Konstruktion Wie mehr Transparenz bei CAD-Daten und Fertigungskosten möglich wird

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Eine hohe Wiederverwendungsrate von CAD-Modellen sorgt nicht nur für Entlastung der Konstrukteure, sondern führt auch zu Kostensenkungen in nachgelagerten Bereichen. Wie das funktioniert, zeigt unser Beispiel der Gessmann GmbH, die dafür auf Lösungen von Simus Systems setzt.

Die sichere Bedienung von Kranen, Flurförderfahrzeugen, Schienenfahrzeugen und Schiffen liegt oft in einer Hand, die einen Joystick der W. Gessmann GmbH in Leingarten umschließt. Der Spezialist bietet Kataloglösungen wie Individualprodukte, vom einzelnen Stick über integrierte Pulte und Armlehnen-Konsolen bis zu kompletten Steuerständen. Darüber hinaus zählen auch Fahrerlose Transportsysteme (FTS) mit kundenspezifischen Modifikationen sowie eine Software zur Effizienzsteigerung produzierender Unternehmen zum Gessmann-Portfolio.

Disziplinen wachsen zusammen

Die sicherheitskritischen Hightech-Produkte werden von rund 600 Mitarbeitern am Hauptsitz bei Heilbronn entwickelt, konstruiert, teilweise montiert und weltweit exportiert. Für hohe Ergonomie, Sicherheit und Qualität setzt das Unternehmen auf Fertigungstiefe: Werkzeuggebundene Metall- und Kunststoffteile entstehen auf eigenen Werkzeugen, maschinengebundene Einzelteile werden auf modernen CNC-Maschinen im Werk bearbeitet, wo auch Elektronikkomponenten wie THT und SMD bestückt werden.

„Durch das Zusammenwachsen von Mechanik, Elektronik, Sensorik und Software wird die Produktentwicklung immer detailreicher“; erklärt Martin Eggensperger, Entwicklungsleiter Mechanik und Elektronik bei Gessmann. Das rund 50-köpfige Entwicklungsteam ist mit 3D-CAD, E-CAD, PDM, Dokumentenverwaltung und ERP bestens ausgestattet.

Herausforderungen in Produktentwicklung und Fertigung

In einem fortschrittsgetriebenen Unternehmen werden permanent Prozesse überdacht und Verbesserungen eingeführt. Bereits vor Jahren hatte Martin Eggensperger zwei Herausforderungen identifiziert: „Bei rund 5.000 neuen CAD-Bauteilen pro Jahr ist es ebenso sinnvoll wie schwierig, ähnliche Teile im Datenbestand auffindbar zu machen. Außerdem wollten wir die Genauigkeit unserer konstruktionsbegleitenden Herstellkostenschätzung erhöhen.“

Wilhelm Doberstein, zu dessen Aufgaben als Mechanikentwickler und Konstrukteur die Vorkalkulation gehört, untersuchte den Markt für Kalkulationslösungen und stieß dabei auf Simus Classmate von Simus Systems (Anm. d. R.: unternehmenseigene Schreibweise: simus systems): „Diese Software hat uns überzeugt, weil sie sich in vorhandene Systeme integriert, verschiedene Bereiche vernetzt und die gefragten Prozesse vollständig digitalisiert.“ Nach einem Pilotprojekt, der Prüfung der Software durch die IT, Schnittstellenbeschreibungen, Aufbau einer Testdatenbank und Prüfung der Implementierungsmöglichkeiten führten die Verhandlungen zu Jahresbeginn 2021 zur Kaufentscheidung.

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CAD-Modelle schneller auffinden

Mit einem Kick-off Ende April 2021 begann die erste Projektphase, in der Grundlagen für die Suche nach CAD-Gleichteilen und die Datenbank geschaffen werden sollten.

• Ein Team von vier Personen setzte die Serverstruktur für die Simus-Software auf.

• Anschließend wurde mit externer Unterstützung die Schnittstelle zum PDM-System Pro-File implementiert.

• Alle 3D-Modelle wurden in das neutrale Format von Simus konvertiert und in die Datenbank des Systems eingelesen.

• Parallel wurden Kriterien erarbeitet, die sinnvolle Suchergebnisse im Datenbestand gewährleisten sollen.

• Dazu analysiert Simus Classmate die 3D-CAD-Daten in einem patentierten Prozess anhand der Geometrie, und sortiert diese in geometrische Cluster ein.

• Vollautomatisch berechnet die Software zusätzlich einen „geometrischen Fingerabdruck“, der eine schnelle Ähnlichkeitssuche und sogar eine komfortable Suche nach Teilbereichen der Geometrie ermöglicht.

CAD-Daten

Die Bauteilflut in der Konstruktion nachhaltig eindämmen

Dank intuitiver Suche mehr Wiederverwendung

Der Datenbestand wurde mit dem ERP-System abgeglichen, um Werkstoffe mit Preisinformationen zuordnen zu können. Nun verwaltet das PDM-System die rund 100.000 Datensätze und sorgt in neuen Prozessen für eine bessere Wiederverwendung der Bauteile.

Ein wichtiges Werkzeug zur Vermeidung von Dubletten und zu Senkung des Konstruktionsaufwands haben rund 20 Konstrukteure nach einer Schulung erhalten: Der Easy-Finder, eine webbasierte „Suchmaschine“, die direkt aus der Oberfläche des 3D-CAD-Systems Solidworks aufgerufen wird, eröffnet seit November 2021 viele schnelle Suchmöglichkeiten im PDM-Bestand.

Wiederverwendung senkt Konstruktionsaufwand und Folgekosten

Dadurch ist eine wesentlich höhere Transparenz entstanden: „Statt zahlreiche Zeichnungen durchzublättern oder Datenbanken zu durchsuchen, können die Anwender mit einem Klick in 10 Sekunden alle relevanten Bauteile zu einem Suchkriterium auflisten“, sagt Martin Eggensperger. „Dies wird gerne angenommen, weil es viel einfacher und schneller geht.“ Wer ein gefundenes Modell weiterbearbeiten möchte, kann es direkt zur Verwendung in Solidworks auschecken. Zu jedem Bauteil liegen auf einen Blick alle für eine Verwendung wichtigen Informationen vor. Durch die höhere Wiederverwendungsrate entfallen nicht nur Konstruktionsaufwände, sondern auch Folgekosten in Einkauf und Fertigung.

Konstruktion

Fünf Tools, die Konstrukteuren die Arbeit erleichtern

Konstruktionsbegleitende Kalkulation

Um Kosten geht es auch bei der noch laufenden Einführung der Kalkulationssoftware Classmate Plan. Sie analysiert CAD-Modelle anhand der Geometrie und weiterer Parameter wie Abmessungen, Werkstoffe, Toleranzen und Oberflächengüte. Auf dieser Basis werden die Arbeitsfolgen, Technologien, Bearbeitungszentren und weitere Rahmenbedingungen des Herstellungsprozesses automatisch vorgeschlagen.

Um eine hohe Genauigkeit zu gewährleisten, müssen im Vorfeld viele Daten detailliert ermittelt werden. Insgesamt sechs Workshops mit den einzelnen Fertigungsbereichen dienen dazu, die notwendigen Parameter festzulegen und Kostensätze zu definieren. Durch die ausgeprägte Fertigungstiefe bei Gessmann betrifft dies Fräs- und Drehteile, Stanzen, Laserschweißen und -schneiden, Bohren und Gewindeschneiden ebenso wie Lackieren und andere Oberflächenbehandlungen. Auf der Baugruppenebene werden verschiedene Montageprozesse einbezogen. Zwei der Workshops haben bereits stattgefunden.

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Herausforderungen clever meistern

Sichere Arbeitsplanung, Vor- und Nachkalkulation

Die von Classmate Plan vorgeschlagenen Arbeitspläne sollen auch die Arbeitsvorbereitung erleichtern. „Hier wurde das Tool bereits geprüft und die Mitarbeiter freuen sich darauf“, sagt Martin Eggensperger. Die Arbeitspläne enthalten die tatsächlich erforderlichen Maschinen und Betriebsmittel zu den detaillierten Kostensätzen, einschließlich Rüstzeiten. „In der Praxis kalkuliert jeder anders, man kann auch mal die eine oder andere Bohrung oder Senkung übersehen“, sagt Wilhelm Doberstein. „Dieser menschliche Faktor wird mit Classmate Plan beseitigt.“ Durch den webbasierten Easy-Finder erhalten Konstrukteure, Arbeitsvorbereiter und Einkäufer einen Zugriff auf einheitliche Kalkulationsgrundlagen und können so die jeweiligen Ergebnisse nachvollziehen.

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