Carbomill simuliert mit der «3DEXPERIENCE»-Plattform Mit Hochpräzision auf dem Weg zum Mars

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Der Seoner Spezialist für die Bearbeitung von Verbundwerkstoffen, Carbomill, unterstützt die Marsmission des Rovers Rosalind Franklin der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) mit seiner Kompetenz im Bereich des Hochleistungsfräsens. Dabei spielt die digitale Simulation eine entscheidende Rolle.

Mit der Landung des Rovers Rosalind Franklin der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) auf dem Mars wird eine beispiellose Suche nach früheren und heutigen Anzeichen von Leben auf dem Roten Planeten beginnen. Der Rover durchstreift das Marsgelände und wird sich in die Oberfläche des Planeten bohren, um nach Hinweisen auf organische Materie zu suchen, die tief im Untergrund vergraben ist. Alle wissenschaftlichen Instrumente und Computer, die für dieses Unterfangen benötigt werden, sind in dem wannenförmigen Chassis des Rovers untergebracht. Das aus Karbonfasern mit einer inneren Wabenstruktur gefertigte Chassis ist das Ergebnis der Zusammenarbeit von Ingenieuren aus ganz Europa, darunter ein Team von Spezialisten für mechanische Bearbeitung von Carbomill.

Die Aufgabe von Carbomill bestand darin, Hunderte von Konturen präzise in die laminierte Form des Chassis zu fräsen und es mechanisch zu bearbeiten, sobald die Einsätze und Halterungen eingeklebt waren.

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«Wir erhielten vom Kunden die Carbon-Verbundstruktur zusammen mit dem CAD-Modell», sagt Patrick Meyer, Inhaber der Carbomill AG. «Das Projekt hatte bereits einen Wert von über einer Million Euro, so dass wir unter grossem Druck standen, alles richtig zu machen. Es waren mehr als 2000 verschiedene Arbeitsschritte, die wir durchführen mussten.»

Das Carbomill-Team konnte sich keinen Fehler leisten. Ein einziges Loch, das auch nur einen Bruchteil eines Millimeters falsch gefräst wurde, hätte das gesamte Chassis gefährden können. Deshalb entschied man sich, jeden Schritt virtuell zu simulieren – realisiert mit der «3DEXPERIENCE»-Plattform in der Cloud. Carbomill simulierte den gesamten numerischen Code (NC), bevor er auf der Maschine ausgeführt wurde. Dies war besonders wichtig, um das Kohlefaserbauteil auf dem Frästisch exakt auszurichten und das optimale Set-up zu definieren. Aufgrund der Maschinenkinematik gibt es zwei Möglichkeiten, denselben Punkt zu erreichen, und nur durch Simulation konnte das Team die beste Vorgehensweise ermitteln und eine hohe Genauigkeit gewährleisten.

«Wir mussten die Abmessungen bestimmen und sicherstellen, dass die Fräs- und Bohrarbeiten absolut fehlerfrei ablaufen», sagt Markus Speckert, IT Business Analyst bei Carbomill. «All dies konnten wir mit Hilfe der «3DEXPERIENCE»-Plattform von Dassault Systèmes in der Cloud umsetzen. Anhand des CAD-Modells programmierten und simulierten wir den gesamten numerischen Code für die Maschine, so dass wir virtuell erkennen konnten, was genau zu tun war.»

Ein One-Stop-Shop für Hochleistungsfräsen

Carbomill ist es gewohnt solch komplexe und hochpräzise Arbeiten wie für das Rover-Projekt für die ESA durchzuführen. Das Unternehmen begann mit der Bearbeitung von Komponenten aus Verbundwerkstoffen für den Automobilrennsport und hat sich seither einen guten Ruf in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Industrieausrüstung erworben, wo sein Know-how in der Hochpräzisionsbearbeitung gefragt ist. Heute verfügt Carbomill über mehrere hochmoderne Bearbeitungszentren und eine entsprechende technologische Infrastruktur – jedes Projekt wird über die «3DEXPERIENCE»-Plattform in der Cloud abgewickelt.

«Wir sind ein One-Stop-Shop, das die gesamte Konstruktion, das Engineering und die Produktion im eigenen Haus durchführt. Wir arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um deren Bedürfnisse zu verstehen und das fertige Teil zu liefern», so Meyer. «In Bereichen wie dem Autorennsport müssen wir schnell und sehr flexibel sein. Wir bedienen auch stark regulierte Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, wo wir die neuesten Standards einhalten müssen. Die ‹3DEXPERIENCE›-Plattform unterstützt uns dabei, die gesamte Konstruktion hinter den verschiedenen Prozessen zu verwalten, eine vollständige Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten und pünktlich zu liefern.»

Die Cloud verbindet Daten und Präzisions-CNC-Maschinen

Der CNC-Programmierer von Carbomill ist seit langem mit den Lösungen von Dassault Systèmes vertraut und wollte auch weiterhin die branchenführende Technologie nutzen. Der Wechsel von einer Vor-Ort-Installation der «3DEXPERIENCE»-Plattform zur Cloud-basierten Version war für das Unternehmen in vielerlei Hinsicht sinnvoll. Es war nicht nur einfach, bestehende CAD-Daten zu übertragen. Das Team schätzte auch die Möglichkeit, alle Produktdaten mit vollständiger Versionskontrolle zu zentralisieren und Zugang zu automatischen Upgrades und neuen Funktionen zu erhalten.

«Das Ziel der Umstellung auf die Cloud war es, unsere IT intern einfacher zu handhaben – keine zeit- und kostenintensiven Serverinstallationen und Updates mehr», so Speckert. «Da wir immer die neueste Version verwenden, können wir jede Datendatei von unseren Kunden lesen. Wir schätzen es sehr, dass alle unsere Daten, Werkzeuge und Maschinen in der standardisierten Umgebung der Plattform verbunden sind. Das bedeutet, dass jeder mit den richtigen Informationen arbeitet und kein Risiko der Doppelarbeit besteht. Ausserdem können wir vorhandene Daten für neue Projekte wiederverwenden, so dass wir nicht immer bei Null anfangen müssen.»

Cenit steht Carbomill jederzeit unterstützend zur Seite. Speckert und das Team schätzen den persönlichen Kontakt und die massgeschneiderte Beratung durch den Partner von Dassault Systèmes.

«Wenn wir ein Problem haben, haben wir mit Cenit einen einzigen Ansprechpartner, der uns die benötigten Informationen liefert», so Speckert. «Sie nehmen zusammen mit Dassault Systèmes an unseren häufigen Entwicklungstreffen teil, um unsere Roadmap mitzugestalten und mehr über unsere Ideen zu erfahren. Ich habe das Gefühl, dass sie uns auf der gleichen Ebene behandeln wie ein grosses Unternehmen. Diese Beziehung ist für uns alle sehr wichtig.»

Massgeschneiderte Prozesse für eine Uhr in limitierter Auflage

Umfang und Grösse der Projekte, die Carbomill übernimmt, sind sehr unterschiedlich und reichen von Einzelaufträgen wie dem ESA-Gehäuse bis hin zur Herstellung von 1000 Kohlefasergehäusen für die Coulson Limited Edition von ORIS. Bei diesem hochspezialisierten Projekt half das Team bei der Definition der endgültigen Geometrie und Form des Gehäuses mit Hilfe der «3DEXPERIENCE»-Plattform und entwickelte dann die geeignete Methode zur Bearbeitung jedes einzelnen Teils.

«Für uns war es völlig neu, in einem so kleinen Massstab zu arbeiten» sagte Speckert. «Das kleinste Loch, das wir in das 3D-gedruckte Karbongehäuse fräsen mussten, betrug nur 0,3 Millimeter. Wir verwendeten CATIA, um die optimale Form für das Ausgangsmaterial zu finden, und änderten die Geometrie, um sie leichter fräsen zu können und eine bessere Qualität zu erzielen. Der erste Prototyp wurde in der «3DEXPERIENCE»-Plattform getestet und validiert. Dann haben wir mit Delmia Machining ein spezielles Spann- und Bearbeitungskonzept entwickelt, um die 1000 Kohlefaser-Uhrengehäuse zu fräsen. Wir haben uns angeschaut, wie wir es bearbeiten können, und haben alle Prüfungen vorgenommen. Wenn wir ein bestimmtes Loch bohren oder eine komplexe Oberfläche wie diese fräsen müssen, bietet uns Delmia diese Möglichkeiten.»

Schnellere und genauere Angebote

Einer der wichtigsten Vorteile, die Carbomill durch die Umstellung auf die «3DEXPERIENCE»-Plattform in der Cloud sieht, ist die Möglichkeit, den Angebotsprozess zu beschleunigen. Da das Team in der Lage ist, jeden Kundenauftrag im Detail zu prüfen und den Bearbeitungsprozess virtuell zu validieren, kann es von Anfang an sehr genaue Kostenvoranschläge erstellen und muss nicht mit kostspieligen Rückschlägen rechnen, wenn unerwartete Probleme auftreten.

«Wir sind viel effizienter bei der Erstellung von Angeboten und genauer bei unseren Preisschätzungen, weil wir alle mit denselben Daten arbeiten», so Meyer. «Wir können unseren Kunden helfen, eine bessere Wahl zu treffen. Es besteht auch nicht mehr das Risiko, dass die Produktion die falsche Version eines Entwurfs verwendet.»

Von dem Moment an, in dem ein Kunde ein neues Projekt besprechen möchte, ist Carbomill in der Lage zu untersuchen, wie das Teil effektiv bearbeitet werden kann, und alle möglichen Optionen in Betracht zu ziehen, z. B. ob zusätzliche Geometrieänderungen oder Vakuumwerkzeuge erforderlich sind. Der gesamte Prozess wird in der «3DEXPERIENCE»-Plattform mit allen technischen Daten und der Versionskontrolle verwaltet, um jedes Projekt auf Kurs zu halten.

«Kürzlich starteten wir mit einem Projekt, das zunächst einfach aussah: Wir sollten die Form eines grossen quadratischen Kastens fräsen und Löcher hineinbohren», sagte Speckert. «Als wir das Modell in die Plattform luden, stellten wir jedoch fest, dass die Flächen nicht eben waren; die Bearbeitung würde viel länger dauern und wir müssten andere Werkzeuge verwenden. Da wir dies im Vorfeld geprüft haben, konnten wir dem Kunden eine klare Angabe zu den Kosten und dem Zeitaufwand machen – es gab keine Überraschungen.»

Da Carbomill seine Kompetenzen weiter ausbaut und neue, hochmoderne Maschinen einsetzt, weiss das Unternehmen, dass es sich bei jedem umzusetzenden Projekt auf die «3DEXPERIENCE»-Plattform verlassen kann. Für das Carbomill-Team ist kein Teil und keine Geometrie zu komplex, um sie zu bewältigen.

«Jeder hier nutzt die ‹3DEXPERIENCE›-Plattform intensiv», so Speckert. «Es gibt nicht viele Funktionen, die wir nicht kennen oder verwenden, und es gibt immer eine Lösung für das, was wir tun müssen. Manchmal stehen wir unter extremem Zeitdruck, und die Plattform gibt uns die Sicherheit zu sagen, dass wir liefern können. Was auch immer der Kunde fräsen oder bohren muss, wir haben das Know-how und die Kompetenz, es umzusetzen.»

Über Carbomill

Carbomill ist ein Spezialist für die Bearbeitung von Verbundwerkstoffen und beliefert führende Hersteller in der Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Automobilindustrie. Das Unternehmen hat seine Design-, Engineering- und Fertigungsprozesse auf die «3DEXPERIENCE»-Plattform in der Cloud verlagert, um Teile in höchster Qualität zu liefern. Carbomill nutzt die Plattform unter anderem zur Visualisierung von Teilen, zur Änderung von Geometrien und zur Planung, Detaillierung, Prüfung und Optimierung seiner Bearbeitungsprozesse.

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