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NC-Simulation

Mit NC-Simulation fehlerfrei fertigen

In der kundenspezifischen Fertigung erhöht NC-Simulation die Effizienz. Woodward L’Orange zum Beispiel verschafft der Einsatz einer leistungsfähigen Maschinensimulationssoftware einen optimierten Workflow zwischen den Standorten.

(Bild: Woodward L'Orange GmbH)

(Bild: Woodward L’Orange GmbH)

Flexibilisierung, schnelle Lieferung von Prototypen, Kleinserien, Losgröße 1 sind die Hauptanforderungen, denen sich Industriefertiger künftig stellen müssen. Hersteller, die kundenspezifisch fertigen, konnten sich dabei oft einen Wettbewerbsvorsprung erarbeiten, nachdem sie schon früh entprechende Lösungen entwickeln mussten. Dazu gehört die Woodward L’Orange GmbH mit Hauptsitz in Stuttgart. Das Unternehmen ist mit verschiedenen Standorten in Deutschland, USA und China heute ein Teil der Woodward Inc. Schwerpunkt ist die Realisierung kundenspezifischer Systemlösungen. Bedient werden dabei Off-Highway-Anwendungen in Schiffsantrieben, Spezialfahrzeugen und Kraftwerken sowie Großmotoren mit unterschiedlichen Kraftstoffen und Additiven. Die Kunden werden von der Konzeptphase bis zur Serienproduktion begleitet. Dabei sind die Anforderungen an Material, Qualität und Systeme im Lauf der Jahre gestiegen: Ging es früher um Druckbelastungen bis 1.000 Bar, so sind es heute 2.000 bis 2.500 Bar, denen die Komponenten standhalten müssen. Die Bearbeitungsprozesse wurden stetig komplexer, die Toleranzen in der Bearbeitung immer geringer.

Durchgängiger Prozess

Dementsprechend sollte auch die CNC-Fertigung bei Woodward L’Orange ausgerichtet werden. Bisher konnten nur auf neutralem Code Werkzeugbewegungen dargestellt werden, maschinenspezifische Abläufe waren nicht simulierbar. Das Ziel umfasste daher einen einheitlichen und durchgängigen Prozess zwischen Konstruktion, Programmierung und Produktion, der auf einem transparenten NC-Code und dessen maschinenspezifischer Simulation basiert. Die ehemals langen Einfahrzeiten und Rüstprozesse an der Maschine, sobald neue Werkstücke gefertigt und dafür neue Programme eingesetzt werden sollten, sowie die entstehenden Schleifen im Produktionslauf, wenn das NC-Programm berichtigt werden musste, galt es zu reduzieren. Wie die meisten Hersteller arbeitet auch Woodward L’Orange im Schichtbetrieb. Wurde nun die Maschine während der Spät- oder Nachtschichten umgerüstet, so konnten zum Beispiel mögliche Syntaxfehler erst am nächsten Morgen behoben werden, nachdem auch die Programmierer am Platz waren. Dies sollte verhindert werden. Entsprechend wurde als wesentliche Anforderung an eine neue Simulations- und Programmierlösung definiert, dass sie die Durchgängigkeit von Entwicklung bis zur Fertigung sicherstellen musste. Das heißt, die Programmierung sollte direkt auf den Daten der Konstruktion aufsetzen können und der NC-Code daraus abgeleitet werden. Voraussetzung war eine gute Anbindung an die CAD/CAM-Software von PTC und die bereits bei Woodward L’Orange eingesetzte Werkzeugverwaltung. Mit NCSIMUL Machine war dies gegeben. Funktionalität, Bedienbarkeit, sowie die 3D Darstellung der Software kamen als wesentliche Entscheidungsgründe hinzu und führten schließlich zur ersten Bestellung einer virtuellen Maschine.

Sechs Maschinentypen unterstützt

Seither haben die Werkshallen am Standort Glatten diverse Änderungen durchlaufen. Mittlerweile werden sechs unterschiedliche Maschinentypen durch NCSIMUL unterstützt. Konstruktion und Produktion sind durchgängig verknüpft. Die Konstruktionsdaten aus der Stuttgarter Entwicklungs-Abteilung können direkt im System bearbeitet werden. Dies ist auch nötig, weil für gehärtete, mit äußerst präzisen Toleranzen herzustellende Teile ein entsprechendes Aufmaß in der Weichbearbeitung zu berücksichtigen ist. Deshalb werden aus den Konstruktionszeichnungen zunächst Fertigungsmodelle erstellt. Da die Anpassung im gleichen System vorgenommen wird, ist der Aufwand gering und Übertragungsfehler werden reduziert. Sowohl PTC Creo als auch die Werkzeugdatenverwaltung sind über Schnittstellen in NCSIMUL Machine integriert.

Fehler werden erkannt

Dass im neuen System direkt der NC-Code simuliert wird, ist ein Vorteil. Die Anwender können zunächst den gesamten Bearbeitungsablauf in der 3D-Darstellung verfolgen und auf der virtuellen Maschine optimieren; Fehler werden dabei automatisch erkannt und angezeigt. Nach der Berichtigung kann mit der Bearbeitung begonnen werden – schichtunabhängig sowie ohne manuelles Einfahren. Je nach Programm lassen sich so bis zu 70 Prozent der früher benötigten Zeit einsparen. Außerdem können auch manuell erstellte und angepasste Programme, die früher bereits auf der Maschine gelaufen sind, weitergehend optimiert werden. Bei den zunehmend komplexen Bearbeitungsprogrammen mit Mehrkanalsteuerung und zur Kontrolle von Schrägbohrungen ist die virtuelle NC-Simulation inzwischen unerlässlich – zu groß wäre sonst das Risiko von Kollisionen. Dies bestätigt auch Tobias Mangold, Fertigungsplaner bei Woodward L’Orange: „Die Qualität der Programme, die an die Maschine gehen, ist für uns enorm gestiegen, da wir etwaige Fehler oder Kollisionen, zum Beispiel mit dem Spannmittel, mit NCSIMUL von vornherein ausschließen können. Vor allem bei komplexen Maschinen mit Überkopfbearbeitung ist das für uns wichtig.“ Derzeit arbeiten Hans Jürgen Brede, Consultant Produktionssysteme bei Woodward L’Orange, und seine Kollegen an der Einführung einer neuen Drehfräszelle, die „zwei Maschinen in einer darstellt“, wie er zusammenfasst. Die virtuelle Maschine stellt dafür erneut das NCSIMUL-Team bereit. Auf ihre Vision einer intelligenten CNC-Fertigung angesprochen, nennen Mangold und Brede In-Prozess-Messungen und Nullpunkteanpassung mit Messtaster, sowie durchgängige Werkzeug-Geometrien. Diese Daten sollten direkt in das System einfließen und entsprechend in die Maschinensimulation integriert werden – für den Anbieter der NC-Simulationssoftware stellt dies auch einen Auftrag zu künftigen Entwicklungen dar.


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