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Grundlagen der CNC-Programmierung

Mit Lernsoftware fit für die Zukunft

Moderne CNC-Fertigung, Simulation und vernetzte Fertigung werden künftig
die Arbeit in den Fabriken prägen – darauf müssen die Auszubildenden in den Metallberufen vorbereitet werden. Zeitgemäße Lernsoftware motiviert zum eigenständigen Erlernen der Grundlagen und kann helfen, mathematisches Grundlagenwissen aufzubessern.

Bild: CNC Keller GmbH

Bild: CNC Keller GmbH

Die Fabrik von Morgen wird im Sinne von Industrie 4.0 durch automatisierte, vernetzte Fertigung geprägt sein. Mit der Entwicklung immer leistungsfähigerer Simulationssoftware selbst für komplexe Mehrachs-Maschinen wird auch die CNC-Programmierung immer weiter automatisiert. Für Programmierer und Einrichter wird es leichter: Manuelle Programmierschritte, lange Einfahrt- und Rüstzeiten entfallen. Gleichzeitig wird CNC-Fertigung immer mehr zur Regel, die Arbeit der Zukunft erfordert also zumindest ein grundlegendes Verständnis dafür. Wie aber steht es um die Ausbildung der Facharbeiter von Morgen, die mit diesen Anforderungen ja Schritt halten muss? Hier hat sich in den letzten Jahren einiges getan. Um Normen für die Ausbildung von Facharbeitern zu schaffen, wurde unter anderem der CNC-Führerschein entwickelt. Die Ausbildung der Zerspanungstechniker schließt CNC-Technologie bereits ein. Auch Auszubildende anderer Fachrichtungen, wie Industriemechaniker, werden in der Regel mit den Grundlagen vertraut gemacht, jedoch noch nicht obligatorisch; CNC-Kenntnisse werden nicht speziell geprüft. Während die Unternehmen gut beraten wären, ihre Auszubildenden unabhängig von Prüfungsvorgaben gründlich und umfangreicher in CNC-Programmierung zu schulen, haben sie zunächst mit anderen Problemen zu kämpfen: Mängel an Grundlagenwissen und Softskills bei den Ausbildungsanwärtern. In der Umfrage der DIHK 2016 beklagten 55 Prozent der befragten Unternehmen unzureichende mathematische Fähigkeiten der Auszubildenden. 39 Prozent der Ausbildungsbetriebe bieten deshalb bereits selbst Nachhilfe an. Teilweise geht es zunächst sogar um Erziehungsaufgaben. „Wir sind mehr Coach oder Eltern, bringen den Auszubildenden zuerst einmal bei, wie man selbstständig arbeitet und dass man Entscheidungen eigenverantwortlich treffen muss“, so ein Ausbilder.

Lernsoftware ermöglicht eigenständiges Lernen

Diese Zeit fehlt dann für die eigentliche fachliche Ausbildung. Einen Ausweg bietet der Einsatz von Lernsoftware, mit der die Schüler auch selbstständig arbeiten können. Das ist schon deshalb praktisch, weil die einzelnen Schüler oft individuell unterschiedlich viel Zeit für ihre jeweiligen Ausbildungsmodule benötigen. Wer bereits früher mit Feilen oder Bohren fertig ist, kann dann sich dann schon selbstständig in die CNC-Grundlagen einarbeiten. Die CNC Keller GmbH bietet eine solche Lernsoftware an. Das Programm ist an vielen Berufsschulen im Einsatz, wird ständig weiterentwickelt und bildet auch die Grundlage für den eingangs erwähnten CNC-Führerschein. Die aktuelle Version, Symplus, besteht aus vier Modulen und ist in Form einer Pyramide aufgebaut. Die Basis bildet die ‘Virtuelle Werkstatt’. Die Lernenden können in einer fotorealistisch nachgebauten Werkstatt-Umgebung mit interaktiven Animationen nachvollziehen, wie einzelne Baugruppen und CNC-Maschinen funktionieren und virtuell bereits eine Maschine einrichten. Das zweite Modul, PALplus, behandelt die Grundlagen der CNC-Programmierung nach DIN und bereitet auf die PAL-Prüfung vor. Ein interaktiver Multimedia-Teil erleichtert den Einstieg und ein Simulator ermöglicht freies Programmieren. Das Wissen über spezielle Steuerungen wird im dritten Modul vertieft. An der Spitze der Pyramide findet sich ein leicht verständliches CAD/CAM-Modul. Mit Hilfe eines grafischen Dialogs können auch komplexe Werkstücke leicht programmiert werden, dieser Teil wird von vielen Anwendern auch in der Fertigung genutzt.

Leichter Einstieg fördert die Motivation

Für das Unternehmen Knipex war unter anderem das attraktive und zeitgemäße Lernbild ein Einsatzkriterium für die Lernsoftware: „Durch die selbsterklärende Menüführung fanden die Auszubildenden schnell den Einstieg in das System“, wie Ausbildungsleiter Thorsten Herkert erklärt. Die Anwender werden gezielt durch das Programm geführt, es ist ein durchgängiger Workflow. Die Schüler können die Software dadurch schnell selbst anwenden, sie sehen alles in 3D-Simulation, der Prozess wird erstellt – und schon können sie das Bauteil selbst auf der Maschine fertigen. Ein Erfolgserlebnis, das anspornt: „Wenn die Auszubildenden dann beginnen, mit der Software zu arbeiten ist es eine Motivation, der Schnellste, der Beste zu sein – ich muss den Auszubildenden eine Mittagspause verordnen und sie bitten, nicht früher anzufangen“, sagt ein Ausbilder. Schwieriger wird es, wenn es um die Umsetzung nicht-standardisierter Daten geht. In der betrieblichen Praxis ist aber auch das gefragt: Als Facharbeiter sollten die jungen Leute dann ebenfalls in der Lage sein, anhand von Konstruktionsskizzen zu arbeiten oder die Maße eines zu ersetzenden Teils selbst zu bestimmen und in die benötigten Daten umzuwandeln. Oft fehlt den Auszubildenden aber das räumliche Vorstellungsvermögen, auch die Formeln zur Volumenberechnung oder zu Seitenverhältnissen haben sie nicht parat. Dann bitten Ausbilder häufig um Rat: Wie kann die Software eingesetzt werden, um die Schüler an diese Aufgaben heranzuführen? Die 3D-Darstellung selbst hilft oft schon, den Schülern eine Vorstellung zu vermitteln und vergessene Formeln aus der Schulzeit nicht nur zu erinnern, sondern auch zu veranschaulichen. In Kursen der Keller.Academy erhalten die teilnehmenden Ausbilder weitere Einsatzbeispiele, Tipps und Tricks, wie man einzelne Features noch gezielter zur Wissensvermittlung einsetzen kann.

Wünsche der Anwender fließen in Entwicklung ein

Der Erfahrungsaustausch funktioniert jedoch auch in umgekehrter Richtung. Eine Besonderheit der Software ist, dass sie von Beginn an und fortlaufend zusammen mit erfahrenen Ausbildern entwickelt wird. So basiert selbst der modulare Aufbau, heute in Form der Pyramide als Logo verwendet, ursprünglich auf einer Anregung der Anwender. Sie wünschten sich eine deutliche Unterteilung, weil im Unterricht immer wieder Schüler, unabsichtlich oder aus Neugier, in andere Bereiche und Ebenen klickten und so den Faden verloren. Heute lässt sich die jeweilige Ebene vom Lehrer vorab einstellen, so dass ein gemeinsames paralleles Arbeiten gewährleistet ist. Ebenfalls auf eine Initiative der Ausbilder zurückzuführen ist eine PAL ‘light’ Version: Das umfassende PAL-Programm, das für die Ausbildung der Zerspanungstechniker entworfen wurde, erwies sich für die Vermittlung von Grundlagenkenntnissen, wie sie zum Beispiel für Industriemechaniker benötigt wird, als zu mächtig. Letztlich lassen sich mit Hilfe der Lernsoftware also zwei Herausforderungen bewältigen: Die Vermittlung von CNC-Kenntnissen für die Facharbeiter von Morgen und die Aufarbeitung der eingangs erwähnten Mängel in den mathematischen Grundlagen. Feedback- und Diskussionsrunden während der mehrmals pro Jahr stattfindenden Keller-Anwendertreffen stellen sicher, dass die Software auch künftig praxisbezogen weiterentwickelt wird.


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