Tebis: CAD/CAM im Werkzeugbau Komplexe Geometrien effizient programmieren

Von Konrad Mücke

Fräsbearbeitungen grosser, komplexer Werkstücke zu programmieren, erfordert ausgereifte CAD/CAM- Systeme. Beim Werkzeugbau Riemann bewährt sich die Software von Tebis. Komfortabel und schnell programmieren die Spezialisten damit schwierige 5-Achs-Bearbeitungen.

Firma zum Thema

Papierlos: Komplett im CAD/CAM-System aufbereitete Daten mit allen Informationen zu Abmessungen, Genauigkeiten und Aktualisierungen gelangen direkt digital an die Steuerungen der Bearbeitungszentren.
Papierlos: Komplett im CAD/CAM-System aufbereitete Daten mit allen Informationen zu Abmessungen, Genauigkeiten und Aktualisierungen gelangen direkt digital an die Steuerungen der Bearbeitungszentren.
(Bild: Tebis)

Allgemein werden Umformwerkzeuge zunehmend komplexer und auch grösser. Dies gilt speziell für Werkzeuge, die in der Automobilindustrie zum Fertigen grossflächiger Blechteile eingesetzt werden. Werkzeugbauer wie die Riemann Werkzeugbau im westfälischen Georgsmarienhütte haben deshalb in den vergangenen Jahren vor allem in grosse 5-Achs-Bearbeitungszentren investiert. «Der Trend geht ganz klar zur 5-Achs-Bearbeitung», erklärt Michael Riemann. Zusammen mit seinem Bruder Peter und seinem Vater Klaus Riemann führt er den Werkzeugbau Riemann. Er erläutert weiter: «Noch vor einigen Jahren fertigten wir zu 80 Prozent auf 3-Achs-Maschinen. Heute kommt man aufgrund der immer anspruchsvolleren Geometrien an 5-Achs-Maschinen nicht mehr vorbei.» Einhergehend dauern die Fräsbearbeitungen länger. «Wo wir früher Aufträge mit 200 bis 300 Stunden Fräsbearbeitung hatten, sind es heute Aufträge mit 5000, 6000, ja sogar bis zu 10 000 Stunden», sagt Michael Riemann.

Schwierig und aufwendig zu programmieren

Darüber hinaus erkannten die Werkzeugbauer in Georgsmarienhütte, dass die umfangreichen Fräsbearbeitungen mit ihrem ehemaligen CAD/CAM-System zunehmend schwieriger zu programmieren waren. Dazu berichtet Michael Riemann: «Abgesehen davon, dass das System Defizite in einigen Bereichen aufwies, wurden auch die Rechenzeiten aufgrund hochkomplexer Geometrien immer länger. Das wurde bereits dann spürbar, wenn wir ein Werkstück auf dem Bildschirm um 180° drehen wollten. Da konnte der Konstrukteur gleich Kaffeepause machen.» Das Verhältnis von Programmierzeit zu Spindellaufzeit stand nicht mehr in einem wirtschaftlichen Verhältnis zueinander. Komplexere Berechnungen dauerten oft mehrere Stunden. Hinzu kam, dass das bislang eingesetzte System keine Schablonen etwa für wiederkehrende Programmieraufgaben unterstützte. Das bestehende CAD/CAM-System zu aktualisieren, wäre einfach gewesen. Doch bei Riemann sah man eine bessere Alternative.

Bildergalerie

Vergleichen und bewerten

Die Geschäftsführer und das Programmierteam erachteten subjektiv das CAD/CAM-System von Tebis als besonders hochwertig. Auch andere Unternehmen, bei denen sich das Riemann-Team zuvor informiert hatte, teilten diese Meinung. Letztlich verglich man die beiden CAD/CAM-Systeme in einem Test. Beide Softwarehersteller wurden beauftragt, identische Werkstücke zu programmieren. Ein Bauteil sollte ohne jeglichen Zeitdruck über mehrere Wochen programmiert und die Bearbeitungsstrategien sollten weitreichend optimiert werden. Ein zweites Werkstück sollte beim Werkzeugbauer programmiert und zur Bearbeitung fertiggestellt werden. Eigens dafür hatten die Experten bei Riemann als Beispiel eine Warmumformbacke konzipiert, die sämtliche Merkmale typischer Bauteile enthält. Wegen herausragender Vorteile erachteten die CAD/CAM-Programmierer bei Riemann das CAD/CAM-System von Tebis als überlegen verglichen mit der bisher genutzten Software.

Programmierer trainieren

Ein Vierteljahr nach dem Implementieren und nach den ersten Trainings für die Programmierer fertigte der Werkzeugbauer das erste mit Tebis regulär selbst programmierte Werkstück. Nach einem weiteren halben Jahr verwirklichte man sämtliche Programmierabläufe mit der Software von Tebis. Einer der bisher im alten System aktiven Programmierer erlernte den Umgang mit der neuen Software. Zudem konnte das Unternehmen einen jungen Programmierer einstellen, der bereits zuvor mit der Software von Tebis gearbeitet hatte. Das erwies sich als ideal. Dazu sagt Michael Riemann: «Unser bisheriger Programmierer kennt unsere Werkstücke sehr gut. Der weitere Programmierer ist besonders geschickt darin, die Software zu bedienen und deren Möglichkeiten zu nutzen. So können sich beide gegenseitig unterstützen und voranbringen.» Rasch zeigte sich, dass man mit der ausgereiften CAD/CAM-Software von Tebis deutlich schneller und zuverlässiger arbeitet.

CAD/CAM-System erweitert

Nach der ersten Implementierungsphase – zwei Programmierlizenzen sowie sechs Viewer – kam sehr bald ein weiterer Programmierplatz hinzu. Inzwischen arbeiten die Programmierer mit der aktuellen Version 4.1 der Software und diversen Zusatzpaketen. Dafür hat der Werkzeugbauer zusätzlich zwei Programmierer eingestellt. Derzeit plant er, das Personal zusätzlich zu ergänzen. Michael Riemann freut sich darüber, dass die Software von Tebis ein zuverlässiges und belastbares Rückgrat im Werkzeugbau ist. «Mit unseren komplizierten Werkstücken treiben wir die Maschinen und auch die Programmierung durchaus in Grenzbereiche», sagt er dazu und ergänzt: «Umso wichtiger ist es für uns und unsere Konstrukteure, auch in den Experten der Hotline beim Softwarehersteller erfahrene Sparringspartner gefunden zu haben, die gemeinsam mit uns proaktiv nach Lösungen suchen, wenn wir an Grenzen stossen.»

Realistisch simulieren für sichere Prozesse

Angesichts zunehmender Komplexität sind die umfassenden Simulationsmöglichkeiten in der CAD/CAM-Software ein wesentlicher Pluspunkt. Dabei verlassen sie sich nicht auf die vom Hersteller vorinstallierten «virtuellen Maschinen» der Bearbeitungszentren. Mit sehr progressiven Parametern und auf wenige Millimeter genau in Eilgängen zu fahren, erfordert absolute Sicherheit. Dazu muss die Software mit vollkommen realistischen und in allen Abmessungen genauen Modellen der Maschinen arbeiten. Deshalb haben die Werkzeugmacher ihre Maschinen komplett dreidimensional gescannt. Dazu wurden auch sämtliche Spannmittel und andere relevanten Komponenten digitalisiert. Für Michael Riemann ist dies unabdingbar. Wie er berichtet, gewährleistet das, dass auch in der virtuellen Welt die komplette Realität bis zur letzten Schraube exakt abgebildet wird. Auch bei den eingesetzten Präzisionswerkzeugen arbeiten die Werkzeugmacher mit Ist-Daten. Das gilt auch für den Rohling. So können sich die Fertigungstechniker darauf verlassen, dass die Bearbeitungsergebnisse exakt dem entsprechen, was sie vorher simuliert haben. Wie Michael Riemann erläutert, sind die simulierten Bearbeitungen dadurch exakt realistisch. Das erweise sich auch hinsichtlich der Berechnungen zur Bearbeitungszeit und der daraus abgeleiteten Termine für den Auftragsablauf als vorteilhaft.

Weitgehend digitalisiert

Beim Werkzeugbau Riemann gibt es noch Zeichnungen auf Papier. Allerdings enthalten diese keine Angaben zu Werkstückabmessungen. Gültig und aktuell sind ausschliesslich die in der CAD/CAM-Software angelegten Datensätze. Deshalb gibt es an den Maschinen jeweils einen Viewer. An ihm können die sehr gut ausgebildeten und qualifizierten Fertigungsmitarbeiter die Zeichnungen detailliert betrachten. Teilweise programmiert das Personal direkt an den Maschinen in 2,5D. So kann es die Daten optimieren. Dazu sagt Michael Riemann: «Es kommt durchaus vor, dass die Programme ins System geladen werden und dann der Bediener beispielsweise noch die DXF-Kurven ableitet. Mit unserer Software von Tebis gelingt dies nun in einem einzigen durchgängigen System.» Üblicherweise sind die NC-Programme fertig. Toleranzen und weitere Parameter werden über die Farbcodierungen der Auftraggeber bestimmt. Letztere arbeiten überwiegend ebenso mit Software von Tebis. Das erübrigt, die Daten zu konvertieren. Darin sieht der Werkzeugbau in Georgsmarienhütte einen wichtigen Vorteil. Michael Riemann erläutert: «Fügt ein Auftraggeber beispielsweise eine Notiz hinzu, zum Beispiel Achtung, nicht 10H7, sondern 8H7, dann ist nunmehr gewährleistet, dass das alle sehen, die es betrifft.» Somit sorgt die Arbeit mit der ausgereiften CAD/CAM-Software für eine hohe Prozesssicherheit.

Schneller programmieren, produktiver fräsen

Dank der zuverlässigen und raschen Programmierung haben sich die Verhältnisse aus Programmier- zu Bearbeitungszeiten deutlich verbessert. Inzwischen schaffen es die Programmierer, deutlich mehr Bauteile pro Person zu programmieren als zuvor. Die Programmierzeiten haben sich bezogen auf vergleichbare Bauteile etwa halbiert. Das ist gerade angesichts des Zeitdrucks im Werkzeugbau ein nicht zu unterschätzender Vorteil. Insbesondere in der Automotive-Industrie ist die Durchlaufzeit der Werkzeuge ein entscheidendes Kriterium.

Chancen innovativer Technologie nutzen

Beim Werkzeugbau in Westfalen fertigt man dank der ausgereiften CAD/CAM-Software von Tebis nicht nur deutlich komplexere Werkstücke als zuvor, sondern traut sich inzwischen auch deutlich mehr zu. Aufgrund der Möglichkeiten des Programmpakets können die Werkzeugbauer bei Riemann schwierig zu bewältigende Aufträge annehmen. So sind sie mit ihrem Know-how nur schwierig zu ersetzen. «In der Arbeit mit den Möglichkeiten des CAD/CAM-Systems haben wir uns bisher eine Menge Know-how erarbeitet», erklärt Michael Riemann und fügt an: «Das nutzen wir zum Vorteil unserer Auftraggeber. Wir versuchen, die Grenzen des Systems auszuloten.» Dabei werden sie von den Experten des Softwareherstellers über die Hotline und den Service unterstützt. «In der Hotline sitzen Experten, die wir fordern können», sagt Michael Riemann und erläutert: «Unsere Programmierer nehmen es sehr genau. Bei Tebis finden sie Ansprechpartner, die denselben Ehrgeiz entwickeln und mit denen zusammen sie die optimale Lösung finden können. Und das ist für die eigene Entwicklung und die künftige Wettbewerbsfähigkeit in unserer Branche sehr viel wert.» - kmu - SMM

(ID:47745924)