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Werkzeuge für die Digitale Fabrik

Der Karosseriebau ist von einer Vielzahl von Weiterentwicklungen geprägt, die in den produktionsvorbereitenden Bereichen beherrscht werden müssen. Der Einsatz von digitalen Werkzeugen kann hier einen wichtigen Beitrag leisten, um Produktionsplanung und -entwicklung für den gesamten Karosseriebau virtuell abzubilden. Durch die Darstellung und Simulation der Fertigunsabläufe bis zur virtuellen Inbetriebnahme können die Zeit bis zum Produktionsstart verkürzt und teure Planungsfehler vermieden werden.



Bei der Kapazitätsplanung lassen sich die Auswirkungen unterschiedlicher Fertigunsverfahren auf die Taktzeiten prüfen. Bild: Dassault Systèmes

Der Karosseriebau ist von einer Vielzahl von Weiterentwicklungen geprägt, die in den produktionsvorbereitenden Bereichen beherrscht werden müssen. Der Einsatz von digitalen Werkzeugen kann hier einen wichtigen Beitrag leisten, um Produktionsplanung und -entwicklung für den gesamten Karosseriebau virtuell abzubilden. Durch die Darstellung und Simulation der Fertigunsabläufe bis zur virtuellen Inbetriebnahme können die Zeit bis zum Produktionsstart verkürzt und teure Planungsfehler vermieden werden. Leichtbaukonstruktionen unter Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe wie hochfeste Stähle, Aluminum und Faserverstärkte Kunststoffe und die damit verbundenen neuen Fügetechnologien stellen hohe Anforderungen an die Rohbauplanung. In Verbindung mit unter anderem kurzen Modellzyklen entstehen daraus große Herausforderungen für Fahrzeugentwicklung und Produktionsplanung. Eine durchgängige Softwarelösung unterstützt Karosseriekonstruktion, Werkzeugbau und Anlagentechnik dabei, wesentlich enger und effizienter zusammenarbeiten.

Frühe Plausibilitätsprüfung für Baugruppen

Das Softwarehaus Dassault Systèmes bietet dazu die Delmia Rohbaulösung zur Unterstützung der Planung des Karosseriebaus an. Um eine Rohbaulinie optimal zu gestalten und auszulasten, müssen zunächst die einzelnen Baugruppen wie Seitenteile, Dach und Türen definiert werden. Während der Planungsphase liegen diese Baugruppen oft in unterschiedlichen Detailierungsgraden vor und sind laufend Änderungen unterworfen. Folglich benötigt die Prozessplanung eine Möglichkeit, um einfach zu überprüfen, ob Baugruppen in der aktuell geplanten Form gebaut werden können. Gleichzeitig ist zu überlegen, wie das Fahrzeug strukturiert und welche Baugruppe wie und wo zusammengesetzt wird, damit sie perfekt in den Fertigungsprozess passt.

Aus der Konstruktionsstückliste entsteht dabei eine fertigungsgerechte Reihenfolge, wie die Elemente zusammen zu fügen sind, die Fertigungsstückliste. „Mit der Delmia Rohbau-Lösung lassen sich eventuelle Fehler zu einem viel früheren Zeitpunkt erkennen“, betont Joachim Bauer, Leiter Vertrieb Delmia bei der Dassault Systemes Deutschland GmbH. Die Ingenieure sind jederzeit in der Lage, digital zu prüfen, ob sich Baugruppen und Karosserie wie geplant zusammenbauen lassen. Die Prozesse unter Berücksichtigung aller Fertigungsmittel lassen sich visualisieren und analysieren. Probleme, wie Kollisionen aufgrund der geometrischen Bedingungen bei der Konstruktion, werden direkt auf dem Bildschirm angezeigt. Die einzelnen Fertigungsprozesse von der Blechumformung in der Pressenanlage über die Fügevorgänge zur Herstellung der Rohkarosse bis zur Lackierung können auf diese Art in der digitalen Planung detailliert dargestellt und simuliert werden.

Kapazitätsplanung und Änderungsmanagement

Eine weitere Funktion der Software umfasst die Kapazitätsplanung. Dabei lässt sich bereits in der virtuellen Anlagenplanung berechnen, wie viele Ressourcen, Werkzeuge und Vorrichtungen für die Produktion benötigt werden. Zudem lassen sich verschiedenen Aufgaben auf unterschiedliche Linien und Roboter-Zellen verteilen. Gleichzeitig erlaubt die Software die Untersuchung von Alternativen, um verschiedene Fertigungstechnologien zu vergleichen – etwa für die Untersuchung von verschiedene Zuordnungen von Robotern zu Schweißpunkten hinsichtlich ihres Einflusses auf die Taktzeit. Zur Unterstützung parallel verlaufender Produktentwicklung und Produktionsplanung steht ein Änderungsmanagement zur Verfügung, das auch den virtuellen Abgleich von Konstruktionsstücklisten für die Rohbau-Planung unterstützt. Änderungen lassen sich außerdem während der laufenden Produktion planen und simulieren und mit minimaler Beeinträchtigung der laufenden Produktion realisieren. So erhalten die Nutzer jederzeit alle Simulationsdaten der laufenden Prozesse, was den Umbau beschleunigt und Fehlerquellen reduziert.

Von der Konstruktion zur virtuellen Inbetriebnahme

Bei der Fertigungssimulation spielt auch die kinematische Beschreibung der Werkzeuge eine zentrale Rolle. Denn erst wenn die Konstruktion mit der Kinematisierung der Werkzeuge und die Simulation in einer Systemumgebung durchgeführt werden, entstehen große Zeit- und Kostenvorteile. Der Signalaustausch etwa zwischen Robotern, den verschiedenen Vorrichtungen, Scannern, Schutzzäunen, Schutztüren, Fördertechnik, Logistik , Materialfluss, zwischen Steuerelementen und Ventilen und nicht zuletzt die unterschiedlichen Funktionalitäten der Roboter können ebenfalls beschrieben werden, um sie schließlich auch bei der virtuellen Inbetriebnahme zu simulieren. Durch diese durchgehende Datenkette vom Entwurf bis zur Inbetriebnahme lassen sich mittels digitaler Fabrikplanung kürzere Planungszyklen und bessere Planungsqualität bei geringerem Aufwand erzielen. Wenn Fahrzeug- und Werkzeugkonstruktion sowie die Planung in einer Systemumgebung erfolgen, werden die Kommunikation und die Vermeidung von Fehlern wesentlich verbessert. Dieses Vorgehen erlaubt eine umfangreiche Absicherung von Konstruktion, Planung und Funktion der Anlagen, um wirtschaftliche und technische Vorteile zu realisieren.

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