Programmieren, simulieren, starten

„Ohne NC-Simulation geht es nicht“, Christian Heiß, zwei Jahrzehnte im Maschinenbau tätig, weiß, wovon er spricht. Er kennt den Zeit- und Kostendruck, unter dem Fertiger der Zerspanungstechnik stehen.

Für die Großserienfertigung mit kurzen Taktzeiten wie im Automotive-Bereich sieht er besonderen Bedarf: „Die Hersteller investieren in hochmoderne 4- und 5-Achs-Werkzeugmaschinen, um schneller und effizienter zu produzieren. Die Erfahrung zeigt, dass dann jedoch oft die Zeit oder das Personal fehlt, um den Bearbeitungsprozess von Anfang an optimal auszulegen und der Maschine das Optimum abzuverlangen. Dieses Defizit muss durch eine kontinuierliche Prozessoptimierung ausgeglichen werden. Denn bei hohen Stückzahlen summieren sich selbst minimale Verzögerungen im Bearbeitungsablauf.“

Doch nicht nur die dafür nötigen Prozessanalysen und -optimierungen sind zeitaufwändig, sondern vor allem die anschließenden Tests der optimierten Programme. Um Crashs der meist teuren Sonderwerkzeuge zu vermeiden, können die neuen, noch nicht simulierten NC-Programme auf der Maschine nur sehr langsam eingefahren werden. Solche Standzeiten kosten Geld, denn in dieser Zeit fallen die teuren Dreh- und Fräsmaschinen für die Produktion aus.

Hemutec hat für Serienfertiger eine Lösung entwickelt: Überarbeitung der Vorrichtungs-, Werkzeug- und Programmstrategie, Digitalisierung der Prozesskomponenten, elektronische Analyse der Prozessbearbeitungskräfte und als Endergebnis daraus resultierend die effizienteste Bauteilproduktion. Dabei spielt ein leistungsstarkes Simulationstool die Schlüsselrolle. Wie sonst soll man die optimierten Programme testen, ohne die Werkzeugmaschine zu belegen?

Heiß hat sich für die Software Ncsimul entschieden. Hiermit lässt sich direkt der NC-Code simulieren und nicht wie in CAM-Systemen üblich nur der Quellcode. Dies ist eine ganz entscheidende Voraussetzung, um bereits bestehende NC-Programme bearbeiten und simulieren zu können Das gleiche gilt für die konventionelle Hochsprachen-Programmierung mittels Editor, die eingesetzt wird, um die NC-Files intelligenter, übersichtlicher und vor allem effizienter zu gestalten.

Die zur Simulierung zunächst benötigten 3D-Modelle lassen sich benutzerfreundlich in das Simulationsprogramm importieren und dort frei positionieren. Passende Werkzeuge lassen sich über Ncprofil generieren.

Während der Simulation werden die Prozesse auf Crash-Sicherheit geprüft und optimiert. Zusätzliche NC-Funktionen wie die Plausibilitätsprüfung von Nullpunkten und Werkzeuglängen, ein automatischer Satzeinstieg und der Einsatz von Messtastern sorgen für eine völlig crashsichere Prozessauslegung. Farbanzeigen für den Materialabtrag veranschaulichen das Ergebnis. „Insbesondere die Analysetools sind es, die sich als hilfreich herausstellen“, ergänzt Heiß.

Visualisierung und Player-Funktion

Neben Funktionsumfang, klarer Struktur und Stabilität ist es vor allem die Visualisierung, die der erfahrene Maschinenbautechniker an dem Programm schätzt. Denn während man an einer reellen Maschine aufgrund von Kühlmitteleinsatz und Sicherheitsabdeckungen kaum etwas erkennt, kann man sich durch den virtuellen Simulationsprozess mit nahezu chirurgischer Präzision bewegen.

„Die grafische Auflösung ist ungewöhnlich hoch, ich kann praktisch in jeden einzelnen NC-Satz beliebig hineinzoomen, vorwärts und rückwärts scrollen, Schnittzeichnungen extrahieren und somit Verfahrwege und Werkzeuglängen anpassen“, erklärt Heiß. „Kollisionsanzeigen sind außerdem sehr detailliert und enthalten bereits die Zuordnung zum entsprechenden NC-Satz.“

Der Simulationsablauf lässt sich exportieren und über die Freeware Ncsimul Player mit allen Funktionen nutzen. Dieser stellt sich als ein passendes Werkzeug für den Bediener an der Maschine heraus oder auch um potenziellen Kunden anhand vergleichbarer Fertigungsprozesse einen Eindruck zu vermitteln. „Das ist so klar und übersichtlich, die Menschen bekommen sofort Lust, selbst mit dem Programm zu arbeiten", berichtet Heiß.

Das Programm bietet Erweiterungen, die auch eine Übertragung bestehender Programme auf andere Maschinen mit nur wenigen Klicks erlauben ebenso wie ein Echtzeit-Monitoring des gesamten Maschinenparks zur besseren Maschinenauslastung.

Zukunft der CNC-Fertigung

Dass die vorbereitenden Prozesse mehr und mehr von virtuellen Maschinen übernommen werden, darin sieht Heiß auch die Zukunft der CNC-Fertigung: „Programmieren – simulieren – dann erst auf der Maschine umsetzen. Die Werkzeugmaschine sollte rund um die Uhr für die Produktion zur Verfügung stehen“. Vor allem die Zulieferer der Automobilindustrie trifft der Effizienzdruck.

„Der Elektromotor, batterie- und brennstoffzellenbetrieben, wird sich letztlich durchsetzen“, meint Heiß, „Wenn viele der heute im Verbrennungsmotor verwendeten Bauteile dadurch überflüssig werden, erhöht sich der Druck auf die Zulieferer weiter. Nur wer automatisiert und wirklich effizient produziert, kann dann noch Schritt halten – und dazu braucht es einfach eine professionelle Simulations-Software.“

Vor diesem Hintergrund plant sein Unternehmen bereits Erweiterungen: Auf Basis einer neu bestellten 5-Achs-Maschine wird dafür eine eigene virtuelle Maschine aufgebaut. Damit können dann auf Kundenwunsch vollständig neue Bauteil- und Produktionsprozesse entwickelt und getestet werden, bis hin zur Prototypen- und Vorserienfertigung.