rundlaufgenauigkeit und Wiederholbarkeit wie alle anderen Hydrodehnspannfutter von Big Kaiser. Die Langdreh-Bereich standardmässig eingesetzten ER-Spannzangenhalter bereiten den Bedienern beim Wechsel des Schneidwerkzeugs häufig Probleme, da der geringe Spielraum in der Drehmaschine wenig Platz für das Spannen der Mutter lässt. Das neue Hydrodehnspannfutter löst dieses Problem, indem es das Spannen mittels eines einzigen Inbusschlüssels ermöglicht und so den Werkzeugwechsel deutlich vereinfacht und beschleunigt. Ausserdem erleichtert es den Anschluss einer Kühlmittelleitung von der Unterseite.

Serienproduktion von Faserverbundwerkstoffen

Giovanni Cavolina, Chief Business Development Officer des Start up-Unternehmens 9T Labs AG hat über die additive Fertigung von strukturellen CFK (Carbon Faserverstärkte Kunststoffe) Bauteilen referiert sowie dem Kostenvorteil und optimalen Bauteilverhalten in der Serienfertigung. Bauteile aus CFK besitzen sehr viele Eigenschaften, die die hohen Ansprüche an Materialien in der heutigen Zeit erfüllen können. Doch die Herstellung von CFK-Bauteilen ist sehr aufwändig und teuer, da manuelle Arbeitsschritte dazugehören. Die Serienfertigung von CFK-Werkstoffen ist deshalb limitiert. Deshalb gibt es noch sehr viele Bauteile, die aus Metall hergestellt werden. Digitalisierte und automatisierte Verfahren zur Herstellung von CFK-Bauteilen sind notwendig. Für die Serienproduktion von Hochleistungsverbundwerkstoffen digitalisiert 9T Labs den Produktionsworkflow für Verbundwerkstoffe, indem es intelligente Software, additive Fertigungsanlagen und Ingenieurdienstleistungen bereitstellt. Die Fertigungsanlage Redseries ist eineKomplettlösung für digitale Faserverbundfertigung. Das beinhaltet auch die Software. -ari- SMM

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