Erfolgsfaktor Fertigungsgeschwindigkeit

Der hohe internationale Druck, der Fachkräftemangel und auch die aktuellen Energie- und Rohstoffpreise stellen Herausforderungen für die Industrie dar. Daher ist die Durchlaufgeschwindigkeit eines Jobs in der Fabrik sehr wichtig.

Tebis hat hier mit Tebis 4.1 ein System auf dem Markt, das den Anwender mit vielfältigen Automatismen unterstützt. Auf der Basis des CAD/CAM-Komplettsystems, das auf die automatisierte Fertigung von einzelnen Maschinen-, Werkzeug- und Formenteilen ausgerichtet ist, lassen sich alle Aufgaben in Konstruktion, Fertigungsaufbereitung und NC-Programmierung zusammen erledigen. In einem Tool wird automatisiert, zeitnah und effizient gearbeitet.

In Tebis 4.1 sind folgende Lösungsansätze verifiziert:

• Bauteilspektrum wird standardisiert und in Bauteilklassen definiert, die fertigungstechnische Gemeinsamkeiten aufweisen; auch bei Einzelteilfertigung.
• Digitalisiertes Fertigungsergebnis steht im Unternehmen allen zur Verfügung; schnelle Fertigungsergebnisse mit konstanter Qualität.
• Routineaufgaben werden in Templates hinterlegt und per Knopfdruck realisiert.
• Das automatisiert abgelegte, intelligente Bauteil lässt sich schnell rüsten, aufspannen und fertigen. Dieser Status ist ideale Voraussetzung für die Einführung von Handling-Systemen.
• In Tebis 4.1 digitalisierte Werkstattumfänge und Prozesse ermöglichen eine um 85 Prozent schnellere Fertigung.

Das Komplettsystem Tebis 4.1 ist ein durchgängig parametrisch-assoziatives CAD/CAD-System. Es richtet sich an Kunden im Werkzeug- und Formenbau und Maschinen- und Modellbau.

Open Mind Technologies verfolgt die Strategie, ihr CAD/CAM-System – Hypermill – in ein Fertigungsleitsystem einzubinden. Dazu wurde beim MES-Anbieter Hummingbird Systems eine Mehrheitsbeteiligung übernommen. Als Manufacturing Execution System (MES) wird eine prozessnah operierende Ebene eines mehrschichtigen Fertigungsmanagementsystems bezeichnet.

Bessere Verwaltung und Organisation

Mit steigender Komplexität und Unternehmensgröße verlieren Fertigungsabläufe an Transparenz. Um den Unternehmenserfolg nicht zu gefährden, müssen klassische Arbeitsorganisationen überdacht und der Aufwand in der Fertigungsstrukturierung reduziert werden. Hilfe bringen hier spezielle Lösungen zur besseren Verwaltung und Organisation wie beispielsweise ein MES. Die nahtlose Integration von Hypermill in das Hummingbird-MES wurde bereits realisiert. So werden die in Hypermill erzeugten Daten wie NC-Programme, Aufspannpläne, Rohteilinformationen, Werkzeuglisten einfach per Knopfdruck in Hummingbird übernommen und stehen sofort in der Fertigung zur Verfügung.

Alle Beteiligten in CAM-Programmierung, Arbeitsvorbereitung, Werkzeugverwaltung sowie an den Maschinen können damit über eine Softwareplattform zusammenarbeiten. Hypermill kann somit innerhalb eines einheitlichen Fertigungsmanagements noch effektiver eingesetzt werden: Zeiteinsparung und Fehlervermeidung dank einer transparenten Verwaltung von NC-Daten und CAM-Projekten. Die Merkmale des Hummingbird-MES sind: Agile Planungsmöglichkeiten von Grob- bis Feinplanung, perfekte Integration in Hypermill, modularer Aufbau, speziell auf Hypermill abgestimmte Module und überschaubare IT-Anforderungen.

Heidenhain bietet mit der TNC7 eine neue Bahnsteuerung für Fräs- und Dreh-Fräs-Maschinen an. Das Bedienpanel mit dem 24-Zoll-Full-HD-Bildschirm wurde komplett neu gestaltet. Intuitiv wird über Touchfunktionen gearbeitet. Wichtig war auch, nah am Bildschirm zu sein, was die reduzierte Tastaturtiefe ermöglicht. Die TNC7 ist für Komplettbearbeitung entwickelt, aber auch Schleifoperationen sind möglich. Ebenso Programmieren, Editieren und Testen: Speziell das Einrichten wird mit der TNC7 vereinfacht - so werden Rüstzeiten minimiert.

Die TNC7 bietet neben dem grafischen Einrichten der Spannmittel jetzt auch die Möglichkeit, beliebige Werkstücke bis hin zu komplexen Freiformteilen mit Hilfe neuer Tastzyklen in kürzester Zeit grafisch einzumessen. Damit visualisiert die TNC7 die gesamte Fertigungsumgebung, mit Spannmitteln, Werkstück und Maschinenraum. Dies erhöht die Prozesssicherheit.

Connected Machining

Mit den Antastfunktionen der TNC7 wird der Zeitaufwand für das Ausrichten des Werkstücks minimiert. Beim Spannen des Werkstücks in beliebiger Lage erfasst das Tastsystem durch Antasten der Flächen die tatsächliche Aufspannlage. TNC7 kompensiert die Schieflage durch eine ‚Grunddrehung‘, das heißt, das Bearbeitungsprogramm wird um den ermittelten Winkel gedreht ausgeführt - oder ein Rundtisch korrigiert die Schieflage durch eine Drehbewegung. Ein umfangreiches Zyklenpaket ist implementiert. Mit dem Tool ‚Connected Machining‘ kann ein komplettes Auftragsmanagement durchgängig durchgeführt werden.

Elha-Maschinenbau präsentiert zum ersten Mal ein neu entwickeltes Parallel Kinematik Modul, kurz PKM, welches in Kooperation mit dem schwedischen Unternehmen Cognibotics realisiert wurde. Cognibotics ist auf die Entwicklung von innovativen Roboterlösungen mit großer Reichweite, Geschwindigkeit und Präzision spezialisiert.

Das PKM schließt die Lücke zwischen herkömmlichen Werkzeugmaschinen und seriellen Robotern. Es überzeugt durch einen großen Arbeitsraum, welcher über Systembaugruppen flexibel erweiterbar ist und sich somit perfekt für die Bearbeitung etwa von großen Gussteilen eignet. Das Besondere hierbei ist, dass sich die zu bewegende Masse bei Vergrößerung des Arbeitsraumes nicht verändert. Dadurch kann eine hohe Dynamik (25 m/s²) und Geschwindigkeit (bis 170 m/min) erreicht werden, welche durch die Verwendung von leichten Karbonstäben begünstigt wird.

Der Bearbeitungskopf wird über je drei Doppelstäbe, die längenfest sind, in den Linearachsen verschoben. Zur fünfachsigen Ausführung sind zusätzlich zwei längenverschiebbare Teleskopstäbe am Bearbeitungskopf angebracht. Diese Komponenten zur Schwenk- und Kippbewegung des Kopfes können auch durch einen 2-Achs-Kopf (hv-Kopf) realisiert werden.

Mit dem PKM können bis zu zehn Mal bessere Genauigkeiten erzielen werden als mit seriellen Standardrobotern (Positionsgenauigkeiten 0,04 bis 0,1 Millimeter). Möglich wird dies durch ein sehr stabiles Gestell, die parallele Anordnung der Stäbe, sowie durch spezielle Transformationen und Software-Applikationen von Cognibotics, die auch eine volumetrische Kalibrierung im gesamten Arbeitsraum durchführen. Der kinematische Aufbau des PKM kann axiale Kräfte bis zu 15 kN (Fz) aufnehmen.

Außerdem ist das PKM bei großen Komponenten nicht nur für die Zerspanung eine optimale Alternative, sondern lässt auch andere Anwendungen wie Laserschneiden oder Rührreibschweißen zu, sodass mehrere Bearbeitungsschritte in einer Produktionslinie vereint werden können. Derartige Systeme sind in der Lage, über Druckguss hergestellte Bodenbaugruppen im Automobilsektor komplett zu bearbeiten, was in den Anfängen schon geschieht.

Aufgrund der geringen bewegten Massen arbeitet das PKM besonders energieeffizient. Elha und Cognibotics haben zwei Konfigurationen des PKM entwickelt: die High Dynamic Configuration und die High Force Configuration.

Die GBZ Mannheim hat in einem geförderten Gemeinschaftsprojekt mit dem IWP der TU Chemnitz ein Werkzeug zum delaminationsfreien Bohren von CFK entwickelt. Bauteilschädigungen in Form von Delamination und Faserausrissen bei der Bohrbearbeitung von faserverstärken Kunststoffen sind die Regel, auch verursacht durch starken Werkzeugverschleiß durch die abrasiven Fasern des Verbundwerkstoffes.

Die Forschungsgruppe hat eine kombinierte Technologie aus Vorbohren und Aufreiben entwickelt - in einem Werkzeug. Die Schneidengeometrie wurde unter Berücksichtigung der Faserlage und der Prozesskräfte speziell gestaltet. Die Vorschubstrategie führte zu einer Delaminationsreduzierung von bis zu 80 Prozent bei unidirektionalen kohlefaserverstärkten Kunststoffen. Die Vorteile des Werkzeugkonzepts sind neben der Senkung der delaminationsverusachenden Vorschubkräfte die Einstellbarkeit und Wechselbarkeit der Schneiden, keine thermischen Schädigungen der Werkstoffs durch geringe Schnittgeschwindigkeiten, Ressourceneffizienz und Produktivität.

Auf der AMB stellte DMG Mori erstmals das PH Cell Twin vor, ein modulares, kompaktes Paletten-Handling für zwei Maschinen. In der Fertigung von kleinen Losgrößen haben sich das PH Cell 300 und das PH Cell 2000 von DMG Mori durch ihr hohes Maß an Flexibilität und einfache Bedienung bewährt.

Mit der Neuentwicklung des PH Cell Twin setzt DMG Mori seine Linie konsequent um, für nahezu jede Produktionsstruktur eine äußerst wirtschaftliche Automationslösung anzubieten. Sie bietet je nach Auslegung des Speichers Platz für bis zu 30 Paletten bei 320 x 320 Millimeter Palettengröße bis zu 500 x 500 Millimeter. Auch unterschiedliche Größen sind möglich. Die Paletten werden zweireihig hintereinander abgelegt, was eine kompakte Zelle ergibt. Über den separaten, optional drehbaren Rüstplatz lassen sich die Paletten ergonomisch und hauptzeitparallel rüsten. Das PH Cell Twin ist kompatibel mit diversen Modellen der DMU-Monoblock-, DMU-H-Monoblock- und DMU-eVo-Baureihen sowie mit der DMU-50- und der CMX-U-Serie. Durch seine definierte Schnittstelle und das Baukastenprinzip lässt sich das PH Cell Twin schnell in Betrieb nehmen. Wie die Schwesterprodukte kann auch die neue Version problemlos nachträglich an Bearbeitungszentren mit vorhandener Automationsschnittstelle angeschlossen werden. Gleiches gilt für die Anbindung der zweiten Maschine.

Auch bei der Werkzeugversorgung der Maschinen präsentierte DMG Mori eine Innovation, nämlich die autonom arbeitende Werkzeugbereitstellung. Das TH-AGV von DMG Mori ermöglicht einen sicheren Werkzeugtransport von A nach B auf dem Shopfloor und rüstet die Maschinen autonom. Bis zu 16 Werkzeuge finden auf dem TH-AGV Platz. Acht Werkzeuge werden gleichzeitig autonom und hauptzeitparallel an der Tool Loading Station (TLS) der Maschine durch den AGV be- oder entladen. In Kombination mit dem Radmagazin übergibt das TH-AGV die Werkzeuge aus der TLS hauptzeitparallel in das äußere Werkzeugrad.

Das Transportsystem ist ausgelegt auf Werkzeuge mit einem Gewicht von bis zu 50 Kilogramm und 400 Millimeter Länge. Sie werden in zwei Reihen zu je acht Werkzeugen aufgenommen. Das TH-AGV ermöglicht eine sichere Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Es fährt ganz ohne Führungsschienen und -bahnen. Eine Laser-Navigation gewährleistet den sicheren Transport durch die Produktion. Hier kommt dieselbe Navigationstechnik zum Einsatz wie beim PH-AGV, dass Maschinen mit Paletten bestückt. Beide Transportsysteme sind kompatibel. Auch ein Mischbetrieb mit manuellen Fahrzeugen und Fußgängern ist möglich. Akustische Signalgeber, Blinker und ein Fahrzeugdisplay für Ereignismeldungen erlauben einen sicheren Transport.