Konstruktion in 3D

Direkt neben dem Besprechungsraum im Erdgeschoss von Koch Werkzeugbau in der Wuppertaler Hügelstraße befindet sich ein gemütlich wirkendes Büro mit holzgetäfelter Decke, großem geschwungenen Schreibtisch und fast ebenso großem CAD-Display. Und wer es betritt, gerät sofort ins Staunen. Hunderte von Musterteilen in den unterschiedlichsten Formen und Abmessungen präsentieren sich auf Regalbrettern oder lehnen als Streifenlayout an der Wand. Zeugen kaum mehr zählbarer Werkzeugbauprojekte, die das im Stadtteil Oberbarmen ansässige Familienunternehmen aktuell oder in den vergangenen Jahren durchlaufen haben. Dies ist das Reich von Seniorchef Bernd Koch, der bereits von seinem Vater Robert Koch den Werkzeugbaubetrieb übernommen hatte. In seinem Büro befindet sich einer der drei Konstruktionsarbeitsplätze, an denen neben Schnitt-, Stanz- und Ziehwerkzeuge auch Vorrichtungen und Sondermaschinen entstehen. Das operative Geschäft hat inzwischen Sohn Benjamin Koch übernommen, der den 1967 gegründeten Betrieb nun schon in der dritten Generation leitet. „Wir hatten Kunden, die haben mir später erzählt, sie seien beim Anblick der vielen Teile in meinem Büro sofort davon überzeugt gewesen: Wer das kann, muss einfach gut sein”, sagt Bernd Koch mit einem Augenzwinkern und weist in diesem Zusammenhang auf den schon seit vielen Jahren anhaltenden Erfolg des Unternehmens hin, das sich vor allem mit Folgeverbundwerkzeugen für Tiefziehteile einen Namen gemacht hat. Das Spektrum erstreckt sich hier von der millimetergroßen Präzisionshülse bis hin zum mehrere Zentimeter langen Tiefziehteil bis fünf Millimeter Dicke für den Struktur- und Karosseriebereich für Kunden aus der Autozulieferindustrie, dem wichtigsten Umsatzbringer bei Koch. Zu den weiteren Aktivitäten zählt die Herstellung von Folgeverbundwerkzeugen mit Stationen wie Gewindeformen, Silberkontaktnieten oder zur Montage. Benjamin Koch: „Das Tiefziehen im Folgeverbund ist ein Know-how, über das nicht sehr viele Werkzeugbauer verfügen und für das wir, auch im Ausland, sehr bekannt sind.“ Der Erfolg von Koch ist die Nische, weshalb man sich auch nicht als direkte Konkurrenz zu den großen Stanz- und Umformspezialisten im Pforzheimer Raum sieht. „Wir kommen dann ins Spiel, wenn es um kleinere Losgrößen geht. Aufgrund unserer Betriebsgröße mit 20 Mitarbeitern sind wir in der Lage, solche Werkzeuge kostengünstiger zu fertigen.“

 

Abläufe straff organisiert

Im Werkzeugbau sei der Erfolg kein Selbstläufer und müsse immer wieder hart erarbeitet werden, betont der Juniorchef. Deshalb sind bei Koch alle Abläufe straff organisiert. Jeder Mitarbeiter hat ein festes Aufgabengebiet. In der Fertigung wird zudem zweischichtig gearbeitet, oft auch an Samstagen, was nicht nur der Termintreue zugute kommt, sondern auch die modernen Maschinen besser auslastet. Damit alles reibungslos zusammenspielt, die Auslastung stimmt und man trotzdem ausreichend flexibel auf Aufträge reagieren kann, gibt es eine sehr gut funktionierende Grob- und Feinplanung der Fertigung mithilfe einer ausgefeilten ERP-Lösung. Als ebenso wichtig wird die komplett durchgängige CAD- und CAM-Struktur angesehen, die sich von der Konstruktion bis hin zu den Fräs- und Erodiermaschinen und zur Montage erstreckt. Diese Aufgabe wird seit gut drei Jahren von der Software VISI übernommen, eine Produktfamilie des britischen Herstellers VERO Software. Seither läuft beim Thema CAD nicht nur die zweidimensionale Ära mit dem System Cadda-2D von Daveg allmählich aus, sondern auch der zwischenzeitliche Ausflug in die Unigraphics NX-Welt (heute Siemens PLM) wurde damit beendet, mit dem vor zehn Jahren bei Koch das 3D-Zeitalter begann. „Keine Frage, NX ist eine gute und sehr mächtige 3D-CAD-Software, die allerdings ein parametrisches Arbeiten erfordert. Dies kostet im Werkzeugbau aber zu viel Zeit”, begründet Benjamin Koch den Umstieg. „Wir haben uns unter anderem deshalb für VISI entschieden, weil dieses System nicht nur sehr ausgereifte Module für den Stanzwerkzeugbau bietet, sondern auch, weil es bei Konstruktion und NC-Programmierung mit demselben Datenmodell auf Basis von Parasolid arbeitet und über alle Bereiche hinweg über die gleiche selbsterklärende Bedienphilosophie verfügt.“ Dies sei unter anderem deshalb wichtig, weil nicht nur an den drei Konstruktions-Arbeitsplätzen mit dem 3D-Flächen- und Volumen-Modellierer VISI Modelling zusammen mit dem Schnitt- und Stanzwerkzeug-Modul VISI Progress (Abwicklung, Streifenlayout, Werkzeugaufbau) sowie Zuschnittsberechnung (VISI Blank) gearbeitet wird, sondern auch in der Arbeitsvorbereitung. Denn in der AV findet auch die NC-Programmierung statt, weshalb es hier drei weitere VISI-Installationen gibt. Hier sind zusätzlich die CAM-Module VISI Machining 3+2D zum Fräsen sowie VISI PEPS Wire zum 2- bis 4-Achsen-Drahterodieren installiert. Neben der Fertigungsplanung mit Hilfe der ERP-Software, die auch die Maschinenbelegung umfasst, werden hier die NC-Programme für die zwei Bearbeitungszentren (DMG) sowie für die beiden Drahterodiermaschinen (Mitsubishi) mit VISI Machining vom Solid beziehungsweise von der Fläche abgeleitet und zu den Maschinensteuerungen geschickt. Die Mitarbeiter an den Maschinen haben damit in der Regel nichts zu tun. Sie bekommen alle notwendigen Informationen über das Einrichteblatt, das mit VISI Machining nach Fertigstellung des NC-Programms ausgedruckt wird. Hier sind Informationen über die Bearbeitungsschritte – zum Beispiel verwendete Werkzeuge, Drehzahlen, Vorschübe, Laufzeiten – dokumentiert, und damit exakt das, was der Mitarbeiter an der Maschine benötigt.

 

Angebote lassen sich nun exakt kalkulieren

Bereits während der Nachfrage- und Angebotsphase kommt bei Koch VISI zum Einsatz. „Wir machen bei jeder Anfrage grundsätzlich ein Streifenlayout, erklärt der Enkel des Firmengründers und lobt in diesem Zusammenhang das Arbeiten mit dem Modul VISI Blank, das aus dem vom Kunden angelieferten 3D-Modell auf Basis einer Materialdatenbank eine 2D-Platine in der gewünschten Blechdicke simultan ‚platt drückt’. Mit VISI Progress wird die Platine dann abgewickelt, die einzelnen Biegestationen definiert und anschließend das Streifenlayout erzeugt. „Auf dieser Basis können wir dann exakt kalkulierte Angebote erstellen und müssen nicht, wie andere, nur schätzen. Denn wir haben bei der Preisgestaltung ja kaum Spielraum.“

Nach der konkreten Bestellung wird dann ein Methodenplan erstellt, der unter anderem die sich aus dem Streifenlayout ergebende Anzahl der Umformstufen sowie die erforderlichen Presskräfte definiert. Dieser wird dann im Rahmen der Layoutbesprechung beim Kunden präsentiert. Auch bei diesen Terminen hat sich dank VISI vieles verändert. Da man nicht mehr wie einst mit einem Stapel von Zeichnungen unterm Arm beim Kunden erscheint, sondern das Layout dort direkt am 3D-Modell per Laptop und Beamer präsentiert, würden die anschließenden Besprechungen viel effizienter und zudem detaillierter verlaufen, was nicht zuletzt das Projektrisiko verringere, wie Benjamin Koch betont.

Nach Berücksichtigung eventueller Änderungen oder Ergänzungen startet dann die eigentliche 3D-Konstruktion, bei der dann das Werkzeug sozusagen um das Streifenlayout herum aufgebaut wird. Spätestens hier macht sich positiv bemerkbar, dass es sich bei VISI Modelling um einen sogenannten Hybrid-Modellierer handelt. Hinter dem Begriff verbirgt sich die Fähigkeit, den – im 3D-CAD- und CAM-Bereich weitverbreiteten – Parasolid-Kern für die Volumenmodellierung mit der Flächenmodellierung zu kombinieren, was im Werkzeugbau ein wesentlich schnelleres und flexibleres Arbeiten ermöglicht.

 

VISI begleitet alle Schritte bis zur Montage

Ist der Aufbau fertiggestellt, wird bei einem zweiten Termin mit dem Kunden die komplette Konstruktion noch mal durchgesprochen. Dank der leichten Bedienbarkeit von VISI werden nicht allzu große Änderungswünsche dabei direkt im CAD umgesetzt, weshalb man das Ergebnis sofort sieht und damit Komplikationen vermeidet.

Nach erfolgter Freigabe beginnt die Fertigung. Es wird gefräst, gedreht, gehärtet, geschliffen oder drahterodiert und anschließend die Bauteile zusammen mit den Normalien zusammengesetzt. Auch bei Letzterem kommt VISI wieder ins Spiel. Und zwar mit dem VISI Viewer, der in der Montage auf einem PC installiert ist. Damit können die Mitarbeiter sich anhand des CAD-Modells sofort ein Bild machen, wohin das betreffende Bauteil im Werkzeug gehört und wie es montiert wird. Das stellt eine wertvolle Hilfe dar und lässt die papierlose Fertigung Wirklichkeit werden.

 

Zweiter Standort mit neuem ‚Kompetenzzentrum Presstec’

Für den dauerhaften Erfolg sei es wichtig, ein Alleinstellungsmerkmal zu haben, das über den reinen Werkzeugbau hinausgeht, ist Benjamin Koch überzeugt. „Deshalb wollen wir den Kunden mehr bieten und haben in einen zweiten Standort investiert, der vor Kurzem bezogen wurde.“ Dieser befindet sich ganz in der Nähe vom Stammsitz in der Hügelstraße, wo auf rund 1.300 Quadratmetern nicht nur dem Konstruktionsbereich und der Montage größere Räumlichkeiten zur Verfügung stehen, sondern unter dem Namen ‚Kompetenzzentrum Presstec’ auch zusätzliche Dienstleistungen rund um das Thema Try-out angeboten werden. Die nagelneue Hydraulikpresse mit 850 Tonnen Schließkraft und einem 3.200 Millimeter langen Tisch steht zur Werkzeugeinarbeitung auch externen Kunden zur Verfügung und dient außerdem zur Produktion von Kleinserien. Eine weitere Nutzung ist die Werkzeugbegutachtung, beispielsweise im Rahmen von Sachverständigendienstleistungen.

Zur Lösungskompetenz trägt zudem bei, dass Koch auch Vorrichtungen und Sondermaschinen für vor- und nachgelagerte Prozesse anbietet. Diese werden übrigens auch komplett mit VISI konstruiert und im eigenen Haus gefertigt. „Damit decken wir Segmente wie Zuführen, Schweißen, Montieren oder Prüfen ab. Für uns ist dabei alles ein Thema, was nicht Standard ist”, erklärt Bernd Koch, der vor allem in diesem Bereich, der inzwischen 20 bis 30 Prozent vom Umsatz ausmacht, stark involviert ist.

 

Fazit

„Wir arbeiten jeden Tag mit VISI – das System ist einfach perfekt auf unsere Belange abgestimmt”, sagt Benjamin Koch abschließend und lobt in diesem Zusammenhang das überzeugende Branchenkonzept. „Wenn uns ein Kunde für eine Werkzeugkonstruktion 100 Mannstunden vorgibt, dann lässt sich das mit VISI problemlos schaffen. Mit rein parametrischen CAD-Systemen wie NX würde man vielleicht 250 Stunden und mehr benötigen.“ So würden vom Auftragseingang bis hin zum abgemusterten Werkzeug im Schnitt nur noch 16 Wochen benötigt. Lob kommt auch von Seniorchef Bernd Koch. „VISI ist für uns einfach top geeignet, auch wegen des durchgängigen Datenmodells und des selbsterklärenden Bedienkonzepts.“ So werden alle an der Entstehung des Werkzeugs beteiligten Mitarbeiter in die 3D-Welt mit eingebunden. „VISI ist es gelungen, dass 3D im Werkzeugbau wirklich einfach geworden ist.“

 

 

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