Wie Kestermann Modellbau mit Tebis-CAM Produktivität steigert

Das Spektrum der zu fertigenden Teile ist bei Kestermann sehr weit gesteckt. Von 100 x 100 x 100 Millimeter bis hin zu 7.000 x 3.500 x 1.750 Millimeter reicht die Spanne der Dimensionen, die die Modell- und Formenbauspezialisten des Unternehmens aus Emsdetten im Münsterland bearbeiten können. Bei den Materialien nehmen die Zerspaner nahezu alles von Holz über die einschlägigen Modell- und Formenbaukunststoffe, verschiedenste Aluminiumlegierungen bis hin zu den gängigen Werkzeugstählen auf ihre Maschinen.

Die große Vielfalt bei Geometrien, Dimensionen und Werkstoffen verlangt hohe Flexibilität von den Mitarbeitenden und vom Maschinenpark. Hier stehen unter anderem neben einer unlängst beschafften 5-Achs-CNC-Portalfräsmaschine Zimmermann FZ37, eine 5-Achs-CNC-Portalfräsmaschine FPT-Dinomax 2, ein 5-Achs-Vertikalbearbeitungszentrum FPT Stinger 180, ein Vertikalbearbeitungszentrum FPT-Raid XL und zwei Hermle-Universal-5-Achs-Bearbeitungszentren (C32 U und C52 U) zur Verfügung. Die Maschinen sind alle mit Raster und Nullpunktspannsystem ausgestattet. Das legt eine solide Basis für die Automatisierung der Prozesse, gestaltet das Rüsten schneller und die Bearbeitung zudem exakter und auch wiederholgenauer.

Hohe Anforderungen am CAM-System

Begonnen hatte Unternehmensgründer Christoph Kestermann vor 20 Jahren mit dem Bau von Gießereimodellen. Heute umfasst das Portfolio auch den anspruchsvollen Prototypenbau, den Werkzeug- und Formenbau, insbesondere in den Bereichen Laminier-, Tiefzieh- und Schäumwerkzeuge sowie Thermoformen, den Bau von Modellen unterschiedlichster Art etwa für Funktions- und Designprüfungen, den Vorrichtungsbau, qualifizierte Messaufgaben sowie die Fertigung im Lohnauftrag.

„All das stellt zudem auch hohe Anforderungen ans CAM-System“, erklärt Gründer und Inhaber Kestermann. „Hier setzen wir schon von Anfang an auf Tebis – für die komplexen Geometrien, die Freiformflächen im Modellbau ist das System erste Wahl. Und das CAM-System hat uns bei unserer Entwicklung und der Erweiterung unseres Produktspektrums über die Jahre eng begleitet – wir können damit all unsere Programmieraufgaben effizient und mit sehr hoher Qualität umsetzen.“

Neueste Version Tebis 4.1 noch schneller

Eine breite Palette an Tebis-Modulen vom 5-Achs-Fräsen über das Trimmmodul bis hin zum 3+2-Achs-Fräsen und zum 2,5D-Element sorgt bei Kestermann für hohe Präzision und Produktivität. „Wir arbeiten mit der neuesten Tebis-Version 4.1“, erklärt der Modellbauer. „Der Wechsel von 4.0 läuft bei uns nicht automatisch – es ist schließlich durchaus sinnvoll, den Umstieg beispielsweise auch zur gleichzeitigen Vereinfachung und Straffung vieler Abläufe zu nutzen. Es ist also durchaus angebracht, vieles dabei einzeln anzufassen und zu optimieren.“

Der Versionswechsel, das damit verbundene Erlernen der neuen Funktionen und die Optimierung der Abläufe verursacht zwar zunächst Aufwand. „Der muss neben dem Tagesgeschäft gestemmt werden“, erklärt der Inhaber. „Aber der Umstieg auf Tebis 4.1 lohnt sich allemal – die erweiterten Möglichkeiten und die einfachere Bedienbarkeit der neuen Version und die verschlankten Abläufe zahlen sich im Arbeitsalltag sehr schnell aus.“

Unter anderem profitieren die Anwender von effizienteren Algorithmen der CAM-Software. „Tebis ist mit Version 4.1 gegenüber der Version 4.0 nochmals ein gutes Stück schneller geworden“, stellt Kestermann fest. „Darüber hinaus ist auch die neue Bedienoberfläche deutlich anwenderfreundlicher gestaltet.“ Der Programmierer kann nun beispielsweise auf einen echten Strukturbaum zugreifen und nicht nur auf einen Layerbaum. „Solche Verbesserungen“, so ergänzt der Programmierexperte, „gestalten unter anderem auch die Nachvollziehbarkeit am Werkstück deutlich transparenter.

Noch einmal deutlich verbessert hat Tebis darüber hinaus in der neuen Version auch die Features zum automatischen Programmieren. Die Möglichkeiten zur weitreichenden Automatisierung von Programmierschritten basieren darauf, dass Geometriemerkmale eines konstruierten Werkstücks sicher und eindeutig per Software identifiziert werden. Standardisierte Abläufe in der Fertigung und eine konsequente Klassifizierung der Bauteile ermöglichen es den Zerspanern letztendlich, Werkstücke mit ähnlichen Geometrien entsprechend auch mit ähnlichen Prozessschritten zu bearbeiten.

„Gerade in den Automatisierungsfunktionen ist Tebis mit Ver­sion 4.1 nochmals ein großer Schritt gelungen“, ist der Geschäftsführer überzeugt. „So war beispielsweise die automatische Feature-Selektion in Version 4.0 noch nicht so ausgeprägt und so effizient. Mit Tebis 4.1 sehen wir uns gerade in diesem Bereich exzellent aufgestellt.“

Gemeinsam mit den sehr versierten Experten von Tebis hat das Team um Kestermann Strategien definiert, die festlegen, wie unterschiedliche Geometrien bearbeitet werden sollen. Wichtige Schritte, denn je detaillierter die Verantwortlichen dabei vorgehen, desto besser und effizienter kann Tebis letztendlich die Programmierung solcher Teile automatisieren. Die ‚Schablonen‘ oder NC-Sets, die Tebis bereits in früheren Versionen bereitgestellt hatte, wurden in Tebis 4.1 weiter optimiert.

Mit diesen Programmierschablonen können sich die Programmierer eine Menge an Routinearbeiten ersparen. Denn die Tebis-CAM-Software erkennt schnell und zuverlässig relevante Geometriefeatures in den konstruierten Teilen. Hier muss der Programmierer die voreingestellten Parameter aus der Datenbank nur noch exakt an die gewünschten Geometrien anpassen. Alles andere übernehmen die schlauen Algorithmen der Software.

So kommen etwa die Daten aus dem CAD – sowohl aus der eigenen Konstruktion als auch von den Auftraggebern bereitgestellte Konstruktionen – mit Farbcodierung. In den Farben stecken die wesentlichen Informationen, etwa ob es sich bei einem Feature um eine Passbohrung, eine Freiformfläche oder ein Gewinde handelt. „Das entlastet den Programmierer – ihm bleibt nun mehr Zeit für die Optimierung des Programms, das Platzieren der Spannmittel oder das Schließen von fehlenden Flächen“, resümiert Kestermann. „Gerade das Beheben von Flächenfehlern, das Schließen von ‚Löchern‘ in den übernommenen Daten ist unter Tebis 4.1 sehr einfach und effizient geworden.“

Umfassende Bibliotheken

Ein weiterer wichtiger Faktor neben der Standardisierung sind umfassende Bibliotheken. Hier gilt es zunächst, die vorher ebenfalls standardisierten Zerspanungswerkzeuge mit ihren Geometrien, ihren Schneiden und ihren auf unterschiedlichste Werkstoffe abgestimmten Parametern detailliert zu erfassen und aufzunehmen. Bei Kestermann geschieht das standardgemäß für alle Zerspanungswerkzeuge auf einer Haimer-Microset-Werkzeugvoreinstellanlage.

„Hier werden alle Werkzeuge in die Halterungen eingeschrumpft, exakt vermessen und erfasst“, erklärt Kestermann. „Derzeit haben wir da noch eine Insellösung und müssen die Werte manuell in die Bibliotheken von Tebis übertragen. Das wollen wir irgendwann automatisieren, die Werte sollen in naher Zukunft einmal direkt vom Haimer-System auf elektronischem Weg in Tebis übernommen werden.“ Das vermeidet unnötige Arbeit und eliminiert zudem eine potenzielle Fehlerquelle.

Neben den Werkzeugen sind die Zerspaner derzeit dabei, auch die Spannmittel zu erfassen. „Hier bauen wir gerade unsere Bibliothek mit den exakten Daten auf“, erklärt Kestermann. „Dafür nutzen wir für unsere Spannelemente von Schunk und SMW Autoblock die Daten der Hersteller, und unsere selbst produzierten Spannwürfel, die wir auch als Eigenprodukt vermarkten, vermessen wir jeweils selbst und übernehmen die genauen Werte ins System. Wir arbeiten zudem viel mit Mehrfachaufspannungen – da müssen die Daten exakt passen.“

Und natürlich fließen auch die digitalen Zwillinge der Bearbeitungsmaschinen in die Datenbanken ein. „Nahezu jeder Maschinenhersteller liefert heute mit seiner Maschine einen Datensatz der Maschine als digitalen Zwilling mit“, erläutert Kestermann. „Das sind aber Standardmodelle, die nicht unbedingt die Realität der ausgelieferten Maschine sehr exakt wiedergeben. Denn jede Maschine ist ein Einzelstück – und da kann die Wand des Bearbeitungsraums schon mal um ein paar Zehntelmillimeter vom Standardmodell abweichen.“

Fatal, denn im Zweifelsfall sind ein paar Zehntel wertvoller Raum, den ein Programmierer gern nutzen würde. Um zuverlässig mit Ist-Daten zu arbeiten, ließen die Emsdettener ihre Bearbeitungszentren nochmals komplett von den Messspezialisten des CAD/CAM-Herstellers scannen und die digitalen Zwillinge entsprechend auf den tatsächlichen Ist-Stand der individuellen realen Maschine bringen. So können die Programmierer sicher sein, dass ‚Luft‘ in der Simulation auch tatsächlich ‚Luft‘ im Arbeitsraum der Maschine ist. Und auch die Rohlinge, die auf die Maschine kommen, sind ebenfalls genau vermessen.

Ohne Digitalen Zwilling nicht vorstellbar

„Unsere Aufträge sind oft für Stückzahl 1 – da muss der erste Versuch exakt stimmen“, betont Kestermann. „Deshalb geht kein Programm auf die Maschine, das wir nicht vorher auf Tebis simuliert haben. Dabei ist für uns eine der wichtigsten Funktionen die Kollisionsprüfung – erst, wenn sichergestellt ist, dass wir keine unangenehme Überraschung erleben, wird zerspant. Mit den optimalen Schnittwerten. So können wir sicher sein, dass die gefrästen Werkstücke exakt unseren Vorgaben entsprechen.“

So gehören Probleme mit den Endschaltern bei den Emsdettener Werkzeug-, Modell- und Formenbauern längst der Vergangenheit an. Und auch bei großen Bauteilen ist das sehr präzise und prozesssichere Fräsen mit angestellten Achsen dank der Simulation nun eine Routineangelegenheit. Ziel ist ja, mannlos zu fräsen, etwa in der Nacht und am Wochenende. Das setzt stabile Prozesse und ausgereifte, kollisionsfreie Programme voraus.

„Wir können uns gerade angesichts unserer teilweise sehr anspruchsvollen Werkstücke eine Arbeit ohne Digitalen Zwilling und ohne virtuelle Maschine nicht mehr vorstellen“, bekennt der Programmierexperte. „Ohne Simulation wäre jede komplexe Bearbeitung so etwas wie eine Fahrt ins Blaue – mit ungewissem Ausgang. Dass wir schon vorher sicher sein können, dass wir optimale Bearbeitungsergebnisse bekommen, ist ein wichtiger Faktor für wettbewerbsfähiges Arbeiten“. Auch hier kann die neue Version Tebis 4.1 mit einem erweiterten und optimierten Funktionsumfang punkten.

Die Produktivitätsspezialisten in Emsdetten haben den Umstieg gründlich und trotzdem sehr schnell bewältigt – nicht zuletzt dank der Unterstützung von Tebis. „Zu den Anwendungstechnikern haben wir einen guten Draht, wir reden auf Augenhöhe miteinander und werden auch mit unseren Wünschen, Anregungen und Herausforderungen ernst genommen“, versichert der Unternehmer.

„Wir leisten uns pro Jahr etwa zehn Schulungstage mit dem Tebis-Team bei uns vor Ort“, erläutert Kestermann. „Das bringt uns jedes Mal ein gutes Stück weiter. Das Wissen wird umfassend, kompakt und praxisbezogen vermittelt, und wir können die neuen Erkenntnisse sofort in unserer täglichen Arbeit einsetzen. Und weil die sehr erfahrenen Tebis-Experten fast jeden möglichen Fehler schon einmal gesehen haben, müssen wir auch nicht jedes Rad neu erfinden. Damit sparen wir uns jede Menge Lehrgeld. Deshalb sind wir der Meinung, dass wir Zeit und finanziellen Invest hier sehr gut angelegt haben.“