PDF iconWeniger Maschinen, doppelter Durchsatz

Als der Vater von Bernhard Wunder in den frühen sechziger Jahren damit begann, in seiner Schlosserei in Nurn, nahe Kronach, die ersten Formen für Aluminiumdruckguss zu fertigen, war Werkzeugbau reine Handarbeit und die wenigen Maschinen wurden noch manuell bedient. Der einstige Handwerksbetrieb ist mittlerweile ein Hightech-Unternehmen mit rund 1.500 Quadratmeter Produktionsfläche, der längst an den Rand des heutigen Ortsteils von Steinwiesen umgezogen ist und aktuell 45 Mitarbeiter beschäftigt. Konstruiert und gefertigt werden bei der Bernhard Wunder Formenbau GmbH anspruchsvolle und bis zu fünf Tonnen schwere Ein- und Mehrkomponenten-Spritzgusswerkzeuge in den verschiedensten Techniken, hauptsächlich für Thermoplaste sowie Elastomere. In der eigenen Spritzerei produzieren zudem zehn, zum Teil hoch automatisierte Maschinen überwiegend stark beanspruchte technische Kunststoffteile. Dass in dem oberfränkischen Unternehmen der Begriff Hightech ernst genommen wird, zeigt sich bereits, wenn man die hellen klimatisierten Räume des Werkzeugbaus betritt. Man steht vor einer per Roboter verketteten Fertigungszelle von Erowa, in der mehrere Tausend Grafitelektroden pro Jahr mit Maschinen und Komponenten von Erowa, OPS Ingersoll und Zeiss rund um die Uhr automatisch gefräst (Speedhawk), zwischengelagert (Multichange), an einem CNC-Koordinatenmessplatz gemessen und mit den beiden Gantry Eagle-Maschinen senkerodiert werden.

 

Standardisierte Prozesse

“„Wir setzen, wo es sinnvoll ist, konsequent auf Automatisierung und standardisieren unsere Prozesse genau so weit, dass wir schneller und prozesssicherer werden und trotzdem flexibel bleiben“, erklärt Bernhard Wunder. ”

Für den Geschäftsführer und Ingenieur zählt der CAM-Bereich dabei zu den ganz wichtigen Stellschrauben.

Seit Jahren schon werden in Nurn die Fräsprogramme für die formgebenden Bereiche per 3D-CAM-System programmiert, bis vor Kurzem noch mit Catia Machining. „Wir arbeiten im Konstruktionsbereich mit Catia, weil wir sehr Automobil-lastig sind und es viel mit Originaldaten und deren Rückführung zu tun haben.“ Die 2- und 2,5D-Programme, die vor allem für die Bearbeitung von Platten wichtig sind, wurden hingegen an der CNC selbst programmiert, „was ein echter Zeitfresser war, nicht zuletzt wegen der vielen Löcher, die wir hier benötigen.“ Hier bestand also dringender Handlungsbedarf, weshalb man sich vor gut zwei Jahren entschloss, die vorhandenen ‚Insellösungen‘ beim 3D-Fräsen durch eine komplett neue CAM-Infrastruktur zu ersetzen. Künftig sollten also die fertigungsnahen CAD- sowie alle CAM-Anwendungen auf einem einheitlichen System basieren und möglichst viele Schritte automatisiert werden. Nach einer kurzen Evaluierungsphase fiel dann die Entscheidung recht schnell auf das Softwaresystem VISI, eine Produktfamilie des britischen Herstellers Vero Software, die mit ihren zahlreichen, eng verzahnten Modulen für Konstruktion, Simulation, Produktdatenverwaltung (PDM) und Fertigung speziell auf die Anforderungen des Werkzeug- und Formenbaus zugeschnitten ist.

 

Elektrodenkonstruktion wechselt in die Erodierabteilung

„Uns hat sofort gut gefallen, dass VISI als modulares Komplettsystem über alle Bereiche hinweg über die gleiche selbsterklärende Bedienphilosophie verfügt und durchgängig vom CAD bis zur NC-Programmierung mit demselben 3D-Datenmodell – auf Basis von Parasolid – arbeitet", begründet Bernhard Wunder die Entscheidung. Punkten konnte VISI außerdem mit dem Modul Compass zur automatischen 2,5D-Programmierung auf Basis von Featureerkennung. Wichtig war für Wunder zudem ein weiterer Aspekt, nämlich der Wunsch, die Elektrodenkonstruktion ebenfalls weitgehend zu automatisieren und in die Erodierabteilung zu verlagern. „Denn der Erodierer kennt sich mit Elektroden einfach besser aus.“ Zum Beispiel beim Umgang mit Parametern wie Erodierspalt oder die Aufteilung der Elektroden, wo es bisher immer wieder zu Unstimmigkeiten mit der Konstruktionsabteilung kam. Zudem sollte das neue System nahtlos mit der favorisierten Fertigungszelle zusammenarbeiten, für deren Anschaffung man sich kurz zuvor entschieden hatte. Auch hier konnte VISI überzeugen, und zwar mit dem Modul Elektrode.

Wie gut die Arbeit mit dem Modul funktioniert, erklärt Jürgen Eckert, Leiter der Abteilung Erodieren, an einem Beispiel: „Ich kann zum Beispiel einen Flächenbereich vorgeben oder einen Konturzug auswählen und sagen, innerhalb von diesem Bereich möchte ich die Elektrode haben.“ Ist die von VISI automatisch erzeugte Elektrode zu kurz, zieht man sie per Maus einfach tangential in die gewünschte Länge. „Da wir seit der Umstellung ausschließlich mit Grafit erodieren, lassen sich die Elektroden gut zusammenfassen, weil wir viel dünner und tiefer fräsen können."

Anschließend werden mit VISI Machining die NC-Daten erzeugt und die Elektrode automatisch in der Fertigungszelle 3-achsig auf der OPS Speed Hawk gefräst. Auch dieser Schritt ist zum Teil automatisiert, zum Beispiel über Vorlagen, denn Elektroden ähneln sich. So ist der Durchlauf, wie geschruppt, wie geschlichtet und mit welchen Werkzeugen das gemacht wird, schon vorgegeben. Jürgen Eckert: „Das bedeutet, wir greifen bei Standardelektroden gar nicht mehr in die Programmierung ein, sondern sagen VISI einfach: Programmieren – und das Thema ist durch.“ Voraussetzung ist, dass möglichst viel standardisiert ist und mit den gleichen Werkzeugen gearbeitet wird.

Ebenfalls gut sei, dass VISI Elektrode nicht nur die Elektrodenkonstruktion, sondern auch die ganze Verwaltung der Prozesse übernimmt. „Für die Elektrodenkonstruktion wähle ich in VISI mit dem Grundmaß der Grafitelektrode gleichzeitig auch den Halter aus.“ Da die Abmessungen vom Grundkörper vorgegeben sind und der Nullpunkt über den Halter definiert ist, benötigen die Mitarbeiter an der Fertigungszelle nur noch die Artikeldaten. So wird am Rüstplatz nur noch das Rohteil eingespannt und das Ganze anhand einer aufgelisteten Reihenfolge der Fertigungszelle übergeben. „Das spart die ganze Umrechnerei per Hand, was früher extrem viel Zeit kostete und so manchen Fehler produziert hat.“

Trotzdem bleibt man ausreichend flexibel. So kann es zum Beispiel vorkommen, dass ein neuer Nullpunkt für die Fräsprogrammierung benötigt wird. „VISI kennt dann automatisch den Zusammenhang zwischen Werkstück- und Elektroden-nullpunkt.“

 

Automatisches Messen

Ein weiteres Entscheidungskriterium zugunsten von Visi war das automatische Messen der Konturen gegen das CAD-Modell. Das funktioniert sehr schnell, indem der Mitarbeiter die Messpunkte an der Elektrodenkontur mit ein paar Mausklicks definiert. Da der Nullpunkt vom System festgelegt ist, entnimmt der Roboter die fertig gefräste Elektrode aus dem Magazin und übergibt sie – von der Zellensoftware (Certa Systems) gesteuert – der CNC-Messmaschine, wo an den vorgegebenen Punkten und aus der vordefinierten Richtung automatisch gemessen wird. Firmenchef Bernhard Wunder: „Hierfür war früher ein Mitarbeiter komplett gebunden, der bei uns zum großen Teil nur Elektroden gemessen hat.“ Aktuell sind bei Bernhard Wunder die Konstruktionsmodule an drei Arbeitsplätzen installiert sowie an einem weiteren Platz ein Viewer. Im CAM-Bereich sind zusätzlich fast alle Fräsmodule und Visi Wire zum Drahterodieren im Einsatz – sowie das Modul Compass, das zur automatisierten 2,5D-Programmierung genutzt wird.


Meilenstein Richtung Zukunft

Die erfolgreiche Einführung der CAM-Software, gepaart mit der autonom arbeitenden Fertigungszelle zum Elektrodenfräsen, Erodieren und Messen, ist für Wunder Formenbau ein weiterer wichtiger Meilenstein in Richtung Zukunft. „Manuell eingreifen muss ich nur noch dort, wo es zu komplex wird oder ich zum Beispiel die Elektroden auftrennen will“, sagt Bernhard Wunder. Zusammen mit den neuen Maschinen der Fertigungszelle, der Umstellung auf Grafit und dem automatischen Konturmessen sei man bei der Elektrodenherstellung bedeutend schneller und insgesamt effizienter geworden. Wo früher vier Mitarbeiter mit diesen Aufgaben betraut waren, sind es jetzt zweieinhalb. Zwei Erodiermaschinen sorgen heute für den gleichen Durchsatz, für den bislang vier Maschinen benötigt wurden.

 

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