Swissmem Zerspanungsseminar 2022: Fraisa SA Plug-and-play: Werkzeugperspektive 2025

Von Matthias Böhm

Eine hoch spannende Entwicklung zeigt Fraisa auf. Und zwar, wie Werkzeugschnittdaten dank der Entwicklung von digitalen Werkzeug-Zwillingen hoch automatisiert in die CAM-Systeme übertragen werden können. Das geht in Richtung Plug-and-play. Mehr dazu im folgenden Beitrag.

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Der digitale Zwilling als Schlüsselelement für eine saubere Schnittstelle.
Der digitale Zwilling als Schlüsselelement für eine saubere Schnittstelle.
(Bild: Fraisa)

Natürlich kann man in einem laufenden Projekt ein verschlissenes Werkzeug austauschen und mit vorgehender Performance und Standzeit weiterbearbeiten, aber funktioniert das auch bei neuen Projekten? Ja, das geht, sagen die Spezialisten der Fraisa SA.

Die Idee ist, einen digitalen Zwilling des Zerspanungswerkzeuges ins CAM-System zu laden, zu programmieren, das reale Werkzeug einzuspannen und sofort mit der Bearbeitung loszulegen. Die Basis dafür bieten zwei unumgehbare Elemente: perfekte Schnittdaten und saubere Geometriedaten.

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Fraisa entwickelt die Schnittdaten der Werkzeuge in realen Zerspanungsversuchen. Jedes neu entwickelte Werkzeug wird im firmeneigenen Technologiezentrum auf Herz und Nieren geprüft. Dies hat zur Folge, dass auf jedes Werkzeug mit der bestimmten Fräsapplikation in einem gewählten Werkstoff die perfekt abgestimmten Schnittdaten in der Software «Tool-Expert» hinterlegt sind.

Weiter hat Fraisa einen digitalen Zwilling entwickelt. Zu jedem Zerspanungswerkzeug, welches bei Fraisa geschliffen wurde, besteht ein exaktes digitales Abbild in allen gängigen Formaten und Normen.

Übertrag Werkzeugdaten: bisher sehr zeitintensives Unterfangen

Als Bindeglied zwischen Zerspanungswerkzeug und dem ersten Span dienen CAM- oder TDM-Systeme. Bis heute mussten in diese Systeme all die Daten aus dem Fraisa-Katalog oder der Schnittdaten-Software «Tool-Expert» abgeschrieben werden. Dies können bei einem Werkzeug pro Material über 10 Datensätze sein, welche jeder verschiedene Drehzahl-, Vorschub- und Zustellungsdaten beinhaltet. Einerseits ist das manuelle Übertragen einer solch grossen Datenmenge ein sehr zeitintensives Unterfangen, anderseits ist dieses Vorgehen auch sehr fehleranfällig.

Der erste Vorstoss wurde mit dem Partner Open Mind und seinem CAM-System «Hypermill» geschaffen. Der CAM-Anwender kann im «Tool-Expert» das für seine Applikation geeignete Werkzeug auswählen und es mit einem Mausklick als XML-Datei herunterladen. Alle ausgewählten Schnittdaten und die Geometriedaten sind im XML enthalten. Durch Importieren der Datei in das «Hypermill» erscheint das Werkzeug in der Software und der Bediener kann damit sein Bauteil programmieren. Auch nach Abschluss des CAM-Projektes bleibt das Werkzeug in der Datenbank vorhanden, wo es beliebig angepasst und mit neuen Werkstoffen und Applikationen erweitert werden kann. Natürlich kann man auch ganze Werkzeugfamilien mit den passenden Schnittdaten herunterladen.

Datenübertragung ins TDM-System

In einem weiteren Projekt wurde mit MDM Tooling die erste bidirektionale Schnittstelle geschaffen, die ermöglicht, dass das TDM-System und der Fraisa «Tool-Expert» Daten austauschen. User von MDM Tooling können so beim «Tool-Expert» Geometrie oder Schnittdaten anfragen und diese werden mit wenigen Mausklicks zurückgeliefert. Mühsames Suchen in Katalogen nach den richtigen Applikationsdaten wird so vollumfänglich umgangen.

Es versteht sich von selbst, dass die Schnittstellen zu allen gängigen CAM-Systemen ausgeweitet werden. Somit bestehen bei dem Werkzeughersteller laufende Projekte mit Topsolid CAM und Mastercam. Beide Schnittstellen sind auch in bidirektionaler Funktionsweise aufgebaut, welche die gesuchten Daten zwischen CAM und «Tool-Expert» abgleichen und ergänzen.

Projekte mit weiteren CAM-Anbietern sind schon in der Pipeline

Erste Erfahrungen zeigen: Anwender berichten von positiven Erfahrungen mit den CAM-Schnittstellen. Eine signifikante Reduktion der Programmier- und Einrichtzeiten sowie die Eliminierung von Abtippfehlern führen zu einer hohen Zufriedenheit. Das System Plug-and-play funktioniert.

Wie geht es weiter?

Bis anhin ist das Zerspanungswerkzeug nur bedingt mit seinem digitalen Companion (Zwilling) verknüpft. Das Feedback vom realen Werkzeug zum digitalen Companion bleibt bisher aus, da einerseits heute Daten nicht einfach aus der Steuerung ausgelesen werden können und andererseits eine Datenspeicherung mittels Chip auf dem Werkzeug nicht möglich ist.

Fraisa arbeitet an Lösungen, um diese Lücke zu schliessen. Schon heute werden die Zerspanungswerkzeuge im Wiederaufbereitungsprozess «Retool» nach dem Verschleiss bewertet. Mit dem Chip besteht dann die Möglichkeit, Daten aus Steuerung und Werkzeugverschleiss zu kombinieren und mittels Algorithmus je nach Belieben zu optimieren. SMM

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