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CAD/CAM

Beschleunigung im Formenbau

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Fortschritt durch CAD und CAM

Nicht nur in der Produktionsausstattung inklusive Druckgießmaschine hat sich Heck+Becker als besonders weitsichtig gezeigt, auch der Entwicklungs-, Konstruktions- und Programmierbereich ist davon betroffen. So erfolgte bereits Anfang der 90er Jahre der Einstieg in moderne CAD- und CAM-Technik: Zunächst investierte das Unternehmen in das CAD-System Catia V3 – vermutlich der direkten Zusammenarbeit mit den Automobilherstellern geschuldet. Nur kurze Zeit später legten die Formenbauer in der NC-Programmierung nach und installierten das CAM-System Work-NC von Sescoi.

Die damaligen Entwicklungen im CAD- und CAM-Bereich revolutionierten den Werkzeug- und Formenbau, davon ist Achim Klein überzeugt, der für die Fertigungssteuerung inklusive der Bereiche CAM, HSC und EDM zuständig ist. Er hat den Wandel seit den 90er Jahren miterlebt: „Was früher Handwerkskunst war, wurde zunehmend von CNC-gesteuerten Maschinen erledigt. Es begann eine Automatisierung der Prozesse und eine Verlagerung in den virtuellen Raum, wovon CAD und CAM besonders betroffen sind.“

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Komplexes produzierbar konstruieren

Um früher eine Druckgussform zu erzeugen, wurde zunächst ein Kunststoffmodell hergestellt, das dann mittels Kopierfräsmaschinen und speziellen, oft von Hand angeschliffenen Fräsern negativ in Stahl abgeformt werden musste. Über ein Jahr Produktionszeit war dafür durchaus üblich. Heute wird das Modell am PC erstellt, auf Knopfdruck das Maschinenprogramm generiert und direkt zum fünfachsigen Bearbeitungszentrum übermittelt. Die gesamte Fräsarbeit dauert nur noch wenige Tage bzw. Stunden. Außerdem stehen unterschiedlichste vorkonfektionierte Fräswerkzeuge zur Verfügung, deren Geometrien, Werkstoffe und Beschichtungen hohe Spanraten und beste Oberflächenqualitäten ermöglichen. Für Achim Klein ist klar: „Heutzutage besteht die Kunst darin, die immer komplexer werdenden Bauteile produzierbar zu konstruieren und dann die richtige Wahl bezüglich Maschine, Werkzeug und Programmierstrategie zu treffen.“

CAM-System – Schlüsselstelle in der modernen Zerspanung

Eine entscheidende Rolle innerhalb der Prozesskette zum fertigen Druckgussteil nimmt das CAM-System ein. Die Anforderungen, die eine solche Software erfüllen muss, sind enorm. Sie beginnen bereits an der Schnittstelle zum CAD, wie Ralf Fett erklärt: „Da unsere Kunden unterschiedliche Entwicklungs- und Konstruktionssysteme nutzen, bietet unser CAM-System, also Work-NC, idealerweise Direktschnittstellen zu allen großen Systemen wie Catia, NX, Creo und so weiter. Schließlich wollen wir möglichst alle im CAD hinterlegte Informationen übernehmen, also auch Details zu Gewinden, Passungen, Toleranzen etc.. Das heißt, das CAM-System benötigt auch eine umfangreiche Feature-Erkennung, damit wir möglichst ohne Nacharbeit die Maschinenprogramme erstellen können.“

Ein weiterer entscheidender Punkt ist, dass das CAM-System das breite Werkzeugspektrum – bestehend aus torischen und Kugelfräsern, Plattenwerkzeugen und Vollhartmetall sowie Sonderwerkzeuge – abbilden und geeignete Strategien zur Verfügung stellen muss. „Bei der Vielzahl der heute eingesetzten Hochleistungswerkzeuge ist das ein enormer Aufwand, den die Softwareanbieter betreiben müssen“, ergänzt Achim Klein. Zumal die Entwicklungen gerade in der Werkzeugtechnik mit hohem Tempo voranschreiten.

Von besonderer Bedeutung ist die Kollisionsüberwachung und Simulation im CAM-System. Dazu sollte im Idealfall nicht nur Spindel, Werkzeug, Spannsystem und Werkstück im System abgebildet sein, sondern die komplette Maschine – was bei Work-NC mit jedem beliebigen Maschinenmodell realisierbar ist, sofern ein CAD-Datensatz dazu vorliegt.

CAM-System für den Formenbau

Heck+Becker setzt seit über 20 Jahren das CAM-System Work-NC ein. Der wesentliche Grund für diese Wahl galt damals wie heute: „Work-NC ist das CAM-System für den Formenbau“, da sind sich Ralf Fett und Achim Klein einig. „Man sieht an vielen Funktionen, dass es von Anfang an für unsere Branche konzipiert wurde. Es ist einfach zu bedienen und hält all die speziellen Frässtrategien bereit, die wir benötigen.“

Work-NC ist in seinen Funktionen quasi über die Jahre mitgewachsen, hat sich parallel zur Maschinen- und Werkzeugtechnik sowie zu den Kundenwünschen weiterentwickelt. Zwar gab es in den Versionen 17 bis 19 einige Schwächen, insbesondere hinsichtlich der Schruppbearbeitung, aber diese sind seit ein paar Jahren ausgemerzt, wie Achim Klein bestätigt: „Wir sind froh darüber, dass die Work-NC-Entwickler die Wünsche ihrer Anwender ernst genommen und das System mit Hochdruck wieder auf Kurs gebracht haben.“

CAM-System bietet optimierte Frässtrategien

Bei Heck+Becker ist Work-NC in seiner derzeit aktuellen Version 22 installiert – 64-Bit- und mehrprozessorfähig. Es bietet eine große Zahl optimierter Frässtrategien fürs 2-, 2,5- und 3D-Bearbeiten und vorteilhafte Automatismen für die Drei-, Vier- und Fünfachsbearbeitung. Damit liegt es in der Hand der Programmierer, die optimale Bearbeitung hinsichtlich Qualität und Wirtschaftlichkeit auszuwählen.

Denn das simultane 5-Achs-Fräsen, oft als die einzig wahre Highend-Zerspanung gelobt, ist nicht immer angesagt, wie CAM-Spezialist Klein erklärt: „Innenkerne fräsen wir natürlich simultan auf unseren schnellen neuen Bearbeitungszentren. Doch bei vielen Gehäuseteilen sind 3+2-Achsen-Strategien effektiver, da die Maschine beim Simultanfräsen zu viele unnötige und zeitintensive Achsbewegungen ausführen würde.“ Die richtige Wahl zu treffen, gehört seiner Meinung nach ganz klar zur Kompetenz des Programmierers, der dafür detaillierte Kenntnisse vom Bauteil, den Maschinen und dem Fertigungsprozess benötigt.

Heck+Becker beschäftigt fünf Programmierer, die via Work-NC insgesamt 16 Bearbeitungszentren und weitere Erodiermaschinen mit Programmen versorgen. Sie haben alle praktische Zerspanerfahrung und werden immer wieder zeitweise an den Maschinen eingesetzt. Auch die eigentlichen Maschinenbediener haben größtenteils Work-NC-Kenntnisse. In ihren Händen liegt es, Änderungen und Reparaturen direkt vor Ort zu programmieren.

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